机械制造工艺学实验报告.docx
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机械制造工艺学实验报告
实验名称：
加工误差的统计分析
实验日期：
年月日
指导老师：
成绩：
1.实验目的
（1）掌握加工误差统计分析方法的基本原理和应用。
（2）掌握样本数据的采集与处理方法，要求：
能正确地采集样本数据，并能通过对样本数据的处理，正确绘制出加工误差的实验分布曲线和
图。
（3）能对实验分布曲线和
图进行正确地分析，对加工误差的性质、工序能力及工艺稳定性做出准确的鉴别。
（4）培养对加工误差进行综合分析的能力。
2.实验内容与实验步骤：
在实际生产中，为保证加工精度，常常通过对生产现场中实际加工出的一批工件进行检测，运用数理统计的方法加以处理和分析，从中寻找误差产生的规律，找出提高加工精度的途径。
这就是加工误差统计分析方法。
加工误差分析的方法有两种形式，一种为分布图分析法，另一种为点图分析法。
1．分布图分析法
分布图分析法是通过测量一批加工零件的尺寸，把所测到的尺寸范围分为若干个段。
画出该批零件加工尺寸（或误差）的实验分布图。
其折线图就接近于理论分布曲线。
在没有明显变值系统误差的情况下，即工件的误差是由很多相互独立的微小的随机误差综合作用的结果，则工件尺寸分布符合正态分布。
利用分布曲线图可以比较方便地判断加工误差性质，确定工序能力，并估算合格品率，但利用分布图分析法控制加工精度，必须待一批工件全部加工完毕，测量了样本零件的尺寸后，才能绘制分布图，因此不能在加工过程中及时提供控制精度的信息，这在生产上将是很不方便的。
2．点图法
在生产中常用的另一种误差分析方法是点图法或
图法。
点图法是以顺序加工的零件序号为横坐标，零件的加工尺寸为纵坐标，把按加工顺序定期测量的工件尺寸画在点图上。
点图可以反映加工尺寸和时间的关系，可以看出尺寸变化的趋势，找出产生误差的原因。
图称为平均尺寸——极差质量控制图。
一般是在生产过程开始前，先加工一批试件（本实验中即用本批加工的零件作为试件），根据加工所得的尺寸，求出平均值
和极差R而绘制成的。
点图：
中线
上控制线
下控制线
R点图：
中线
上控制线Rs=D1
下控制线Rx=D2
是将一批工件依照加工顺序按n个分为一组第i组的平均值，共分成k组；
是第i组的极差；
式中A2、D1、D2的数值根据数理统计原理而定出（见表1）。
表1
每组件数n
A2
D1
D2
4
0.73
2.28
0
5
0.58
2.11
0
将生产中定期抽样的尺寸结果，点在
图上，从点子在图中的位置便可看出
和R的波动，它反映了工件平均值的变化趋势和随机误差的分散程度。
图上的控制界限线，就是用来判断工艺是否稳定的界限。
因此
图是用来判断工艺过程的稳定性的。
实验步骤
1.按无心磨床的操作方法，加工一批零件（本实验为100件）。
加工完的零件，擦洗干净，按加工顺序放置好。
2.按加工顺序测量工件的加工尺寸，记录测量结果。
3.绘制直方图和分布曲线
1）找出这批工件加工尺寸数据的最大值xmax和最小值xmin，按下式计算出极差R。
R＝xmax一xmin
2）确定分组数K（K一般根据样本容量来选择，建议可选在8~11之间）。
3）按下式计算组距d。
4）确定组界（测量单位：
微米）。
5）做频数分布表。
6）计算
和
。
7）画直方图
以样本数据值为横坐标，标出各组组界；以各组频率密度为纵坐标，画出直方图。
