機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制5.1機(jī)械加工精度5.1.1概述1.加工精度與加工誤差加工精度是指加工后零件表面的實(shí)際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。加工誤差是指加工后零件實(shí)際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏離數(shù)值。零件的理想幾何參數(shù)，對(duì)尺寸而言，就是平均尺寸，對(duì)表面幾何形狀而言，就是絕對(duì)的圓、圓柱、平面、錐面、直線等，對(duì)表面之間的相互位置而言，就是絕對(duì)的平行、垂直、同軸，對(duì)稱和一定的角度等。加工精度與加工誤差都是評(píng)價(jià)加工表面幾何參數(shù)的術(shù)語。加工精度用公差等級(jí)衡量，等級(jí)值越小，其精度越高，加工誤差用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。

指在正常加工條件下(采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的加工設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人）所能保證的加工精度和表面質(zhì)量。2.加工經(jīng)濟(jì)精度3.原始誤差

在機(jī)械加工中不允許產(chǎn)生加工誤差是做不到的，從零件的功能看，一般也是不必要的。所以，只要加工誤差在零件圖要求的公差范圍內(nèi)，就認(rèn)為保證了加工精度。機(jī)械加工中，零件的實(shí)際幾何參數(shù)的形成主要取決于工件和刀具在切削過程中的相互位置。而工件和刀具的相互位置取決于機(jī)床和夾具。因此，在機(jī)械加工中，工件、刀具、機(jī)床和夾具形成了加工的系統(tǒng)，通常把這一系統(tǒng)稱為工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)實(shí)際上不可避免的存在著種種誤差，這些誤差必將直接影響工件加工后的精度。工藝系統(tǒng)的誤差通過加工過程直接反映到工件上，而形成加工誤差。通常把工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。加工誤差與原始誤差是一個(gè)因果關(guān)系。除了上述形成原始誤差的工藝系統(tǒng)誤差以外，影響加工誤差的還有其它許多因素，所以也可以把產(chǎn)生加工誤差的來源擴(kuò)大為機(jī)械制造系統(tǒng)?？梢园褭C(jī)械制造系統(tǒng)視為工藝系統(tǒng)。尺寸精度形狀精度位置精度（通常形狀誤差限制在位置公差內(nèi)，位置公差限制在尺寸公差內(nèi)）加工精度表面質(zhì)量表面幾何形狀精度表面缺陷層表層加工硬化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力加工質(zhì)量包含的內(nèi)容原始誤差可由施行方法、機(jī)械實(shí)體、切削過程三個(gè)部分組成，即原始誤差可分為三大類十二項(xiàng)：施行方法誤差包括以下四項(xiàng)原始誤差：原理誤差、安裝誤差、調(diào)整誤差、測量誤差機(jī)械實(shí)體誤差包括以下四項(xiàng)原始誤差：機(jī)床誤差、夾具誤差、刀具誤差、毛坯誤差切削過程誤差包括以下四項(xiàng)原始誤差：工藝系統(tǒng)受力變形誤差、工藝系統(tǒng)受熱變形誤差、工藝系統(tǒng)磨損誤差、內(nèi)應(yīng)力變形誤差4.誤差敏感方向的概念原始誤差對(duì)加工誤差的影響程度，主要取決于原始誤差是否作用在加工誤差的敏感方向上。所謂敏感方向是指切削平面的法線方向，即法向分量。作用在敏感方向上的原始誤差將以1:1的關(guān)系轉(zhuǎn)化為加工誤差。它對(duì)加工誤差影響最大。其它方向的原始誤差對(duì)加工誤差的影響都不同程度地減小。根據(jù)敏感方向的特點(diǎn)，可將機(jī)床分為兩大類：一類是敏感方向固定的機(jī)床，如車床。因刀具是固定的，切削時(shí)其切削平面固定不變，故其敏感方向保持不變。另一類是敏感方向變化的機(jī)床，如鏜床。因刀具是回轉(zhuǎn)的，切削時(shí)其切削平面將隨刀尖的旋轉(zhuǎn)而變化的，故其敏感方向是變化的。因此對(duì)這類機(jī)床的主軸回轉(zhuǎn)精度要求要嚴(yán)格一些。5.1.2工藝系統(tǒng)幾何誤差1.機(jī)床的幾何誤差機(jī)床的幾何誤差包括：主軸的回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌的導(dǎo)向誤差和傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差三方面。1）主軸的純徑向跳動(dòng)2）主軸的純軸向竄動(dòng)3）主軸的純角度擺動(dòng)4）軸心漂移（1）主軸的回轉(zhuǎn)誤差任一瞬時(shí)主軸回轉(zhuǎn)軸線沿平行于理論回轉(zhuǎn)軸線方向的徑向運(yùn)動(dòng)。1）主軸的純徑向跳動(dòng)敏感方向固定對(duì)車外圓尺寸精度的影響敏感方向變化對(duì)鏜孔尺寸精度的影響2）主軸的純軸向竄動(dòng)任一瞬時(shí)主軸回轉(zhuǎn)軸線沿平均理論回轉(zhuǎn)軸線的軸向運(yùn)動(dòng)。任一瞬時(shí)主軸回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于理論回轉(zhuǎn)軸線成一定傾角的運(yùn)動(dòng)。3）主軸的純角度擺動(dòng)鏜孔時(shí)純角度擺動(dòng)對(duì)直徑尺寸的影響1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差3）兩導(dǎo)軌間的平行度誤差（2）導(dǎo)軌的導(dǎo)向誤差1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差3）

