《机械制造技术基础》实验指导书.doc

机械制造工艺基础机械制造工艺基础 实实 验验 指指 导导 书书 武武 汉汉 纺纺 织织 大大 学学 机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院 机械制造工艺基础 实验指导书 1 实验一实验一 车刀几何角度测量车刀几何角度测量 一 实验目的一 实验目的 1 了解量角器的结构 学会使用量角器测量车刀标注角度 2 掌握车刀几何角度测量的基本方法 3 加深对车刀各几何角度 各参考平面及其相互关系的理解 二 实验仪器及刀具二 实验仪器及刀具 1 仪器 万能量角器 2 车刀 1 直头外圆车刀 2 弯头外圆车刀 3 其它车刀 三 实验内容三 实验内容 1 要求学生根据车刀辅助平面及几何参数的定义 首先确定辅助平面的位置 再 按照刀具几何角度的定义利用万能量角器分别测量直头外圆车刀 弯头外圆车刀和其 它车刀的 r r s o o o 等共 6 个基本角度 2 记录测得的数据 并计算出刀尖角 和楔角 四 万能量角器的结构四 万能量角器的结构 车刀标注角度可以用角度样板 万能量角器 重力量角器以及各种车刀量角台等 进行测量 其测量的基本原理是 按照车刀标注角度的定义 在刀刃的选定点 用量 角器的尺面或量角台的指针平而 或侧面 或底面 与构成被测角度的面或线紧密贴 合 或相平行 或相垂直 把要测量的角度 测量出来 由于量角器和量角台的结构不 同 其测量方法也不问 万能量角器是一种通用的角度测量工 具 如图 1 1 所示 直角尺 8 或直尺 12 根 据需要 用定位螺钉 5 或 11 卡块 6 或 9 制动螺钉 7 或 10 装在尺座 4 上 松开 制动螺钉 7 或 10 直角尺 8 或直尺 12 可以 在卡块 6 或 9 内平行移动 当将直角尺 8 或直尺 12 调整到适当的位置时 再用制动 螺钉 7 或 10 将其锁紧 测量角度时 松开 制动头 3 尺体 1 连同基尺 13 可以沿尺座 4 上的半圆形滑轨转动 把基尺 13 与构成被测 角度的面或线紧密贴合 或相平行 或相垂直 图 1 1 万能量角器 1 一尺体 2 一游标尺 3 一制动头 4 尺座 5 11 一定位螺钉 6 9 卡块 7 10 一制动螺 钉 8 一直角尺 12 一直尺 13 一基尺 机械制造工艺基础 实验指导书 2 然后将制动头 3 锁紧 从游标尺 2 的刻度线上 便可以读出所要测量的角度数值 五 实验方法和实验步骤五 实验方法和实验步骤 以直头外圆车刀为例 说明用万能量角器测量车刀标注角度的方法 1 主偏角 kr的测量 将万能量角器装成如图 1 2 所示的样子 使车刀的左侧面 主刀刃一侧 紧密地贴 合在直尺 或换成直角尺 的尺面上 让基尺和主刀刃在基面上的投影相平行 则游标尺 零线所指示的角度数值 就是主偏角 kr的数值 2 副偏角 kr 的测量 测完主偏角 kr之后 保持车刀和直尺的相对位置 让基尺和副刀刃在衷面上的投 影相平行 则游标尺零线所指示的角度数值 就是副偏角 kr 的数值 见图 1 3 图 1 2 万能量角器测量车刀主偏角 图 1 3 万能量角器测量车刀副偏角 3 刃倾角 s的测量 将万能量角器装成如图 1 4 所示的样子 把车刀底面紧密地贴合在直尺尺面上 调整车 刀的位置 使基尺处在切削平面 Ps 内 并 和主刀刃紧密贴合 则游标尺零线 所指示的角度数值 就是刃倾角 s的数值 4 前角 o 的测量 将万能量角器装成如图 1 5 所示的样子 把车刀底面紧密地贴合在直尺尺面上 调整车 刀的位置 使基尺处在主剖面 Po 内 并通过 主刀刃上的选定点 和前刀面紧密贴合 则游 标尺零线所指示的角度数值 就是主削面前角 