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1、*大学教 案4-5教 师 姓 名授课班级授课形式讲授授 课 日 期 年 月 日 第 周授课时数2授课章节名称 第四章 机械加工质量及控制 第三节 加工误差的统计分析一、 概述二、 加工误差的统计分析（分布图法）三、 加工误差的统计分析（点图法） 第四节 机械加工表面质量一、加工表面质量的概念二、机械加工表面质量对机器使用性能的影响三、加工表面的表面粗糙度的概念四、加工表面的物理力学性能教 学 目 的1. 了解加工误差分类及误差分布规律2. 初步掌握加工误差的统计分析方法3. 了解加工表面质量的概念4. 了解机械加工表面质量对机器使用性能的影响5. 掌握加工表面的表面粗糙度的概念6. 了解加工表
2、面的物理力学性能教 学 重 点（1）加工误差的统计分析方法（2）加工表面质量的概念（3) 加工表面的表面粗糙度的概念教 学 难 点1. 加工误差分类及误差分布规律2. 掌握加工误差的统计分析方法教学手段多媒体课件、视频资料等配合使用，对相关的重点、难点采用实例进行分析，帮助学生初步掌握加工误差的统计分析方法。课 外 作 业2题备 注授课主要内容或板书设计第三节 加工误差的统计分析一、加工误差分类（一）系统误差1、常值系统误差加工的一批零件中，所产生的大小和方向都保持不变的误差称为常值系统误差。例如加工原理误差、机床、夹具、刀具的制造误差及工艺系统受力变形等都属于常值系统误差。2、变值系统误差加
3、工一批零件中，所产生的大小和方向都按一定规律变化的误差，称为变值系统误差。如机床、夹具、刀具等在热平衡前的热变形，刀具的磨损等都属于变值系统误差。（二）随机误差加工一批零件中，所产生的大小和方向不同且无规律变化的误差，称为随机误差。如毛坯的尺寸误差，定位、夹紧误差，残余应力引起的加工误差。（二）机械制造中常见的误差分布规律1正态分布在机械加工中，若同时满足以下三个条件，工件的加工误差就服从正态分布。l）无变值性系统误差（或有但不显著）。2）各随机误差之间是相互独立的。3）在随机误差中没有一个是起主导作用的误差因素。2平顶分布在影响机械加工的诸多误差因素中，如果刀具尺寸磨损的影响显著，变值性系统
4、误差占主导地位时，工件的尺寸误差将呈现平顶分布。平顶分布曲线可以看成是随着时间而平移的众多正态分布曲线组合的结果。3双峰分布若将两台机床所加工的同一种工件混在一起，由于两台机床的调整尺寸不尽相同，两台机床的精度状态也有差异，工件的尺寸误差呈双峰分布。4偏态分布采用试切法车削工件外圆或螳内孔时，为避免产生不可修复的废品，操作者主观上有使轴径加工得宁大勿小、使孔径加工得宁小勿大的意向，按照这种加工方式加工得到的一批零件的加工误差呈偏态分布。二、加工误差的统计分析方法（一）分布图法1、实际分布图-直方图2、正态分布曲线及其特点1）正态分布方程式2)正态分布曲线的特点分布中心，决定分布曲线位置，曲线以
5、直线x为对称轴；n为样本总数；授课主要内容或板书设计均方根偏差(均差)，决定分布曲线形状和分散范围，越小，曲线越陡，尺寸越集中，加工精度越高。3.分布曲线法1) 实际分布曲线(直方图) 图6-27步骤： 确定样本总数n； 将实测数据按大小分z组，列表6-1，组距(xmaxxmin)/z； 统计同一组中的工件数m，即频数；频率m/n； 以每组数据中值为横坐标，频数(或频率)为纵坐标，作点，连线； 标出公差带、公差带中心、实际分散范围、实际分布中心。公差带：图样最大、最小尺寸公差带中心(最大尺寸最小尺寸)/2实际分散范围：实测最大、最小尺寸实际分布中心4.工序能力指某工序处于稳定状态时，加工误差正
