加工误差统计分析实验指导.pdf

加加一、实验目的一、实验目的工工误误差差统统计计分分析析实实验验1、巩固已学过的统计分析法的基本理论；2、掌握运用统计分析法的步骤；3、学习使用统计分析法判断和解决问题的能力。二、实验设备与仪器二、实验设备与仪器电感测量仪、块规、千分尺、试件（滚动轴承滚柱）、计算机。三、实验原理和方法三、实验原理和方法在机械加工中，应用数理统计方法对加工误差（或其他质量指标）进行分析，是进行过程控制的一种有效方法，也是实施全面质量管理的一个重要方面。其基本原理是利用加工误差的统计特性，对测量数据进行处理，作出分布图和点图，据此对加工误差的性质、工序能力及工艺稳定性等进行识别和判断，进而对加工误差作出综合分析。1、直方图和分布曲线绘制1）初选分组数 k一般应根据样本容量来选择，参见下表。样本容量 n分组数 k2）确定组距 d找出样本数据的最大值 Ximax和最小值 Ximin，并按下式计算组距：2540640607601008d 式中：k分组数，按表选取；X XminRmaxk 1k 1 Xmax和 Xmin本组样本数据的最大值和最小值。选取与计算的 d 值相近的且为测量值尾数整倍数的数值为组距。3）确定组界各组组界为：Xmin(i1)d数据最后一位尾数的 1/2 处。4）统计各组频数频数，即落在各组组界范围内的样本个数。频率=频数/样本容量5）画直方图以样本数据值（被测工件尺寸）为横坐标，标出各组组界；以各组频数为纵坐标，画出直方图。6）计算总体平均值与标准差d (i=1,2,k)，为避免样本数据落在组界上，组界最好选在样本21n平均值的计算公式为X Xini1式中：Xi第 i 个样本的测量值；n样本容量。1n2标准差的计算公式为s(X X)in1i17）画分布曲线若研究的质量指标是尺寸误差，且工艺过程稳定，则误差分布曲线接近正态分布曲线；若研究的资料指标是形位误差或其他误差，则应根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。8）画公差带按照与以上分布曲线相同的坐标原点，在横轴下方画出被测零件的公差带，以便与分布曲线相比较。公差根据试件类型、规格查国标手册可得到。2、X-R 图绘制1）确定样组容量，对样本进行分组样组容量一般取 m=210 件，通常取 4 或 5，即对试件尺寸依次按每 45 个一组进行分组，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1mXiXij，Ri Ximax Ximinmj1式中：Xi第 i 个样组的平均值；Ri第 i 个样组的标准差；Xij第 i 个样组第 j 个试样的测量值；Ximax第 i 个样组数据的最大值；Ximin第 i 个样组数据的最小值。3）计算X-R 图的控制线X-R 图的控制线为1km1km样组平均值X图的中线X Xi样组平均值 R 图的中线R Rikmi1kmi1样组平均值X图的上控制线XU X A2R样组平均值 R 图的上控制线RU D1R样组平均值X图的下控制线XL X A2R样组平均值 R 图的下控制线RL D2R式中：A2、D1、D2常数，见下表；km样组个数。m/件4564）绘制X-R 图以组序号为横坐标，分别以各样组的平均值X和极差 R 为纵坐标，画出X-R 图，并在图上标出中线A20.72850.57680.4833D12.28192.11452.0039D2000和上、下控制线。3、工序能力系数计算工序能力系数CP按下式计算：CP=T（或CP）6P根据工艺能力系数CP的大小，可将工艺分成 5 个等级。（1）CP1.67，为特级，说明工艺能力过高，不一定经济。（2）1.67 CP1.33，为一级，说明工艺能力足够，可以允许一定的波动。（3）1.33 CP1.00，为二级，说明工艺能力勉强，必须密切注意。（4）1.00 CP 0.67，为三级，说明工艺能力不足，可能会出现少量不合格品。（5）CP 0.67，为四级，说明工艺能力不行，必须加以改进。一般情况下，工艺能力不应低于二级。4、判别工艺过程稳定性所谓工艺过程的稳定，从数理统计的原理来说，一个过程（工序）的质量参数的总体分布，其平均值X和均方根差在整个过程（工序）中若能保持不变，则工艺过程是最稳定的。在点图上作出平均线和控制线后，就可按下表所列出的标准进行判断。正常波动1.没有点超出控制线控制线附近3.点的分布没有明显的规律1.有点超出控制线3.点集中在控制线附近4.连续 7 点以上出现在平均线一侧5.连续 11 点中有 10 点以上出现在平均线一侧6.连续 14 点中有 12 点以上出现在平均线一侧7.连续 17 点中有 14 点以上出现在平均线一侧8.连续 20 点中有 16 点以上出现在平均线一侧9.点的分布呈上升或下降的趋势10点的分布呈周期性异常波动2.大部分点分布在平均线附近，小部分点分布在2.点集中在平均线附近注意，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。四、实验步骤四、实验步骤1对试件进行编号；2按试件的基本尺寸选用块规；3调校电感测量仪；4在电感测量仪上按序号顺次测量试件的外径，为保证测量的准确性和可靠性可在其上测量三个点，取其平均值，把结果填入表中。5清理实验现场，收拾所用仪器、量具、工具等。6整理实验数据，绘图。五、思考题五、思考题（1）分布图主要说明什么问题？（2）X-R 图主要说明什么问题？（3）分析产生加工误差的主要因素有哪些？（4）分析工艺过程稳定（或不稳定）的原因。