兩導(dǎo)軌間的平行度誤差傳動(dòng)鏈誤差是指刀具與工件間的速比有誤差。有些加工方式在加工中要求刀具運(yùn)動(dòng)速度與工件的運(yùn)動(dòng)速度有一定的跟蹤關(guān)系。這時(shí)若速度跟蹤值產(chǎn)生偏差，就會(huì)造成加工誤差。如車螺紋時(shí)，要求工件轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，刀具跟蹤移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程，若有傳動(dòng)鏈誤差，則使工件產(chǎn)生導(dǎo)程誤差，又如單頭滾刀滾齒時(shí)，要求滾刀轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)；工件跟蹤轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，若有傳動(dòng)鏈誤差，則使工件的齒距或齒厚產(chǎn)生誤差。（3）傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差傳動(dòng)鏈誤差是由傳動(dòng)鏈中某些環(huán)節(jié)的周期性誤差分量合成的。而各個(gè)環(huán)節(jié)的誤差是由元件的制造誤差和裝配質(zhì)量、磨損程度、結(jié)構(gòu)的剛度、慣性等因素決定的。（3）傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差2.刀具誤差刀具的制造與磨損誤差對(duì)加工精度的影響，隨刀具的種類不同而不同。（1）對(duì)于定尺寸刀具：刀具的尺寸誤差直接影響工件表面的尺寸誤差。如麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、絞刀、絲錐、鏜刀、鍵槽銑刀、圓孔拉刀等。（2）對(duì)于成形刀具：刀具的形狀誤差直接影響工件表面的形狀誤差。如成形車刀、成形銑刀及成形砂輪等。

（3）對(duì)于用展成法加工的刀具：刀具的形狀誤差將直接影響加工表面的形狀誤差；如齒輪滾刀和插齒刀等。

（4）對(duì)于一般刀具：是靠刀尖軌跡產(chǎn)生加工表面的，刀尖位置是由調(diào)整達(dá)到的，所以刀具的誤差對(duì)工件精度沒有直接影響。但這些刀具的幾何參數(shù)和形狀不適當(dāng)，將影響加工表面的粗糙度，波紋度等表面層質(zhì)量。如車刀、鏜刀、立銑刀、盤銑刀等。夾具本身的制造誤差和它們之間的相互位置誤差以及使用過程中的磨損，構(gòu)成了夾具誤差。夾具誤差將直接或間接引起刀具與工件之間的相對(duì)位置誤差，從而造成工件的加工誤差。對(duì)加工誤差的影響程度取決于元件誤差的方向和工件位置誤差的敏感方向。夾具誤差包括定位誤差、夾緊誤差、磨損誤差、對(duì)刀或?qū)б`差以及夾具的安裝誤差。3．夾具的幾何誤差5.1.3調(diào)整誤差1．試切法調(diào)整

1）測量誤差：2）加工余量的影響：3）機(jī)床微量進(jìn)給的影響：2．定程機(jī)構(gòu)調(diào)整3.樣件或樣板調(diào)整（1）工藝系統(tǒng)的剛度

剛度：指物體受外力作用時(shí)抵抗變形的能力。以外力F與受力方向上的變形y

的比值K表示：5.1.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)的受力變形是指工藝系統(tǒng)在切削力、傳動(dòng)力、慣性力，重力，夾緊力作用下形成的變形。這些變形通常按彈性變形近似處理。受力變形主要取決于兩大因素：一是工藝實(shí)體的剛度，二是力源。在切削過程中受到三個(gè)方向的力()，同時(shí)，工藝系統(tǒng)受力變形不單是構(gòu)件的彈性變形，它還包括工藝系統(tǒng)各組成元件之間的接觸變形，位移、間隙消除等。因此，工藝系統(tǒng)剛度是一個(gè)特定的概念，它是按實(shí)際受力情況、敏感方向、考慮到力與位移方向的一致性來定義的。工藝系統(tǒng)剛度：指工件加工表面在切削法向分力Fy的作用下，刀具相當(dāng)于工件在該方向上位移y的比值K可按材料力學(xué)的有關(guān)公式求得其近似值。懸臂梁公式：簡支梁公式：1）工件和刀具的剛度2）機(jī)床（夾具）部件的剛度機(jī)床部件的變形曲線及其特點(diǎn)（三次加載與卸載變形曲線的特點(diǎn)）

