機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)教案

1、*教 案4-5教師姓名授課班級授課形式講授授課日期年 月日第 周授課時(shí)數(shù)2授課章節(jié)名稱第四章機(jī)械加工質(zhì)量及控制第三節(jié)加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析一、概述二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析（分布圖法）三、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析（點(diǎn)圖法）第四節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量一、加工表面質(zhì)量的概念二、機(jī)械加工表面質(zhì)量對機(jī)器使用性能的影響三、加工表面的表面粗糙度的概念四、加工表面的物理力學(xué)性能教學(xué)目的1. 了解加工誤差分類及誤差分布規(guī)律2. 初步掌握加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法3. 了解加工表面質(zhì)量的概念4. 了解機(jī)械加工表面質(zhì)量對機(jī)器使用性能的影響5. 掌握加工表面的表面粗糙度的概念6. 了解加工表面的物理力學(xué)性能教學(xué)重點(diǎn)（1）加工誤差的統(tǒng)計(jì)

2、分析方法（2）加工表面質(zhì)量的概念（3）加工表面的表面粗糙度的概念教學(xué)難點(diǎn)1. 加工誤差分類及誤差分布規(guī)律2. 掌握加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法教學(xué)手段多媒體課件、視頻資料等配合使用，對相關(guān)的重點(diǎn)、難點(diǎn)采用實(shí)例進(jìn) 行分析，幫助學(xué)生初步掌握加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法。課外作業(yè)2題備注授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計(jì)第三節(jié)加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析一、加工誤差分類（一）系統(tǒng)誤差1、常值系統(tǒng)誤差加工的一批零件中，所產(chǎn)生的大小和方向都保持不變的誤差稱為常值系統(tǒng)誤差。例如加工原 理誤差、機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差及工藝系統(tǒng)受力變形等都屬于常值系統(tǒng)誤差。2、變值系統(tǒng)誤差加工一批零件中，所產(chǎn)生的大小和方向都按一定規(guī)律變化的誤差，稱為變值

3、系統(tǒng)誤差。如機(jī)床、夾具、刀具等在熱平衡前的熱變形，刀具的磨損等都屬于變值系統(tǒng)誤差。（二）隨機(jī)誤差加工一批零件中，所產(chǎn)生的大小和方向不同且無規(guī)律變化的誤差，稱為隨機(jī)誤差。如毛坯的尺寸誤差，定位、夾緊誤差，殘余應(yīng)力引起的加工誤差。（二）機(jī)械制造中常見的誤差分布規(guī)律1. 正態(tài)分布在機(jī)械加工中，若同時(shí)滿足以下三個(gè)條件，工件的加工誤差就服從正態(tài)分布。1） 無變值性系統(tǒng)誤差（或有但不顯著）。2）各隨機(jī)誤差之間是相互獨(dú)立的。3）在隨機(jī)誤差中沒有一個(gè)是起主導(dǎo)作用的誤差因素。2 平頂分布在影響機(jī)械加工的諸多誤差因素中，如果刀具尺寸磨損的影響顯著，變值性系統(tǒng)誤差占主導(dǎo)地位時(shí)，工件的尺寸誤差將呈現(xiàn)平頂分布。平頂分布

4、曲線可以看成是隨著時(shí)間而平移的眾多正態(tài) 分布曲線組合的結(jié)果。3 .雙峰分布若將兩臺機(jī)床所加工的同一種工件混在一起，由于兩臺機(jī)床的調(diào)整尺寸不盡相同，兩臺機(jī)床的精度狀態(tài)也有差異，工件的尺寸誤差呈雙峰分布。4 偏態(tài)分布采用試切法車削工件外圓或螳內(nèi)孔時(shí)，為避免產(chǎn)生不可修復(fù)的廢品，操作者主觀上有使軸徑加工得寧大勿小、使孔徑加工得寧小勿大的意向，按照這種加工方式加工得到的一批零件的加工誤差呈偏態(tài)分布。二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法（一）分布圖法1、實(shí)際分布圖-直方圖2、 正態(tài)分布曲線及其特點(diǎn)i（XX?21 ）正態(tài)分布方程式y(tǒng) （x） 一 - e 2 22）正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)分布中心Xnxi ,決定分布曲線位置

5、，曲線以直線x= x為對稱軸；n為樣本總數(shù);1授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計(jì)均方根偏差（均差）（xi x）2/ n，決定分布曲線形狀和分散范圍，6越小，曲線越陡，尺寸越集中，加工精度越高。3. 分布曲線法1）實(shí)際分布曲線（直方圖） 圖6-27步驟： 確定樣本總數(shù)n; 將實(shí)測數(shù)據(jù)按大小分z組，列表6-1 ,組距=（x maL Xmin）/z ； 統(tǒng)計(jì)同一組中的工件數(shù) m,即頻數(shù)；頻率=m/n; 以每組數(shù)據(jù)中值為橫坐標(biāo)，頻數(shù)（或頻率）為縱坐標(biāo)，作點(diǎn)，連線； 標(biāo)出公差帶、公差帶中心、實(shí)際分散范圍、實(shí)際分布中心。公差帶：圖樣最大、最小尺寸公差帶中心=（最大尺寸一最小尺寸）/2實(shí)際分散范圍：實(shí)測最大、最小尺寸一

