机械制造工艺学 第2版 王先逵 清华大学 主编 第二章新.ppt

第二章 机械加工精度及其控制 第一节 概述 第二节 工艺系统的几何精度对加工精度的影响 第三节 工艺系统受力变形对加工精度的影响 第四节 工艺系统热变形对加工精度的影响 第五节 加工误差的统计分析 第六节 保证和提高加工精度的途径 第七节 加工误差综合分析实例 第二节 工艺系统的几何精度对加工精度的影响 第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响 工艺系统刚度 工艺系统受力变形对加工精度的影响 减少受力变形对加工精度影响的措施 第四节 工艺系统的热变形 对加工精度的影响 工艺系统的热源 热变形对加工精度的影响 减小热变形对加工精度影响措施 第五节 加工误差的统计分析 加工误差的统计学规律 分布图分析法 点图分析法 第六节 保证和提高加工精度的途径 第七节 加工误差综合实例分析 前几节就影响加工精度的各种主要因素，从单因素的角度进行了详细分析，并提出了一些保证加工精度的措施。但在实际生产中，一个工序加工完成后，工件的加工精度是一系列工艺因素综合作用的结果，各种因素产生的加工误差可能相互迭加，也可能相互补偿或抵消，而且各种误差的表现性质在很大程度上带有一定的随机性。 实际上，影响加工精度的因素是错综复杂的，需要要用概率理论和统计方法进行分析和处理，进而提出控制和解决加工精度问题的工艺措施。 虽然从表面上看影响加工误差的因素似乎没有规律，但是应用概率理论和统计方法可以发现一批工件加工误差的总体规律，从而查处产生误差的根源，在工艺上采取措施予以控制。 1. 加工误差的性质 根据加工一批工件所出现的误差规律来看，加工误差可分为系统误差和随机误差两类。 1）系统误差 在相同的工艺条件下、顺序加工一工件时，加工误差的大小和方向都保持不变，或者按照一定的规律性变化，称这类误差为系统误差。称前者为常值系统误差，称后者为变值系统误差。 机床、夹具、刀具和量具本身的制造误差和很慢的磨损往往被看作常值系统误差。机床、夹具和刀具等在热平衡前的热变形常被看作变值系统误差。 常值系统误差和变值系统误差在不同条件、不同定义域内是可以相互转化的，要具体问题进行具体分析。如工艺系统的热变形在平衡状态之前引起的误差为变值系统误差，而热平衡之后引起的误差则为常值系统误差。 2）随机误差 在相同工艺条件厂、顺序加工一批工件时，其加工误差的大小、方向及其变化是随机性的，称这类误差为随机误差。 加工前毛坯或零件自身的误差，工件的定位误差，多次调整误差以及工件残余应力变形引起的加工误差等，都属于随机误差。 不同的条件下，误差表现的性质不同，系统误差和随即误差的划分也不是绝对的。 如绞孔时，绞刀直径不正确所引起的工件误差是常值系统误差；而绞刀在直径正确条件下绞孔的孔径尺寸仍然不同，则属于随机误差。 2. 加工误差的统计规律 实践和理论分析表明，一批工件在正常的加工状态下，其尺寸误差是很多独立的随机误差综合作用的结果。在无某种优势因素影响的情况下，即其中没有一个起决定作用的随机误差，则加工后零件的尺寸分布符合正态分布，见图4.25(a)。正态分布曲线的数学表达式为 式中 y——正态分布的概率密度，即工件尺寸为时的概率密度； μ ——正态分布随机变量总体的算术平均值，即分散中心； σ——正态分布随机变量的标准偏差。 正态分布曲线关于直线x= μ对称，且时，工件尺寸为时概率密度极值最大，即 正态分布曲线的形状与μ和σ值有关。 μ值表征正态分布曲线的位置，即改变μ值分布曲线将沿横坐标移动而不改变曲线的形状，如图4.25(b)所示。 σ值表征分布曲线的形状， σ值减小，则分布曲线将向上伸展，曲线两侧向中间收紧； σ值增大，则分布曲线趋向平坦并向两端伸展，如图4.25(c)所示。 总体平均值x= 0、总体标准偏差σ =1的正态分布称为标准正态分布。正态分布曲线与横轴所包含的面积为1。在x- μ=± σ处，正态分布曲线出现拐点，而x- μ=± 3σ范围内的分布曲线包含的面积为99.73%，说明随机变量分布在此范围外的概率仅为0.27%。因此，一般认为正态分布的随机变量的分散范围为± 3σ ，这就是所谓的± 3σ (或6σ )原则。 ± 3σ 或6σ是一个很重要的概念，在研究加工误差时应用很广，它代表了某种加工方法在一定条件下所能达到的加工精度。因此，在一般情况下应该使所选择加工方法的标准偏差与尺寸公差带宽度间具有如下关系： 6σ≤T 正态分布的μ和σ值可由样本的平均值 和样本标准偏差S近似估计，常值系统误差仅影响平均值，引起正态分布曲线沿横轴平移；而值是由随机误差决定的，所以随机误差影响分布曲线的形状。因而抽检成批加工的一批工件，即可判断整批工件的加工精度及加工误差性质。 然而在实际加工中，工件尺寸或误差的实际分布有时并不