①變形曲線是非線性的。不符合虎克定律，反映出部件的變形不僅僅是彈性變形。

②加載曲線與卸載曲線不重合。表明在加卸載過程中有能量消耗。

③卸載后變形曲線不能回到起始點(diǎn)。表明在變形過程中存在塑性變形和殘余變形。

④部件的變形曲線與單個(gè)構(gòu)件的變形曲線相差較大。①接觸變形（接觸表面質(zhì)量）的影響②剛度較差的零件的影響③預(yù)緊力的影響④摩擦力的影響⑤間隙的影響影響機(jī)床剛度的主要因素

工藝系統(tǒng)在某一處的法向總變形y是各個(gè)組成環(huán)節(jié)在同一處的法向變形的迭加：分別為機(jī)床受力變形yjc、夾具變形yjj、刀具變形yd、工件變形yg工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算工藝系統(tǒng)的剛度及其組成（2）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響

1）

切削力大小的變化對(duì)加工精度的影響

因切削力大小的變化而引起的加工誤差稱為誤差復(fù)映現(xiàn)象。用誤差復(fù)映系數(shù)ε的大小表示其影響程度。

Δ工＝y(tǒng)1－y2;Δ毛＝αP1－αP2

ε總＝ε1ε2ε3ε4…εn2）切削力作用位置的變化對(duì)加工精度的影響①當(dāng)工件剛性較好而機(jī)床剛性較差時(shí)②當(dāng)機(jī)床剛性較好而工件剛性較差時(shí)3）工藝系統(tǒng)中其它作用力對(duì)加工精度的影響②夾緊力對(duì)加工精度的影響③重力對(duì)加工精度的影響（3）提高工藝系統(tǒng)剛度的措施1）提高零件配合表面的接觸剛度2）提高刀具與工件的安裝剛度3）提高機(jī)床構(gòu)件的剛度4）合理裝夾工件,減少夾緊變形5.1.5工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響（1）工藝系統(tǒng)的熱源

1）工藝系統(tǒng)內(nèi)部熱源：切削熱和摩擦熱

2）工藝系統(tǒng)外部熱源:

環(huán)境溫度和熱輻射

均勻變形與非均勻變形（2）工件的熱變形（3）刀具的熱變形（4）機(jī)床的熱變形從結(jié)構(gòu)上采取的措施

1）采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)

2）采用必要的隔熱和散熱措施

3）采用熱位移的方式以減少影響

4）采用熱補(bǔ)償?shù)姆绞揭詼p少影響從工藝上采取的措施

1）控制環(huán)境溫度

2）采用熱平衡措施

3）大型設(shè)備季節(jié)性的調(diào)整（6）減小熱變形對(duì)加工精度影響的措施5.1.6工件內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工精度的影響（1）毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力（2）冷校直過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力5.1.7測量誤差1．測量方法的影響

直接與間接測量、接觸與非接觸測量、主動(dòng)與被動(dòng)測量、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測量、絕對(duì)與相對(duì)測量等。2．測量儀器精度的影響

測量儀器的工作原理，制造精度，測量精度?？紤]“阿貝原則”。3.測量條件的影響

1）人為因素測量力、視力、分辨力、技術(shù)水平、責(zé)任心等。

2）測量環(huán)境溫度、濕度、潔凈度、磁場、振動(dòng)等。5.1.8提高加工精度的途徑1．減少原始誤差2．轉(zhuǎn)移原始誤差3．均分原始誤差4．均化原始誤差5．誤差補(bǔ)償5.2工藝過程的統(tǒng)計(jì)分析5.2.1誤差性質(zhì)的分類1.系統(tǒng)性誤差順次加工一批工件時(shí)所產(chǎn)生的大小和方向不變或按一定規(guī)律變化的誤差。系統(tǒng)性誤差又分為常值系統(tǒng)性誤差和變值系統(tǒng)性誤差。1）常值系統(tǒng)性誤差

