機械制造基礎指導書

1、機械制造基礎實驗（非機類）浙江科技學院機械與汽車工程學院前言實驗一 硬度實驗 2實驗二 車刀幾何角度的測量 6實驗報告的撰寫 9、八前輕工機械制造基礎是在若干基礎科學和生產(chǎn)實踐的基礎上發(fā)展起來的一門學科， 他的一 些主要理論都是通過實驗并總結(jié)了實驗的規(guī)律而建立起來的。 實驗能力的培養(yǎng)， 是工科各專 業(yè)的主要教學任務之一。 工程技術(shù)問題的研究， 不外乎教學方法和實驗方法， 必須把兩者有 機地結(jié)合起來，才能取得理想的成果。浙江科技學院機電系2002年 9 月實驗須知1 實驗前必需預習實驗指導書，了解實驗目的、原理及實驗步驟。2 按時叁加實驗，不得遲到和缺席。因故不能叁加實驗者，應事先向?qū)嶒炛笇Ю蠋?/p>

2、辦理請 假手續(xù)。3 進入實驗室，應衣著端正，保持室內(nèi)安靜，不準隨地吐痰、吸煙、亂拋紙屑。4 操作儀器前，應把儀器有關部分的功用及操作方法搞清楚。與本實驗無關及未經(jīng)指導教 師同意操作的儀器，不得隨意使用。5 要愛護儀器。要少用手直接接觸精密表面，不要對精密表面或光學鏡頭呵氣或咳嗽。6 實驗報認真進行實驗和填寫告。實驗一硬度實驗實驗目的1了解布氏硬度、洛氏硬度計的構(gòu)造及使用方法； 2初步掌握布氏硬度值、洛氏硬度值的測定方法； 3初步建立碳鋼的含碳量與硬度的關系。一、 實驗概述 硬度試驗設備簡單、操作迅速方便，不需要專門制備式樣，也不破壞被測試的工作面， 因此， 在工業(yè)生產(chǎn)中，被廣泛應用于產(chǎn)品質(zhì)量的

3、檢驗。此外，硬度值與其他機械性能及某些工藝性能（如切削加工性、 冷成型性等） 都有一定的聯(lián)系， 故在產(chǎn)品設計圖紙的技術(shù)條件中， 硬度是一項主要的技術(shù)指標。目前， 在測定硬度的方法中， 最常用的是壓入硬度法， 其中以布氏硬度和洛氏硬度應用 最廣。它們的試驗原理都是用一定幾何形狀的壓頭， 在一定載荷下壓入被測的金屬材料的表 面，根據(jù)壓頭被壓入的程度測定其硬度值。1布氏硬度布氏硬度試驗方法是將一直徑為 D 的淬火硬鋼球，在規(guī)定載荷 P 的作用下壓入被試驗 金屬表面， 停留一定時間后卸除載荷， 此時被測金屬表面上形成一個直徑為d 的壓痕。 計算出壓痕單位面積所承受的平均載荷，此即為被試金屬的布氏硬度值

4、 HB ，但實際試驗時都時 用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕直徑 d，再根據(jù)d值查對照表得出所測的硬度值。由于不同金屬材料的硬度值相差很大， 若僅采用一個標準的載荷和鋼球直徑， 就有可能 使整個鋼球陷入被試金屬，或?qū)⒈≡嚰捍?。故在進行布氏硬度試驗時，鋼球直徑D,施加的載荷P和載荷保持時間都應根據(jù)被測金屬的種類、硬度范圍和試樣厚度，按實驗指導書 表 1 所示的布氏硬度試驗規(guī)范進行選擇。布氏硬度試驗測出的硬度值比較準確， 但它不宜測定成品或薄片金屬的硬度。 同時， 用 淬火鋼球作為壓頭測出的硬度值以 HBS 表示，適用于測量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼件及鑄鐵、 有色金屬等硬度小于 450 的材料； 用硬質(zhì)合金球作為

5、壓頭測出的硬度值以 HBW 表示， 適用 于硬度小于 650 的材料，否則壓頭會產(chǎn)生塑性變形，而降低測試的精度。2洛氏硬度洛氏硬度試驗方法是以一個錐頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為 1.588mm （ 1/16 in）的鋼球為壓頭， 在先后兩次載荷 （初載荷與主載荷）作用下壓入被試金屬表面，然后卸除主 載荷，在保留初載荷的情況下，測出由主載荷引起的塑性變形的壓入深度h，再由h值確定洛氏硬度值 HR， h 值愈大時，被試金屬的洛氏硬度值 HR 愈低；反之，則愈高。在實際試 驗時， 都是由硬度計的指示器表盤上直接讀出所測的硬度值。 洛氏硬度試驗時， 可用不同壓 頭和不同的主載荷，組成