8）画分布曲线
若工艺过程稳定，则误差分布曲线接近正态分布曲线；若工艺过程不稳定，则应据实际情况确定其分布曲线。
画出分布曲线，注意使分布曲线与直方图协调一致。
9）画公差带
在横轴下方画出公差带，以便与分布曲线相比较。
4.绘制
图
1）确定样组容量，对样本进行分组
样组容量m通常取4或5件。
按样组容量和加工时间顺序，将样本划分成若干个样组。
2）计算各样组的平均值和极差
对于第i个样组，其平均值和极差计算公式为：
式中
——第i个样组的平均值；
——第i个样组的标准差；
——第i个样组第j个零件的测量值；
——第i个样组数据的最大值；
——第i个样组数据的最小值
3）计算
图控制限（计算公式见实验原理）
4）绘制
图
以样组序号为横坐标，分别以各样组的平均值
和极差R为纵坐标，画出
图，并在图上标出中心线和上、下控制限。
5.按下式计算工序能力系数Cp
判别工艺过程稳定性
可按下表所列标准进行判别。
注意，同时满足表中左列3个条件，工艺过程稳定；表中右列条件之一不满足，即表示工艺过程不稳定。
表2
加工误差综合分析
通过对分布图和
图的分析，可以初步判断误差的性质。
进而结合具体加工条件，分析影响加工误差的的各种因素，必要时，可对工艺系统的误差环节进行测量和实验。
3.实验环境
设备：
无心磨床
量仪：
0~25mm数显千分尺一把
试件：
φ24（±0.01）×32的45钢（淬火）100件
4.实验过程与分析
表1-3实验数据
序号
记录数据
序号
记录数据
序号
记录数据
序号
记录数据
1
26
51
76
2
27
52
77
3
28
53
78
4
29
54
79
5
30
55
80
6
31
56
81
7
32
57
82
8
33
58
83
9
34
59
84
10
35
60
85
11
36
61
86
12
37
62
87
13
38
63
88
14
39
64
89
15
40
65
90
16
41
66
91
17
42
67
92
18
43
68
93
19
44
69
94
20
45
70
95
21
46
71
96
22
47
72
97
23
48
73
98
24
49
74
99
25
50
75
100
组
号
组界
中心值
xi
频数
mi
频率
fi
xi-
（xi-
）2
（xi-
）2mi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
表1-4实际分布曲线图（直方图）
表1-5
-R控制图数据
样组号
平均值
极差
R
样组号
平均值
极差
R
样组号
平均值
极差
R
1
10
19
2
11
20
3
12
21
4
13
22
5
14
23
6
15
24
7
16
25
8
17
9
18
R
-R控制图
5.实验基本要求
1．明确实验目的、内容、条件及实验步骤，记录好实验原始数据；
2．绘制直方图和分布曲线；绘制
图；
3．计算确定加工方案的工序能力及等级，分析判别加工误差的性质，分析影响加工误差的主要因素，并估算合格品率或者不合格品率。
若有不合格品，判断为可修复还是不可修复，并对加工方案提出改进措施；
4．分析判断工艺过程是否稳定；
5．独立完成实验报告。
6.实验结果总结
1．本工序的实验分布曲线图是否接近正态分布曲线?
为什么?
2．根据工序能力系数Cp，本工序属哪一级?