6、 -1 z實(shí)際分布中心 x mixin i i4. 工序能力指某工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，加工誤差正常變動范圍6b。工序能力系數(shù)CP= T/6 b表示某工序能滿足加工精度要求的程度。Cp值越大，工序能力越強(qiáng)，產(chǎn)品合格率越高。6 b準(zhǔn)則：曲線與x軸包圍的面積為1, x x 3范圍內(nèi)的面積占99.73 %，故正態(tài)分布 曲線的分散范圍一般取土3b,6b大小代表某種加工方法在一定的工藝系統(tǒng)中所能達(dá)到的加工精度，一般地應(yīng)使6 b 1。5. x - R（平均值極差）點(diǎn)圖分析法在產(chǎn)品全面質(zhì)量管理中，是加工質(zhì)量過程控制的主要方法，用于工藝驗(yàn)證：分析加工誤差、 判斷工序是否穩(wěn)定、確定工序能力和工序能力系數(shù)。步驟：2）

7、采樣 加工過程中，按時(shí)間順序抽m個(gè)工件為一組，共抽 n組；_ 1 m 、3）計(jì)算各組平均值 xixij及極差值R = Ximax Xmin , i = 1n；m j 14）以組號i為橫坐標(biāo)，分別以Xj和R為縱坐標(biāo)，作點(diǎn)圖；5）在點(diǎn)圖中畫出中心線和上、下控制線。中心線:1 nRi ； n i i上控制線:U= X + AR ；UR= DR;下控制線:L = X AR ；Lr= D2 R系數(shù)A、D和D2按表6-2選取。授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計(jì)1 nIx xi ； Rn i i作用:X R點(diǎn)圖，反映工件逐個(gè)尺寸隨加工時(shí)間的變化關(guān)系，可以在加工過程中觀察誤差變化情 況，以判斷工藝過程的穩(wěn)定性，并及時(shí)調(diào)整

8、工藝系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加工質(zhì)量的動態(tài)控制。x點(diǎn)圖控制指標(biāo)的分布中心，反映變值系統(tǒng)誤差大小及其變化趨勢；R點(diǎn)圖控制指標(biāo)的分散程度，反映隨機(jī)誤差大小及其變化趨勢。兩者必須結(jié)合應(yīng)用，單獨(dú)的不能全面反映加工誤差情況。如果沒有點(diǎn)超出控制線，并且大部分點(diǎn)在中心線上、下波動，小部分點(diǎn)在控制線附近，點(diǎn)沒 有明顯的變化規(guī)律，則說明生產(chǎn)過程正常，否則就要查找原因。第四節(jié)機(jī)械加工表面質(zhì)量一、表面質(zhì)量機(jī)械加工后零件表面層0.050.15mm的質(zhì)量非常重要，包括兩個(gè)方面：表面幾何形狀以及表面層材料的物理、機(jī)械性能受加工影響產(chǎn)生變化的情況。1. 表面粗糙度和波度表面粗糙度：表面的微觀幾何形狀誤差，波長/波高v 50波度：介于宏觀

9、幾何形狀與表面粗糙度之間的周期性幾何形狀誤差。波長/波高=5010002. 表層材料的物理、機(jī)械性能金屬切削過程中，由于切削力、切削熱的綜合作用，工件表層材料發(fā)生彈性變形、塑性變形、冷作硬化、殘余應(yīng)力、金相組織變化等。二、表面質(zhì)量對零件使用性能的影響授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計(jì)表面質(zhì)量耐磨性疲勞強(qiáng)度耐蝕性配合性質(zhì)表層殘余應(yīng)力殘余壓應(yīng)力能部分抵消交 變載荷造成的拉應(yīng)力，延 緩疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò) 展，提高疲勞強(qiáng)度。表層冷作硬化使顯微硬度增加，耐磨性提 高。但硬化過度，金屬組織 變疏松，相對運(yùn)動中可能剝 離，形成磨料，加劇磨損?？勺柚蛊诹鸭y的產(chǎn)生和 已有裂紋的擴(kuò)展，提高疲 勞強(qiáng)度。表層殘余壓 應(yīng)力，可提 高耐腐蝕 性。表面粗糙度值大實(shí)際只有小部分凸峰接觸， 接觸應(yīng)力大，產(chǎn)生彈性、塑 性變形，相對運(yùn)動時(shí)剪切破 壞，造成磨損；但粗糙度值 太小，不利存儲潤滑油，表 面吸附力增加，摩擦系數(shù)增 力口，磨損加速。在交變載荷作用下，凹谷 產(chǎn)生應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞 裂紋。降低疲勞強(qiáng)度。凹谷深而尖 銳，腐蝕性 介質(zhì)容易吸 附和積聚，并通過微觀 裂紋向內(nèi)滲 透。間隙配合時(shí)，初期 磨損大，間隙增大； 過盈配合時(shí)，表面 上部分凸峰被擠 平，實(shí)際過盈量減 小，過盈面結(jié)合強(qiáng) 度和可靠性降低機(jī)械加工表面粗糙度及其影響因素表面粗糙度產(chǎn)生的原因：幾何因素、塑性變形及振動。圖6-33，車削加工時(shí)