6、不同的洛氏硬度標尺。最常用的是 HRA 、 HRB、 HRC 三種，其中 HRC 適用于測量研究度值高于 HB230 的較硬金屬； HRB 適用于測量硬度值低于 HB230 的 較軟金屬； HRA 適用于測量硬脆的金屬材料或淺層表面硬化的金屬。三 硬度計的主要用途及特點本儀器具有多種試驗力和多種壓頭（實驗指導書表1），用于測定金屬材料或試件的布氏、洛氏、維氏硬度。適用于黑色金屬（鋼材、鑄鐵件、軟鋼、淬火鋼等）和有色金屬（鋁 合金、銅合金等）的硬度測定，并可測定硬質(zhì)合金、滲碳層和化學處理層的硬度。如購買時 未配套測量顯微鏡，也可在自備測量顯微鏡下，進行布氏、維氏硬度試驗。HBRVU 1987.5

7、型布洛維光學硬度計采用了旋轉(zhuǎn)式試驗力變換機構(gòu)和光學測量指示系 統(tǒng)，在機體上裝有顯微鏡測量裝置。適用方便，加試驗力測量系統(tǒng)靈敏可靠，示值精度高， 廣泛用于工廠車間、試驗室、大專院校和科研機構(gòu)。表1試樣類別試驗力（N）硬度值符號壓頭測量裝置測試材料舉例初試 驗力總試驗力洛氏硬 度試驗98588HRA金剛石圓 錐壓頭光學測量 指示機構(gòu)硬質(zhì)合金，滲 碳鋼1471HRC淬火鋼，調(diào)質(zhì) 鋼，硬鑄鐵980HRB直徑1.588mm 鋼球壓頭軟鋼，鋁合金， 可緞鑄鐵，銅 合金布氏硬 度試驗3066131839HB直徑2.5mm, 5mm鋼球壓 頭測量顯微 鏡有色金屬，鑄 鐵，軟合金， 塑料維氏硬 度試驗29458

8、8980HV30金剛石圓 錐壓頭測量顯微 鏡金屬合金表面 合金硬度，滲 碳鋼，小型、 薄形零件HV60HV100四.硬度計的使用1. 布洛維光學硬度計試驗前的準備工作：1. 1接通電源，根據(jù)試驗方法，開啟開關。1. 2被測試件的表面應平整光滑，不得帶有污物、氧化皮、裂縫。凹坑等顯著的加工痕跡。1. 3根據(jù)試件的形狀，選用合適的試臺。若試件一樣，本硬度計所附的試臺不能滿足要求， 則應根據(jù)試件的幾何形狀，自行設計制造專用試臺。1. 4將硬度計的加卸試驗力手柄按逆時針方向拉向前方，使試驗力處于卸荷狀態(tài)。2. 試驗步驟：2. 1根據(jù)硬度試驗方法，選擇壓頭（表1）,將壓頭柄插入測桿軸孔中，輕微擰動固定螺

9、釘。2. 2根據(jù)硬度試驗方法，選擇總試驗力，順時針轉(zhuǎn)動變試驗力手輪，使所需總試驗力數(shù)字對應于固定刻線。注：當使用294N總試驗力時，應打開后蓋，取下“0”小砝碼，在選用其余各級總試驗力時，該小砝碼仍放原來位置。2. 3將試件穩(wěn)妥地放置在試臺上，然后轉(zhuǎn)動升降絲桿的旋輪，使升降絲桿上升，當試件與壓頭接觸，投影標尺應上升，最后使標尺基線與投影屏固定標線接近重合，可相差 +5個分度值，停止上升。2. 4用微調(diào)旋鈕調(diào)整零位，使標尺基線與投影屏完全重合，則應卸去總試驗力， 并將微調(diào)旋鈕轉(zhuǎn)至中間位置，在試件上另選點重復上述操作。2. 5將加卸力試驗手柄以順時針方向推向前，在加試驗力過程中，投影屏上顯示出來的

10、標尺刻線由上而下地移動，直至標尺停止下降， 開始計算保荷時間。 待保荷時間到，再扳動手柄到原位，保持初試驗力。2. 6在保持初試驗力的情況下， 根據(jù)投影屏上指示標尺刻線于固定標尺線的讀數(shù)值即是被 測試件的洛氏硬度值。 讀取硬度值后即可下降絲桿，卸除初試驗力，使試件脫離壓頭,移動一個位置重復上述試驗。其中布氏、維氏硬度試驗根據(jù)以上述步驟完成之后，還需將上溜板于試件一起移至顯微鏡下，逐步微量上升絲桿， 對準焦距，使壓痕成像清晰，測量壓痕直徑或壓痕對角線的長度， 然后查附表得到布氏或維氏硬度值。若購買時未配套測量顯微鏡， 可在自備測量顯微鏡下進行測量。測量顯微鏡對壓痕的計算方法如下:L=n XI式中