大小和方向保持不變的誤差。它不隨時(shí)間等因素變化。如原理誤差，調(diào)整誤差、機(jī)械實(shí)體誤差引起的加工誤差等都是常值系統(tǒng)性誤差。大小和方向按一定規(guī)律變化的誤差。它可以線性變化，也可以是非線性變化。例如刀具在正常磨損階段的磨損量與切削路程長度是近似線性的關(guān)系，該原始誤差及其引起的加工誤差都是線性變值系統(tǒng)性誤差。而刀具的熱伸長，在未達(dá)到熱平衡狀態(tài)時(shí)，其伸長量與時(shí)間呈指數(shù)曲線關(guān)系，這種原始誤差及其加工誤差為非線性的變值系統(tǒng)性誤差。2）變值系統(tǒng)性誤差2.隨機(jī)性誤差

順次加工一批工件所產(chǎn)生的大小，方向無規(guī)律變化的誤差稱為隨機(jī)性誤差。如毛坯誤差、定位誤差、夾緊誤差，內(nèi)應(yīng)力變形等引起的加工誤差都是隨機(jī)性誤差。隨機(jī)性誤差只能通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來揭示其總體規(guī)律，然后采取措施加以控制。在多數(shù)情況下，標(biāo)志隨機(jī)性加工誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差統(tǒng)計(jì)值中隱含變值系統(tǒng)性誤差，如果能通過點(diǎn)圖法、相關(guān)分析法將其揭示出來，并采取針對(duì)性措施加以消除，其值是可以減小的。1.正態(tài)分布曲線分析法正態(tài)分布曲線的函數(shù)表達(dá)式：

5.2.2工藝過程的分布圖分析法正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)：

①曲線對(duì)稱于，以為中點(diǎn)的正負(fù)偏差概率相等。②曲線與X軸之間所圍成的面積等于1。③為正態(tài)分布隨機(jī)變量總體的算術(shù)平均值。代表了一批工件加工尺寸的算術(shù)平均值，決定了一批工件加工尺寸的分布中心及其坐標(biāo)位置。④為正態(tài)分布隨機(jī)變量的均方差。決定了正態(tài)分布曲線的形狀和分散范圍。（2）非正態(tài)分布曲線控制圖應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)過程中，坐標(biāo)系及三條控制線是由質(zhì)量管理人員事先經(jīng)過工序能力調(diào)查及其數(shù)據(jù)的收集與計(jì)算繪制好的。工序的操作人員按預(yù)先規(guī)定好的時(shí)間間隔抽取規(guī)定數(shù)量的樣品，將樣品的測定值或其統(tǒng)計(jì)量在控制圖上打點(diǎn)并聯(lián)接為質(zhì)量波動(dòng)曲線，并通過點(diǎn)子的位置及排列情況判斷工序狀態(tài)?？刂茍D的類型1

按用途劃分

(1)分析用控制圖。用間隔取樣的方法獲得數(shù)據(jù)。依據(jù)收集的數(shù)據(jù)計(jì)算控制線、作出控制圖，并將數(shù)據(jù)在控制圖上打點(diǎn)，以分析工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)異常，尋找原因，采取措施，使工序處于穩(wěn)定狀態(tài)；若工序穩(wěn)定，則進(jìn)入正常工序控制。(2)控制用控制圖。當(dāng)判斷工序處于穩(wěn)定狀態(tài)后，用于控制工序用的控制圖。操作工人按規(guī)定的取樣方式獲得數(shù)據(jù)，通過打點(diǎn)觀察，控制異常因素的出現(xiàn)。2按質(zhì)量特性值的類型及其統(tǒng)計(jì)量劃分

由于數(shù)據(jù)分為計(jì)量值與計(jì)數(shù)值兩大類。因此控制圖分為計(jì)量值控制圖和計(jì)數(shù)值控制圖兩大類型。又因各種類型的控制圖所選擇的統(tǒng)計(jì)量不同，因此又可分為不同種類的控制圖。常用的各種控制圖的特點(diǎn)及適用場合如表1所示。樣本容量（面積或長度）不等計(jì)算量大，管理界限凹凸不平U單位缺陷數(shù)控制圖樣本容量（面積或長度）相等較常用，計(jì)算簡單，操作工人易于理解，使用簡便C缺陷數(shù)控制圖樣本容量可以不等計(jì)算量大，管理界限凹凸不平p不合格品率控制圖樣本容量相等較常用，計(jì)算簡單，操作工人易于理解pn不合格品數(shù)控制圖計(jì)數(shù)值控制圖因各種原因（時(shí)間費(fèi)用等）每次只能得到一個(gè)數(shù)據(jù)或希望盡快發(fā)現(xiàn)并消除異常原因簡便省事，并能及時(shí)判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。缺點(diǎn)是不易發(fā)現(xiàn)工序分布中心的變化。X—Rs單值—移動(dòng)極差控制圖一張圖可同時(shí)控制均值和方差，計(jì)算簡單，使用方便L—S兩極控制圖計(jì)算簡便，但效果較差些，便于現(xiàn)場使用中位數(shù)—極差控制圖適用于產(chǎn)品批量較大而且穩(wěn)定正常的工序。最常用，判斷工序是否異常的效果好，但計(jì)算工作量大均值—極差控制圖計(jì)量值控制圖適用場合特點(diǎn)管理圖符號(hào)名稱類別表1控制圖種類及適用場合ni——第i樣本的樣本容量（各樣本樣本容量可以不等）計(jì)算各組不合格品率pi計(jì)算各樣本的平均缺陷數(shù)各樣本樣本容量不等計(jì)算各樣本的單位缺陷數(shù)uiU圖

