機(jī)械制造技術(shù)第四章第二、三節(jié)

1、第二節(jié)第二節(jié) 工藝過程的統(tǒng)計(jì)分析工藝過程的統(tǒng)計(jì)分析一、誤差統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的分類一、誤差統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的分類各種加工誤差，按他們在一批零件中出現(xiàn)的規(guī)律來看，可分為兩大類：系統(tǒng)各種加工誤差，按他們在一批零件中出現(xiàn)的規(guī)律來看，可分為兩大類：系統(tǒng)性誤差與隨機(jī)性誤差，如表性誤差與隨機(jī)性誤差，如表5-3所示。所示。 常值系統(tǒng)性誤差常值系統(tǒng)性誤差1.系統(tǒng)性誤差系統(tǒng)性誤差 變值系統(tǒng)性誤差變值系統(tǒng)性誤差在順序加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向不變或者按一定規(guī)律變在順序加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向不變或者按一定規(guī)律變化，統(tǒng)稱為系統(tǒng)誤差?；y(tǒng)稱為系統(tǒng)誤差。1）常值系統(tǒng)性誤差）常值系統(tǒng)性誤差在順序加工一批工件中，

2、其大小和方向皆不變的誤差，在順序加工一批工件中，其大小和方向皆不變的誤差，稱為常值系統(tǒng)性誤差，如鉸刀直徑大小的誤差、測量儀器的一次對零誤差稱為常值系統(tǒng)性誤差，如鉸刀直徑大小的誤差、測量儀器的一次對零誤差等。等。 上一節(jié)分析了各種原始誤差對加工精度的影響，也提出了一些解決問題的上一節(jié)分析了各種原始誤差對加工精度的影響，也提出了一些解決問題的途徑，但問題的特點(diǎn)是局部的，單因素的。在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的加工精度問題往途徑，但問題的特點(diǎn)是局部的，單因素的。在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的加工精度問題往往是綜合性很強(qiáng)的工藝問題，其影響因素也比較復(fù)雜，往往是多種因素交織在一往是綜合性很強(qiáng)的工藝問題，其影響因素也比較復(fù)雜，往

3、往是多種因素交織在一起，這時(shí)只能用概率統(tǒng)計(jì)的方法來進(jìn)行分析，才能得出正確的、符合實(shí)際的結(jié)果。起，這時(shí)只能用概率統(tǒng)計(jì)的方法來進(jìn)行分析，才能得出正確的、符合實(shí)際的結(jié)果。2.隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差在順序加工一批工件中，有些誤差的大小和方向是無規(guī)則地變化在順序加工一批工件中，有些誤差的大小和方向是無規(guī)則地變化著，這些誤差稱為隨機(jī)誤差。著，這些誤差稱為隨機(jī)誤差。例如：加工余量不均勻、材料硬度不均勻、夾緊力時(shí)大時(shí)小等原因引起的加例如：加工余量不均勻、材料硬度不均勻、夾緊力時(shí)大時(shí)小等原因引起的加工誤差。工誤差。對于隨機(jī)性誤差，只能縮小它們的變動(dòng)范圍，而不能完全消除。由概率論對于隨機(jī)性誤差，只能縮小它們的變動(dòng)范圍，

4、而不能完全消除。由概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)可知，隨機(jī)性誤差的統(tǒng)計(jì)規(guī)律可用它的概率分布表示，如果我們與數(shù)理統(tǒng)計(jì)可知，隨機(jī)性誤差的統(tǒng)計(jì)規(guī)律可用它的概率分布表示，如果我們掌握了工藝過程中各種隨機(jī)誤差的概率分布，又知道了變值系統(tǒng)性誤差的變掌握了工藝過程中各種隨機(jī)誤差的概率分布，又知道了變值系統(tǒng)性誤差的變化規(guī)律，那么我們就能對工藝過程進(jìn)行有效的控制，使工藝過程按規(guī)定要求化規(guī)律，那么我們就能對工藝過程進(jìn)行有效的控制，使工藝過程按規(guī)定要求順利進(jìn)行。順利進(jìn)行。對于常值系統(tǒng)性誤差，若能掌握其大小和方向，就可以通過調(diào)整消除。對于常值系統(tǒng)性誤差，若能掌握其大小和方向，就可以通過調(diào)整消除。 對于變值系統(tǒng)性誤差，若能掌握其大小

5、和方向隨時(shí)間變化的規(guī)律，則可通對于變值系統(tǒng)性誤差，若能掌握其大小和方向隨時(shí)間變化的規(guī)律，則可通過自動(dòng)補(bǔ)償消除。過自動(dòng)補(bǔ)償消除。2）變值系統(tǒng)性誤差）變值系統(tǒng)性誤差在順序加工一批工件中，其大小和方向循某一規(guī)律變在順序加工一批工件中，其大小和方向循某一規(guī)律變化的誤差，稱為變值系統(tǒng)性誤差。如：由于刀具磨損引起的加工誤差，機(jī)床化的誤差，稱為變值系統(tǒng)性誤差。如：由于刀具磨損引起的加工誤差，機(jī)床或刀具或工件的受熱變形引起的加工誤差等。顯然，常值系統(tǒng)性誤差與加工或刀具或工件的受熱變形引起的加工誤差等。顯然，常值系統(tǒng)性誤差與加工順序無關(guān)，而變值系統(tǒng)性誤差與加工順序有關(guān)。順序無關(guān)，而變值系統(tǒng)性誤差與加工順序有關(guān)。

6、1.正態(tài)分布的基本概念正態(tài)分布的基本概念（1）正態(tài)分布的數(shù)學(xué)模型，特征參數(shù)和特殊點(diǎn)：）正態(tài)分布的數(shù)學(xué)模型，特征參數(shù)和特殊點(diǎn)：機(jī)械加工中，工件的尺寸誤差是由機(jī)械加工中，工件的尺寸誤差是由很多相互獨(dú)立的隨機(jī)誤差綜合作用很多相互獨(dú)立的隨機(jī)誤差綜合作用的結(jié)果，如果其中沒有一個(gè)隨機(jī)誤的結(jié)果，如果其中沒有一個(gè)隨機(jī)誤差是起決定作用的，則加工之后工差是起決定作用的，則加工之后工件的尺寸將呈正態(tài)分布。件的尺寸將呈正態(tài)分布。其概率密度方程為：其概率密度方程為：1）數(shù)學(xué)模型：）數(shù)學(xué)模型： 222)(exp21)(xxxy)(x0二、工藝過程的分布圖分析二、工藝過程的分布圖分析）特征參數(shù)：該方程有兩個(gè)特征參數(shù)，一為算

7、術(shù)平均值）特征參數(shù)：該方程有兩個(gè)特征參數(shù)，一為算術(shù)平均值 ，另一為，另一為均方根偏差（標(biāo)準(zhǔn)差）均方根偏差（標(biāo)準(zhǔn)差）xniixnx11niixxn12)(1 只影響曲線的位置，而不影響曲線的形狀。只影響曲線的位置，而不影響曲線的形狀。 只影響曲線的形狀，只影響曲線的形狀，而不影響曲線的位置。而不影響曲線的位置。 曲線越平坦，尺寸曲線越平坦，尺寸就越分散，精度越差。就越分散，精度越差。的大小反映了機(jī)床加工的大小反映了機(jī)床加工精度的高低，精度的高低， 的大小反的大小反映了機(jī)床調(diào)整位置的不同。映了機(jī)床調(diào)整位置的不同。xx）曲線的特征點(diǎn)）曲線的特征點(diǎn)a）令）令y(x)=0，x = 時(shí)時(shí)x14 . 021

