第五章 机械制造质量分析与控制1.ppt

一、误差统计性质的分类 ◆ 在顺序加工一批工件中，其大小和方向随机变化的加工误差。如加工余量或材料硬度不均匀引起的加工误差；夹紧误差；残余应力引起的变形等。 ◆ 随机误差是工艺系统中大量随机因素共同作用而引起的，服从统计学规律。 常值系统误差，可通过调整消除。 变值系统误差，可通过自动补偿消除。 随机误差，不能完全消除，只能根据其概率分布进行控制，从而缩小其变动范围。 随机误差 二、工艺过程的分布图分析 实践证明：在调整好了的机床（例如自动机）上加工，引起误差的因素中没有特别显著的因素，而且加工进行情况正常（机床、夹具、刀具在良好的状态下），则一批工件的实际尺寸分布可以看作是正态分布。也就是说，若引起系统性误差的因素不变，引起随机性误差的多种因素的作用都微小且在数量级上大致相等，则加工所得的尺寸将按正态分布曲线分布。 二、工艺过程的分布图分析 1、正态分布的基本概念 （1）正态分布的数学模型、特征参数和特殊点 概率密度函数 特征参数 二、工艺过程的分布图分析 1、正态分布的基本概念 （1）正态分布的数学模型、特征参数和特殊点 的偏移只影响曲线的位置，而不影响曲线的形状； 值的变化只影响曲线的形状，而不影响曲线的位置。 反映工艺过程的稳定性 反映工艺过程能力 二、工艺过程的分布图分析 1、正态分布的基本概念 （1）正态分布的数学模型、特征参数和特殊点 正态分布曲线的特点： 1）曲线呈钟形，中间高，两边低。说明尺寸靠近分散中心的工件占大部分，而尺寸远离分散中心的是极少数。 2）工件尺寸大于 和小于 的频率是相等的。 3）表示正态分布的曲线形状的参数是σ，σ越大，曲线越平坦，尺寸越分散，也就是加工精度越低；σ越小，曲线越陡峭，尺寸越集中，也就是加工精度越高。 二、工艺过程的分布图分析 1、正态分布的基本概念 （2）标准正态分布 可将非标准正态分布转换成标准正态分布： 令标准化变量 通常只需要知道某偏差与σ的倍数关系即可知道该偏差处的概率密度，而与偏差的具体值无关。 二、工艺过程的分布图分析 1、正态分布的基本概念 （3）工件尺寸在某区间内的概率 求得x2偏差与σ的倍数关系，即 则x2与 之间的面积为：ψ(Z2)。 同样，求得x1偏差与σ的倍数关系，即 则x1与 之间的面积为：ψ(Z1)。 最后，工件尺寸落在x1与x2之间的概率为φ(Z1) + φ(Z2) 。 二、工艺过程的分布图分析 1、正态分布的基本概念 （3）工件尺寸在某区间内的概率 y x 0 3σ 3σ “6σ原则”或“±3σ原则” 工件尺寸符合正态分布时，工件尺寸落在 范围内的概率为99.73%，而落在该范围以外的概率只占0.27%，可忽略不计，因此可认为，正态分布的分散范围为 。 当z=±3，即 时， 二、工艺过程的分布图分析 1、正态分布的基本概念 （4）公差与6σ的关系 y x 0 3σ 3σ 公差是综合考虑产品质量承诺与质量经济性后确定的，总体上说，公差是市场对生产者的质量要求。 返修、报废、服务承诺、市场占有率… 在制造过程中，生产者应采取各种手段尽可能多地使产品指标进入公差范围之内。 按照现代标准，产品制造的质量指标如能保证6σ的分布在公差带范围内，则说明其过程能力是充足的。 二、工艺过程的分布图分析 3σ控制界限的经济性 （1）第一类错误的损失随控制界限的减小而增大 （2）第二类错误的损失随控制界限的减小而减小 （3）而在3σ处总损失可控制在最小 二、工艺过程的分布图分析 例【5-3】 在车床上车一批轴，图样要求为 。已知轴径尺寸误差按正态分布， mm，问这批加工件的合格品率是多少？不合格品率是多少？能否修复？ 二、工艺过程的分布图分析 2、机械制造中常见的误差分布规律 （a）正态分布 且分散中心与公差带中心重合 但分散中心与公差带中心不重合 且分散中心与公差带中心不重合 加工条件正常，系统性误差几乎不存在。 变值系统误差几乎不存在，有突出的常值系统误差。 变值系统误差几乎不存在，存在常值系统误差，且随机性误差较大。 二、工艺过程的分布图分析 2、机械制造中常见的误差分布规律 （b）平顶分布 工件瞬时尺寸分布呈正态，其算术平均值近似成线性变化。随机性误差作用的同时有突出的变值系统误差（如刀具或砂轮的均匀磨损） 。 两次调整下加工的工件或两台机床加工的工件混在一起。 （c）双峰分布 二、工艺过程的分布图分析 2、机械制造中常见的误差分布规律 （d）偏态分布 随机误差和突出的变值系统误差共同作用的结果。 如工艺系