图 1 4 万能量角器测量车刀刃倾角 机械制造工艺基础 实验指导书 3 o 的数值 5 主后角 o 的测量 将万能量角器装成如图 1 6 所示的样子 把车刀底面紧密地贴合直角尺 或换成 直尺 的尺面上 调整车刀的位置 使基尺处在主剖面 P 内 并通过主刀刃上的选定 点 和后刀面紧密贴合 则游标尺零线所指示的角度 就是主剖面后角 o的数值 6 副后角 o 的测量 副后角的测量与主后角的测量方法相近 所不同的是须把主平面作为副剖面 用万能量角器测量车刀标注角度 其角度数值的精确度可以达到分 但由于基尺 直角尺和直尺的尺面较窄 定位不准 再加上是用眼睛观察来判断尺面是否在基面 切削平面和主削面内 因此可能造成较大的测量误差 实 验 报 告 图 1 6 万能量角器测量车刀后角 图 1 5 万能量角器测量车刀前角 机械制造工艺基础 实验指导书 4 1 将测得的刀具角度记录值填写在下表中 车刀几何角度测量结果记录表 角 度 测 量 结 果 度 前角后角 刃 倾 角 主 偏 角 副 偏 角 副 后 角 法向 前角 法向 后角 切深 前角 进给 前角 刀具名称 刀杆 截面 B H 0 0 sKrKr a0 nan prf 2 画出外圆车刀简图 并在图上标注出所测量的几何角度数值 2 切断车刀有几条刀刃 哪条是主刀刃 哪条是副刀刃 机械制造工艺基础 实验指导书 5 3 45 弯头车刀在车外圆和车端面时 其主 副刀刃和主 削偏角是否发生变化 为 什么 4 什么情况下需要测量车刀法剖面前角 n和后角 n 5 为什么车刀工作图上不标注副前角 实验二实验二 机床静刚度测定机床静刚度测定 机械制造工艺基础 实验指导书 6 一 实验目的一 实验目的 1 了解和掌握机床刚度的测定方法之一 静载法 2 比较机床各部件刚度的大小 分析影响机床刚度的各个因素 3 巩固和验证课程中有关系统刚度的概念 二 实验内容二 实验内容 用静载法测定车床刚度 着重测量记录车床主轴前顶针 刀架及尾架后顶针在受力 后的位移 以便计算其各部件刚度及机床刚度及绘制其刚度曲线 三 实验仪器设备三 实验仪器设备 C6140H 车床 ES 03A 标准测力仪 千分表及表架 工件 刚性心轴 等 四 实验原理四 实验原理 机械加工时 机床的有关部件 夹具 刀具 和工件在切削力的作用下 都会不 同程度的变形 导致刀刃和加工表面在 Y 方向的相对位置发生变化 产生加工误差 工艺系统在力 y F 的作用下的总位移 系统 y 是各个组成部分位移 系统 y 机床 y 夹具 y 工件 y 的叠加 即 工件刀具夹具机床系统 yyyyy 系统系统 y Fk y 机床机床 y Fk y 夹具夹具 y Fk y 刀具刀具 y Fk y 工件工件 y Fk y 所以机床综合刚度 工件刀具夹具机床系统 y 1y 1y 1y 1 1 k 五 实验步骤五 实验步骤 1 按图 1 所示安装测力仪和各千分表 注意各千分表的表头要在工件的中心轴线 上 2 先预加一定的载荷消除接触面间隙 各表校零 3 旋转加力螺钉 开始施加载荷 每 20KG 加一次 间隔时间为 2 3 分钟 并记 下各表的读数 依次加 40 60 200KG 4 加载到 200KG 后 开始卸载 从 200KG 卸到 180KG 并记下各表的计数 再依次 卸 160 140 120 20 0 间隔时间为 2 3 分钟 同时记录各表的计数 机械制造工艺基础 实验指导书 7 按照上述方法重复加载三次 取平均值绘曲线图 5 卸下各仪表及工具 擦拭处理 实 验 报 告 机械制造工艺基础 实验指导书 8 1 填写加 卸载记录于下表中 床 头 m 刀 架 m 尾 架 m 第一次第二次第三次第一次第二次第三次第一次第二次第三次 