8、maxyb）兩個(gè)拐點(diǎn)）兩個(gè)拐點(diǎn)令式（令式（417）的二次導(dǎo)數(shù)為）的二次導(dǎo)數(shù)為0，即可求得正態(tài)分布曲線在，即可求得正態(tài)分布曲線在x = 時(shí)時(shí)處的拐點(diǎn)的縱標(biāo)值為處的拐點(diǎn)的縱標(biāo)值為124. 021exp21y2.標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布 、 的正態(tài)分布稱為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，其概率的正態(tài)分布稱為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，其概率密度可寫為密度可寫為0 x12exp21)(2xxy在生產(chǎn)實(shí)際中，經(jīng)常是在生產(chǎn)實(shí)際中，經(jīng)常是 既不等于既不等于0， 也不等于也不等于1，為了查表計(jì)算方便，為了查表計(jì)算方便，需要將非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，通過標(biāo)準(zhǔn)化變量代換，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。需要將非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，通過標(biāo)準(zhǔn)化變量代換，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。

9、x)(xxz)(12exp212)(exp21)(222zyzxxxyx上式就是非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)上式就是非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù) 與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)數(shù) 的轉(zhuǎn)換關(guān)系式。的轉(zhuǎn)換關(guān)系式。)(xy)(zy3. 工件尺寸在某區(qū)間內(nèi)的概率工件尺寸在某區(qū)間內(nèi)的概率生產(chǎn)上感興趣的問題往往不是工件生產(chǎn)上感興趣的問題往往不是工件為某一尺寸的概率是多大，而是加為某一尺寸的概率是多大，而是加工工件尺寸落在某一個(gè)區(qū)間內(nèi)的概工工件尺寸落在某一個(gè)區(qū)間內(nèi)的概率是多大，該概率等于圖率是多大，該概率等于圖538所所示陰影的面積示陰影的面積 )(xF21)()(xxdxxyxF21222

10、)(exp21xxdxxx)(xxzzddxzozdzzxF2exp21)()(2zodzz2exp212綜上分析可知，非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)的積分，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化變換后，綜上分析可知，非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)的積分，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化變換后，可用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)的積分表示?？捎脴?biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)的積分表示。為了計(jì)算的需要，可制作一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化正態(tài)分布概率密度函數(shù)的積分表，參見為了計(jì)算的需要，可制作一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化正態(tài)分布概率密度函數(shù)的積分表，參見表表54，由表，由表54可知：可知：1)(xxz26.683413. 02) 1 (22)(xxz44.954772. 02)2(23)(xxz73.99

11、49865. 02)3(2計(jì)算結(jié)果表明，工件尺寸落在計(jì)算結(jié)果表明，工件尺寸落在 范圍內(nèi)的概率為范圍內(nèi)的概率為99.73%。而落在該范圍以外的概率只占而落在該范圍以外的概率只占0.27%，可忽略不計(jì)。，可忽略不計(jì)。)3(x因此可以認(rèn)為，正態(tài)分布的分散范圍為因此可以認(rèn)為，正態(tài)分布的分散范圍為 ，這就是工程上經(jīng)常用到，這就是工程上經(jīng)常用到的的 “ 原則原則”，或稱，或稱 原則。原則。)3(x36%例例53 在車床上車一批軸，圖樣要求為在車床上車一批軸，圖樣要求為 ，已知軸徑尺寸誤差按，已知軸徑尺寸誤差按正態(tài)分布，正態(tài)分布， 、 ，問這批工件的合格品率是多少，不，問這批工件的合格品率是多少，不合格品率

12、是多少？能否修復(fù)？合格品率是多少？能否修復(fù)？mm01 . 025mmx96.24mm02. 0解：作圖解：作圖5-39 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換)(maxxxz右202. 0)96.2400.25(查表查表54得得4772. 0)2()(右z偏大不合格品率為：偏大不合格品率為：)2(5 . 0%28. 24772. 05 . 0這些不合格品可修復(fù)。這些不合格品可修復(fù)。 偏小不合格品率為偏小不合格品率為 %135. 049865. 05 . 0)3(5 . 0這些不合格品不可修復(fù)。這些不合格品不可修復(fù)。 合格品率為合格品率為97.585%0.135%-%28. 212.機(jī)械制造中常見的誤差分

13、布規(guī)律。圖機(jī)械制造中常見的誤差分布規(guī)律。圖540（1）實(shí)際分布曲線符合正態(tài)分布，）實(shí)際分布曲線符合正態(tài)分布，6T且分散中心與公差帶中心重合，且分散中心與公差帶中心重合，這種分布表明加工條件正常，系統(tǒng)性誤差幾乎不存在，隨機(jī)性誤差只是等這種分布表明加工條件正常，系統(tǒng)性誤差幾乎不存在，隨機(jī)性誤差只是等微作用；一般來說是無廢品出現(xiàn)，工序精度已達(dá)很高水平。如果再要顯著微作用；一般來說是無廢品出現(xiàn)，工序精度已達(dá)很高水平。如果再要顯著的減小加工誤差，則需精密調(diào)整或修理機(jī)床與工裝，或換用一種比現(xiàn)用工的減小加工誤差，則需精密調(diào)整或修理機(jī)床與工裝，或換用一種比現(xiàn)用工序更精確（即序更精確（即較?。┑募庸し椒▉韺?shí)現(xiàn)。

14、例如，將車削換成磨削；將擴(kuò)較?。┑募庸し椒▉韺?shí)現(xiàn)。例如，將車削換成磨削；將擴(kuò)孔換成鉸孔等。孔換成鉸孔等。（2）實(shí)際分布曲線符合正態(tài)分布，）實(shí)際分布曲線符合正態(tài)分布，6T且分散中心與公差帶中心不重合且分散中心與公差帶中心不重合這種分布表明：變值系統(tǒng)性誤差幾乎不存在、隨機(jī)性誤差等微作用，而只有這種分布表明：變值系統(tǒng)性誤差幾乎不存在、隨機(jī)性誤差等微作用，而只有突出的常值系統(tǒng)性誤差存在。分散中心對公差帶中心的偏移值突出的常值系統(tǒng)性誤差存在。分散中心對公差帶中心的偏移值，就是常值系，就是常值系統(tǒng)性誤差，他主要是由于刀具安裝調(diào)整不準(zhǔn)造成的，而且是不可避免的。在統(tǒng)性誤差，他主要是由于刀具安裝調(diào)整不準(zhǔn)造成的，

15、而且是不可避免的。在這種情況下即使出現(xiàn)了廢品，也是可以避免的，例如，調(diào)整刀具起始加工的這種情況下即使出現(xiàn)了廢品，也是可以避免的，例如，調(diào)整刀具起始加工的位置，使分散中心向公差帶中心移動(dòng)即可。位置，使分散中心向公差帶中心移動(dòng)即可。（3）實(shí)際分布曲線符合正態(tài)分布，）實(shí)際分布曲線符合正態(tài)分布，6T且分散中心與公差帶中心不重合且分散中心與公差帶中心不重合這種分布表明：變值系統(tǒng)性誤差幾乎不存這種分布表明：變值系統(tǒng)性誤差幾乎不存在，而存在常值系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差在，而存在常值系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差較大。在這種情況下即使消除了較大。在這種情況下即使消除了常系常系，也不能將廢品完全避免。既有可修復(fù)的廢也不能

16、將廢品完全避免。既有可修復(fù)的廢品，還有不可修復(fù)的廢品。（例品，還有不可修復(fù)的廢品。（例5-3）從上述三種情況的分析可見，對于正態(tài)分布的從上述三種情況的分析可見，對于正態(tài)分布的6的概念是十分重要的。他代的概念是十分重要的。他代表了某一種工序（或加工方法、或機(jī)床）在給定條件下所能達(dá)到的加工精度，表了某一種工序（或加工方法、或機(jī)床）在給定條件下所能達(dá)到的加工精度，的大小完全是由隨機(jī)性誤差決定的、隨機(jī)性誤差越小，的大小完全是由隨機(jī)性誤差決定的、隨機(jī)性誤差越小，也越小，所能達(dá)到也越小，所能達(dá)到的加工精度也越高，加工精度能否提高，關(guān)鍵在于能否進(jìn)一步減小隨機(jī)性誤差。的加工精度也越高，加工精度能否提高，關(guān)鍵在

