機械制造技術基礎實驗指導書1實驗一 加工誤差統計分析一、實驗目的1、學會用點圖法研究被加工零件尺寸的變化規律和控制被加工零件尺寸2、在已調整好的機床上加工一批零件，鑒定該機床的工藝能力。3、掌握繪制xR點圖的方法，能根據xR點圖分析工藝過程的穩定性，計算工序能力系數等。二、實驗使用的設備和工具1、機床：斯來福臨精密數控平面磨床K-P36Compact2、量具：螺旋測微儀、千分儀三、實驗內容在數控磨床上加工一批零件,依次測量出其高度尺寸，然后繪制被加工零件尺寸的xR圖，分析被加工零件尺寸的變化規律，從中找出誤差的性質和原因，并計算機床的工藝能力系數、確定機床的工藝能力等級。四、實驗原理和方法在磨床上用磨削45HRC59~62工件一批，做出xR控制圖。應用數理統計方法對加工誤差（或其他質量指標）進行分析，是進行過程控制的一種有效方法，也是實施全面質量管理的一個重要方面。其基本原理是利用加工誤差的統計特性，對測量數據進行處理，作出xR點圖，據此對加工誤差的性質、工序能力及工藝穩定性等進行識別和判斷，進而對加工誤差作出綜合分析。詳見教材相關章節。1、xR圖繪制：確定樣組容量，對樣本進行分組樣組容量一般取m=2～10件，通常取4或5。按樣組容量和加工時間順序，將樣本劃分成若干個樣組。計算各樣組的平均值和極差對于第i個樣組，其平均值和極差計算公式為：xx1nxi m ijj1i iiin式中 x——第i個樣組的平均值；i2Ri——第i個樣組的極差；x——第i個樣組第j個零件的測量值；ijx ——第iimaxx ——第iiminxR圖控制限xR圖的控制限為：kk中線x1mxkmi上控制線x=xARi1U2上控制線x=xARL 2中線R1 Rkkmi上控制線上控制線R=DRU 1R=Di1L 2式中A、D、D——常數，可由表1.2查得；2 1 2K--樣組個數。m表3.2d、a、A2、D1、D2值N（件）dN（件）daA2D1D2n40.8800.4860.732.28050.8640.4300.582.11060.8480.3950.482.000xR圖3x以樣組序號為橫坐標，分別以各樣組的平均值 和極差R為縱坐標，畫出xR 圖，并在圖上標出中心線和上、下控制限。2、直方圖和分布曲線繪制1）初選分組數K一般應根據樣本容量來選擇，參見表3.1.1.1K的選定n25~4040~6060~100100100~160160~250k6781011122)確定組距找出樣本數據的最大值Ximax和最小值Ximin，并按下式計算組距：dd'k1R x xmax mink1選取與計算的 d'值相近的且為測量值尾數整倍數的數值為距。RkRk 1d確定組界x (i1)dx (i1)dmind2即落在各組組界范圍內的樣件個數）6）畫直方圖以樣本數據值為橫坐標，標出各組組界；以各組頻數為縱坐標，畫出直方圖。7)計算總體平均值與標準差xx1xnn i14式中x－第i個樣件的測量值；inni1(xx)2in標準差的計算公式為：畫分布曲線若研究的質量指標是尺寸誤差，且工藝過程穩定，則誤差分布曲線接近正態分布曲線；若研究的質量指標是形位誤差或其他，則應根據實際情況確定其分布曲線。畫出分布曲線，注意使分布曲線與直方圖協調一致。畫公差帶在橫軸下方畫出公差帶，以便與分布曲線相比較。nni1(xx)2in標準差的計算公式為：式中x－第i個樣件的測量值；in－樣本容量。工序能力系數CCTp p 4、判別工藝過程穩定性3.33定。表3.3正常波動與異常波動標志正正 常 波 動異 常 波 動51、沒有點子超出控制線2、大部分點子在平均線上下波動，小部分在控制線附近3、點子沒有明顯的規律性

