機(jī)械制造工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

機(jī)械制造工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)PAGEPAGE13機(jī)械制造工藝學(xué)課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)目錄實(shí)驗(yàn)1Y3150E滾齒機(jī)調(diào)整實(shí)驗(yàn)……...……2實(shí)驗(yàn)2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析………...…………7實(shí)驗(yàn)3車(chē)床綜合靜剛度的測(cè)定………...……13實(shí)驗(yàn)1Y3150E滾齒機(jī)調(diào)整實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1分析滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)及傳動(dòng)系統(tǒng)；1.2熟悉滾齒機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能；1.3通過(guò)加工直齒或斜齒圓柱齒輪，熟悉滾齒機(jī)的換置計(jì)算和調(diào)整方法2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.1實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作2.1.1認(rèn)真閱讀本指導(dǎo)書(shū)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容；2.1.2根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖畫(huà)出傳動(dòng)原理圖；2.1.3根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖列出加工各種工件時(shí)的平衡方程式，求出調(diào)整公式；2.1.4根據(jù)所給的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的調(diào)整計(jì)算。2.2實(shí)驗(yàn)工作2.2.1對(duì)照機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖，在機(jī)床上找出各傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線，各組掛輪(交換齒輪)的位置，熟悉機(jī)床結(jié)構(gòu)。2.2.2按步驟安裝工件并找正(如果齒坯以?xún)?nèi)圓定心除外)。式中e、f掛輪是一對(duì)“結(jié)構(gòu)性掛輪”，根據(jù)被加工齒輪的齒數(shù)來(lái)選?。簳r(shí)，用于；時(shí)，用于；時(shí)，用于。4.1.3刀架垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：根據(jù)加工粗糙度的要求，選取進(jìn)給量S值，然后由垂直進(jìn)給量掛輪表選取a1/b1掛輪。（參看表2、表3）4.2加工斜齒圓柱齒輪4.2.1主運(yùn)動(dòng)(同上)4.2.1分齒運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)關(guān)系同上，但此時(shí)差動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為用差動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)的情況（用接合爪）4.3.3刀架的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(同上)4.3.4差動(dòng)運(yùn)動(dòng)式中：β——工件螺旋斜角；——工件法向模數(shù)；k——滾刀頭數(shù)。注：由調(diào)整公式計(jì)算出的數(shù)值通過(guò)“掛輪選用表”或掛輪對(duì)數(shù)表查出具體齒數(shù)。5.刀具、工件的安裝根據(jù)工件、刀具的螺旋角方向和度數(shù)調(diào)整刀架的安裝角度，使?jié)L刀螺旋線與工件齒向平行。