機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、 1機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書目 錄實(shí)驗(yàn)一 車刀幾何角度的測(cè)量1實(shí)驗(yàn)二 加工精度統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)三 用“生產(chǎn)法”測(cè)定車床剛度實(shí)驗(yàn)9實(shí)驗(yàn)四 切削變形的測(cè)定分析實(shí)驗(yàn)11PAGE 2實(shí)驗(yàn)一、車刀幾何角度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?研究車刀(直頭外園車刀、彎頭車刀和切斷刀等)的構(gòu)造。根據(jù)刀具幾何角度的定義，使用車刀量角儀，按主剖現(xiàn)參考系和法剖面參考系測(cè)量車刀的、等角。根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制車刀的角度標(biāo)注圖及其與工件的相關(guān)位置。實(shí)驗(yàn)所用的設(shè)備及工具車刀量角儀。直頭外園車刀、彎頭車刀、切斷刀、900外園車刀、螺紋車刀。儀器的構(gòu)造與說明：車刀量角儀的構(gòu)造如圖所示 車刀的幾何角度是在車刀的各輔助平面內(nèi)測(cè)量的,而車刀上除法剖面以

2、外的所有剖面均垂直于車刀的基面，因此，以工作臺(tái)上平面作為車刀的基面，以大指針的量刀板平面代表各剖面，當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)到不同位置時(shí)，即能測(cè)出車刀各剖面內(nèi)角度(包括切削平面內(nèi)角度)。 測(cè)量基面內(nèi)角度時(shí)，大指針量刀板代表走刀方向。將副量角器上的小指針指著測(cè)出的刃傾角s的值，這時(shí)大指針量刀板所在的平面即為車刀的法剖面，因此能測(cè)出車刀法剖面內(nèi)角度。四、車刀幾何角度的測(cè)量方法和步驟將車刀置于如圖所示的矩形工作臺(tái)面上，側(cè)面緊靠定位塊，測(cè)量車刀主、副切削刀上角度的順序依次是: l、主偏角的測(cè)量 大小指針對(duì)零，以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)矩形工作臺(tái)，同時(shí)推動(dòng)車刀沿刀臺(tái)側(cè)面(緊貼)前進(jìn)，使主切副刃與量刀板正面密合，這時(shí)量刀板面為切

3、削平面，則矩形工作臺(tái)指針2a指向盤形工作臺(tái)上的刻度值即為主偏角。2、刃傾角的測(cè)量測(cè)出主偏角后，矩形工作臺(tái)位置不變，旋松定位手輪5c，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)升降螺母3b，微升量角器，并微推進(jìn)車刀，使量刀板底面緊貼主切削刃，則大指針?biāo)傅慕嵌燃礊橹?左正、右負(fù))。3、前角的測(cè)量將矩形工作臺(tái)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)，這時(shí)量刀板平面為主剖面，調(diào)整主量角器的高度及車刀的位置，使量刀板底邊緊靠前刀面，則大指針?biāo)傅慕嵌燃礊橹?右正，左負(fù))。4、后角的測(cè)量車刀的定位與測(cè)量前角相同，只是使量刀板的側(cè)面與車刀的后刀面貼緊，則大指針?biāo)傅慕嵌燃礊橹怠?、法向前角與后角的測(cè)量與測(cè)主剖面車刀角度的原理和方法相同，只是在測(cè)量時(shí)，應(yīng)旋松固緊

4、手輪4b，旋轉(zhuǎn)搖臂4c，按刃傾角正負(fù)值順（逆）時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)值后，用4b固緊，這時(shí)量刀板平面為法剖面，即可按法前角與法后角定義分別測(cè)出。6、副偏角的測(cè)量大、小指針對(duì)零，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)矩形工作臺(tái)使副切削刃緊靠量刀板平面，即可在盤形工作臺(tái)上的刻度值上讀出。7、副前角與副后角的測(cè)量將矩形工作臺(tái)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，測(cè)量方法與主前角和主后角相同。 3實(shí)驗(yàn)一車刀幾何角度測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)姓名 學(xué)號(hào) 一、測(cè)量數(shù)據(jù)角度名角度值刀具名二、根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制車刀的角度標(biāo)注圖及其與工件的相關(guān)位置 5 4實(shí)驗(yàn)二 加工精度統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)掌握加工精度統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)原理與方法。2實(shí)驗(yàn)要求：在調(diào)整好

