機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)二 六點(diǎn)定位及夾緊裝置一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?鞏固六點(diǎn)定位原理概念，以及完全定位、不完全定位，欠定位、過(guò)定位的區(qū)別和使用 方法等；2熟悉典型定位方式和定位元件，掌握典型夾緊機(jī)構(gòu)的作用原理和特點(diǎn)；3使學(xué)生掌握各類機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)、原理和特點(diǎn)；了解現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備夾具和定位元件展示柜一組三、實(shí)驗(yàn)原理（一）六點(diǎn)定位原理工件在夾具中的定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)正確的加工位置，這可以通過(guò)布置定位支承點(diǎn)限制工件相應(yīng)的自由度獲得。任何一個(gè)工件 （剛體）在空間直角坐標(biāo)系中都具有六個(gè)自由度，見圖1-1。以， ，分別表示沿三個(gè)坐標(biāo)軸的軸向移動(dòng)（或稱移動(dòng)自由度），以，分

2、別表示繞三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)（或稱為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度）。由此可見，要使工件在夾具中占有確定的位置，就是要在空間直角坐標(biāo)系中，通過(guò)合理的布置定位元件限制工件的六個(gè)自由度。在XY平面 （A面）上布置三個(gè)支承釘，把工件放在三個(gè)支承釘上，就可限制工件的三個(gè)自由度, ,；在YZ平面上(B面)上布置兩個(gè)支承釘，使工件靠在兩個(gè)支承釘上，就可限制, ；在XZ平面(C面)上布置一個(gè)支承釘，使工件靠在這個(gè)支承釘上，又可限制工件一個(gè)自由度 。通過(guò)工件與六個(gè)支承點(diǎn)接觸，限制其六個(gè)自由度。圖2-1 剛體在空間的六個(gè)自由度完全定位和不完全定位：工件定位時(shí)，其六個(gè)自由度全部被限制的定位稱為完全定位如果工件根據(jù)加工要求只需要限制其部分

3、自由度，雖然工件在空間不占有一個(gè)完全確定的位置，但不影響該工序加工要求時(shí)稱為不完全定位。欠定位：工件實(shí)際定位所限制的自由度數(shù)目，少于按該工序加工加工要求必須限制的自由度數(shù)目稱為欠定位。過(guò)定位：工件定位時(shí)，如果出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位支承點(diǎn)重復(fù)限制工件上的同一個(gè)自由度則稱為過(guò)定位。（二）偏心夾緊機(jī)構(gòu)原理偏心夾緊機(jī)構(gòu)是靠偏心輪回轉(zhuǎn)時(shí)其半徑逐漸增大而產(chǎn)生夾緊力來(lái)夾緊工件。偏心夾緊的夾緊力可用下式計(jì)算： 其中：W夾緊力 （N）； Q手柄上動(dòng)力（N）； L動(dòng)力力臂（mm）； 轉(zhuǎn)動(dòng)中心到作用點(diǎn)P間距離（mm； 夾緊楔角（°）。 轉(zhuǎn)軸處的摩擦角（°）偏心夾緊機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便

4、，動(dòng)作迅速。其缺點(diǎn)是自鎖性能差，夾緊行程和增力比小。 圖2-2 偏心夾緊夾具1扳手 2夾具體 3套 4工件 5拉桿 6偏心輪 7手柄 8板手9桿 10銷 11偏心輪 12墊塊 (三)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)原理螺旋可以視為繞在圓柱體上的斜楔，所以螺旋夾緊力的計(jì)算公式：其中：F單個(gè)螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力(N)；Q原始作用力；L作用力臂(mm)；r螺旋副的當(dāng)量摩擦半徑(mm)，其值視螺旋副的結(jié)構(gòu)形式而定；螺桿端部與工件鍵的摩擦角（°）；螺紋中徑之半（mm）；螺紋升角（°）；螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°），=arctan(tan/cos),式中為螺旋副的摩擦角（°），為螺紋牙型