P圖——n為奇數(shù)時(shí)，第i樣本中按大小順序排列起的數(shù)據(jù)列中間位置的數(shù)據(jù)

——n為偶數(shù)時(shí)，第I樣本中按大小順序排列起的數(shù)據(jù)列中中間位置的兩個(gè)數(shù)據(jù)的平均值（1）找出或計(jì)算出各樣本的中位數(shù)（2）計(jì)算各樣本極差Ri

圖xij——第I樣本中的第j個(gè)數(shù)據(jù)i＝1,2…k;

j=1,2…n;max(xij)——第i樣本中最大值；min(xij)——第i樣本中最大值。（1）計(jì)算各樣本平均值（2）計(jì)算各樣本極差Ri

圖ci——第i樣本的缺陷數(shù)（各樣本樣本容量相等）C圖（pn)i——第i樣本的不合格品數(shù)（各樣本樣本容量皆為n）計(jì)算平均不合格品率Pn圖計(jì)算移動(dòng)極差RsiX—Rs圖

（1）找出各組最大值Li和最小值Si（2）計(jì)算最大值平均值和最小值平均值（3）計(jì)算平均極差（4）計(jì)算范圍中值ML—S圖備注計(jì)算公式步驟圖名稱工序(過程)能力分析§1基本概念§2工序能力指數(shù)的計(jì)算§3工序能力的評(píng)價(jià)與處置§4工序能力調(diào)查§1基本概念

在產(chǎn)品制造過程中，工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量的最基本環(huán)節(jié)。所謂工序能力分析，就是考慮工序的設(shè)備、工藝、人的操作、材料、測量工具與方法以及環(huán)境對(duì)工序質(zhì)量指標(biāo)要求的適合程度。工序能力分析是質(zhì)量管理的一項(xiàng)重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。它有助于掌握各道工序的質(zhì)量保證能力，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、工裝設(shè)計(jì)、設(shè)備的維修、調(diào)整、更新、改造提供必要的資料和依據(jù)。一工序能力二工序能力指數(shù)

一工序能力1概念：所謂工序能力，是指處于穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，工序的實(shí)際加工能力。●工序處于穩(wěn)定狀態(tài)，是指工序的分布狀態(tài)不隨時(shí)間的變化而變化，或稱工序處于受控狀態(tài)；●工序處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，是指設(shè)備、材料、工藝、環(huán)境、測量均處于標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)條件，人員的操作也是正確的?！窆ば虻膶?shí)際加工能力是指工序質(zhì)量特性的分散(或波動(dòng))有多大。加工能力強(qiáng)或弱的區(qū)分關(guān)鍵是質(zhì)量特性的分布范圍大小，或集中程度。由于均方差σ是描述隨機(jī)變量分散的數(shù)字特征，而且，當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量特性服從正態(tài)分布N(μ，σ2)時(shí)，以3σ原則確定其分布范圍(μ±3σ)，處于該范圍外的產(chǎn)品僅占產(chǎn)品總數(shù)的0.27%，因此，人們常以6σ描述工序的實(shí)際加工能力。實(shí)踐證明：用這樣的分散范圍表示工序能力既能保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求，又能具有較好的經(jīng)濟(jì)性。一工序能力2表達(dá)式：B=6σ

或B≈6S3影響因素：

(1)人——與工序直接有關(guān)的操作人員、輔助人員的質(zhì)量意識(shí)和操作技術(shù)水平；

(2)設(shè)備——包括設(shè)備的精度、工裝的精度及其合理性、刀具參數(shù)的合理性等；

(3)材料——包括原材料、半成品、外協(xié)件的質(zhì)量及其適用性；

(4)工藝——包括工藝方法及規(guī)范、操作規(guī)程的合理性；

(5)測具——測量方法及測量精度的適應(yīng)性；

(6)環(huán)境——生產(chǎn)環(huán)境及勞動(dòng)條件的適應(yīng)性。二工序能力指數(shù)1概念：工序能力指數(shù)是衡量工序能力對(duì)產(chǎn)品規(guī)格要求滿足程度的數(shù)量值，記為Cp。通常以規(guī)格范圍T與工序能力B的比值來表示。即：T=規(guī)格上限TU