5、的機(jī)床上連續(xù)加工一批試件，對(duì)測(cè)得的加工尺寸進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用統(tǒng)計(jì)分析的方法，分析此工序的加工精度，具體要求如下： = 1 * GB3 繪制分布曲線，并計(jì)算平均尺寸和標(biāo)準(zhǔn)差，確定此工序的加工精度能力與等級(jí)。 = 2 * GB3 繪制點(diǎn)圖，分析工序加工穩(wěn)定性二、實(shí)驗(yàn)的基本原理在調(diào)整好的機(jī)床上加工一批工件時(shí)，由于加工誤差的影響，使工件尺寸的實(shí)際值各不相同。通過實(shí)測(cè)這批工件的加工尺寸可以做出頻數(shù)點(diǎn)方圖和實(shí)際分布曲線。若工件數(shù)量較多，尺寸間距值較小，實(shí)際分布曲線就接近光滑曲線。在沒有明顯變值系統(tǒng)誤差和優(yōu)勢(shì)因素的情況下，工件尺寸的實(shí)際分布曲線就接近正態(tài)分布曲線，其方程式為：y式中：y概率密度x工件實(shí)際尺寸工

6、件平均尺寸標(biāo)準(zhǔn)差xO工件尺寸可以近似認(rèn)為分布在3的范圍之內(nèi)，按照分布范圍等于6的規(guī)律，可以用下式計(jì)算確定工序的工藝能力系數(shù)Cp為：33Cp= 圖1 正態(tài)分布曲線式中：T工序尺寸的公差根據(jù)分布曲線可以判定加工誤差的屬性，區(qū)分常值系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差，并能比較方便的研究工序的加工精度。但是，分布曲線未考慮加工順序，不能識(shí)別變值系統(tǒng)誤差，而上分布曲線必須待一批工件加工完成之后才能進(jìn)行分析，不能在加工中及時(shí)提供精度信息。為此，需要采用點(diǎn)圖或-R點(diǎn)圖法，邊加工邊分析，及時(shí)調(diào)整機(jī)床控制加工精度。按照工件加工順序做出的點(diǎn)圖，可以反映加工尺寸變化和時(shí)間的關(guān)系，根據(jù)圖中工件尺寸變化的趨勢(shì)，識(shí)別出變值系統(tǒng)誤差，從而

7、可以及時(shí)采取措施控制誤差。-R圖為平均尺寸極差控制圖，它是將順序加工的一批工件按一定數(shù)量分組，以樣組序號(hào)為橫坐標(biāo)，以每組中工件的平均尺寸和尺寸極差R為縱坐標(biāo)，分別做出的x和R點(diǎn)圖。為了在點(diǎn)圖上取得判據(jù)，以判斷工序的穩(wěn)定程度，需要在點(diǎn)圖上畫出上下控制線和中心線，這樣就可以根據(jù)此后加工工件的平均尺寸與尺寸的分散范圍的變化情況，對(duì)工序加工穩(wěn)定性做出判斷。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器和試件本實(shí)驗(yàn)因設(shè)備條件有限，用高精度的MAXAK車床替代無心磨床或自動(dòng)機(jī)床。此外，試件數(shù)量取為50件，近似模擬實(shí)驗(yàn)所需條件。機(jī)床：MAXAK車床儀器：比較儀量具：塊規(guī)一組，千分尺一把1.6計(jì)算工具：計(jì)算器一個(gè)試件：G45T試件，尺寸

8、DL，粗糙度按指定加工直徑尺寸，調(diào)整好車刀的位置，然后自動(dòng)走刀連續(xù)加工一批工件（50個(gè)）四、實(shí)驗(yàn)步驟1調(diào)整好機(jī)床，加工一批工件（50）；2用適當(dāng)尺寸的塊規(guī)調(diào)整好比較儀；3按加工順序排列，逐個(gè)測(cè)量工件的直徑尺寸并記錄測(cè)量結(jié)果；4繪制點(diǎn)圖，分析產(chǎn)生工序誤差的原因；5繪制實(shí)驗(yàn)分布曲線，作圖步驟如下： = 1 * GB3 找出這批工件加工尺寸數(shù)據(jù)的最大值與最小值，即Xmax，Xmin； = 2 * GB3 確定分組數(shù)K（建議K可選在712之間）； = 3 * GB3 計(jì)算組距h 決定組界；做頻數(shù)分布表；計(jì)算和；繪制實(shí)驗(yàn)分布曲線，算出及6值；計(jì)算工藝能力系數(shù)CP。6、繪制-R圖，作圖步驟如下：（1）取定