11、：L 壓痕直徑或?qū)蔷€長度（微米）n 壓痕測量所得格數(shù)（即第一次讀數(shù)與第二次讀數(shù)只差）I 測量顯微鏡鼓輪最小分度值。（用不2.5x物鏡時為0.004毫米，用5x物鏡時為0.002毫米。）例：用5x物鏡測量在294N總試驗力下測得的維氏壓痕（圖1 1）。即此壓痕L=n=（400-221）*0.002=0.358 毫米查附表得 HV30/434若做布氏硬度試驗，計算方法相同。I .上蓋2.泓數(shù)投夠屏 工測FR顯微鈍 4一鍛調(diào)號鈕 免癇板試合8.防塵疏 9.旋輪 10.光源婀節(jié)廬輪 門”抑卸試一齡力爭柄13. 荷于牠t4,電源插座rs.5壓頭 6.試怦 lh級沖器瀾節(jié)于-輪 課険綬凌 !6,拔勸開關

12、圖11布洛維光學硬度計外形結(jié)構(gòu)圖3洛氏硬度操作圖1 2為HR 150型(原H 100型)洛氏硬度計。試驗時將試樣6放在工作臺5上, 按順時針方向轉(zhuǎn)動手輪 3,使工作臺上升至試樣與壓頭 7接觸，繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，通過壓頭和 壓軸8頂起杠桿10，并帶動指示器表盤 9的指針轉(zhuǎn)動，待小針對準紅點，大針置于垂直向 上位置時(左右偏移不超過 5格)，試樣即已施加了 10kgf(100N)的預載荷，隨后轉(zhuǎn)動指示器 表盤使大針對準“ B”(測HRB時對準“ 30”)，再拉動手柄2釋放轉(zhuǎn)盤4，在法碼11重量的 作用下，頂桿12便在緩沖器15的控制下勻緩下降， 使主載荷通過杠桿， 壓軸和壓頭作用于 試樣上，停留數(shù)秒鐘

13、后再扳動手柄4,使轉(zhuǎn)盤順時針方向轉(zhuǎn)動至原來被鎖住的位置。由于轉(zhuǎn)盤上齒輪使扇齒輪13、齒條14同時運轉(zhuǎn)而將頂桿頂起，卸除了主載荷，這時指示器指針所 指的讀數(shù)即為所求的洛氏硬度值(HRC和HRA讀C標尺，HRB讀B標尺)。圖12洛氏硬度計外形結(jié)構(gòu)五.實驗步驟及注意事項1. 布氏硬度(1) 清理試樣表面，被測表面應是無氧化皮等污物的光潔平面，以便于準確測量壓 痕直徑。(2) 根據(jù)試樣材料及厚度，按布氏硬度試驗規(guī)范選擇鋼球壓頭直徑，載荷大小及載 荷保持時間。(3) 把試樣放在硬度計工作臺上，按布氏硬度計的操作順序進行試驗，使試樣表面 留下一個壓痕。(4) 移動試樣后重做一次試驗，使試驗表面又留下一個壓

14、痕，為了使試驗結(jié)果精確, 相鄰兩壓痕的中心距離應不小于壓痕直徑的 4 倍；壓痕中心離試樣邊緣的距離 不小于壓痕直徑的 2.5 倍；壓痕直徑 d 的大小應在 0.25D0.6D 范圍內(nèi)。5） 自工作臺上取下試樣，用讀數(shù)顯微鏡在相互垂直方向上測量壓痕直徑，然后計 算其平均值并作好記錄。（6） 根據(jù)壓痕直徑d,查對照表求得各試樣的布氏硬度值。2 洛氏硬度（1）清理試樣表面,被測表面應無油脂、氧化皮、裂紋、凹坑、顯著的加工痕跡以 及其它外來污物。（2）根據(jù)試樣材料,選擇壓頭及載荷,根據(jù)試樣形狀,選擇合適的工作臺。（3）把試樣放在硬度計工作臺上,按洛氏硬度計的操作順序進行試驗,由指示器上 讀數(shù)得硬度值并

