《機械制造技術基礎》實驗指導書.doc

機械制造工藝基礎機械制造工藝基礎 實實 驗驗 指指 導導 書書 武武 漢漢 紡紡 織織 大大 學學 機械工程與自動化學院機械工程與自動化學院 機械制造工藝基礎 實驗指導書 1 實驗一實驗一 車刀幾何角度測量車刀幾何角度測量 一 實驗目的一 實驗目的 1 了解量角器的結構 學會使用量角器測量車刀標注角度 2 掌握車刀幾何角度測量的基本方法 3 加深對車刀各幾何角度 各參考平面及其相互關系的理解 二 實驗儀器及刀具二 實驗儀器及刀具 1 儀器 萬能量角器 2 車刀 1 直頭外圓車刀 2 彎頭外圓車刀 3 其它車刀 三 實驗內容三 實驗內容 1 要求學生根據(jù)車刀輔助平面及幾何參數(shù)的定義 首先確定輔助平面的位置 再 按照刀具幾何角度的定義利用萬能量角器分別測量直頭外圓車刀 彎頭外圓車刀和其 它車刀的 r r s o o o 等共 6 個基本角度 2 記錄測得的數(shù)據(jù) 并計算出刀尖角 和楔角 四 萬能量角器的結構四 萬能量角器的結構 車刀標注角度可以用角度樣板 萬能量角器 重力量角器以及各種車刀量角臺等 進行測量 其測量的基本原理是 按照車刀標注角度的定義 在刀刃的選定點 用量 角器的尺面或量角臺的指針平而 或側面 或底面 與構成被測角度的面或線緊密貼 合 或相平行 或相垂直 把要測量的角度 測量出來 由于量角器和量角臺的結構不 同 其測量方法也不問 萬能量角器是一種通用的角度測量工 具 如圖 1 1 所示 直角尺 8 或直尺 12 根 據(jù)需要 用定位螺釘 5 或 11 卡塊 6 或 9 制動螺釘 7 或 10 裝在尺座 4 上 松開 制動螺釘 7 或 10 直角尺 8 或直尺 12 可以 在卡塊 6 或 9 內平行移動 當將直角尺 8 或直尺 12 調整到適當?shù)奈恢脮r 再用制動 螺釘 7 或 10 將其鎖緊 測量角度時 松開 制動頭 3 尺體 1 連同基尺 13 可以沿尺座 4 上的半圓形滑軌轉動 把基尺 13 與構成被測 角度的面或線緊密貼合 或相平行 或相垂直 圖 1 1 萬能量角器 1 一尺體 2 一游標尺 3 一制動頭 4 尺座 5 11 一定位螺釘 6 9 卡塊 7 10 一制動螺 釘 8 一直角尺 12 一直尺 13 一基尺 機械制造工藝基礎 實驗指導書 2 然后將制動頭 3 鎖緊 從游標尺 2 的刻度線上 便可以讀出所要測量的角度數(shù)值 五 實驗方法和實驗步驟五 實驗方法和實驗步驟 以直頭外圓車刀為例 說明用萬能量角器測量車刀標注角度的方法 1 主偏角 kr的測量 將萬能量角器裝成如圖 1 2 所示的樣子 使車刀的左側面 主刀刃一側 緊密地貼 合在直尺 或換成直角尺 的尺面上 讓基尺和主刀刃在基面上的投影相平行 則游標尺 零線所指示的角度數(shù)值 就是主偏角 kr的數(shù)值 2 副偏角 kr 的測量 測完主偏角 kr之后 保持車刀和直尺的相對位置 讓基尺和副刀刃在衷面上的投 影相平行 則游標尺零線所指示的角度數(shù)值 就是副偏角 kr 的數(shù)值 見圖 1 3 圖 1 2 萬能量角器測量車刀主偏角 圖 1 3 萬能量角器測量車刀副偏角 3 刃傾角 s的測量 將萬能量角器裝成如圖 1 4 所示的樣子 把車刀底面緊密地貼合在直尺尺面上 調整車 刀的位置 使基尺處在切削平面 Ps 內 并 和主刀刃緊密貼合 則游標尺零線 所指示的角度數(shù)值 就是刃傾角 s的數(shù)值 4 前角 o 的測量 將萬能量角器裝成如圖 1 5 所示的樣子 把車刀底面緊密地貼合在直尺尺面上 調整車 刀的位置 使基尺處在主剖面 Po 內 并通過 主刀刃上的選定點 和前刀面緊密貼合 則游 標尺零線所指示的角度數(shù)值 就是主削面前角 圖 1 4 萬能量角器測量車刀刃傾角 機械制造工藝基礎 實驗指導書 3 o 的數(shù)值 5 主后角 o 的測量 將萬能量角器裝成如圖 