6、常变动范围6。工序能力系数CpT/6表示某工序能满足加工精度要求的程度。Cp值越大，工序能力越强，产品合格率越高。6准则：曲线与x轴包围的面积为1，范围内的面积占99.73，故正态分布曲线的分散范围一般取3，6大小代表某种加工方法在一定的工艺系统中所能达到的加工精度，一般地应使6T，即Cp1。5.R(平均值极差)点图分析法 在产品全面质量管理中，是加工质量过程控制的主要方法，用于工艺验证：分析加工误差、判断工序是否稳定、确定工序能力和工序能力系数。步骤：2) 采样 加工过程中，按时间顺序抽m个工件为一组，共抽n组；3) 计算各组平均值及极差值Riximaxximin，i1n；4) 以组号i为横
7、坐标，分别以和Ri为纵坐标，作点图；5) 在点图中画出中心线和上、下控制线。授课主要内容或板书设计中心线：；上控制线：UA；URD1；下控制线：LA；LRD2系数A 、D1和D2按表6-2选取。作用：R点图，反映工件逐个尺寸随加工时间的变化关系，可以在加工过程中观察误差变化情况，以判断工艺过程的稳定性，并及时调整工艺系统，实现加工质量的动态控制。点图控制指标的分布中心，反映变值系统误差大小及其变化趋势；R点图控制指标的分散程度，反映随机误差大小及其变化趋势。两者必须结合应用，单独的不能全面反映加工误差情况。如果没有点超出控制线，并且大部分点在中心线上、下波动，小部分点在控制线附近，点没有明显的
8、变化规律，则说明生产过程正常，否则就要查找原因。第四节 机械加工表面质量一、 表面质量机械加工后零件表面层0.050.15mm的质量非常重要，包括两个方面：表面几何形状以及表面层材料的物理、机械性能受加工影响产生变化的情况。1. 表面粗糙度和波度表面粗糙度：表面的微观几何形状误差，波长/波高50波度：介于宏观几何形状与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差。波长/波高5010002. 表层材料的物理、机械性能金属切削过程中，由于切削力、切削热的综合作用，工件表层材料发生弹性变形、塑性变形、冷作硬化、残余应力、金相组织变化等。二、 表面质量对零件使用性能的影响授课主要内容或板书设计表面质量耐磨性疲劳
9、强度耐蚀性配合性质表层残余应力残余压应力能部分抵消交变载荷造成的拉应力，延缓疲劳裂纹的产生和扩展，提高疲劳强度。 表层冷作硬化使显微硬度增加，耐磨性提高。但硬化过度，金属组织变疏松，相对运动中可能剥离，形成磨料，加剧磨损。可阻止疲劳裂纹的产生和已有裂纹的扩展，提高疲劳强度。表层残余压应力，可提高耐腐蚀性。表面粗糙度值大实际只有小部分凸峰接触，接触应力大，产生弹性、塑性变形，相对运动时剪切破坏，造成磨损；但粗糙度值太小，不利存储润滑油，表面吸附力增加，摩擦系数增加，磨损加速。在交变载荷作用下，凹谷产生应力集中，产生疲劳裂纹。降低疲劳强度。凹谷深而尖锐，腐蚀性介质容易吸附和积聚，并通过微观裂纹向内渗透。间隙配合时，初期磨损大，间隙增大；过盈配合时，表面上部分凸峰被挤平，实际过盈量减小，过盈面结合强度和可靠性降低三、 机械加工表面粗糙度及其影响因素表面粗糙度产生的原因：几何因素、塑性变形及振动。图6-33，车削加工时几何因素产生的表面粗糙度主要取决于残留面积的高度。对于尖刃车刀：；对于圆弧车刀。实际粗糙度值远大于H，原因是材料的塑性变形和粗大的晶粒组织。减小表面粗糙度措施：在切削加工前进行调质热处理，使晶粒组织均匀细致，材料硬度适中；合理选择刀具角度和冷却液。