15、作好記錄。（ 4） 移動試樣,并在另一位置繼續(xù)進行試驗,前后共測三點。計算三次試驗得出硬 度值的平均值,并作好記錄。（5）為了使試驗結(jié)果精確,相鄰兩壓痕的中心以及任一壓痕中心距離試樣邊緣的距 離都不得小于 3mm。六實驗報告1記錄實驗數(shù)據(jù) 2根據(jù)實驗測得的硬度值,分析碳鋼的含碳量與硬度間的關系,并畫出其 關系曲線圖。實驗二車刀幾何角度的測量一.實驗目的：1. 掌握車刀量角儀的使用和角度的測量方法.2. 通過測量加深對車刀各幾何角度的一實驗目的:理解.二實驗設備：1 車刀量角儀2 車刀三原理實驗：1 刀具切削角度的坐標平面基面：通過切削刃上的選定點，垂直于假定主運動方向的平面切削平面：通過切削刃

16、上的選定點，與切削刃相切，并垂直于基面的平面 主剖面：通過切削刃上的選定點，同時垂直于基面和切削平面的平面 法剖面：通過切削刃上的選定點與切削刃相垂直的平面3 刀具標注角度的坐標系主偏角kr在基面上測量的切削平面和進給剖面之間的夾角，即切削刃和進給方向在基面上投影之 間夾角副偏角kr副切削刃和進給反方向在基面上投影之間夾角前角Y在主剖面中測量的基面和前刀面之間夾角后角 a在主剖面中測量的切削平面和后刀面之間夾角副后角a在副主剖面中測量的副切削平面和副后刀面之間夾角刃傾角X在切削平面上測量的切削刃和基面之間夾角>z .、八.法前角Y在法剖面中測量的基面和前刀面之間夾角法后角an在法剖面中測

17、量的切削平面和后刀面之間夾角四 實驗內(nèi)容與步驟 :1 熟悉車刀量角儀的使用根據(jù)車刀量角儀,先查清哪些部件可以活動,哪些面,邊可以在測量時作為參考平面2 熟悉車刀找到車刀的前刀面，主后刀面，副后刀面 ，主切削刃，副切削刃II3 測量 kr , kr , y , a, a , X , y , a將車刀正確地放置在量角儀上 ,對于要求測量的每個角度值據(jù)其定義找出度量值 ,分析 選擇量角儀上哪些部件 ,面或邊可以作為測量該角度的參考平面 ,然后轉(zhuǎn)動有關部件 ,使 那些面或邊貼緊在車刀的相關面上 ,這樣就可以從相應刻度盤上讀出角度值 五 實驗報告要求 :1 車刀幾何角度的測量數(shù)據(jù)2 繪制車刀角度標注圖實

18、驗報告的撰寫一 、概 述 實驗報告是顯示并保存實驗成果的依據(jù)，所以，在整個實驗過程中，實驗報告所起的 作用是相當重要的。 有的實驗研究工作做得很出色， 取得了重大的成果， 而且在實驗過程花 費了大量的時間和精力， 但是如果據(jù)此實驗而撰寫的論文或報告的質(zhì)量很差， 則勢必極大地 降低實驗的價值，不利于擴大報告的影響，無形中湮沒了實驗的成果。 為此，如同重視實驗 過程一樣，也應重視實驗報告的撰寫。按照實驗的目的，實驗報告有學生實驗報告和學術(shù)實驗報告兩種。后一種報告多數(shù)是 針對某一項目科研所進行的試驗研究或論證， 往往包含有新的探索或創(chuàng)造性的成果。 而學生 實驗報告則以培養(yǎng)學生實驗技能，驗證某一理論等

19、為主。技術(shù)報告的讀者，不一定只限于從事本學科、本專業(yè)工作的有關人員，如果實驗研究 的結(jié)果比較重要， 也有可能被具有某種專業(yè)知識的其他方面人員所利用。 因此實驗報告的文 字應該簡潔易懂， 對于所作的結(jié)論應明確指出其適用范圍或局限性等。 如果有的實驗在某一 方面取得了新的成果或有新的發(fā)現(xiàn)， 則應作為失重點加以較詳細的闡述。 這樣， 當有關讀者 認為有參考價值時，可以從中了解實驗的具體過程和方法，以便結(jié)合自身的任務進行驗證， 并在此基礎上進一步應用和發(fā)展作者所介紹的成果或方法。實驗報告除寫明實驗取得的結(jié)果和結(jié)論外，也可寫一些實驗的經(jīng)驗和教訓，為后續(xù)的 實驗者提供借鑒，避免重復或走彎路。實驗報告的表達