1 6 所示的樣子 把車刀底面緊密地貼合直角尺 或換成 直尺 的尺面上 調整車刀的位置 使基尺處在主剖面 P 內 并通過主刀刃上的選定 點 和后刀面緊密貼合 則游標尺零線所指示的角度 就是主剖面后角 o的數(shù)值 6 副后角 o 的測量 副后角的測量與主后角的測量方法相近 所不同的是須把主平面作為副剖面 用萬能量角器測量車刀標注角度 其角度數(shù)值的精確度可以達到分 但由于基尺 直角尺和直尺的尺面較窄 定位不準 再加上是用眼睛觀察來判斷尺面是否在基面 切削平面和主削面內 因此可能造成較大的測量誤差 實 驗 報 告 圖 1 6 萬能量角器測量車刀后角 圖 1 5 萬能量角器測量車刀前角 機械制造工藝基礎 實驗指導書 4 1 將測得的刀具角度記錄值填寫在下表中 車刀幾何角度測量結果記錄表 角 度 測 量 結 果 度 前角后角 刃 傾 角 主 偏 角 副 偏 角 副 后 角 法向 前角 法向 后角 切深 前角 進給 前角 刀具名稱 刀桿 截面 B H 0 0 sKrKr a0 nan prf 2 畫出外圓車刀簡圖 并在圖上標注出所測量的幾何角度數(shù)值 2 切斷車刀有幾條刀刃 哪條是主刀刃 哪條是副刀刃 機械制造工藝基礎 實驗指導書 5 3 45 彎頭車刀在車外圓和車端面時 其主 副刀刃和主 削偏角是否發(fā)生變化 為 什么 4 什么情況下需要測量車刀法剖面前角 n和后角 n 5 為什么車刀工作圖上不標注副前角 實驗二實驗二 機床靜剛度測定機床靜剛度測定 機械制造工藝基礎 實驗指導書 6 一 實驗目的一 實驗目的 1 了解和掌握機床剛度的測定方法之一 靜載法 2 比較機床各部件剛度的大小 分析影響機床剛度的各個因素 3 鞏固和驗證課程中有關系統(tǒng)剛度的概念 二 實驗內容二 實驗內容 用靜載法測定車床剛度 著重測量記錄車床主軸前頂針 刀架及尾架后頂針在受力 后的位移 以便計算其各部件剛度及機床剛度及繪制其剛度曲線 三 實驗儀器設備三 實驗儀器設備 C6140H 車床 ES 03A 標準測力儀 千分表及表架 工件 剛性心軸 等 四 實驗原理四 實驗原理 機械加工時 機床的有關部件 夾具 刀具 和工件在切削力的作用下 都會不 同程度的變形 導致刀刃和加工表面在 Y 方向的相對位置發(fā)生變化 產生加工誤差 工藝系統(tǒng)在力 y F 的作用下的總位移 系統(tǒng) y 是各個組成部分位移 系統(tǒng) y 機床 y 夾具 y 工件 y 的疊加 即 工件刀具夾具機床系統(tǒng) yyyyy 系統(tǒng)系統(tǒng) y Fk y 機床機床 y Fk y 夾具夾具 y Fk y 刀具刀具 y Fk y 工件工件 y Fk y 所以機床綜合剛度 工件刀具夾具機床系統(tǒng) y 1y 1y 1y 1 1 k 五 實驗步驟五 實驗步驟 1 按圖 1 所示安裝測力儀和各千分表 注意各千分表的表頭要在工件的中心軸線 上 2 先預加一定的載荷消除接觸面間隙 各表校零 3 旋轉加力螺釘 開始施加載荷 每 20KG 加一次 間隔時間為 2 3 分鐘 并記 下各表的讀數(shù) 依次加 40 60 200KG 4 加載到 200KG 后 開始卸載 從 200KG 卸到 180KG 并記下各表的計數(shù) 再依次 卸 160 140 120 20 0 間隔時間為 2 3 分鐘 同時記錄各表的計數(shù) 機械制造工藝基礎 實驗指導書 7 按照上述方法重復加載三次 取平均值繪曲線圖 5 卸下各儀表及工具 擦拭處理 實 驗 報 告 機械制造工藝基礎 實驗指導書 8 1 填寫加 卸載記錄于下表中 床 頭 m 刀 架 m 尾 架 m 第一次第二次第三次第一次第二次第三次第一次第二次第三次 載荷 kg 刻度 顯示 mm 加 載 卸 載 加 載 卸 載 加 載 卸 載 加 載 卸 載 加 載 卸 載 加 載 卸 載 加 載 卸 載 加 載 卸 載 加 載 