机械加工误差的分析.docx
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1、第10卷第2期新余高专学报Vol. 10, NO. 2机械加工误差的分析李玉平(新余高等专科学校机电与自动化工程系,江西新余338031摘要:影响机械加工误差的因素有多种。加工误差的统计分析方法有分布曲线 法、点图分析法、相关分析法、分析计算法等。可通过误差预防、误差补偿等工艺 措施来减少误差,提高加工精度。举了一则实例说明如何进行加工误差分析。关键词:加工误差;影响因素;统计分析法;工艺措施中图分类号:TH122文献标识码:A文章编号:1008-6765(2005 02-0027-04在机械加工中,误差是不可避免的,只要误差在规定的范围内,即为合格品,否则 就为不合格品。通过误差分析,可找出
2、产生误差的主要原因,掌握其变化的基本规律 从而采取相应的工艺措施减少加工误差,提高加工精度。1引起加工误差的工艺因 素(原始误差机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度。符 合程度越高,精度越高。生产中,加工精度的高低常用加工误差的大小来表示。加工 精度越高,则加工误差越小;反之越大。在机械加工中,由机床、夹具、工件和刀具组成一个工艺系统。此工艺系统在 一定条件下由工人来操作或自动地循环运行来加工工件。因此,有多方面的因素对此系统产生影响,引起加工误差,归纳起来有以下几方面的因素:(1加工原理误差。是由于采用了近似的加工原理(如近似的刀具或近似的加工 运动而造成的误差。
3、(2安装误差。是指工件定位、夹紧时所产生的误差。(3工艺系统的几何误差。是指机床、刀具和夹具本身在制造时所产生的误差,以及使用中产生的磨损和 调整误差。(4工艺系统的受力变形。机床、夹具、工件和刀具在受切削力、传动力、离 心力、火紧力、惯性力和内应力等作用力下会产生变形,从而破坏了已调整好的工艺系统各组成部分的相对位置关系,导致了加工误差的产生。(5工艺系统的受热变形。在加工过程中,由于受切削热、摩擦热以及工作场地 周围热源的影响,工艺系统的温度会产生复杂的变化,工艺系统会发生变形,改变了 系收稿日期:2005-03-17统中各组成部分的正确相对位置,导致了加工误差的产生。(6调整误差。在机械
4、加工的每一工序中,总要对工艺系统进行这样或那样的调 整工作。由于调整不可能绝对地准确,因而产生调整误差。(7测量误差。零件在加工时或加工后进行测量时,由于测量方法、量具精度以 及工件和主客观因素(温度、接触力 都直接影响测量精度。2加工误差的统计分析 方法前面对产生加工误差的主要因素分别进行了分析,但在实际加工中,影响加工精 度的因素往往是错综复杂的,仅用单因素分析法是不够的,而要利用统计分析方法进 行综合分析,才能较全面地找出产生误差的原因,掌握其变化的基本规律,进而采取 相应的解决措施。常用的统计分析方法有:2. 1分布曲线法以实际加工出来的工件尺寸 X(实际上是一段很小的尺寸间隔 为横坐
5、标,以工 件的频率y(频数与这批工件总数之比 为纵坐标,就可得出该工序工件尺寸的实际分 布图直方图。再由直方图的各矩形顶端的中心连成一光滑的曲线,即实际分布曲线,如图一所示。2. 1. 1正态分布曲线当一批工件总数极多时,零件又是在正常的加工状态下进行,没有特殊或意外的 因素影响,如加工中刀具突然崩刃等,则这条分布曲线将接近正态分布曲线,如图二 所示。因此,生产中,常用正态分布曲线代替实际分布曲线(,28新余高专学报2005(第10卷R图是平均值控制图和极差 R控制图联合使用时的统称,是最常用的点图。在 工艺过程进行中,每隔一定时间抽取容量 m=210件的一个小样本,求出小样本的平 均值X和极
6、差R。经过若干时间后,就可取得若干组小样;然后,以样组序号为横坐 标,分别以X和R为纵坐标,就可分别作X点图和R点图,在X R点图上各有三条 线,即中心线(即X和R、上控制线(UCL、下控制线(LCL (三条控制线可根据有关 公式计算确定。XR点图如图三所示。进行分析研究。正态分布曲线的数学关系式为:y=e -2 2式中:X为各零件的实际尺寸X一批零件的尺寸的算数平均值,它表示加工nx n i=1iy零件尺寸为X时所出现的概率,即出现尺寸零件的尺寸分散中心 x=为X的零件数占全部零件数的百分比。为一批零件的均方差,6表示这批零件加工尺2寸的分布范围=(x -Xn i=1in 一批零件的数量2.
7、 1.2正态分布曲线的应用(1验证工艺能力系数工艺能力系数表示了工艺能力的大小,表示某种加工方法和加工设备能否胜任 零件所要求精度的程度。(2记算一批零件的合格率和废品率(3误差分析1.从分布曲线的形状、位置可以判断加工误差的性质,分析各种误差的影响。2.3分布曲线法分析的缺点由于加工中随机误差和系统误差是同时存在的,而作分布曲线的样本必须是一 批工件加工完毕后随机抽取的,是没有考虑工件加工的先后顺序,故很难把随机误差 和变值系统误差区别开来,也不能在加工过程中及时提供控制精度的资料。2. 2点 图分析法2.1图三2. 2. 2点图分析法的应用在点图上作出中心线和控制线后,就可根据图中点的分布
8、情况来判断工艺过程 是否稳定。因此在质量管理中广泛应用点图上点子的波动有两种不同的情况,第一种情况只有随机性波动,其特点是波 动的幅值一般不大,而引起这种随机性波动的原因往往很多,有时甚至无法知道,有 时即使知道也无法或不值得去控制它们,这种情况为正常波动,说明该工艺过程是稳 定的。第二种情况是点图具有明显的上升或下降倾向 ,或出现幅度很大的波动,称这 种情况为异常波动,说明该工艺过程是不稳定的。如图三 X点图中的第20点,超出 了下控制线,说明工艺过程发生了异常变化,可能有不合格品出现。一旦出现异常波 动,就要及时寻找原因,消除产生不稳定的因素。2. 2. 3点图分析法的特点所采用的样本为顺
9、序小样本,可以看出变值系统误差和随机综合误差的变化趋 势,因而能在工艺过程中及时提供控制工艺过程的信息 ;计算简单,图形直观。因此 在质量管理中广泛应用。3第2期李玉平:机械加工误差的分析29由于工艺过程受大量因素的影响,而这些因素本身又具有随机性质,所以,在工 艺因素的自变量X(误差因素 和函数y(精度指标 之间具有非确定性的依赖关系,即 所谓的相关关系。可见,相关分析主要是用来分析某些因素之间是否有关联 ,若两因 素之间有关联称之为有相关关系或有相关性,若两因素之间没有关联称之为不相关 或无相关性。两变量之间的相关性常用回归方程表示:y=ax +b ,因此,要求出系数a和b。两变量之间的相
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