5.1加工圓柱直齒時(shí)刀架偏轉(zhuǎn)角度（見(jiàn)圖2.2）圖2.2加工圓柱直齒時(shí)刀架偏轉(zhuǎn)角度5.2加工圓柱斜齒輪時(shí)刀架偏轉(zhuǎn)角度及掛輪分配情況（見(jiàn)圖2.3）圖2.3加工圓柱斜齒時(shí)刀架偏轉(zhuǎn)角度及掛輪分配工件坯應(yīng)牢固地裝夾在工作臺(tái)上，不用心軸定位時(shí)需用千分表調(diào)正齒坯外圓，使工件與工作臺(tái)同心。6.調(diào)整切削深度根據(jù)工作的模數(shù)、材料強(qiáng)度，以及所要求加工精度來(lái)確定走刀次數(shù)和切削深度。用滾刀切削不超過(guò)7級(jí)精度的圓柱齒輪時(shí)，對(duì)模數(shù)mn≤2mm的齒輪用一次走刀切出；對(duì)模數(shù)mn＞2mm以上時(shí)用二次或三次以上走刀。思考題1.加工圓柱斜齒齒輪，在調(diào)整機(jī)床時(shí)，是根據(jù)工件的端面模數(shù)選擇滾刀，還是根據(jù)工件的法向模數(shù)選擇滾刀？為什么？2.在Y3150E型滾齒機(jī)上決定加工精度的是哪個(gè)傳動(dòng)鏈？而該傳動(dòng)鏈中又以那些傳動(dòng)件為關(guān)鍵件？實(shí)驗(yàn)2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1.1通過(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握加工誤差統(tǒng)計(jì)分析的基本原理和方法；運(yùn)用此方法綜合分析零件加工尺寸的變化規(guī)律。1.2學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)線路，正確選擇與使用有關(guān)測(cè)量裝置，測(cè)量工具和儀器。1.3正確地進(jìn)行采樣和運(yùn)算，并繪制點(diǎn)圖，實(shí)驗(yàn)分布曲線圖。1.4繪制質(zhì)量控制圖。1.5確定本工序的工序能力系數(shù)，（也稱(chēng)精度系數(shù)），并分析本工序加工的穩(wěn)定性。2.基本原理2.1加工誤差及其變化規(guī)律由各種工藝因素所產(chǎn)生的加工誤差可分為兩大類(lèi)，即系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差。系統(tǒng)性誤差主要有因調(diào)整因素引起的常值系統(tǒng)誤差Δ常和因刀具磨損、工藝系統(tǒng)熱變形等引起的有規(guī)律變化趨勢(shì)的變值系統(tǒng)性誤差Δ變。隨機(jī)性誤差Δ隨是由于尺寸的分散造成的，亦稱(chēng)瞬時(shí)尺寸分散。整批零件尺寸的分散還應(yīng)包含有規(guī)律變化著的系統(tǒng)性誤差。在加工過(guò)程中，隨機(jī)性誤差和系統(tǒng)性誤差是同時(shí)存在，而且混在一起的。因此，生產(chǎn)實(shí)際中，常用統(tǒng)計(jì)分析法來(lái)研究加工精度問(wèn)題。2.2分布曲線法2.2.1理論分布曲線大量的實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)分析表明：當(dāng)一批工件總數(shù)足夠多時(shí)，加工中的誤差是由相互獨(dú)立的隨機(jī)因素引起的，而且這些誤差因素中又都沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)的傾向，則其分布是服從正態(tài)分布的。也就是說(shuō)，隨機(jī)誤差分布曲線，是正態(tài)分布曲線，它是描述正態(tài)分布密度函數(shù)的圖形。理論正態(tài)分布曲線是連續(xù)的、對(duì)稱(chēng)的曲線。如圖3.1所示，它的方程式如下：式中，y——分布的概率密度；x——自變數(shù)，它屬于某一組隨機(jī)變數(shù)的集合X；圖3.1正態(tài)分布曲線——隨機(jī)變數(shù)總體的均值（分散中心）：N為樣本總數(shù)σ——均方差：生產(chǎn)實(shí)際中，加工誤差統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，可得，為工件尺寸分布平均值；N為工件的數(shù)量；為工件尺寸。如果改變參數(shù)（保持不變），則曲線沿x軸平移而不改變其形狀，這說(shuō)明是表征分布曲線位置的參數(shù)。的變化主要是常值系統(tǒng)性誤差引起的。如果保持不變，當(dāng)值減少時(shí)，則曲線形狀陡峭；當(dāng)值增大時(shí)，曲線形狀平坦，是由隨機(jī)性誤差決定的，隨機(jī)性誤差越大則越大，可見(jiàn)是表征分布曲線形狀的參數(shù)，亦即它刻劃了隨機(jī)變量x取值的分散程度，亦即隨機(jī)性誤差對(duì)加工過(guò)程的影響。理論分布曲線常用于需要深入研究某個(gè)工序的加工精度問(wèn)題。