5、半角（°）。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制動(dòng)，增力比大，自鎖性好，是手動(dòng)夾緊中應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)；缺點(diǎn)是動(dòng)作較慢。 圖2-3 螺旋夾緊圖1 工件 2定位銷軸 3擋銷 4定位套 5分度定位銷 6手鈕 7手柄8襯套 9開口墊圈 10螺母 11轉(zhuǎn)盤 12鉆模套 13夾具體（四）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)斜楔夾緊機(jī)構(gòu)主要是利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力夾緊工件。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)工作原理是：將工件裝入，敲擊斜楔大頭，夾緊工件；加工完畢，敲擊斜楔小頭，使工件松開。生產(chǎn)中很少單獨(dú)使用斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，常與與其他機(jī)構(gòu)組合使用。 圖2-4 斜楔夾緊圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、按照定位元件和夾具陳列展示柜所展示的零部件順序，由

6、淺入深、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜進(jìn)行參觀認(rèn)知，指導(dǎo)教師做簡(jiǎn)要講解。2、在聽取指導(dǎo)教師講解的基礎(chǔ)上，分組（5人一組）仔細(xì)觀察和討論各種典型定位元件特點(diǎn)，以及各種典型夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)時(shí)沒有指導(dǎo)教師的允許不得擅自拿出展示柜中的儀器零件。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)所使用的儀器、設(shè)備（名稱、規(guī)格）三、畫出一種典型夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊圖，并分別指出定位、夾緊和夾具體三部分。四、思考題1.常用的定位元件有哪些？2.較不完全定位和欠定位的區(qū)別？3偏心夾緊夾具和螺旋夾緊夾具的工作原理各是什么？實(shí)驗(yàn)三 加工誤差統(tǒng)計(jì)分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)檢測(cè)工件尺寸、

7、計(jì)算，畫出直方圖，分析誤差性質(zhì)，學(xué)習(xí)加工誤差統(tǒng)計(jì)分析法的基本理論，掌握分布曲線圖的作法，學(xué)會(huì)計(jì)算分布曲線參數(shù)和工藝能力評(píng)價(jià)，學(xué)會(huì)分布曲線圖的分析并能提出解決加工誤差問(wèn)題的措施。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備千分尺、工件若干三、實(shí)驗(yàn)原理在機(jī)械加工中應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)加工誤差（或其他質(zhì)量指標(biāo)）進(jìn)行分析，是進(jìn)行過(guò)程控制的一種有效方法，也是實(shí)施全面質(zhì)量管理的一個(gè)重要方面。其基本原理是利用加工誤差的統(tǒng)計(jì)特性，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，作出分布圖，據(jù)此工序能力進(jìn)行識(shí)別和判斷，進(jìn)而對(duì)加工誤差作出綜合分析。（一）直方圖和分布曲線繪制1.初選分組數(shù)K一般應(yīng)根據(jù)樣本容量來(lái)選擇，參見表3-1。表3-1 分組數(shù)K的選定n25404060

8、60100100100160160250k6781011122.確定組距找出樣本數(shù)據(jù)的最大值Ximax和最小值Ximin，并按下式計(jì)算組距：選取與計(jì)算的d'值相近的且為測(cè)量值尾數(shù)整倍數(shù)的數(shù)值為組距。3.確定分組數(shù)4.確定組界 各組組界為：（j=1，2，k）5.統(tǒng)計(jì)各組頻數(shù)ni（即落在各組組界范圍內(nèi)的樣件個(gè)數(shù)）6.畫直方圖以樣本數(shù)據(jù)值為橫坐標(biāo)，標(biāo)出各組組界；以各組頻數(shù) 為縱坐標(biāo)，畫出直方圖。7.畫分布曲線將各矩形頂端的中心點(diǎn)連成曲線，就可以出一條中間凸起兩邊逐漸低的頻率分布曲線。畫分布曲線時(shí)，注意使分布曲線與直方圖協(xié)調(diào)一致。若研究的質(zhì)量指標(biāo)是尺寸誤差，且工藝過(guò)程穩(wěn)定，則誤差分布曲線接近正