1、有點子超出控制線2、點子密集在平均線上下附近3、點子密集在控制線附近4、連續7點以上出現在平均線一側5、連續11106、連續14127、連續17148、連續20169、點子有上升或下降的傾向10、點了有周期性的波動四、實驗步驟1K-P365011.307±0.06形工件。2、在加工過程中用千分尺依次測量各個零件的，以5個零件為一組記錄于報告內的原始數據記錄表（見附表）上。3、計算出每組零件尺寸平均值x和極差R，再依次記錄在實驗報告內的原始數據記錄表上。xRxR。5、計算xR圖控制線。6、繪制xR控制圖。7、分析xR圖的點子是否為正常波動，以判斷工藝是否穩定8、繪制分布圖。9能力等級。五、分析判斷實驗結果1、通過對實際分布圖及xR控制圖分析、判斷影響該批零件加工精度的主要誤差因素。2、推斷該工序的工藝能力，確定工藝等級。3、判斷工藝是否穩定。4、試提出解決上述工藝問題的措施。六、思考題1、分布圖主要說明什么問題？在什么情況下分布曲線接近于正態曲6線？在什么情況下分布曲線與正態曲線偏離較遠？2、xR圖主要說明什么問題？分布圖與xR圖關系如何？3、分析產生加工誤差的主要因素有哪些？其中哪些是常值系統誤xR加以判斷？4、分析工藝過程穩定性（或不穩定性）的原因？附表：測量值記錄表尺寸（mm)小樣本小樣本樣本組編號12345均值x極差R111.29411.29311.29911.29311.28811.2930.011211.28611.28911.29011.28511.28111.2860.009311.30711.29311.29811.29211.28711.2950.02411.29511.28711.29311.26711.26111.2810.034511.28911.28811.29011.28111.27911.2850.011611.29011.29111.28911.28911.28511.2890.006711.28411.28811.29011.28611.28211.2860.008811.29011.28711.28611.28211.28111.2850.009911.29311.29211.29411.28611.28611.2900.0081011.29111.28811.29011.28611.28511.2880.006x11.288R0.01227計算xR圖控制線xR圖的控制線為：中線靈＝11.文圖｛ 上控制線又u=11下控制線囡＝1';中線R=0.021R｛上控制線Ru0.O丑下控制線R1=04)繪制xR圖為了作圖精確起見，借助matlab工具作圖，將作圖程序附于最后。圖1129511.2881x2 圖1129511.2881x組次 8據點子正常波動和異常波動判斷方法，可以發現x圖中沒有1個數據點超出控制線，而且所有點在平均線上下無規律波動，R圖中也沒有1個點超出控制線，大多分布在中線與下控制線之間，說明了工藝是穩定的。繪制分布圖1）初選分組數K503.12)確定組距組距為：確定分組數9確定組界x (i1)dx (i1)dmind2則各組組界如下表組數 1 2 3 4 5 6 7 8組界上組界下5)統計各組頻數ni（即落在各組組界范圍內的樣件個數）組數12345678頻數110102710016）畫直方圖，分布曲線，及公差帶以樣本數據值為橫坐標，標出各組組界；以各組頻數為縱坐標，畫出直方圖，并描出分布曲線，在橫坐標下方加上公差帶便于與分布曲線進行比較。107)計算總體平均值與標準差x

150x50 ii1式中xi－第i個樣件的測量值；i1i1(xx)i2n3、工序能力系數計算

6.99103工序能力系數 按下式計算:實驗結果分析判斷：工零件放于其上，導致了加工誤差。該工序的工藝等級為特級，工藝能力過高，不一定經濟。該工藝穩定。后在進行加工。思考題：11將按正態分布曲線分布，當隨機性誤差中混入了系統性誤差時或加工工藝未達到熱平衡前，分布圖與正態曲線偏離較遠。 xR圖主要用于判定工藝穩定性以及用于工序質量控制明了工件平均值的變化趨勢和隨機誤差的分散程度xR圖xR誤差的分散程度，而且計算方便，能及時提供主動控制的資料。產生加工誤差的主要因素有原理誤差，機床誤差，調整誤差，熱變形原理誤差，機床，刀具，夾具，量具的制造誤差，調整誤差，工藝系統的靜力變形，機床，夾具和量具的磨損值在一定時間內是常值系統誤差。機床和刀具的熱變形，刀具的磨損是變值系統誤差。毛坯誤差的復映，定位誤差，夾緊誤差，多次調整的誤差，內應力引起的變形xR分如xR據曲線的走勢和分散程度判斷出隨機誤差的可能類型。工藝過程不穩定性的原因有熱變形等。12實驗心得體會在第一個實驗中，張老師帶我們參觀了一批機床和立式加工中心。張老師首先向我們介紹了一些機械式加工機床，銑床，牛頭刨床等，雖然以前在金工實習中已經使用過其中的部分機床，但在系統性的學習了它們的構造，以及上面的一些結構后，再來看實物，來進行細致的觀察，還是頗有同時張老師還結合了書本上面的所學的知識，給我們講解了各個機床分別是幾自由度定位，在實驗的同時，加深了我們對知識的理解運用。但是讓我最感到震撼的還是那些數控機床和立式加工中心，真的讓我大開眼界。尤其是立式加工中心，