17、于能否進(jìn)一步減小隨機(jī)性誤差。（4）實(shí)際分布曲線不符合正態(tài)分布，而呈平頂分布）實(shí)際分布曲線不符合正態(tài)分布，而呈平頂分布 在影響機(jī)械加工的諸多誤差因素中，如果刀具線性磨損的影響顯著則工件在影響機(jī)械加工的諸多誤差因素中，如果刀具線性磨損的影響顯著則工件的尺寸誤差將呈現(xiàn)平頂分布。的尺寸誤差將呈現(xiàn)平頂分布。平頂誤差分布曲線可以看成是隨時(shí)間而平移的眾多正態(tài)誤差分布曲線組合平頂誤差分布曲線可以看成是隨時(shí)間而平移的眾多正態(tài)誤差分布曲線組合的結(jié)果。的結(jié)果。（5）實(shí)際分布曲線不符合正態(tài)分布，而呈偏太分布）實(shí)際分布曲線不符合正態(tài)分布，而呈偏太分布在用試切法車削軸徑或孔徑時(shí)，由于操作者為了盡量避免產(chǎn)生不可修復(fù)的在用試

18、切法車削軸徑或孔徑時(shí)，由于操作者為了盡量避免產(chǎn)生不可修復(fù)的廢品，主觀地（而不是隨機(jī)地）使軸徑加工得寧大勿小，使孔徑加工得寧廢品，主觀地（而不是隨機(jī)地）使軸徑加工得寧大勿小，使孔徑加工得寧小勿大，則它們的尺寸誤差就呈偏態(tài)分布。小勿大，則它們的尺寸誤差就呈偏態(tài)分布。（6）雙峰或多峰分布）雙峰或多峰分布同一工序的加工內(nèi)容由兩臺(tái)機(jī)床來同時(shí)完成，由于這兩臺(tái)機(jī)床的調(diào)整尺寸不同一工序的加工內(nèi)容由兩臺(tái)機(jī)床來同時(shí)完成，由于這兩臺(tái)機(jī)床的調(diào)整尺寸不盡相同，兩臺(tái)機(jī)床的精度狀態(tài)也有差異，若將這兩臺(tái)機(jī)床所加工的工件混在盡相同，兩臺(tái)機(jī)床的精度狀態(tài)也有差異，若將這兩臺(tái)機(jī)床所加工的工件混在一起，則工件的尺寸誤差就呈雙峰分布。一

19、起，則工件的尺寸誤差就呈雙峰分布。3.工藝過程的分布圖分析工藝過程的分布圖分析（一）工藝過程的穩(wěn)定性（一）工藝過程的穩(wěn)定性工藝過程的穩(wěn)定性是指工藝過程工藝過程的穩(wěn)定性是指工藝過程在時(shí)間歷程上保持工件均值和標(biāo)在時(shí)間歷程上保持工件均值和標(biāo)準(zhǔn)差值穩(wěn)定不變的性能。圖準(zhǔn)差值穩(wěn)定不變的性能。圖542一般情況下，在不是非常長的加工時(shí)間內(nèi)，分布特征參數(shù)的變化是很小的，一般情況下，在不是非常長的加工時(shí)間內(nèi)，分布特征參數(shù)的變化是很小的，因此，工藝過程穩(wěn)定性主要取決于變值系統(tǒng)性誤差是否顯著，在正常情況下，因此，工藝過程穩(wěn)定性主要取決于變值系統(tǒng)性誤差是否顯著，在正常情況下，變值系統(tǒng)性誤差并不顯著。可以認(rèn)為工藝過程是穩(wěn)

20、定的，也就是說，工藝過變值系統(tǒng)性誤差并不顯著?？梢哉J(rèn)為工藝過程是穩(wěn)定的，也就是說，工藝過程處于控制狀態(tài)中。程處于控制狀態(tài)中。（二）工藝過程的分布圖分析（二）工藝過程的分布圖分析通過制作分布圖，我們想要了解所加工的工件質(zhì)量指標(biāo)的分布是否是預(yù)期的通過制作分布圖，我們想要了解所加工的工件質(zhì)量指標(biāo)的分布是否是預(yù)期的概率分布？如果是預(yù)期的概率分布，我們還想要知道工藝系統(tǒng)的加工能力是概率分布？如果是預(yù)期的概率分布，我們還想要知道工藝系統(tǒng)的加工能力是否比較富裕還是不足？機(jī)床調(diào)整得好不好？加工過程會(huì)不會(huì)出廢品？廢品率否比較富裕還是不足？機(jī)床調(diào)整得好不好？加工過程會(huì)不會(huì)出廢品？廢品率是多少？產(chǎn)生廢品的原因又是什

21、么？是多少？產(chǎn)生廢品的原因又是什么？此處以在無心磨床上加工一批外徑為此處以在無心磨床上加工一批外徑為 的銷子為例，具體介紹工的銷子為例，具體介紹工藝過程分布圖分析的內(nèi)容及步驟。藝過程分布圖分析的內(nèi)容及步驟。1.樣本容量的確定樣本容量的確定一般生產(chǎn)條件下，樣本容量取為一般生產(chǎn)條件下，樣本容量取為 ，就有足夠的估計(jì)精度，本，就有足夠的估計(jì)精度，本例取例取n=100 20050n目的目的:mm004. 065. 92.樣本數(shù)據(jù)的測量樣本數(shù)據(jù)的測量測量所使用的儀器的精度，應(yīng)將被測尺寸的公差乘以測量所使用的儀器的精度，應(yīng)將被測尺寸的公差乘以 的測量精度的測量精度系數(shù)，作為選用量具量儀的依據(jù)。系數(shù)，作為選

22、用量具量儀的依據(jù)。測量尺寸時(shí)，應(yīng)按加工順序逐個(gè)測量并記錄于測量數(shù)據(jù)表測量尺寸時(shí)，應(yīng)按加工順序逐個(gè)測量并記錄于測量數(shù)據(jù)表55中。中。)15. 01 . 0(3.異常數(shù)據(jù)的刪除異常數(shù)據(jù)的刪除 不在不在 范圍之內(nèi)的，范圍之內(nèi)的，3x 973100n當(dāng)工件測量數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布時(shí)，測量數(shù)據(jù)落在當(dāng)工件測量數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布時(shí)，測量數(shù)據(jù)落在 范圍內(nèi)的概率為范圍內(nèi)的概率為99.73%，而落在，而落在 范圍以外的概率為范圍以外的概率為0.27%，由于出現(xiàn)落在，由于出現(xiàn)落在 范圍以外的概率很小，可視為不可能事件，一旦發(fā)生，則可被認(rèn)為是異常范圍以外的概率很小，可視為不可能事件，一旦發(fā)生，則可被認(rèn)為是異常數(shù)據(jù)而予以剔除

23、，即若數(shù)據(jù)而予以剔除，即若)3(x)3(x)3(x3 xxk則則 為異常數(shù)據(jù)，式中為異常數(shù)據(jù)，式中 為總體標(biāo)準(zhǔn)差，可用它的無偏估計(jì)量為總體標(biāo)準(zhǔn)差，可用它的無偏估計(jì)量 來代替來代替 。skx經(jīng)計(jì)算，本例；經(jīng)計(jì)算，本例；mmx632. 9mms007. 0按式按式 分別計(jì)算可知，分別計(jì)算可知， 3 xxkmmxk658. 91mmxk657. 92mmxk658. 93分別為異常數(shù)據(jù)，應(yīng)予以剔除，此時(shí)分別為異常數(shù)據(jù)，應(yīng)予以剔除，此時(shí)973100n4.實(shí)際分布圖的繪制實(shí)際分布圖的繪制（1）確定尺寸間隔數(shù)）確定尺寸間隔數(shù)j尺寸間隔數(shù)尺寸間隔數(shù)j可參考表可參考表56選取選取在本例中在本例中n=97，所以