20、方式和文學作品不同，應該采取直敘式，力求以簡短的文句將作者的 意圖和研究結(jié)果完整而明白地告訴讀者。 為此，要注意用辭、 標點，避免冗長或含糊不清的 文句，特別要注意避免采用一些易被誤解的詞句，盡量做到用詞準確，含義確切。為了正確地表達報告的內(nèi)容和說明事實，在實驗報告中應嚴格做到所用名詞術(shù)語必須 使用國家標準規(guī)定的名詞術(shù)語， 或按國家統(tǒng)一使用的名詞。 例如各有關工業(yè)部門審訂使用的 國家標準專業(yè)名詞術(shù)語、 中國科學院編輯出版委員會名詞室編定的名詞術(shù)語。 實驗報告中所 用的計量單位的名稱、代號亦應按照國家規(guī)定的統(tǒng)一的計量名稱。為了吸引讀者，使作者的實驗報告廣泛傳播，并被較多的實驗研究者所采用，作為一

21、 份寫得比較好的報告， 特別要注意報告的開頭部分的編寫， 這是因為多數(shù)讀者首先總是從開 頭部分了解報告的內(nèi)容，然后才決定是否需要進行仔細閱讀報告全文。二、學生實驗報告的編寫 學生的實驗是培養(yǎng)學生掌握實驗技能和實驗方法的一種重要訓練。這種實驗雖然與以 實驗研究獲得成果為主要目的實驗不完全相同， 但是卻為學生將來進入社會， 參加科研實驗 創(chuàng)造條件，打好基礎。因此對實驗報告的編寫，必須認真負責，切忌潦草馬虎，那種不重視 實驗報告編寫的觀點是錯誤的。 應該懂得， 撰寫文件、 報告等都是進入工作崗位后的工作內(nèi) 容之一。例如設計說明書、工作計劃、科研報告、試驗報告等，這些技術(shù)文件的撰寫質(zhì)量， 往往會對今后

22、工作的開展有著重要影響。學生實驗報告的內(nèi)容，一般包括實驗名稱、實驗目的、實驗原理、實驗裝置、實驗步 驟、數(shù)據(jù)處理、實驗結(jié)果、分析與結(jié)論、回答問題和附錄等。對于某一項具體的實驗，根據(jù) 實際情況，對以上內(nèi)容可以作適當?shù)暮喜⒒騽h減。（一）實驗名稱學生所進行的實驗有指定實驗名稱的實驗， 也有根據(jù)學生自己學習需要， 自行獨立設計 的實驗，后者如有些學校開設的綜合實驗。對于后一類實驗，應按實驗內(nèi)容，精心推敲，擬 定實驗名稱，以簡潔的標題概括該實驗的特性，使讀者一目了然。（二）實驗目的 任何實驗都應有明確的目的，并應在實驗報告的形狀部分寫明。如實驗目的可分成幾 點時，則宜用分行形式寫出，務求簡明扼要，以使讀

23、者一看就知道為什么要進行這一實驗。 對于自行設計的實驗，要注意根據(jù)實驗的目的合理確定實驗的內(nèi)容。（三）實驗原理 在這一部分里，應扼要地敘述報告作者所進行實驗的理論依據(jù)、實驗的方案及重要的 數(shù)學表達式?？紤]到一般讀者都具有基本的專業(yè)知識，因此對一些眾所周知的原理宜簡略， 把重點放在敘述與本實驗直接有關的原理。必要時， 除文字說明外， 還應給出本實驗的原理框圖或簡圖， 例如簡化的試驗原理模型圖、 測量原理圖等。 數(shù)學表達式作為實驗原理的一部 分，一般只須列出結(jié)果，避免繁瑣的推導過程，如有必要，則可放在附錄中。（四）實驗裝置及實驗步驟 本節(jié)應包括介紹實驗所用的主要儀器設備以及說明測量方法等內(nèi)容。介紹儀器設備時 應簡要說明該設備或儀器的型號、結(jié)構(gòu)與特點、主要組成部分、使用方法和操作程序等。說 明方式可根據(jù)具體情況決定，可以采用文字說明，也可用文字與圖形結(jié)合的方式來說明。（五）數(shù)據(jù)處理和實驗結(jié)果 實驗測量所得的各種數(shù)據(jù)，由于受到各種因素的影響，不可避免地存在著一定的誤差， 所以即使名義上實驗條件不變，測量的數(shù)據(jù)不可能完全重復一致，總存在著一定的離散性。 為此， 要對測量數(shù)據(jù)進行適當?shù)募庸ぬ幚怼?實驗數(shù)據(jù)處理正確與否， 關系到能否得出精確可 信的結(jié)果和正確的結(jié)論，因此必須認真對待。