指導教師
姓名學號
班級中南大學機電學院製造系
《機械製造工藝學》課程實驗報告
實驗名稱： 加工誤差的統計分析
姓名班級學號
實驗日期： 年月日指導教師成績
1. 實驗目的
（1）掌握加工誤差統計分析方法的基本原理和應用。
（2）掌握樣本資料的採集與處理方法，要求：能正確地採集樣本資料，並能通過對樣本資料的處理，正確繪製出加工誤差的實驗分布曲線和圖。
（3）能對實驗分布曲線和圖進行正確地分析，對加工誤差的性質、工序能力及工藝穩定性做出準確的鑑別。
（4）培養對加工誤差進行綜合分析的能力。
2. 實驗內容與實驗步驟：
在實際生產中，為保證加工精度，常常通過對生產現場中實際加工出的一批工件進行檢測，運用數理統計的方法加以處理和分析，從中尋找誤差產生的規律，找出提高加工精度的途徑。這就是加工誤差統計分析方法。加工誤差分析的方法有兩種形式，一種為分布圖分析法，另一種為點圖分析法。
1．分布圖分析法
分布圖分析法是通過測量一批加工零件的尺寸，把所測到的尺寸範圍分為若干個段。畫出該批零件加工尺寸（或誤差）的實驗分布圖。其折線圖就接近於理論分布曲線。
在沒有明顯變值系統誤差的情況下，即工件的誤差是由很多相互獨立的微小的隨機誤差綜合作用的結果，則工件尺寸分布符合正態分佈。利用分布曲線圖可以比較方便地判斷加工誤差性質，確定工序能力，並估算合格品率，但利用分布圖分析法控制加工精度，必須待一批工件全部加工完畢，測量了樣本零件的尺寸後，才能繪製分布圖，因此不能在加工過程中及時提供控制精度的資訊，這在生產上將是很不方便的。
2．點圖法
在生產中常用的另一種誤差分析方法是點圖法或圖法。點圖法是以順序加工的零件序號為橫座標，零件的加工尺寸為縱座標，把按加工順序定期測量的工件尺寸畫在點圖上。點圖可以反映加工尺寸和時間的關係，可以看出尺寸變化的趨勢，找出產生誤差的原因。
圖稱為平均尺寸——極差質量控制圖。一般是在生產過程開始前，先加工一批試件（本實驗中即用本批加工的零件作為試件），根據加工所得的尺寸，求出平均值和極差r而繪製成的。
點圖：中線
上控制線
下控制線
r點圖：中線
上控制線rs = d1
下控制線rx = d2
是將一批工件依照加工順序按n個分為一組第i組的平均值，共分成k組；
是第i組的極差；
式中a2、d1、d2的數值根據數理統計原理而定出（見表1）。
表1將生產中定期抽樣的尺寸結果，點在圖上，從點子在圖中的位置便可看出和r的波動，它反映了工件平均值的變化趨勢和隨機誤差的分散程度。圖上的控制界限線，就是用來判斷工藝是否穩定的界限。因此圖是用來判斷工藝過程的穩定性的。
按無心磨床的操作方法，加工一批零件（本實驗為100件）。加工完的零件，擦洗乾淨，按加工順序放置好。
按加工順序測量工件的加工尺寸，記錄測量結果。
繪製直方圖和分布曲線
1）找出這批工件加工尺寸資料的最大值xmax和最小值xmin，按下式計算出極差r。
r＝xmax一xmin
2）確定分組數k（k一般根據樣本容量來選擇，建議可選在8~11之間）。
3）按下式計算組距 d。
4）確定組界（測量單位：微公尺）。
5）做頻數分布表。
6）計算和。
7）畫直方圖
以樣本資料值為橫座標，標出各組組界；以各組頻率密度為縱座標，畫出直方圖。
8）畫分布曲線
若工藝過程穩定，則誤差分布曲線接近正態分佈曲線；若工藝過程不穩定，則應據實際情況確定其分布曲線。畫出分布曲線，注意使分布曲線與直方圖協調一致。
9）畫公差帶
在橫軸下方畫出公差帶，以便與分布曲線相比較。
繪製圖1）確定樣組容量，對樣本進行分組
樣組容量m通常取4或5件。按樣組容量和加工時間順序，將樣本劃分成若干個樣組。
2）計算各樣組的平均值和極差
對於第i個樣組，其平均值和極差計算公式為：
式中 ——第i個樣組的平均值；
第i個樣組的標準差；
第i個樣組第j個零件的測量值；
第i個樣組資料的最大值；
第i個樣組資料的最小值
3）計算圖控制限（計算公式見實驗原理）
4）繪製圖
以樣組序號為橫座標，分別以各樣組的平均值和極差r為縱座標，畫出圖，並在圖上標出中心線和上、下控制限。
按下式計算工序能力係數cp
判別工藝過程穩定性
可按下表所列標準進行判別。注意，同時滿足表中左列3個條件，工藝過程穩定；表中右列條件之一不滿足，即表示工藝過程不穩定。
表2加工誤差綜合分析
通過對分布圖和圖的分析，可以初步判斷誤差的性質。進而結合具體加工條件，分析影響加工誤差的的各種因素，必要時，可對工藝系統的誤差環節進行測量和實驗。
3. 實驗環境
裝置：無心磨床
量儀：0~25mm數顯千分尺一把
試件：φ24(±0.01)×32的45鋼（淬火）100件
4. 實驗過程與分析
表1-3 實驗資料
表1-4 實際分布曲線圖（直方圖）
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