為減少統(tǒng)計(jì)工作量，一般加工精度分析常采用實(shí)驗(yàn)分布曲線。2.2.2實(shí)驗(yàn)分布曲線實(shí)驗(yàn)分布曲線是根據(jù)一批零件的加工尺寸繪制出來(lái)的。通常，隨機(jī)抽取的工件數(shù)量應(yīng)在50件以上，越多越能反映出它的分布規(guī)律，一般最多不超過(guò)200件。作圖時(shí)，令橫坐標(biāo)表示加工尺寸分組間隔，縱坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)某加工尺寸間隔內(nèi)尺寸出現(xiàn)的頻率，也可用某加工尺寸間隔內(nèi)尺寸出現(xiàn)的次數(shù)，即頻數(shù)表示。分組數(shù)和組距，分組數(shù)K＝7～12式中，h——組距；K——分組數(shù)，與樣本數(shù)有關(guān)；xmax、xmin——測(cè)量數(shù)據(jù)的最大值、最小值。實(shí)驗(yàn)分布曲線圖又稱(chēng)頻率直方圖，它與理論分布曲線不同之點(diǎn)在于：它不是光滑曲線而是折線。理論的正態(tài)分布曲線有兩個(gè)特征參數(shù)和，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所計(jì)算出來(lái)的和只是它們的近似值，稱(chēng)為正態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)特征量。分布曲線分析法可以用于：⑴判別加工誤差的性質(zhì)如果實(shí)際分布與正態(tài)分布基本相符，則加工過(guò)程中沒(méi)有變值系統(tǒng)性誤差或影響很小，進(jìn)而可根據(jù)是否與公差帶中心重合來(lái)判斷是否存在常值系統(tǒng)性誤差，不重合就說(shuō)明存在常值系統(tǒng)性誤差。如果實(shí)際分布與正態(tài)分布有較大出入，可根據(jù)直方圖初步判斷變值系統(tǒng)性誤差的類(lèi)型。⑵確定各種加工方法所能達(dá)到的精度由于各種加工方法在隨機(jī)性因素影響下所得到的加工尺寸的分散規(guī)律符合正態(tài)分布，因此可以在多次統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，為每一種加工方法求得它的標(biāo)準(zhǔn)偏差值，然后按分布范圍等于6的規(guī)律，即可確定各種加工方法所能達(dá)到的精度。⑶確定工序能力及其等級(jí)⑷估算不合格品率2.2.3正態(tài)性檢驗(yàn)分布曲線是否服從正態(tài)分布，需要進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，常采用正態(tài)概率紙法來(lái)分析。正態(tài)概率紙法，要用到正態(tài)概率紙，它是一種特殊的坐標(biāo)紙。其橫坐標(biāo)為等分刻度，縱坐標(biāo)按正態(tài)分布的累計(jì)頻率來(lái)刻度。這樣，正態(tài)分布函數(shù)在正態(tài)概率紙上的圖形是一條直線。若將實(shí)驗(yàn)結(jié)果在正態(tài)概率紙上作點(diǎn)，即橫坐標(biāo)為組中值，縱坐標(biāo)為累計(jì)頻率，畫(huà)出各點(diǎn)，用直尺畫(huà)一條盡量靠近這些點(diǎn)的直線。若服從正態(tài)分布，則這些點(diǎn)應(yīng)落在這條直線上。由于工件尺寸的波動(dòng)，這些點(diǎn)相對(duì)直線多少有些偏離。但不能偏離過(guò)大，過(guò)大則總體分布可能不服從正態(tài)分布。一般來(lái)說(shuō)，中間的點(diǎn)相對(duì)直線的偏離不能過(guò)大，兩頭的點(diǎn)可以允許大一些。2.2.4工藝過(guò)程的精度評(píng)價(jià)工藝過(guò)程的精度評(píng)價(jià)，就是對(duì)現(xiàn)行的工藝過(guò)程或待實(shí)施的工藝過(guò)程進(jìn)行工藝驗(yàn)證，看它能否合理地滿足工藝要求，即零件經(jīng)過(guò)本工序加工以后，能否達(dá)到工序間的加工尺寸和給定的公差。工序的精度系數(shù)即工藝能力系數(shù)，是用來(lái)作為精度評(píng)價(jià)的指標(biāo)，它表明工藝過(guò)程的穩(wěn)定程度和本工序的加工能力。一般情況下，。值越大，工序的加工能力越強(qiáng)，產(chǎn)品的合格率越高，但生產(chǎn)成本必然相應(yīng)地增加，若或表明該工序的加工能力較弱，產(chǎn)品的廢品率上升，必須采取相應(yīng)措施來(lái)改善工藝過(guò)程。的計(jì)算方法是：式中，——待加工工件的工序公差；——樣本的均方差（標(biāo)準(zhǔn)差）。