如果出现了废品，试分析产生废品的原因。
（计算确定加工方案的工序能力及等级，分析判别加工误差的性质，分析影响加工误差的主要因素，并估算合格品率或者不合格品率。
若有不合格品，判断为可修复还是不可修复，并对加工方案提出改进措施）
3．从
图看，本工序的工艺过程稳定吗？
如果不稳定，试分析其原因。
7.心得体会
实验名称：
组合夹具的设计、组装与调整
实验日期：
年月日
指导教师：
成绩：
1、实验目的
（1）掌握组合夹具的特点和设计装配方法，具有按加工要求组装组合夹具并进行检测的能力。
（2）了解组合夹具的元件种类、结构与功用。
（3）掌握六点定位原理及粗、精基准选择原则。
（4）理解夹具各部分连接方法，了解夹具与机床连接及加工前的对刀方法。
（5）掌握定位方法，调整定位尺寸、消除形位误差、夹紧力的分析等。
（6）熟悉铣、钻、镗等机床夹具的特点。
2、实验内容与实验步骤
组合夹具元件及其作用
组合夹具按组装对元件间连接基面的形状不同，可分为槽系和孔系两大系统。
为了适应不同产品加工零件尺寸大小的需要，组合夹具按其尺寸大小又分为大、中、小型三个系列，见下表。
各系列中，其元件用途又可分为八大类。
在每一类元件中又分很多结构类型、品种及规格，以供组装不同夹具时搭配选用。
为了掌握组合夹具的组装技术，必须熟悉各类元件的结构特点、尺寸规格及使用方法，以便灵活运用各类元件，迅速组装出所适用的夹具来。
现以中型系列为例，介绍八大类元件的主要结构形式和基本用途。
1．基础件
它是组合夹具中最大的元件，包括各种规格尺寸的方形、矩形、圆形基础板和基础角铁等。
基础件通常作为组合夹具的基体，通过它将其他各种元件或合件组装成一套完整的夹具，图1为其中的几种结构。
图1基础件图2支承件
2．支承件
支承件是组合夹具的骨架元件。
支承件通常在组合夹具中起承上启下的作用，即把上面的其他元件通过支承件与其下面的基础件连成一体，一般各种夹具结构中都少不了它。
支承件有时可作定位元件使用，当组装小夹具时，也可作为基础件。
图2为其中的几种结构。
3．定位元件
定位件主要用于工件在夹具中的正确定位，也用于保证夹具中各元件的使用精度及其强度和刚度。
图3为其中的几种结构。
图3定位元件
4．导向件
导向件主要用来确定刀具与工件的相对应置，加工时起引导刀具的作用。
有的导向件可作定位用，也可作为组合夹具系统中移动件的导向。
图4为其中的几种结构。
图4导向件图5夹紧件
5．夹紧件
夹紧件主要用来将工件夹紧在夹具上，保证工件定位后的正确位置，也可作垫板和挡块用。
图5为其中的几种结构。
6．紧固件
紧固件主要用来连接组合夹具中各种元件及紧固工件。
由于紧固件在一定程度上影响整个夹具的刚性，因此均采用细牙螺纹，这样可使元件的连接强度好，紧固可靠。
同时所选用材料、精度、表面粗糙度及热处理均高于一般标准紧固件。
图6为其中的几种结构。
图6紧固件
7．其他件
除了上述六类元件以外的各种用途的单一元件称为其他件。
其他件中有的有明显的作用，有的常无固定的用途，但如用得合适，则能在组装中起到极为有利的辅助作用。
图7为其中的几种结构。
图7其他件
图8合件
8．合件
合件是由若干零件装配而成，并在组装过程中不拆散使用的独立部件。
按其用途可分为定位合件、导向合件、分度合件以及必需的专用工具等。
图8为其中的几种结构。
1．设计（2人一组）：
（1）根据工件工序要求及结构特点，确定定位方案，画出定位简图；
（2）自行设计夹具组装方案：
构思整个夹具的总体结构，确定夹具中的基础件、支承件、定位元件、夹紧元件、对刀元件及导向元件；（3）确定各元件之间的连接及定位关系。
（4）分析定位误差的构成，计算确定夹具定位元件间允许的位置公差值。
2．试装：
根据夹具总装方案，在夹具标准件库中，找出所需元件，进行试装配，发现问题，及时更正。
3．装配：
利用工具，在指导老师指导下按正确的装配顺序，把各元件装配好，了解装配方法。
4．调整：
调整好各工作表面之间的位置。
5．检测：
按计算出的位置公差值（夹具要求），检测各工作表面之间的位置是否符合要求。
3、实验环境
1．组合夹具元件一套。
2．零件实物一件。
3．活动扳手、铜锤、起子等工具。
4．千分尺、游标卡尺、千分表、磁力表座、块规、心棒等检具。
4、实验基本要求
1.绘出零件定位夹紧简图：
5、实验结果分析与讨论
1．组合夹具与专用夹具有何不同？
2．工件在夹具中定位时，限制了几个自由度？
6.心得体会
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