24、應(yīng)初選，所以應(yīng)初選j=10（暫定）（暫定）niixxns12)(11只要找到樣本中個(gè)體的最大值只要找到樣本中個(gè)體的最大值 和最小值和最小值 即可算得即可算得 的大小的大小maxxminxx（2）確定尺寸間隔大?。▍^(qū)間寬度）確定尺寸間隔大?。▍^(qū)間寬度）xmmjxxx0031. 010616. 9647. 9minmax將將 圓整為圓整為 ，有了，有了 值后，就可以對樣本的尺寸分散值后，就可以對樣本的尺寸分散范圍進(jìn)行分段了，分段時(shí)應(yīng)注意使樣本中的范圍進(jìn)行分段了，分段時(shí)應(yīng)注意使樣本中的 和和 皆落在尺寸間皆落在尺寸間隔內(nèi)，因此本例的實(shí)際尺寸間隔數(shù)隔內(nèi)，因此本例的實(shí)際尺寸間隔數(shù) 。xmmx003. 0

25、 xmaxxminx11110j（3）畫出實(shí)際分布圖，列出測量數(shù)據(jù)的計(jì)算表格，如表）畫出實(shí)際分布圖，列出測量數(shù)據(jù)的計(jì)算表格，如表57所示。所示。根據(jù)表中根據(jù)表中、項(xiàng)數(shù)據(jù)即可畫出實(shí)際分布折線，如圖項(xiàng)數(shù)據(jù)即可畫出實(shí)際分布折線，如圖541所示。所示。畫圖時(shí)，頻數(shù)值應(yīng)點(diǎn)在尺寸區(qū)間中點(diǎn)的縱坐標(biāo)上。畫圖時(shí)，頻數(shù)值應(yīng)點(diǎn)在尺寸區(qū)間中點(diǎn)的縱坐標(biāo)上。5.理論分布圖的繪制理論分布圖的繪制因?qū)嶋H分布圖是以頻數(shù)為縱坐標(biāo)的，因此尚需將以概率密度為縱坐標(biāo)的理論因?qū)嶋H分布圖是以頻數(shù)為縱坐標(biāo)的，因此尚需將以概率密度為縱坐標(biāo)的理論分布圖轉(zhuǎn)換成以頻數(shù)為縱坐標(biāo)的理論分布圖。分布圖轉(zhuǎn)換成以頻數(shù)為縱坐標(biāo)的理論分布圖。概率密度概率密度xn

26、fnfxxxy工件總數(shù)理論頻數(shù)頻率尺寸間隔大小概率1因而有：最大概率密度值因而有：最大概率密度值xnfymaxmax拐點(diǎn)處概率密度值拐點(diǎn)處概率密度值xnfy本例中正態(tài)分布曲線的理論頻數(shù)曲線，最大值和拐點(diǎn)處的理論頻數(shù)值分別本例中正態(tài)分布曲線的理論頻數(shù)曲線，最大值和拐點(diǎn)處的理論頻數(shù)值分別為：為：1797003. 0007. 014 . 014 . 0maxmaxxnxnyf1097003. 0007. 0124. 0124. 0 xnxnyf理論頻數(shù)曲線最大值的橫坐標(biāo)為理論頻數(shù)曲線最大值的橫坐標(biāo)為 mmx632. 9兩個(gè)拐點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為兩個(gè)拐點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為 mmmmx639. 9)007. 0

27、632. 9(mmmmx625. 9)007. 0632. 9(分散范圍為從；分散范圍為從；到到 mmx653. 9)007. 03632. 9()3(mmx611. 9)007. 03632. 9()3(有了以上數(shù)據(jù)，就可作出以頻數(shù)為縱坐標(biāo)的理論分布曲線，如圖有了以上數(shù)據(jù)，就可作出以頻數(shù)為縱坐標(biāo)的理論分布曲線，如圖5-41所示所示6.工藝過程的分布圖分析工藝過程的分布圖分析（1）判斷加工誤差性質(zhì)）判斷加工誤差性質(zhì)如果通過評定確認(rèn)樣本是服從正態(tài)分布的，就可以認(rèn)為工藝過程中變值如果通過評定確認(rèn)樣本是服從正態(tài)分布的，就可以認(rèn)為工藝過程中變值系統(tǒng)性誤差很?。ɑ虿伙@著），引起被加工工件質(zhì)量指標(biāo)分散的原

28、因主要系統(tǒng)性誤差很?。ɑ虿伙@著），引起被加工工件質(zhì)量指標(biāo)分散的原因主要由隨機(jī)性誤差引起，工藝過程處于控制狀態(tài)中。由隨機(jī)性誤差引起，工藝過程處于控制狀態(tài)中。如果評定結(jié)果表明樣本不服從正態(tài)分布，就要進(jìn)一步分析，是哪種變值系如果評定結(jié)果表明樣本不服從正態(tài)分布，就要進(jìn)一步分析，是哪種變值系統(tǒng)性誤差，在顯著的影響著工藝過程，或者工藝質(zhì)量指標(biāo)不服從正態(tài)分布，統(tǒng)性誤差，在顯著的影響著工藝過程，或者工藝質(zhì)量指標(biāo)不服從正態(tài)分布，可能服從其他分布，本例評定結(jié)果表明樣本服從正態(tài)分布，工藝過程處于控可能服從其他分布，本例評定結(jié)果表明樣本服從正態(tài)分布，工藝過程處于控制狀態(tài)中。制狀態(tài)中。如果工件尺寸誤差的實(shí)際分布中心與公

29、差帶中心有偏移（圖如果工件尺寸誤差的實(shí)際分布中心與公差帶中心有偏移（圖541）這表）這表明工藝過程中有常值系統(tǒng)性誤差存在，本例中的明工藝過程中有常值系統(tǒng)性誤差存在，本例中的=0.002mm是由于機(jī)床調(diào)是由于機(jī)床調(diào)整不準(zhǔn)確引起的。整不準(zhǔn)確引起的。只有在確認(rèn)實(shí)際分布曲線與理論正態(tài)分布曲線相符的條件下，才能應(yīng)用正只有在確認(rèn)實(shí)際分布曲線與理論正態(tài)分布曲線相符的條件下，才能應(yīng)用正態(tài)分布規(guī)律進(jìn)行以下各項(xiàng)分析。態(tài)分布規(guī)律進(jìn)行以下各項(xiàng)分析。（2）確認(rèn)工序能力及其等級）確認(rèn)工序能力及其等級工序能力工序能力就是工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，加工誤差正常波動(dòng)的幅度，通常就是工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，加工誤差正常波動(dòng)的幅度，通常用用

30、6表示。表示。工序能力系數(shù)工序能力系數(shù)就是工序能力滿足加工精度要求的程度。就是工序能力滿足加工精度要求的程度。當(dāng)工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，工序能力系數(shù)按下式計(jì)算當(dāng)工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，工序能力系數(shù)按下式計(jì)算 6TCpT一定一定 就有可能允許工件尺寸誤差的分散范圍在公差帶內(nèi)作適就有可能允許工件尺寸誤差的分散范圍在公差帶內(nèi)作適當(dāng)?shù)母Z動(dòng)或波動(dòng)。當(dāng)?shù)母Z動(dòng)或波動(dòng)。pC根據(jù)工序能力系數(shù)的大小，可將工序能力分為五級，參見表根據(jù)工序能力系數(shù)的大小，可將工序能力分為五級，參見表58。一般情況下，工序能力等級不應(yīng)低于二級即一般情況下，工序能力等級不應(yīng)低于二級即1 pC本例的工序能力系數(shù)為本例的工序能力系數(shù)為 95. 0)