-規(guī)格下限TL。

二工序能力指數(shù)2工序能力與工序能力指數(shù)的區(qū)別：工序能力是工序具有的實(shí)際加工能力，而工序能力指數(shù)是指工序能力對(duì)規(guī)格要求滿足的程度，這是兩個(gè)完全不同的概念。工序能力強(qiáng)并不等于對(duì)規(guī)格要求的滿足程度高，相反，工序能力弱并不等于對(duì)規(guī)格要求的滿足程度低。當(dāng)質(zhì)量特性服從正態(tài)分布，而且其分布中心與規(guī)格中心Tm重合時(shí)，一定的工序能力指數(shù)將與一定的不合格品率相對(duì)應(yīng)。因此，工序能力指數(shù)越大，說明工序能力的貯備越充足，質(zhì)量保證能力越強(qiáng)，潛力越大，不合格品率越低。但這并不意味著加工精度和技術(shù)水平越高。§3工序能力的評(píng)價(jià)與處置工序能力指數(shù)Cp客觀地、定量地反映了工序能力對(duì)規(guī)格要求的適應(yīng)程度，因此它是工序能力評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。根據(jù)工序能力指數(shù)的大小一般可將加工分為五類：

1

Cp＞1.67特級(jí)加工

2

1.67≥Cp＞1.33一級(jí)加工

3

1.33≥Cp＞1二級(jí)加工

4

1≥Cp＞0.67三級(jí)加工

5

Cp≤0.67四級(jí)加工1

Cp＞1.67特級(jí)加工●當(dāng)質(zhì)量特性服從正態(tài)分布，且分布中心與規(guī)格中心Tm

重合時(shí)，T＞10S，不合格品率p＜0.00006%。（見圖）●工序能力過分充裕，有很大的貯備。這意味著粗活細(xì)作或用一般工藝方法可以加工的產(chǎn)品，采用了特別精密的工藝、設(shè)備或高級(jí)操作工人進(jìn)行加工。這勢必影響了生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品成本?！翊胧?/p>

(1)合理，經(jīng)濟(jì)地降低工序能力。如改用低精度的設(shè)備、工藝、技術(shù)和原材料；放寬檢驗(yàn)或放寬管理

(2)在保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高經(jīng)濟(jì)效益的前提下更改設(shè)計(jì)，加嚴(yán)規(guī)格要求；

(3)合并或減少工序也是常用的方法之一。2

1.67≥Cp＞1.33一級(jí)加工●當(dāng)時(shí)，10S≥T＞8S，不合格品率

0.00006%≤p＜0.006%。（見圖）●對(duì)精密加工而言，工序能力適宜；對(duì)一般加工來說工序能力仍比較充裕，有一定貯備?！翊胧?/p>

(1)允許小的外來波動(dòng)；

(2)非關(guān)鍵工序可放寬檢驗(yàn)；

(3)工序控制的抽樣間隔可適當(dāng)放寬。3

1.33≥Cp＞1二級(jí)加工●當(dāng)時(shí)，8S≥T＞6S，不合格品率0.006%≤p＜0.27%。（見圖）●對(duì)一般加工而言，工序能力適宜?！翊胧?/p>

(1)對(duì)工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，使生產(chǎn)過程處于良好的穩(wěn)定、正常狀態(tài)，并保證不降低工序的質(zhì)量水平，

(2)一旦發(fā)現(xiàn)工序有異常狀態(tài)出現(xiàn)，立即采取相應(yīng)措施，調(diào)整工藝過程，使之回到穩(wěn)定、正常狀態(tài)。

(3)檢查不能放寬。4

1≥Cp＞0.67三級(jí)加工●當(dāng)時(shí)，6S≥T＞4S，不合格品率0.27%≤p＜4.55%?！窆ば蚰芰Σ蛔?，不合格品率較高。（見圖）●措施：

(1)要通過提高設(shè)備精度、改進(jìn)工藝方法、提高操作技術(shù)水平、改善原材料質(zhì)量等措施提高工序能力。

(2)要加強(qiáng)檢驗(yàn)，必要時(shí)實(shí)行全檢。5

Cp≤0.67四級(jí)加工●當(dāng)時(shí)，T≤4S，不合格品率p≥4.55%（見圖）●工序能力嚴(yán)重不足，產(chǎn)品質(zhì)量水平很低，不合格品率高?！翊胧?(1)必須立即分析原因，采取措施，提高工序能力；