载荷 kg 刻度 显示 mm 加 载 卸 载 加 载 卸 载 加 载 卸 载 加 载 卸 载 加 载 卸 载 加 载 卸 载 加 载 卸 载 加 载 卸 载 加 载 卸 载 01 00 201 54 402 08 602 62 803 16 1003 70 1204 24 1404 78 1605 32 1805 86 2006 40 2 计算车床平均静刚度 K床头 K尾座 K刀架 K系统 3 以变形 Y 为横坐标 载荷 Py为纵坐标 画出车床各部件 床头 尾座和刀架 的 机械制造工艺基础 实验指导书 9 刚度曲线图 4 实验中 加载曲线与卸载曲线不重合 为什么 5 当载荷去除后 变形恢复不到起点 什么因素影响的 实验三实验三 普通车床三箱普通车床三箱 Py kg Y m 机械制造工艺基础 实验指导书 10 一 实验目的一 实验目的 了解机床的传动系统 传动结构 机床的操纵机构及其操作方法 熟悉和掌握机 床主要部件及其调整方法 二 实验设备二 实验设备 C6140H 型普通车床 三 实验内容三 实验内容 机床的操纵方法和机床运动的调整方法 了解主轴箱的结构 主轴变速操作机构 的工作原理 离合器与制动器的操纵及其调整 四 实验步骤四 实验步骤 1 闭合电源开关 闭合机床总开关 启动电动机 操纵离合器 使主轴启动 停止 反向熟悉离合器操纵手柄的使用 2 接通丝杠 加工螺纹传动链接通 掌握加工螺纹时机床的调整方法 调整机床 使其加工螺距 t 3mm 旋向为左旋 t 24mm 旋向为右旋 3 接通光杠 熟悉机动进给手柄的操作方法 观察搬动手柄时的操作方法 观察搬 动手柄时刀架部件的运动状态 操纵快速电机 使刀架快速移动 4 断开机床总开关和电源开关 打开主轴箱 对照传动系统图找到各个传动轴 观 察滑移齿轮的结构形式 固定齿轮的结构形式及固定方法 5 观察离合器 制动器及其操纵 离合器与制动器怎样实现互锁 6 观察 II 轴上的滑移齿轮操纵机构 本机构使用了那些操纵件 滑移齿轮的位置 是怎样保证的 既滑移齿轮是怎样定位的 7 观察轴 IV 轴上的滑移齿轮及主轴上的离合器是怎样操纵的 使用了那些操纵 件 掌握主轴的变速方法 五 注意事项五 注意事项 1 机床开动时要远离机床运动部件 以免发生危险 机床主轴箱打开后 不要用手 去摸齿轮 离合器等 不要将杂物掉进主轴箱里 以免损坏设备 2 机床开动前要对机床按要求进行润滑 实验完毕后将机床各部件及操纵机构复原 并对机床导轨部分加油 打扫场地 实 验 报 告 机械制造工艺基础 实验指导书 11 1 卸荷皮带轮工作原理是什么 2 摩擦片离合器的工作原理是什么 通过什么环节可以保持离合器的自锁 3 超越离合器 安全离合器的用途和工作原理是什么 机械制造工艺基础 实验指导书 12 4 绘制车床主运动传动系统图 计算出最高转速和最低转速 实验四实验四 加工误差统计分析加工误差统计分析 机械制造工艺基础 实验指导书 13 一 实验目的实验目的 运用统计分析法研究一批零件在加工过程中尺寸的变化规律 来分析加工误差的 性质和产生原因 并提出消除或降低加工误差的途径和方法 通过本实验使同学能够 掌握综合分析机械加工误差的基本方法 二 实验装置及工具材料二 实验装置及工具材料 1 M1040A 型无心磨床 2 50 根直径尺寸 D 20 0 10 0 04mm 的小轴 3 游标卡尺 测量范围 0 125mm 游标读数值 0 02mm 三 实验内容三 实验内容 在无心磨床上连续磨削一批试件 50 件 按加工顺序用游标卡尺测量其直径尺寸 并记录之 然后画尺寸点图和 R 图 并从点图上取尺寸比较稳定 即尽量排除掉X 变值系统性误差的影响 的一段时间内连续加工的零件 50 件 