必須指出，利用分布曲線法研究加工精度問(wèn)題時(shí)，存在兩點(diǎn)不足：⑴不能反映誤差的變化趨勢(shì)。由于分析時(shí)沒(méi)有考慮到工件加工的先后順序，故不能把變值系統(tǒng)性誤差與隨機(jī)性誤差區(qū)分開(kāi)來(lái)。⑵采用分布曲線法控制加工精度時(shí)，必須檢查整批加工的零件，只有一批零件加工完畢后方能繪制出分布曲線圖。采用點(diǎn)圖分析法可以彌補(bǔ)上述不足。2.3工藝穩(wěn)定性與點(diǎn)圖法所謂工藝的穩(wěn)定，從數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理來(lái)看，一個(gè)過(guò)程（工序）的質(zhì)量參數(shù)的總體分布，其平均值和均方差在整個(gè)過(guò)程（工序）中若能保持不變，則該工藝是穩(wěn)定的。圖法是典型的統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制方法，它是控制連續(xù)生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的有力工具。為了驗(yàn)證工藝的穩(wěn)定性，需要應(yīng)用和兩張點(diǎn)圖，是將一批工件依照加工順序，m個(gè)為一組，共分K組，第i組的平均值；是第i組數(shù)值的極差，即。兩張圖合起來(lái)應(yīng)用，通常稱(chēng)為圖。不難理解，和R的波動(dòng)反映了工件平均值的變化趨勢(shì)和隨機(jī)性誤差的分散程度。在圖上分別畫(huà)出中心線和控制線，控制線就是用來(lái)判斷工藝是否穩(wěn)定的界限線。在圖上，還可畫(huà)出公差上限線和公差下限線。圖的中心線為：R圖的中心線為：圖的上控制線為：圖的下控制線為：R圖的上控制線為：式中，A和D的數(shù)值是根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理而定出的，K取7～25；一般每組工件個(gè)數(shù)m取4或5。表1每組個(gè)數(shù)mADK40.732.287～2550.582.11為了方便作圖，可事先將工件尺寸測(cè)量后填于如下的圖記錄表中。表2：圖記錄表組號(hào)測(cè)定值總計(jì)平均值極差Rx1x2x3x4x5123…K＝＝＝＝＝圖3.2測(cè)量裝置3.數(shù)據(jù)的采集與處理3.1數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)處理的第一步是測(cè)量并采集原始數(shù)據(jù)。因此，對(duì)原始數(shù)據(jù)采集的方法是否合理，不僅關(guān)系到測(cè)量誤差大小，數(shù)據(jù)的可靠性，而且關(guān)系到能否得出正確結(jié)論。測(cè)量裝置如圖3.2所示。被測(cè)工件置于比較儀的測(cè)量臺(tái)上，千分表或者電感位移傳感器裝在測(cè)量臺(tái)的立柱、橫臂上，使每個(gè)工件逐次與測(cè)量頭接觸，則從千分表上可讀出數(shù)據(jù)并記錄在圖記錄表中，供分析作圖之用。圖3.3自動(dòng)測(cè)量方法自動(dòng)測(cè)量的方法如圖3.3所示。電感位移傳感器將檢測(cè)得到的位移信號(hào)輸送給測(cè)微儀，測(cè)微儀輸出模擬電壓信號(hào)。經(jīng)過(guò)一級(jí)直流放大和低通濾波后，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號(hào)送入微型計(jì)算機(jī)，利用數(shù)據(jù)處理和繪圖程序，可將分析結(jié)果打印，并繪出圖和分布圖。3.2數(shù)據(jù)的處理對(duì)一批零件的加工尺寸進(jìn)行測(cè)量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)個(gè)別過(guò)大或過(guò)小的異常數(shù)據(jù)，與大多數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)相差懸殊。這是由于測(cè)試過(guò)程中操作不正確，或錯(cuò)讀、錯(cuò)記，或測(cè)試條件發(fā)生突變等偶然原因造成的。這樣的數(shù)據(jù)對(duì)可能得到的真實(shí)數(shù)據(jù)結(jié)果帶來(lái)歪曲，因此，這樣的數(shù)據(jù)必須舍去。實(shí)際測(cè)量中，一般根據(jù)格拉布斯方法來(lái)確定異常值。其計(jì)算方法如下：設(shè)測(cè)量值為：x1，x2，x3，…，xn，并總體服從正態(tài)分布，如果為x1，x2，x3，…，xn中的異常值，則有：式中：，——檢驗(yàn)指標(biāo)，見(jiàn)表4；α——顯著性水平；n——測(cè)量值總個(gè)數(shù)。