(2)為了保證產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，應(yīng)通過全數(shù)檢查；

(3)若更改設(shè)計(jì)、放寬規(guī)格要求不致影響產(chǎn)品質(zhì)量或從經(jīng)濟(jì)性考慮更為合理時(shí)，也可以用更改設(shè)計(jì)的方法予以解決，但要慎重處理。加工分類f(x)1級(jí)1級(jí)2級(jí)2級(jí)3級(jí)3級(jí)4級(jí)4級(jí)特級(jí)特級(jí)μTmT3=4σT0=10σT1=8σT2=6σ工序能力調(diào)查程序明確調(diào)查目的簡化檢查方法，確認(rèn)工序能力適宜時(shí)，進(jìn)行工序控制工序能力充分計(jì)算并分析Cp或Cpk作直方圖、趨勢圖、控制圖、并判定穩(wěn)定性明確必要性與目標(biāo)、落實(shí)負(fù)責(zé)單位、完成期限、責(zé)任者、方法按調(diào)查計(jì)劃規(guī)定作業(yè)，記錄數(shù)據(jù)及其背景充分利用質(zhì)量情報(bào)選頂定調(diào)查對(duì)象（工序特性值）檢查工序標(biāo)準(zhǔn)條件確定測試與抽樣檢查方法制定調(diào)查計(jì)劃收集數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)穩(wěn)定狀態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)工序能力分析追查不穩(wěn)定原因工序能力過強(qiáng)工序能力不足設(shè)法降低成本追查原因修改標(biāo)準(zhǔn)采取措施采取有效的管理措施Cpk在Minitab中的使用1）判別加工誤差的性質(zhì)

對(duì)常值系統(tǒng)誤差的判別2）判斷工藝能力及其系數(shù)

加工精度的驗(yàn)證工藝能力系數(shù)驗(yàn)證根據(jù)CP的大小將工藝能力分為5個(gè)等級(jí)3）估算廢品率及不可修復(fù)廢品率（3）正態(tài)分布曲線圖的應(yīng)用4）存在的問題①無法區(qū)分變值系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差及其變化趨勢。②不能在加工過程中對(duì)工件加工誤差進(jìn)行監(jiān)控。③以樣本估算母體，其準(zhǔn)確度取決于樣本的大小。2.點(diǎn)圖法（1）點(diǎn)圖的形式

1）個(gè)值點(diǎn)圖按加工順序逐個(gè)地測量一批工件的尺寸（或誤差），以工件序號(hào)（或工件的組序序號(hào)）為橫坐標(biāo)，以測量的工件尺寸（或誤差）為縱坐標(biāo)而構(gòu)成點(diǎn)圖。從個(gè)值點(diǎn)圖中反映出每個(gè)工件（或每組）的尺寸（或誤差）的變化與加工時(shí)間的關(guān)系，能較清楚地表示出加工過程中加工誤差地性質(zhì)及其變化趨勢。并可區(qū)別變值系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差及其變化趨勢2）點(diǎn)圖以樣組點(diǎn)圖代替?zhèn)€值點(diǎn)圖稱為平均值—極差控制圖（2）點(diǎn)圖的應(yīng)用

1）工藝驗(yàn)證

2）判斷加工誤差的性質(zhì)