9、m值，計(jì)算出每組數(shù)據(jù)的及R；（2）計(jì)算及R；（3）計(jì)算圖及R圖的控制限尺寸；（4）繪制-R圖，并分析工序是否穩(wěn)定。 7 6實(shí)驗(yàn)二加工精度統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)姓名 學(xué)號(hào) 實(shí)驗(yàn)的記錄與數(shù)據(jù)整理1、原始數(shù)據(jù)記錄表表1 原始數(shù)據(jù)記錄表（基本尺寸與實(shí)測(cè)尺寸之差，單位：m）組號(hào)測(cè) 量 值總計(jì)X平均值極差R組號(hào)測(cè)量值總計(jì)X平均值極差Rx1x2x3x4x5x1x2x3x4x51728394105116122、繪制點(diǎn)圖（最好用座標(biāo)紙） O尺寸工件序號(hào)3、頻數(shù)分布表表2 頻數(shù)分布表組號(hào)組 距組中值（m）頻數(shù)頻率%頻率密度/m-1自（m）至（m）12345678910 x= m = 微米CP= 4、繪制分布曲線圖O

10、密度尺寸5、繪制-R控制圖計(jì)算圖的控制線：上控制線 下控制線R圖的控制線 上控制線OR組次Ox組次每組件數(shù)mAD40.732.2850.582.11二、試驗(yàn)結(jié)果的分析與討論1、本工序點(diǎn)圖說明了什么問題？2、本工序的分布曲線圖是否接近正態(tài)分布曲線？3、根據(jù)工序精度系數(shù)，本工序?qū)賻准?jí)工序？4、從-R圖看，本工序的工藝過程穩(wěn)定嗎？如果不穩(wěn)定，試分析其原因。 10 9實(shí)驗(yàn)三 用“生產(chǎn)法”測(cè)定車床剛度實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解工藝系統(tǒng)剛度、毛坯誤差復(fù)映對(duì)加工精度的影響。二、實(shí)驗(yàn)要求1、深入理解機(jī)床剛度、工藝系統(tǒng)剛度、毛坯誤差復(fù)映系數(shù)三個(gè)基本概念，并掌握它們的計(jì)算方法。2、掌握“生產(chǎn)法”測(cè)定機(jī)

11、床剛度的原理和方法。3、分析機(jī)床剛度，毛坯誤差對(duì)加工精度的影響規(guī)律，三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用復(fù)映規(guī)律及工藝系統(tǒng)剛度與各組成環(huán)節(jié)剛度的關(guān)系，計(jì)算機(jī)床各部件的剛度。根據(jù)：g/m=CFyf0.75/kxt=(復(fù)映系數(shù))先給定一個(gè)已知的毛坯誤差m，一次走刀后，實(shí)測(cè)出g，并根據(jù)給定的工件材料，切削條件，由“切削原理”查得CFy、，故可用上式計(jì)算出各個(gè)位置的系統(tǒng)剛度。因此可用以下三元一次方程，求解機(jī)床三個(gè)部件的剛度。既ktj（頭架剛度）、kwz（尾座剛度）、kdj（刀架剛度）。1/kxt=（1/ktj）+（1/kdj）1/kxt=（1/kdj）+0.25（1/ktj）+（1/kwz）1/kxt=（1/k