31、007. 06(04. 06TCp該工藝過程的工序能力為三級，加工過程中要出少量的不合格品。該工藝過程的工序能力為三級，加工過程中要出少量的不合格品。（3）確定不合格品率）確定不合格品率 不合格品率包括廢品率和可修復(fù)的不合格品率。不合格品率包括廢品率和可修復(fù)的不合格品率。本例的不合格品率由圖本例的不合格品率由圖541計(jì)算如下：計(jì)算如下：57. 2007. 0632. 9650. 9maxxxz右合格品率合格品率 %48.994948. 05 . 0)57. 2(5 . 0)(5 . 0右z不合格品率不合格品率 %52. 04948. 05 . 0q這些不合格品都是尺寸過大不合格品，屬可修復(fù)的不

32、合格品。這些不合格品都是尺寸過大不合格品，屬可修復(fù)的不合格品。工藝過程的分布圖分析法具有以下特點(diǎn)：工藝過程的分布圖分析法具有以下特點(diǎn)：1）分布圖分析法采用的是大樣本，因而能比較接近實(shí)際地反映工藝過程）分布圖分析法采用的是大樣本，因而能比較接近實(shí)際地反映工藝過程總體（母體）?？傮w（母體）。1.車削一批軸的外圓車削一批軸的外圓,其尺寸要求為其尺寸要求為 ,已知此工序的加工誤已知此工序的加工誤差分布曲線是正態(tài)分布差分布曲線是正態(tài)分布,其標(biāo)準(zhǔn)差其標(biāo)準(zhǔn)差=0.025mm,曲線的頂峰位置偏于公差帶中曲線的頂峰位置偏于公差帶中值的左側(cè)值的左側(cè)0.03mm,試求零件的合格品率和不合格品率試求零件的合格品率和不

33、合格品率.mm05. 0252.有一批零件有一批零件,其內(nèi)孔尺寸為其內(nèi)孔尺寸為 ,屬正態(tài)分布屬正態(tài)分布.試求尺寸在試求尺寸在 之間的概率之間的概率.mm03. 0070mm03. 001. 0702）能把工藝過程中存在的常值系統(tǒng)性誤差從誤差中區(qū)分開來，但不能把變值）能把工藝過程中存在的常值系統(tǒng)性誤差從誤差中區(qū)分開來，但不能把變值系統(tǒng)性誤差從誤差中區(qū)分開來。系統(tǒng)性誤差從誤差中區(qū)分開來。3）只有等到一批工件加工完畢后才能繪制分布圖，因此不能在工藝過程進(jìn)行）只有等到一批工件加工完畢后才能繪制分布圖，因此不能在工藝過程進(jìn)行中及時(shí)提供控制工藝過程精度的信息。（事后諸葛亮）中及時(shí)提供控制工藝過程精度的信息

34、。（事后諸葛亮）4）計(jì)算較復(fù)雜。）計(jì)算較復(fù)雜。5）只適用于工藝過程穩(wěn)定的場合。）只適用于工藝過程穩(wěn)定的場合。三、工藝過程的點(diǎn)圖分析三、工藝過程的點(diǎn)圖分析應(yīng)用分布圖分析工藝過程精度的前提是工藝過程必須是穩(wěn)定的，如果工藝過應(yīng)用分布圖分析工藝過程精度的前提是工藝過程必須是穩(wěn)定的，如果工藝過程不穩(wěn)定，繼續(xù)用分布圖分析討論工藝過程的精度就失去意義，由于點(diǎn)圖分程不穩(wěn)定，繼續(xù)用分布圖分析討論工藝過程的精度就失去意義，由于點(diǎn)圖分析法能夠反映質(zhì)量指標(biāo)隨時(shí)間變化的情況，因此它是進(jìn)行統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的有析法能夠反映質(zhì)量指標(biāo)隨時(shí)間變化的情況，因此它是進(jìn)行統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的有效方法，這種方法既可以用于穩(wěn)定的工藝過程，也可以用于

35、不穩(wěn)定的工藝過效方法，這種方法既可以用于穩(wěn)定的工藝過程，也可以用于不穩(wěn)定的工藝過程。程。對于一個(gè)不穩(wěn)定的工藝過程來說，要解決的問題是如何在工藝過程的進(jìn)行中，對于一個(gè)不穩(wěn)定的工藝過程來說，要解決的問題是如何在工藝過程的進(jìn)行中，不斷地進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)的主動(dòng)控制，工藝過程一旦出現(xiàn)被加工工件的質(zhì)量指標(biāo)，不斷地進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)的主動(dòng)控制，工藝過程一旦出現(xiàn)被加工工件的質(zhì)量指標(biāo)，有超出規(guī)定的不合格品率的趨向時(shí)，能夠及時(shí)調(diào)整工藝系統(tǒng)或采用其它工藝有超出規(guī)定的不合格品率的趨向時(shí)，能夠及時(shí)調(diào)整工藝系統(tǒng)或采用其它工藝措施，使工藝過程得以繼續(xù)進(jìn)行，對于一個(gè)穩(wěn)定的工藝過程，也應(yīng)該進(jìn)行質(zhì)措施，使工藝過程得以繼續(xù)進(jìn)行，對于一個(gè)穩(wěn)定

36、的工藝過程，也應(yīng)該進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)的主動(dòng)控制，使穩(wěn)定的工藝過程一旦出現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)量指標(biāo)的主動(dòng)控制，使穩(wěn)定的工藝過程一旦出現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)措施，使工藝過程繼續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行下去，下面主要介紹穩(wěn)定工現(xiàn)并采取相應(yīng)措施，使工藝過程繼續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行下去，下面主要介紹穩(wěn)定工藝過程的點(diǎn)圖分析方法。藝過程的點(diǎn)圖分析方法。（一）點(diǎn)圖的基本形式（一）點(diǎn)圖的基本形式點(diǎn)圖分析法所采用的樣本是順序小樣本點(diǎn)圖分析法所采用的樣本是順序小樣本 ，即每隔一定時(shí)間抽取，即每隔一定時(shí)間抽取樣本容量樣本容量n=5-10的一個(gè)小樣本，計(jì)算出各小樣本的算術(shù)平均值的一個(gè)小樣本，計(jì)算出各小樣本的算術(shù)平均值 和極和極

37、差差 。105nxRniixnx11minmaxxxR 與與 分別為某樣本中個(gè)體的分別為某樣本中個(gè)體的最大值與最小值。最大值與最小值。maxxminx見圖見圖543一個(gè)穩(wěn)定的工藝過程，必須同時(shí)具一個(gè)穩(wěn)定的工藝過程，必須同時(shí)具有均值變化不顯著和標(biāo)準(zhǔn)差變化不有均值變化不顯著和標(biāo)準(zhǔn)差變化不顯著兩個(gè)方面顯著兩個(gè)方面.（二）（二） -R圖上下控制線的確定（見書）圖上下控制線的確定（見書）x公式公式5-35、5-36、5-37、5-38（三）點(diǎn)圖的正常波動(dòng)與異常波動(dòng)（見表（三）點(diǎn)圖的正常波動(dòng)與異常波動(dòng)（見表5-11）點(diǎn)圖分析法的特點(diǎn)點(diǎn)圖分析法的特點(diǎn)1.所采用的樣本為順序小樣本所采用的樣本為順序小樣本;2.