3）實(shí)現(xiàn)加工過程的在線控制5.3機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.1表面質(zhì)量的基本概念產(chǎn)品的工作性能，尤其是它的可靠性、耐久性，在很大程度上取決于其主要零件的表面質(zhì)量；所謂表面質(zhì)量是指零件在加工后表面層的狀態(tài)。機(jī)器零件的使用性能如耐磨性、疲勞強(qiáng)度、耐蝕性等等除與材料本身的性能和熱處理有關(guān)外，主要決定于加工后的表面質(zhì)量。加工后的表面幾何形狀，總是以“峰”，“谷”交替的形式偏離理想的表面。這是由于在機(jī)械加工過程中，刀痕、切削過程中的切屑分離時(shí)的塑性變形，工藝系統(tǒng)的某些振動(dòng)，刀具與被加工表面的摩擦等造成的。根據(jù)偏離的誤差又有宏觀和微觀之分，表面粗糙度是微觀幾何形狀誤差，又稱之為微觀不平度。表面粗糙度，波度和形狀誤差三者的區(qū)分，通常都按波距(峰與峰或谷與谷的距離)來劃分。1.表面層微觀幾何形狀誤差（1）表面粗糙度是指加工表面的微觀幾何形狀誤差（2）波度是介于加工精度（宏觀）和表面粗糙度（微觀）之間的周期性幾何形狀特性。主要由振動(dòng)所引起。（1）表面層冷作硬化零件在機(jī)械加工過程中，表面層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使表層的硬度和強(qiáng)度都有提高，這種現(xiàn)象稱作冷作硬化。（2）表面層金相組織變化切削加工時(shí)，特別是磨削時(shí)的高溫，常會(huì)引起表層金屬發(fā)生相變。通常稱為磨削燒傷。2.表面層物理機(jī)械性能的變化（3）表面層殘余應(yīng)力零件加工過程中的切削冷塑性變形和切削熱塑性變形的影響，使加工表層會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。若殘余應(yīng)力超過了材料的極限強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂紋。微觀裂紋將給零件帶來嚴(yán)重的隱患。2.表面層物理機(jī)械性能的變化3.表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響1.對(duì)零件摩擦磨損的影響2.對(duì)零件工作精度的影響3.對(duì)零件配合性質(zhì)的影響4.對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響5.對(duì)零件抗腐蝕性能的影響5.3.2影響表面粗糙度的因素用去除材料的方法加工時(shí)，表面粗糙度形成的原因大致歸結(jié)為兩個(gè)方面：1）幾何因素切削刃與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡所形成的表面粗糙度。2）物理因素被加工材料的性質(zhì)及切削原理的有關(guān)因素。加工中工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)表面粗糙度也有影響。1.切削加工影響表面粗糙度的因素（1）影響表面粗糙度的幾何因素

在切削加工中，刀具對(duì)工件加工表面上殘留的面積越大，表面越粗糙。殘留面積的大小，與進(jìn)給量、刀尖半徑及刀具的主，副偏角有關(guān)。

切削加工時(shí)，積屑瘤時(shí)結(jié)時(shí)落。當(dāng)脫落時(shí)，積屑瘤的碎片粘結(jié)在已加工表面上，形成細(xì)小毛刺。積屑瘤還可使表面撕裂而形成鱗片狀毛刺。此外，對(duì)于寬刃刀、定尺寸刀和成形刀，其刀刃本身的表面粗糙度對(duì)工件表面粗糙度的影響也很大。（2）影響表面粗糙度的物理因素（3）振動(dòng)對(duì)表面質(zhì)量的影響1)強(qiáng)迫振動(dòng)

強(qiáng)迫振動(dòng)是由具有一定頻率的周期性變化的外界激振力所引起的一種振動(dòng)。其特點(diǎn)是：振動(dòng)頻率為外界激振力的頻率；不會(huì)自行衰減消失；當(dāng)外界激振力的頻率接近或等于工藝系統(tǒng)的固有頻率時(shí)會(huì)引起共振。

2)自激振動(dòng)

自激振動(dòng)是一種在沒有外界激振力的情況下所產(chǎn)生的振動(dòng)。（4）減少切削加工表面粗糙度值的措施1）合理選擇刀具幾何參數(shù)減少刀具的主偏角和副偏角；適當(dāng)增大刀具的前角、后角和刃傾角。

2）合理選擇切削用量選擇較高的切削速度；減少進(jìn)給量

3）改善工件材料的組織性能

4）合理選擇刀具材料和提高刃磨質(zhì)量2.磨削加工的表面粗糙度（1）磨削加工表面粗糙度的形成在磨削過程中，是由砂輪上砂粒形成的微刃進(jìn)行切削。故磨削加工表面是由微刃刻劃出的溝槽形成的。單純的從幾何因素考慮，單位面積上的刻痕越多(即通過單位面積的磨粒數(shù)多)，刻痕的深度越均勻，則表面粗糙度參數(shù)值就越小。

事實(shí)上，在磨削過程中，不僅有幾何因素，而且還伴隨著塑性變形的影響。另外，磨粒大多數(shù)是負(fù)前角，切削刃又不銳利，其所切削的厚度一般只有0.02mm左右。所以有的磨粒在磨削過程中只是在被加工表面擠壓而過，未切除工件的材料。加工表面經(jīng)多次擠壓可反復(fù)出現(xiàn)塑性變形。由于磨削時(shí)的溫度比較高，將加劇塑性變形，使加工表面變得粗糙。（2）影響磨削加工表面粗糙度的主要因素1）砂輪的粒度磨粒越細(xì)，砂輪單位面積上的磨粒就越多，磨削表面上的刻痕就越細(xì)、越均勻，表面粗糙度參數(shù)值就越小。但磨粒太細(xì)，磨削深度就很小，同時(shí)砂輪易堵塞，生產(chǎn)率低。2）砂輪硬度砂輪應(yīng)具有一定的硬度，用以保持砂輪表面形狀有一定工作期。砂輪的硬度太高，磨粒鈍化后