由此计算出 并X 做出尺寸分布图 分析加工过程中产生误差的性质 工序所能达到的加工精度 工艺 过程的稳定性和工艺能力 提出消除或降低加工误差的措施 四 实验步骤四 实验步骤 1 按给定尺寸 d 0 0 02 mm 调整机床 试磨五件工件 使得平均尺寸应保 证在公差带中心稍偏下为宜 然后用贯穿法连续磨削一批零件 2 按工件的磨削顺序 用游标卡尺测量其直径尺寸 并将每一根小轴的测量结果 填入表格中 为了获得正确的测量结果 应在小轴的不同截面和同一截面的不同方向 进行测量 取得平均值 3 清理机床 收拾所用量具 工具等 4 整理实验数据 做实验报告 五 实验报告要求及数据处理五 实验报告要求及数据处理 1 分布曲线图的绘制 1 从小轴直径实测值 50 个数据 中 找出最大值 xmax和最小值 xmin并在表中 画上记号 2 计算组距 h 关于分组数的确定见表 4 1 表 4 1 分组数的确定 抽查零件数 n分 组 数 k一般使用组数 k 50 100 100 250 250 以上 6 10 7 12 10 20 10 10 10 实践证明 组数太少会掩盖组内数据的变动情况 组数太多会使各组的高度参差 不齐 从而看不出变化规律 通常确定的组数要使每组平均至少摊到 4 5 个数据 根 机械制造工艺基础 实验指导书 14 据表 1 可求得组距 组距 h Xmax Xmin K 3 计算第一组的上下界限值 Xmin h 2 4 计算其余各组的上下界限值 第一组的上界限值就是第二组的下界限值 第 二组的下界限值加上组距就是第二组的上界限值 其余类推 并将每组小轴尺寸范围 填入实验报告 小轴频数分布表 5 计算各组的中心值 Xi Xi 某组上限值 某组下限值 2 6 统计各组的小轴频数 m 计算各组频率 m n n 50 7 以频数或频率为纵坐标 组距为横坐标 画出一系列直方形 即直方图 通 过直方图能够更形象 更清楚地反映出小轴尺寸分散的规律性 如果将各矩形顶端的 中心点连成曲线 就可绘出一条中间凸起两边逐渐低的频率分布曲线 如图 4 1 所示 图 4 1 分布曲线图 作分布曲线图的目的 是通过观察图的形状 判断生产过程是否稳定 预测生产 过程的加工质量 然后和零件尺寸公差比较 即可确定有无废品 根据分布曲线还可 以看出影响加工精度的误差性质 从而分析原因 找出解决加工误差问题的途经 一 般来说 系统误差规律性比较强 这类因素比较容易被识别 并且可通过调整等法将 其减小或消除 但随机性误差产生的因素比较复杂 且又是难以查找 必要时可将各 种可能产生的因素一一分析 最终查明原因 提出解决措施 2 R 图的绘制x 对所磨削的一批试件尺寸依次按每五个一组进行分组 并以横坐标表示分组的顺序 号 以每组工件误差的平均值为纵坐标 同时把每组的极差 R x x 做为另一 imaxmini 点的纵坐标 则可得到 R 图 如图 4 2 所示 图中各控制线按下式确定 x 图的中心线为 x k i i x K x 1 1 表一 x 分 散 范 围 n m 频率 机械制造工艺基础 实验指导书 15 图上控制界限 xRAxxu 图下控制界限 xRAxxl 其中系数 A 取 0 58 R 图的中心线为 k i i R K R 1 1 R 图的上控制界限 RDRu 其中系数 D 为 2 11 K 为工件分组数 1 lx 组次 R 图 4 2 图Rx 由图可判断该工艺过程的稳定性 Rx 3 工艺能力分析 所谓工艺能力是用工艺能力系数 C 来表示的 它是公差范围 T 和实际加工误差 p 分散范围 6 之比 即 C T 6 p 根据工艺能力系数 C 的大小 可将工艺分成 5 个等级 p C 1 67 为特级 说明工艺能力过高 不一定