38、能在工藝過程進(jìn)行中及時(shí)提供主動(dòng)控制的能在工藝過程進(jìn)行中及時(shí)提供主動(dòng)控制的資料資料;3.計(jì)算簡單計(jì)算簡單.第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面粗糙度表面粗糙度表面質(zhì)量表面質(zhì)量 波度波度 表層材料的冷作硬化表層材料的冷作硬化 表面層材料物理力學(xué)性能表面層材料物理力學(xué)性能 金相組織的變化金相組織的變化 殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力一、機(jī)械加工表面質(zhì)量對機(jī)器使用性能的影響一、機(jī)械加工表面質(zhì)量對機(jī)器使用性能的影響（一）表面質(zhì)量對耐磨性的影響（一）表面質(zhì)量對耐磨性的影響1.表面粗糙度對耐磨性的影響表面粗糙度對耐磨性的影響一般一般Ra耐磨性耐磨性但但Ra潤滑油不易儲(chǔ)存，接潤滑油不易儲(chǔ)存，接觸面之間容易發(fā)

39、生分子粘接觸面之間容易發(fā)生分子粘接耐磨性耐磨性接觸面的表面粗糙度有一個(gè)最接觸面的表面粗糙度有一個(gè)最佳值，如圖佳值，如圖5-45。2.表面冷作硬化對耐磨性的影響表面冷作硬化對耐磨性的影響一般冷作硬化一般冷作硬化耐磨性耐磨性冷作硬化冷作硬化金屬組織過度疏松金屬組織過度疏松耐磨耐磨性性3.金相組織變化金相組織變化表層硬度變化表層硬度變化耐磨耐磨性變化性變化（二）表面質(zhì)量對疲勞強(qiáng)度的影響（二）表面質(zhì)量對疲勞強(qiáng)度的影響1.表面粗糙度對疲勞強(qiáng)度的影響表面粗糙度對疲勞強(qiáng)度的影響Ra表面紋痕表面紋痕紋底半徑紋底半徑抗疲勞強(qiáng)度抗疲勞強(qiáng)度2.殘余應(yīng)力、冷作硬化對疲勞強(qiáng)度的影響殘余應(yīng)力、冷作硬化對疲勞強(qiáng)度的影響殘余

40、拉應(yīng)力殘余拉應(yīng)力疲勞裂紋疲勞裂紋加速疲勞破壞加速疲勞破壞殘余壓應(yīng)力殘余壓應(yīng)力阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展延緩疲勞破壞的發(fā)生延緩疲勞破壞的發(fā)生3.表面冷作硬化表面冷作硬化產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度（三）表面質(zhì)量對耐蝕性的影響（三）表面質(zhì)量對耐蝕性的影響Ra凹谷中聚集腐蝕性物質(zhì)凹谷中聚集腐蝕性物質(zhì)耐蝕性耐蝕性表層的殘余拉應(yīng)力表層的殘余拉應(yīng)力耐蝕性耐蝕性殘余壓應(yīng)力殘余壓應(yīng)力耐蝕性耐蝕性（四）表面質(zhì)量對配合質(zhì)量的影響（四）表面質(zhì)量對配合質(zhì)量的影響對于間隙配合對于間隙配合Ra磨損磨損間隙間隙對于過盈配合裝配過程中一部分表面凸峰被擠平對于過盈配合裝配過程中一部分表面凸峰被擠平實(shí)際

41、過盈量實(shí)際過盈量 降低了降低了配合件間的連接強(qiáng)度配合件間的連接強(qiáng)度二、影響表面粗糙度的因素二、影響表面粗糙度的因素（一）切削加工影響表面粗糙度的因素（一）切削加工影響表面粗糙度的因素1.刀具幾何形狀的復(fù)映刀具幾何形狀的復(fù)映刀具相對于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀刀具相對于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復(fù)映。圖是刀具幾何形狀的復(fù)映。圖446對于車削對于車削1） 主要是以刀刃的直線部分形成表面主要是以刀刃的直線部分形成表面 ，此時(shí)可不考慮刀刃圓，此時(shí)可不考慮刀刃圓孤半徑孤半徑 的影響（尖刀車外圓）圖的影響（尖刀車外圓）圖546a。

42、paaRrrrctgkctgkfH2） 則主要由刀刃的圓弧部分形成，此時(shí)見圖則主要由刀刃的圓弧部分形成，此時(shí)見圖546bpaaRrfrrH82sin2)cos1 (22由上述公式可知：由上述公式可知：frkrkHr 此外，適當(dāng)此外，適當(dāng) 以減小切削時(shí)的塑性變形程度，合理選擇冷卻潤滑液和提以減小切削時(shí)的塑性變形程度，合理選擇冷卻潤滑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時(shí)的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時(shí)的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小小Ra的有效措施。的有效措施。o2.工件材料的性質(zhì)工件材料的性質(zhì)1）加工塑性材料時(shí)，由刀具對金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫

43、使）加工塑性材料時(shí)，由刀具對金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使切屑與工件分離的撕裂作用，使 。工件材料工件材料 塑性變形塑性變形 。aRkaR中中C鋼和低鋼和低C鋼，在加工或精加工前，常安排作調(diào)質(zhì)或正火處理，就是鋼，在加工或精加工前，常安排作調(diào)質(zhì)或正火處理，就是為了改善切削性能為了改善切削性能 。aR2）加工脆性材料時(shí)，其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留）加工脆性材料時(shí)，其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)下許多麻點(diǎn) 。aR3.切削用量切削用量aR,中速中速 aRaRHfaRfap對對Ra的影響不明顯（一般）的影響不明顯（一般） ap

44、Ra（二）磨削加工影響（二）磨削加工影響Ra的因素的因素1.砂輪的粒度：粒度號砂輪的粒度：粒度號磨粒越細(xì)磨粒越細(xì)在工件表面上留下的刻痕就越多越在工件表面上留下的刻痕就越多越細(xì)細(xì)磨粒過細(xì)磨粒過細(xì) 砂輪容易堵塞砂輪容易堵塞 aRaR2.砂輪的硬度砂輪的硬度砂輪太硬砂輪太硬鈍化了的磨粒，不能及時(shí)脫落，鈍化了的磨粒，不能及時(shí)脫落，工件表面摩擦、擠壓工件表面摩擦、擠壓塑性塑性變形變形aR砂輪太軟砂輪太軟砂粒脫落過快，磨粒不能充分發(fā)揮切削作用砂粒脫落過快，磨粒不能充分發(fā)揮切削作用砂輪被破壞砂輪被破壞 aR3.砂輪的修整砂輪的修整aR修整砂輪的金剛石工具越鋒利，修整導(dǎo)程越小，修整深度越小修整砂輪的金剛石工具

45、越鋒利，修整導(dǎo)程越小，修整深度越小修整的磨修整的磨粒微刃越細(xì)越多，刃口等高性越好粒微刃越細(xì)越多，刃口等高性越好 aR4.磨削速度磨削速度 aR 單位時(shí)間內(nèi)劃過磨削區(qū)的磨粒越多，工件單位面積上的刻痕數(shù)也多，單位時(shí)間內(nèi)劃過磨削區(qū)的磨粒越多，工件單位面積上的刻痕數(shù)也多，同時(shí)同時(shí) 還有使被磨表面金屬塑性變形減小的作用，刻痕兩側(cè)的金屬隆起還有使被磨表面金屬塑性變形減小的作用，刻痕兩側(cè)的金屬隆起小小 aR5.磨削徑向進(jìn)給量與光磨次數(shù)磨削徑向進(jìn)給量與光磨次數(shù) apRFa )(6.工件圓周進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給量工件圓周進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給量 ， 縱縱單位切削面積上通過的磨粒數(shù)單位切削面積上通過的磨粒數(shù)單顆磨粒的磨

