機械制造工藝學實驗指導書

1、機械制造工藝學實驗實驗一 車床靜剛度測量一、 實驗目的1. 通過本實驗，熟悉車床靜剛度測量的原理方法和步驟2. 通過對車床靜剛度的實測和分析，對機床的靜剛度和工藝系統(tǒng)的靜剛度的基本概念加深認識3. 了解實驗儀器的布置和調整，熟悉其使用方法二、 基本概念工藝系統(tǒng)的靜剛度是指車床在靜止狀態(tài)下，垂直主軸的切削力Py與工件在y向的位移的比值：KS=Pyykgf/mm三、 實驗原理1. 由于靜剛度儀和模擬車刀的剛度很大，在實驗的加載范圍內所產生的變形很小可以忽略不計。這樣所測得的變形可以完全是車床各部的變形，這樣就可以把工藝系統(tǒng)的靜剛度和車床的靜剛度等同起來。2. 為模擬車床實際切削狀態(tài)，使之在XYZ三

2、個方向都有切削力載荷，并可以調整到一般切削條件下的PX、Py、Pz三個力的比值，采用三向剛度測定儀。該儀器是通過加載機構和測力環(huán)，再經過弓形體和模擬車刀，對車床施加載荷，模擬切削力和三向切削分力的關系為：PX=P*sinPy=P*cos*sinPz=P*cos*cos公式中：P 模擬切削力（由測力環(huán)千分表測得）角為加載螺釘在弓形體上所調整的角度（刻度）角為弓形體繞X軸（主軸）轉動刻度讀數(shù)的余角3. 為計算方便，模擬車刀的位置調整在弓形體的正中間，這樣Ks頭=Py頭y頭=Py2y頭Ks尾=Py尾y尾=Py2y尾Ks刀=Py刀y刀為簡便起見，去表中載荷P的最大值280kgf時，主軸頭、刀架及尾座的

3、靜剛度代替三個部位的平均靜剛度，這樣帶入下面公式就可以算出車床的靜剛度。（公式的推導見教科書）Ks=1141Ks頭+1Ks尾+1Ks刀四、 實驗設備1. C616車床一臺2. 三向靜剛度儀一臺3. 千分表4只五、 實驗步驟1. 消除車床零部件之間的間隙，加預載荷、2. 卸掉預載荷，將此時的各千分表的讀數(shù)記下來（初始值），測力環(huán)千分表調零3. 按實驗記錄表中給出的測力環(huán)變形量和載荷的對應值依次加載，最大加至280kgf然后再逐點依次卸載，每次加載后記錄各千分表的讀數(shù)六、 實驗注意事項1. 在實驗過程中刀架、溜板箱要鎖緊2. 主軸鎖緊，防止轉動3. 機床在實驗過程中不許有任何震動，以免影響測量結果

4、七、 實驗報告要求1. 實驗名稱2. 實驗目的3. 實驗所用的儀器設備4. 實驗記錄表5. 以實驗記錄數(shù)據中Y值做橫坐標，計算出得Py為縱坐標，畫出刀架在三種受力情況下的靜剛度曲線6. 計算主軸頭、刀架和尾座的平均靜剛度7. 計算車床的靜剛度車床靜剛度測量實驗記錄千分表指示值（）測力環(huán)所受載荷（Kgf）分力Py(kgf)變形量y()=0°=90°=0°=60°=30°=60°車頭刀架尾座車頭刀架尾座車頭刀架尾座002940578085120115160145200174240202280174240145200115160851205

5、780294000實驗二 銑削過程中復映誤差的測試及分析一、 實驗目的：1. 通過實測銑削力及工藝系統(tǒng)受力變形在工件上產生的復映誤差，了解切削力對加工精度的影響，并分析工藝系統(tǒng)的剛度對工件加工精度的影響2. 觀察銑削時切削力的變化過程，掌握切削力的測試方法二、 實驗原理及內容1. 復映誤差：銑削過程中，由于銑削力的作用，銑床主軸與工作臺之間的相對位置將產生變化，銑刀產生“讓刀”現(xiàn)象，而使加工尺寸發(fā)生改變，產生誤差。由于工件毛坯尺寸的變化（一次銑削過程中），使銑削力產生變化，因而使工藝系統(tǒng)在銑削力的作用下產生的變形的大小也隨之產生變化-銑刀與工件之間的位置變化，最終使加工后的零件產生了尺寸或形狀

6、的變化，即形成了工件的復映誤差。如圖所示，毛坯呈臺階狀，銑削過程中在臺階處加工余量由t1變?yōu)閠2時，銑削力Py由Py1增加到Py2：Py1=C*t1 Py2=C*t2公式中C為切削力的計算系數(shù)這時候的Py變化為：Py=Py1 - Py2=C*(t1 - t2)=C*t銑削過程完成后，測得的平面的尺寸變化y=y2-y1, 即為工件的復映誤差y也就是工藝系統(tǒng)變形的增量y=Py2K- Py1K=1K Py2-Py1=1KC*tK-系統(tǒng)剛度t-毛坯誤差令=yt則=CK稱之為誤差復映系數(shù)，它定量地反應了毛坯誤差經加工所減小的程度。可見，復映誤差與毛坯誤差成正比，與系統(tǒng)剛度成反比，而與切削條件有關系。所以