表4：格拉布斯準(zhǔn)則的n3456789101.151.461.671.821.942.032.112.181.151.481.711.892.022.132.212.291.151.491.751.942.102.222.322.414.實(shí)驗(yàn)條件與步驟4.1設(shè)備，儀器和試件4.1.1試件（100～200件），經(jīng)無(wú)心磨床或自動(dòng)車(chē)床連續(xù)加工的一批短銷(xiāo)軸。4.1.2儀器：比較儀和測(cè)微儀。4.1.3測(cè)量工具：測(cè)量臺(tái)架、百分表、千分表、塊規(guī)。4.1.4計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)：模數(shù)轉(zhuǎn)換板、放大器、低通濾波器、穩(wěn)壓電源、傳感器、微機(jī)等。4.2實(shí)驗(yàn)步驟按加工順序測(cè)量試件，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并繪圖，有兩種方案。4.2.1用測(cè)微儀進(jìn)行測(cè)量，微機(jī)進(jìn)行采樣，數(shù)據(jù)處理并繪圖。4.2.2用比較儀進(jìn)行測(cè)量，手工或編程（1）用塊規(guī)調(diào)整好比較儀，按加工順序測(cè)量試件尺寸，并記錄結(jié)果。（2）繪制點(diǎn)圖，分析產(chǎn)生工序加工誤差的原因。（3）繪制實(shí)驗(yàn)分布曲線圖（直方圖）。作圖步驟如下：=1\*GB3①找出試件加工尺寸的最大值和最小值，即=2\*GB3②確定分組數(shù)K；（K=7～25）=3\*GB3③計(jì)算組距h；=4\*GB3④決定組距=5\*GB3⑤作頻數(shù)或頻率分布表=6\*GB3⑥計(jì)算和，繪制實(shí)驗(yàn)分布曲線圖，標(biāo)出和的值。=7\*GB3⑦計(jì)算工序加工能力系數(shù)（4）繪制圖。（參閱前述2.3圖法）5.實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容5.1實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)5.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備，儀器和試件5.4測(cè)量數(shù)據(jù)記錄和整理數(shù)據(jù)和計(jì)算格式組別尺寸范圍分組中點(diǎn)尺寸xj頻數(shù)fi總和5.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果5.5.1繪制實(shí)驗(yàn)分布曲線圖。5.5.2用正態(tài)概率紙檢驗(yàn)正態(tài)性。5.5.3繪制圖。5.5.4計(jì)算工序加工能力系數(shù)5.6實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論5.6.1本工序點(diǎn)圖說(shuō)明了什么問(wèn)題？5.6.2本工序的實(shí)驗(yàn)分布曲線圖是否服從正態(tài)分布規(guī)律？5.6.3根據(jù)工序能力系數(shù)，本工序幾級(jí)精度工藝能力？5.6.4根據(jù)圖，分析本工序的工藝過(guò)程是否穩(wěn)定？如果不穩(wěn)定，試分析其原因。實(shí)驗(yàn)3車(chē)床綜合靜剛度的測(cè)定1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑诩庸み^(guò)程中，“機(jī)床—刀具—工件”所組成的工藝系統(tǒng)的剛度對(duì)加工精度、生產(chǎn)率和抗振性能有很大的影響。本實(shí)驗(yàn)是在機(jī)床不工作狀態(tài)下，模擬切削時(shí)的受力情況，對(duì)機(jī)床施加載荷，然后測(cè)出機(jī)床的床頭，刀架和尾座在不同載荷下的變形，從而作出各部件的變形量和作用力的關(guān)系曲線，然后求出剛度曲線，并計(jì)算出機(jī)床的剛度，了解機(jī)床的剛度特點(diǎn)及其測(cè)定方法。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用八角環(huán)測(cè)力議和千分表測(cè)定車(chē)床、刀架、尾座的變形量和作用力的關(guān)系曲線，求出剛度曲線，并計(jì)算各部件的剛度以及機(jī)床的剛度。3.實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用具3.1C620—3車(chē)床或CA6140車(chē)床；3.2剛性心軸一根78mm；3.3測(cè)