46、削厚度單顆磨粒的磨削厚度塑性塑性變形小變形小 。工faR 砂輪與工件接觸時(shí)間砂輪與工件接觸時(shí)間 燒傷工件燒傷工件 。工工QaR7.冷卻潤滑液冷卻潤滑液aR冷卻潤滑液可及時(shí)沖掉碎落的磨粒，減輕砂輪與工件的磨擦冷卻潤滑液可及時(shí)沖掉碎落的磨粒，減輕砂輪與工件的磨擦 ，并防止磨削燒傷并防止磨削燒傷 Ra光磨光磨Ra三、影響加工表面物理力學(xué)性能的因素三、影響加工表面物理力學(xué)性能的因素(一一)表面層冷作硬化表面層冷作硬化1.冷作硬化及其評定參數(shù)冷作硬化及其評定參數(shù)1）冷作硬化）冷作硬化機(jī)械加工過程中，因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形，使晶格扭機(jī)械加工過程中，因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒之間產(chǎn)生剪

47、切滑移、晶粒被拉長和纖維化，甚至破碎，這些都會(huì)曲，晶粒之間產(chǎn)生剪切滑移、晶粒被拉長和纖維化，甚至破碎，這些都會(huì)使表面金屬的硬度和強(qiáng)度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化（或稱為強(qiáng)化）。使表面金屬的硬度和強(qiáng)度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化（或稱為強(qiáng)化）。2）弱化）弱化被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，只要一有可能，金被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，只要一有可能，金屬的不穩(wěn)定狀態(tài)就要向比較穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，這種現(xiàn)象稱為弱化，弱化作用屬的不穩(wěn)定狀態(tài)就要向比較穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，這種現(xiàn)象稱為弱化，弱化作用的大小取決于溫度的高低，溫度持續(xù)時(shí)間的長短和強(qiáng)化程度的大小，由于金的大小取決于溫度的高低，溫度持續(xù)時(shí)間的

48、長短和強(qiáng)化程度的大小，由于金屬在機(jī)械加工過程中同時(shí)受到力和熱的作用，因此，加工后表層金屬的最后屬在機(jī)械加工過程中同時(shí)受到力和熱的作用，因此，加工后表層金屬的最后性質(zhì)取決于強(qiáng)化和弱化綜合作用的結(jié)果。性質(zhì)取決于強(qiáng)化和弱化綜合作用的結(jié)果。 表層金屬的顯微硬度表層金屬的顯微硬度3）評定冷作硬化的指標(biāo)）評定冷作硬化的指標(biāo) 硬化層深度硬化層深度 硬化程度硬化程度HVhN100/ )(00HVHVHVN0HV工件內(nèi)部顯微硬度工件內(nèi)部顯微硬度 2.影響冷作硬化的主要因素影響冷作硬化的主要因素1）刀具的影響）刀具的影響 對表層金屬的擠壓作用對表層金屬的擠壓作用塑性變形塑性變形冷硬增強(qiáng)冷硬增強(qiáng) 刀具后刀面磨損刀具

49、后刀面磨損 摩擦變形摩擦變形 冷硬增強(qiáng)冷硬增強(qiáng)VBHV2）切削用量的影響）切削用量的影響 刀具與工件的作用時(shí)間刀具與工件的作用時(shí)間塑性變形擴(kuò)展深度塑性變形擴(kuò)展深度冷硬層深冷硬層深度度。 Q在工件表層上的作用時(shí)間在工件表層上的作用時(shí)間冷硬程度冷硬程度。 表層金屬的塑變表層金屬的塑變冷硬作用加強(qiáng)冷硬作用加強(qiáng)。 Ff HVf（二次塑性變形）。（二次塑性變形）。 %3）加工材料的影響）加工材料的影響 HV碳鋼中含碳鋼中含 bc冷硬程度冷硬程度。 有色金屬熔點(diǎn)低有色金屬熔點(diǎn)低易弱化易弱化冷硬現(xiàn)象冷硬現(xiàn)象。（二）表面層材料金相組織變化（二）表面層材料金相組織變化1.磨削燒傷磨削燒傷當(dāng)被磨工件表面層溫度達(dá)到

50、相變溫度以上時(shí)，表層金屬發(fā)生金當(dāng)被磨工件表面層溫度達(dá)到相變溫度以上時(shí)，表層金屬發(fā)生金相組織的變化，使表層金屬相組織的變化，使表層金屬 、 并伴隨有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微并伴隨有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為燒傷。觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為燒傷。bHB在磨削淬火鋼時(shí)，可能產(chǎn)生以下三種燒傷：在磨削淬火鋼時(shí)，可能產(chǎn)生以下三種燒傷：1）回火燒傷）回火燒傷如果磨削區(qū)的溫度未超過淬火鋼的相變溫度，但已超過如果磨削區(qū)的溫度未超過淬火鋼的相變溫度，但已超過M的的轉(zhuǎn)變溫度，工件表層金屬的回火轉(zhuǎn)變溫度，工件表層金屬的回火M組織將轉(zhuǎn)變成硬度較低的回火組織（組織將轉(zhuǎn)變成硬度較低的回火組織（S或或T）這種燒傷

51、稱為回火燒傷。）這種燒傷稱為回火燒傷。2）淬火燒傷）淬火燒傷如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，再加上冷卻液的急冷作用，如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，再加上冷卻液的急冷作用，表層金屬發(fā)生二次淬火，使表層金屬出現(xiàn)二次淬火表層金屬發(fā)生二次淬火，使表層金屬出現(xiàn)二次淬火M組織，其硬度比原來的組織，其硬度比原來的回火回火M的高，在它的下層，因冷卻較慢出現(xiàn)了硬度比原先的回火的高，在它的下層，因冷卻較慢出現(xiàn)了硬度比原先的回火M低的組織低的組織（S或或T）這種燒傷稱為淬火燒傷。）這種燒傷稱為淬火燒傷。 3）退火燒傷）退火燒傷如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，而磨削區(qū)內(nèi)又無冷卻液進(jìn)如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，而磨削區(qū)內(nèi)

52、又無冷卻液進(jìn)入，表層金屬將產(chǎn)生退火組織，表面硬度將急劇下降，這種燒傷稱為退火燒入，表層金屬將產(chǎn)生退火組織，表面硬度將急劇下降，這種燒傷稱為退火燒傷。傷。2.改善磨削燒傷的途徑改善磨削燒傷的途徑磨削熱是造成磨削燒傷的根源，故改善磨削燒傷有兩個(gè)途徑：磨削熱是造成磨削燒傷的根源，故改善磨削燒傷有兩個(gè)途徑：盡可能地減少磨削熱的產(chǎn)生。盡可能地減少磨削熱的產(chǎn)生。改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入工件。改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入工件。（1）正確選擇砂輪）正確選擇砂輪（2）合理選擇磨削用量）合理選擇磨削用量 徑向進(jìn)給量徑向進(jìn)給量 易產(chǎn)生燒傷。易產(chǎn)生燒傷。 軸向進(jìn)給量軸向進(jìn)給量燒傷燒傷。QF 高壓大

53、流量冷卻高壓大流量冷卻（3）改善冷卻條件）改善冷卻條件 噴霧冷卻噴霧冷卻 內(nèi)冷卻內(nèi)冷卻 圖圖4-48（三）表面層殘余應(yīng)力（三）表面層殘余應(yīng)力1.產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因（1）冷塑性變形）冷塑性變形 切削時(shí)在加工表面金屬層內(nèi)有塑性變形發(fā)生，使表層金切削時(shí)在加工表面金屬層內(nèi)有塑性變形發(fā)生，使表層金屬的比容屬的比容。表面金屬層產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力（。表面金屬層產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力（-），而在里層金屬中產(chǎn)生了殘余），而在里層金屬中產(chǎn)生了殘余拉應(yīng)力（拉應(yīng)力（+）。）。（2）熱塑性變形）熱塑性變形 （圖（圖5-49 ）表面金屬層產(chǎn)生了殘）表面金屬層產(chǎn)生了殘余拉應(yīng)力（余拉應(yīng)力（+），而在里層），而在里層