卸 載 01 00 201 54 402 08 602 62 803 16 1003 70 1204 24 1404 78 1605 32 1805 86 2006 40 2 計算車床平均靜剛度 K床頭 K尾座 K刀架 K系統(tǒng) 3 以變形 Y 為橫坐標 載荷 Py為縱坐標 畫出車床各部件 床頭 尾座和刀架 的 機械制造工藝基礎 實驗指導書 9 剛度曲線圖 4 實驗中 加載曲線與卸載曲線不重合 為什么 5 當載荷去除后 變形恢復不到起點 什么因素影響的 實驗三實驗三 普通車床三箱普通車床三箱 Py kg Y m 機械制造工藝基礎 實驗指導書 10 一 實驗目的一 實驗目的 了解機床的傳動系統(tǒng) 傳動結構 機床的操縱機構及其操作方法 熟悉和掌握機 床主要部件及其調整方法 二 實驗設備二 實驗設備 C6140H 型普通車床 三 實驗內容三 實驗內容 機床的操縱方法和機床運動的調整方法 了解主軸箱的結構 主軸變速操作機構 的工作原理 離合器與制動器的操縱及其調整 四 實驗步驟四 實驗步驟 1 閉合電源開關 閉合機床總開關 啟動電動機 操縱離合器 使主軸啟動 停止 反向熟悉離合器操縱手柄的使用 2 接通絲杠 加工螺紋傳動鏈接通 掌握加工螺紋時機床的調整方法 調整機床 使其加工螺距 t 3mm 旋向為左旋 t 24mm 旋向為右旋 3 接通光杠 熟悉機動進給手柄的操作方法 觀察搬動手柄時的操作方法 觀察搬 動手柄時刀架部件的運動狀態(tài) 操縱快速電機 使刀架快速移動 4 斷開機床總開關和電源開關 打開主軸箱 對照傳動系統(tǒng)圖找到各個傳動軸 觀 察滑移齒輪的結構形式 固定齒輪的結構形式及固定方法 5 觀察離合器 制動器及其操縱 離合器與制動器怎樣實現(xiàn)互鎖 6 觀察 II 軸上的滑移齒輪操縱機構 本機構使用了那些操縱件 滑移齒輪的位置 是怎樣保證的 既滑移齒輪是怎樣定位的 7 觀察軸 IV 軸上的滑移齒輪及主軸上的離合器是怎樣操縱的 使用了那些操縱 件 掌握主軸的變速方法 五 注意事項五 注意事項 1 機床開動時要遠離機床運動部件 以免發(fā)生危險 機床主軸箱打開后 不要用手 去摸齒輪 離合器等 不要將雜物掉進主軸箱里 以免損壞設備 2 機床開動前要對機床按要求進行潤滑 實驗完畢后將機床各部件及操縱機構復原 并對機床導軌部分加油 打掃場地 實 驗 報 告 機械制造工藝基礎 實驗指導書 11 1 卸荷皮帶輪工作原理是什么 2 摩擦片離合器的工作原理是什么 通過什么環(huán)節(jié)可以保持離合器的自鎖 3 超越離合器 安全離合器的用途和工作原理是什么 機械制造工藝基礎 實驗指導書 12 4 繪制車床主運動傳動系統(tǒng)圖 計算出最高轉速和最低轉速 實驗四實驗四 加工誤差統(tǒng)計分析加工誤差統(tǒng)計分析 機械制造工藝基礎 實驗指導書 13 一 實驗目的實驗目的 運用統(tǒng)計分析法研究一批零件在加工過程中尺寸的變化規(guī)律 來分析加工誤差的 性質和產生原因 并提出消除或降低加工誤差的途徑和方法 通過本實驗使同學能夠 掌握綜合分析機械加工誤差的基本方法 二 實驗裝置及工具材料二 實驗裝置及工具材料 1 M1040A 型無心磨床 2 50 根直徑尺寸 D 20 0 10 0 04mm 的小軸 3 游標卡尺 測量范圍 0 125mm 游標讀數(shù)值 0 02mm 三 實驗內容三 實驗內容 在無心磨床上連續(xù)磨削一批試件 50 件 按加工順序用游標卡尺測量其直徑尺寸 并記錄之 然后畫尺寸點圖和 R 圖 并從點圖上取尺寸比較穩(wěn)定 即盡量排除掉X 變值系統(tǒng)性誤差的影響 的一段時間內連續(xù)加工的零件 50 件 由此計算出 并X 做出尺寸分布圖 分析加工過程中產生誤差的性質 工序所能達到的加工精度 工藝 過程的穩(wěn)定性和工藝能力 提出消除或降低加工誤差的措施 四 實驗步驟四 