7、為了減小，應從兩方面來考慮： 減小t，采用多次走刀，使每次的t很小，這樣總的復映誤差總=1*2*3就變得很小，可以逐步消除 增大K，即提高工藝系統(tǒng)剛度，可以從機床刀具夾具各個環(huán)節(jié)做考慮。2. 銑削力的測試與分析銑削力的大小會直接影響加工精度，而銑削力會隨著銑削參數(shù)的變化而變化，測量和分析銑削力是為了實際的銑削加工工藝設計和銑削用量提供依據。由公式K=Py2-Py1y測得銑削力與復映誤差后，就可以求得動態(tài)下的工藝系統(tǒng)的剛度，即動剛度。銑削力測量的原理圖如下：銑削測力儀（八角環(huán)）三線數(shù)字測力儀銑削力應變信號輸出三、 實驗儀器設備1. XA6132萬能銑床裝立銑頭2. QB-05型銑削測力儀3. 三

8、線數(shù)字測力儀器4. 千分表四、 實驗步驟1. 先將所有儀器通電預熱5-15分鐘2. 調整三線數(shù)字測力儀，達到平衡，各路輸出顯示為零。3. 先加工帶臺階的毛坯，臺階的高度為1mm4. 順銑，進刀0.5mm, 這樣t=0.5mm,t =1.5mm,一次機動走刀完畢，走刀過程中通過采樣記錄各時間點Py的值。吃刀量0.5mm銑削分力Py1（x10牛頓）平均值Py1吃刀量1.5mm銑削分力Py2（x10牛頓）平均值Py25. 用千分表測量加工完的表面，每隔4mm取一個點進行測量吃刀量0.5mm千分表讀數(shù)m平均值y1(m)吃刀量1.5mm千分表讀數(shù)m平均值y2(m)6. 用逆銑再做一次7. 切削條件各參數(shù)

9、調整為如下值：主軸轉速n=300r/min進給速度s=36mm/min吃刀量t1=0.5mm, t2=1.5mm銑削寬度B=10mm五、 實驗報告要求1. 實驗名稱2. 實驗目的3. 實驗儀器設備4. 實驗步驟及實驗數(shù)據記錄5. 計算復映誤差，復映誤差系數(shù)，推導工藝系統(tǒng)剛度公式：并計算其值6. 實驗結果分析：1) 分析影響復印誤差的因素；2) 采取何種措施來減小復印誤差；3) 比較順銑和逆銑兩種情況的復映誤差，并試分析其原因。實驗三 機械零件誤差統(tǒng)計分析一、實驗目的1.通過實驗，掌握用統(tǒng)計分析的原理綜合分析加工過程中的誤差因素，學會工藝驗證和質量控制的方法2.學會精密測量儀器電感測微儀的調整和

10、使用二、實驗原理1. 工藝驗證1) 通過測量一批零件的尺寸，畫出其尺寸分布曲線（直方圖），進而可以判斷不同性質的誤差對加工精度的影響，并可以計算該工序的工藝能力。一批零件的加工，如果僅僅有隨機因素在起作用，則該批零件的尺寸分布符合正態(tài)分布，其方程為：yx=12exp-x-x222x工件尺寸x-工件平均尺寸（分散范圍中心），x=i=1nxin-均方根誤差，=i=1n(x-x)2nn-工件總數(shù)；但是，如果系統(tǒng)中有明顯的變值系統(tǒng)誤差，做出的誤差分布曲線不符合正態(tài)分布。這樣就可以利用分布曲線，方便地分辨出工序中隨機誤差的大小及是否存在系統(tǒng)誤差。2) 對于正態(tài)分布曲線來說，x-x=±3,(即x

11、在x±3)范圍內的面積占99.73%，±3即正態(tài)分布曲線的范圍。6的大小代表某一種加工方法在一定條件下所能達到的加工精度，所以一般情況下，應該是所選用的加工方法的標準與公差帶寬度T之間具有下列關系：6T3) 工藝能力用工藝能力系數(shù)CP來表示，即：CP=T/6CP表示工序工藝能夠滿足產品精度的要求的程度。2. 統(tǒng)計檢查質量在大批生產之前，加工一部分零件，按照加工順序，每4或者5個分成一組，即可以做出X-R圖，X圖反映有無變值系統(tǒng)誤差的影響，R圖反映了隨機誤差的影響。通過X-R圖，我們可以判定工藝過程是否穩(wěn)定。1) 如果工藝過程穩(wěn)定，我們可以在圖上畫出兩條比分散范圍小的多控制線

12、，在加工時將道具的尺寸調在分布中心線，間隔一定時間，抽出幾個零件為一組，求出小組的X和R值并標在圖上，如果點子不存在異常波動，則說明系統(tǒng)不會出現(xiàn)廢品，如果點子接近控制線或者出現(xiàn)異常波動，則需要停機檢查，從而抑制廢品的出現(xiàn)。帶有上下質量控制線的X-R圖即為質量控制圖，利用質量控制圖控制加工過程的方法即為質量控制法。2) 對于不穩(wěn)定的工藝過程，由于存在貶值系統(tǒng)誤差的影響，被加工零件的尺寸按一定的規(guī)律變化，遲早會使尺寸超過加工精度的要求。這樣圖上的點子(即小組平均值)接近控制線時，我們就停車，重新調整機床，同樣可以實現(xiàn)對工藝質量的控制。三、實驗所用儀器設備1. CM6140車床2. 電感測微儀3. 測量臺架4. 塊規(guī)5. 工件毛坯100件，工件外徑的加工精度要求為30-0.030mm四、實驗步驟1. 調整好機床，加工一批零件2.