9、態(tài)分布曲線；若研究的質(zhì)量指標(biāo)是形位誤差或其他，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定其分布曲線。8.畫公差帶在橫軸下方畫出公差帶，以便與分布曲線相比較。（二）分布曲線參數(shù)計(jì)算及工藝能力評(píng)價(jià)實(shí)際分布曲線能表示加工尺寸的分布規(guī)律，但不能進(jìn)行具體計(jì)算，因?yàn)榍€方程不知。所以在用統(tǒng)計(jì)分析法研究加工誤差問(wèn)題時(shí)，常常應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中的一些理論分布曲線來(lái)近似代替實(shí)際分布曲線，以使分析問(wèn)題的方法簡(jiǎn)化。其中應(yīng)用最廣的便是“正態(tài)分布曲線”1. 分布曲線參數(shù)計(jì)算。平均值得計(jì)算公式為：式中:xi第i個(gè)樣件的測(cè)量值； n樣本容量。標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式為： 、是曲線的兩個(gè)特性參數(shù)。確定零件尺寸分散范圍中心的位置，即確定曲線位置。表示零件尺寸分

10、散范圍的大小，即決定曲線形狀。2. 評(píng)價(jià)工藝能力若零件加工公差帶為T，則工藝能力系數(shù)為： 根據(jù)工藝能力系數(shù)大小，可將工藝能力分為5級(jí)，見表3-2。 表3-2 工藝系數(shù)等級(jí)工藝等級(jí) 特級(jí) 一級(jí) 二級(jí) 三級(jí) 四級(jí) CpCp1.671.67Cp1.331.33Cp1.001.00Cp0.670.67Cp能力判斷很充分 充分不夠充分明顯不足非常不足 對(duì)于 Cp 1 的工藝應(yīng)采取措施，提高工藝能力系數(shù)，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。(三)分布曲線圖的觀察分析 作分布曲線圖的目的，是通過(guò)觀察圖的形狀，判斷生產(chǎn)過(guò)程是否穩(wěn)定，預(yù)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程的加工質(zhì)量。然后和零件尺寸公差比較，即可確定有無(wú)廢品。根據(jù)分布曲線還可以看出影響

11、加工精度的誤差性質(zhì)，從而分析原因，找出解決加工誤差問(wèn)題的途經(jīng)。一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)誤差規(guī)律性比較強(qiáng)，這類因素比較容易被識(shí)別，并且可通過(guò)調(diào)整等法將其減小或消除。但隨機(jī)性誤差產(chǎn)生的因素比較復(fù)雜，且又是難以查找，必要時(shí)可將各種可能產(chǎn)生的因素一一分析，最終查明原因，提出解決措施。觀察分析分布曲線圖時(shí)，應(yīng)著眼于圖形的整個(gè)形狀，常見的有以下幾種圖形：1、鋸齒形：此種情況多因測(cè)量方法或讀數(shù)有問(wèn)題，也可能是數(shù)據(jù)分組不當(dāng)引起的。2、 對(duì)稱形：分布曲線圖以中間為頂峰，左右基本對(duì)稱分布，正常狀況大多數(shù)是這樣分布。3、 左偏/右偏形：曲線圖的頂峰偏向一側(cè)，有時(shí)象端跳、徑跳等形位誤差的分布。也可能因加工習(xí)慣造成這樣分布，如試切法的孔加工直徑往往偏小，而軸加工直徑又往往偏大。4、 孤島形： 在遠(yuǎn)離主分部中心地方又出現(xiàn)小的分布群，這表示有某種異常情況，如加工條件有變動(dòng)等。5、 雙峰形： 這種情況是兩批不同的分部混在一起所致。6、平頂形： 這往往是由于生產(chǎn)過(guò)程中某種緩慢的變動(dòng)傾向在起作用所造成，如工具的磨損或操作者的疲勞等。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備記