實驗步驟 1 按給定尺寸 d 0 0 02 mm 調整機床 試磨五件工件 使得平均尺寸應保 證在公差帶中心稍偏下為宜 然后用貫穿法連續(xù)磨削一批零件 2 按工件的磨削順序 用游標卡尺測量其直徑尺寸 并將每一根小軸的測量結果 填入表格中 為了獲得正確的測量結果 應在小軸的不同截面和同一截面的不同方向 進行測量 取得平均值 3 清理機床 收拾所用量具 工具等 4 整理實驗數(shù)據(jù) 做實驗報告 五 實驗報告要求及數(shù)據(jù)處理五 實驗報告要求及數(shù)據(jù)處理 1 分布曲線圖的繪制 1 從小軸直徑實測值 50 個數(shù)據(jù) 中 找出最大值 xmax和最小值 xmin并在表中 畫上記號 2 計算組距 h 關于分組數(shù)的確定見表 4 1 表 4 1 分組數(shù)的確定 抽查零件數(shù) n分 組 數(shù) k一般使用組數(shù) k 50 100 100 250 250 以上 6 10 7 12 10 20 10 10 10 實踐證明 組數(shù)太少會掩蓋組內數(shù)據(jù)的變動情況 組數(shù)太多會使各組的高度參差 不齊 從而看不出變化規(guī)律 通常確定的組數(shù)要使每組平均至少攤到 4 5 個數(shù)據(jù) 根 機械制造工藝基礎 實驗指導書 14 據(jù)表 1 可求得組距 組距 h Xmax Xmin K 3 計算第一組的上下界限值 Xmin h 2 4 計算其余各組的上下界限值 第一組的上界限值就是第二組的下界限值 第 二組的下界限值加上組距就是第二組的上界限值 其余類推 并將每組小軸尺寸范圍 填入實驗報告 小軸頻數(shù)分布表 5 計算各組的中心值 Xi Xi 某組上限值 某組下限值 2 6 統(tǒng)計各組的小軸頻數(shù) m 計算各組頻率 m n n 50 7 以頻數(shù)或頻率為縱坐標 組距為橫坐標 畫出一系列直方形 即直方圖 通 過直方圖能夠更形象 更清楚地反映出小軸尺寸分散的規(guī)律性 如果將各矩形頂端的 中心點連成曲線 就可繪出一條中間凸起兩邊逐漸低的頻率分布曲線 如圖 4 1 所示 圖 4 1 分布曲線圖 作分布曲線圖的目的 是通過觀察圖的形狀 判斷生產過程是否穩(wěn)定 預測生產 過程的加工質量 然后和零件尺寸公差比較 即可確定有無廢品 根據(jù)分布曲線還可 以看出影響加工精度的誤差性質 從而分析原因 找出解決加工誤差問題的途經 一 般來說 系統(tǒng)誤差規(guī)律性比較強 這類因素比較容易被識別 并且可通過調整等法將 其減小或消除 但隨機性誤差產生的因素比較復雜 且又是難以查找 必要時可將各 種可能產生的因素一一分析 最終查明原因 提出解決措施 2 R 圖的繪制x 對所磨削的一批試件尺寸依次按每五個一組進行分組 并以橫坐標表示分組的順序 號 以每組工件誤差的平均值為縱坐標 同時把每組的極差 R x x 做為另一 imaxmini 點的縱坐標 則可得到 R 圖 如圖 4 2 所示 圖中各控制線按下式確定 x 圖的中心線為 x k i i x K x 1 1 表一 x 分 散 范 圍 n m 頻率 機械制造工藝基礎 實驗指導書 15 圖上控制界限 xRAxxu 圖下控制界限 xRAxxl 其中系數(shù) A 取 0 58 R 圖的中心線為 k i i R K R 1 1 R 圖的上控制界限 RDRu 其中系數(shù) D 為 2 11 K 為工件分組數(shù) 1 lx 組次 R 圖 4 2 圖Rx 由圖可判斷該工藝過程的穩(wěn)定性 Rx 3 工藝能力分析 所謂工藝能力是用工藝能力系數(shù) C 來表示的 它是公差范圍 T 和實際加工誤差 p 分散范圍 6 之比 即 C T 6 p 根據(jù)工藝能力系數(shù) C 的大小 可將工藝分成 5 個等級 p C 1 67 為特級 說明工藝能力過高 不一定