12、wz）+（1/kdj）四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試件1、設(shè)備：帶尾座的車床2、量具：外徑千分尺3、試件：如實(shí)驗(yàn)報(bào)告所附圖結(jié)構(gòu)，預(yù)車三個(gè)臺(tái)階來形成三個(gè)m。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、熟悉機(jī)床操作，將試件安裝在兩頂尖間，松緊適度。2、選擇切削參數(shù)，可參考以下范圍：f=0.10.4mm/r,ap=0.53mm,v根據(jù)所選擇刀具材料確定，不宜過高或過低。3、測(cè)定試件毛坯誤差m（三處）并記錄。4、按所選擇參數(shù)調(diào)整機(jī)床，一次走刀車削三個(gè)臺(tái)階。5、加工完畢，測(cè)量工件有關(guān)尺寸，計(jì)算g（三處）并記錄。6、整理數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算。7、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析總結(jié)機(jī)床剛度，毛坯誤差的影響規(guī)律。用“生產(chǎn)法”測(cè)定車床剛度實(shí)驗(yàn)報(bào)告機(jī)床型號(hào)： 工件材料：切

13、削參數(shù)：v= f= ap=查“切削原理”：= CFy=D d D d D d試件圖計(jì)算各處的系統(tǒng)剛度：kxt=(1/)CFyf0.75kxt=(1/)CFyf0.75kxt=(1/)CFyf0.75機(jī)床部件剛度：刀架：1/kdj=(2/kxt)-0.5(1/kxt)+(1/kxt)床頭：1/ktj=(1/kxt)-(1/kdj)尾座：1/kwz=(1/kxt)-(1/kdj)式中下標(biāo)：、誤差記錄及復(fù)映系數(shù)計(jì)算表毛坯誤差m=D-d=m=D-d=m=D-d=零件誤差g=D-d=g= D-d=g= D-d=復(fù)映系數(shù)=g/m=g/m=g/m=思考題：對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析。 12 11實(shí)驗(yàn)四、切削變形

14、的測(cè)定分析實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)的目的，是通過對(duì)切削變形系數(shù)的測(cè)定，研究金屬切削變形的規(guī)律，具體地說，就是研究切削速度和進(jìn)給量對(duì)切削變形系數(shù)的影響。觀察在上述條件變化的時(shí)候，切削類型和切屑卷曲的變化情況以及表面粗糙度的變化情況。另外，要了解研究切削變形所用的設(shè)備儀器及方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具1、CA6140普通車床一臺(tái)；2、硬質(zhì)合金外圓車刀（YTl5）；3、游標(biāo)卡尺、鋼板尺、細(xì)銅絲或線；4、A3鋼試件；5、粗糙度樣板一套。三、實(shí)驗(yàn)原理金屬切削過程，就其本質(zhì)來說，就是被切削金屬在刀具切削刃和前刀面的作用下，經(jīng)受擠壓而產(chǎn)生剪切滑移變形，形成切屑的過程。由金屬層變成切屑后，其長(zhǎng)度收縮，厚度增加，切削

15、寬度方向變化不大，可忽略不計(jì)。通常以切削層長(zhǎng)度變化的大小，即變形系數(shù)作為衡量切削變形程度的指標(biāo)。式中，lc切削層長(zhǎng)度；lch切屑長(zhǎng)度。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)步驟1、計(jì)算切削層長(zhǎng)度lc為了在實(shí)驗(yàn)時(shí)獲得一段段切屑，并能測(cè)量出切削層的長(zhǎng)度，采用的試件（如圖所示）是在圓柱棒料試件上開出三個(gè)槽。槽的尺寸B很小，這樣既能算出lc的值，又可減少刀具沖擊。為此，采用銑削的方法來加工槽，再槽中鑲嵌鍵，以達(dá)到斷屑和保護(hù)刀尖的目的。量出試件外徑D，根據(jù)背吃刀量ap，就可以用下式算出切削層平均長(zhǎng)度：切削試驗(yàn)用試件2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，選取切削用量：切削速度v、進(jìn)給量f、背吃刀量ap，并把切削速度v變成轉(zhuǎn)速ns，其公式為：式中，v切削速度，m/min；D試件直徑，mm。3、調(diào)整機(jī)床：根據(jù)ns把主軸箱的變速手柄放到相應(yīng)的位置上。4、切削變形測(cè)定：開始加工試件，即可得到切屑，用銅絲和鋼板尺測(cè)量出切屑的長(zhǎng)度lch，銅絲要繞在切屑底層的中部。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，在每次切削條件下，要測(cè)出三個(gè)切屑的長(zhǎng)度，取其平均值，計(jì)