54、金屬中產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力金屬中產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力 （-）（3）不同的金相組織具有不同的密度（）不同的金相組織具有不同的密度（ ， ）亦即具有不同的比容，如果表面層金屬產(chǎn)生了金相組織的變化，表層金屬比亦即具有不同的比容，如果表面層金屬產(chǎn)生了金相組織的變化，表層金屬比容的變化必然要受到與之相連的基體金屬的阻礙，因而就有殘余應(yīng)力產(chǎn)生。容的變化必然要受到與之相連的基體金屬的阻礙，因而就有殘余應(yīng)力產(chǎn)生。375. 7mtM396. 7mtA388. 7mtF378. 7mtP例如：淬火鋼原來的組織是例如：淬火鋼原來的組織是M，磨削時(shí)有可能產(chǎn)生回火燒傷而轉(zhuǎn)化為接近，磨削時(shí)有可能產(chǎn)生回火燒傷而轉(zhuǎn)化為接近P的的T或

55、或S ，表層金屬密度由，表層金屬密度由 增至增至 比容比容，但這種，但這種要受要受到基體金屬的阻礙，不能自由收縮，因此就在表層產(chǎn)生了殘余拉應(yīng)力（到基體金屬的阻礙，不能自由收縮，因此就在表層產(chǎn)生了殘余拉應(yīng)力（+），），而里層金屬則產(chǎn)生了與之相平衡的殘余壓應(yīng)力（而里層金屬則產(chǎn)生了與之相平衡的殘余壓應(yīng)力（-）。）。375. 7m378. 7m2.零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇各種加工方法在加工表面上殘留的殘余應(yīng)力情況，參見表各種加工方法在加工表面上殘留的殘余應(yīng)力情況，參見表5-12四、四、 控制加工表面質(zhì)量的途徑控制加工表面質(zhì)量的途徑綜上所述，在加工過程

56、中影響表面質(zhì)量的因素是非常復(fù)雜的，為了獲得要求的綜上所述，在加工過程中影響表面質(zhì)量的因素是非常復(fù)雜的，為了獲得要求的表面質(zhì)量，就必須對加工方法、切削參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。表面質(zhì)量，就必須對加工方法、切削參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?.控制磨削參數(shù)控制磨削參數(shù)2.采用超精加工、研磨、珩磨等光整加工方法作為終加工工序采用超精加工、研磨、珩磨等光整加工方法作為終加工工序 3. 3.采用噴丸、滾壓、碾光等表面強(qiáng)化工藝采用噴丸、滾壓、碾光等表面強(qiáng)化工藝2）滾壓、碾光）滾壓、碾光 利用工具鋼制成的鋼滾輪或鋼珠在工件表面進(jìn)行滾壓、碾利用工具鋼制成的鋼滾輪或鋼珠在工件表面進(jìn)行滾壓、碾光，使表層材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，從而形成

57、新的光潔表面，粗糙度值可從光，使表層材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，從而形成新的光潔表面，粗糙度值可從1.6m降低至降低至0.1m，表面硬化深度達(dá)，表面硬化深度達(dá)0.2-1.5mm。該方法在普通車床上裝。該方法在普通車床上裝上滾壓工具即可進(jìn)行加工。上滾壓工具即可進(jìn)行加工。1 1）噴丸）噴丸 利用壓縮空氣或離心力將大量直徑細(xì)小的丸粒（利用壓縮空氣或離心力將大量直徑細(xì)小的丸粒（0.40.42 2的鑄鐵、的鑄鐵、砂石或鋼丸）高速向零件表面噴射的方法，可以適用于任何復(fù)雜形狀的零件。砂石或鋼丸）高速向零件表面噴射的方法，可以適用于任何復(fù)雜形狀的零件。噴丸的結(jié)果在表面層產(chǎn)生很大的塑性變形，造成表面的冷作硬化和殘余壓應(yīng)力

58、，噴丸的結(jié)果在表面層產(chǎn)生很大的塑性變形，造成表面的冷作硬化和殘余壓應(yīng)力，硬化深度可達(dá)硬化深度可達(dá)0.7mm0.7mm，RaRa從從3.2m3.2m下降至下降至0.4m0.4m，零件的使用壽命可提高數(shù)，零件的使用壽命可提高數(shù)倍乃至數(shù)十倍。倍乃至數(shù)十倍。第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)械加工過程中的振動(dòng)機(jī)械加工過程中的振動(dòng) 一般說來，機(jī)械加工過程中的振動(dòng)是一種十分有害的現(xiàn)象，它對于加工質(zhì)量和一般說來，機(jī)械加工過程中的振動(dòng)是一種十分有害的現(xiàn)象，它對于加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有很大影響，必須認(rèn)真對待。在切削過程中，當(dāng)振動(dòng)發(fā)生時(shí)，加工生產(chǎn)效率都有很大影響，必須認(rèn)真對待。在切削過程中，當(dāng)振動(dòng)發(fā)生時(shí)，加工表面將惡化，產(chǎn)生較明顯

59、的表面振痕。表面將惡化，產(chǎn)生較明顯的表面振痕。機(jī)械加工中振動(dòng)的分類機(jī)械加工中振動(dòng)的分類1.1.自由振動(dòng)自由振動(dòng)指工藝系統(tǒng)受初始干擾力或原有干擾力取消之后產(chǎn)生的振動(dòng)。指工藝系統(tǒng)受初始干擾力或原有干擾力取消之后產(chǎn)生的振動(dòng)。2.2.強(qiáng)迫振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)指工藝系統(tǒng)在外部激振力作用下產(chǎn)生的振動(dòng)指工藝系統(tǒng)在外部激振力作用下產(chǎn)生的振動(dòng) 3.3.自激振動(dòng)自激振動(dòng)工藝系統(tǒng)在輸入輸出之間有反饋特性，并有能源補(bǔ)充而產(chǎn)生工藝系統(tǒng)在輸入輸出之間有反饋特性，并有能源補(bǔ)充而產(chǎn)生的振動(dòng)，又叫顫振。的振動(dòng)，又叫顫振。 一、機(jī)械加工過程中的強(qiáng)迫振動(dòng)一、機(jī)械加工過程中的強(qiáng)迫振動(dòng)1 1、強(qiáng)迫振動(dòng)：是由于工藝系統(tǒng)外界周期性干擾力的作用而引

60、起的振動(dòng)。、強(qiáng)迫振動(dòng)：是由于工藝系統(tǒng)外界周期性干擾力的作用而引起的振動(dòng)。機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動(dòng)與一般機(jī)械中的強(qiáng)迫振動(dòng)沒有什么區(qū)別，強(qiáng)迫振動(dòng)的機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動(dòng)與一般機(jī)械中的強(qiáng)迫振動(dòng)沒有什么區(qū)別，強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率與干擾力的頻率相同或是它的倍數(shù)。頻率與干擾力的頻率相同或是它的倍數(shù)。強(qiáng)迫振動(dòng)的振源有來自機(jī)床內(nèi)部的機(jī)內(nèi)振源和來自機(jī)床外部的機(jī)外振源兩強(qiáng)迫振動(dòng)的振源有來自機(jī)床內(nèi)部的機(jī)內(nèi)振源和來自機(jī)床外部的機(jī)外振源兩大類。機(jī)外振源甚多，但它們都是通過地基傳給機(jī)床的，可通過加設(shè)隔振大類。機(jī)外振源甚多，但它們都是通過地基傳給機(jī)床的，可通過加設(shè)隔振地基來隔離。地基來隔離。機(jī)內(nèi)振源主要有：機(jī)內(nèi)振源主要有：（1 1）機(jī)