机械设计实验指导书

1、 1机械设计实验指导书目 录实验一 车刀几何角度的测量1实验二 加工精度统计分析实验4实验三 用“生产法”测定车床刚度实验9实验四 切削变形的测定分析实验11PAGE 2实验一、车刀几何角度的测量实验目的及要求:研究车刀(直头外园车刀、弯头车刀和切断刀等)的构造。根据刀具几何角度的定义，使用车刀量角仪，按主剖现参考系和法剖面参考系测量车刀的、等角。根据测量结果绘制车刀的角度标注图及其与工件的相关位置。实验所用的设备及工具车刀量角仪。直头外园车刀、弯头车刀、切断刀、900外园车刀、螺纹车刀。仪器的构造与说明：车刀量角仪的构造如图所示 车刀的几何角度是在车刀的各辅助平面内测量的,而车刀上除法剖面以

2、外的所有剖面均垂直于车刀的基面，因此，以工作台上平面作为车刀的基面，以大指针的量刀板平面代表各剖面，当工作台转到不同位置时，即能测出车刀各剖面内角度(包括切削平面内角度)。 测量基面内角度时，大指针量刀板代表走刀方向。将副量角器上的小指针指着测出的刃倾角s的值，这时大指针量刀板所在的平面即为车刀的法剖面，因此能测出车刀法剖面内角度。四、车刀几何角度的测量方法和步骤将车刀置于如图所示的矩形工作台面上，侧面紧靠定位块，测量车刀主、副切削刀上角度的顺序依次是: l、主偏角的测量 大小指针对零，以顺时针方向旋转矩形工作台，同时推动车刀沿刀台侧面(紧贴)前进，使主切副刃与量刀板正面密合，这时量刀板面为切

3、削平面，则矩形工作台指针2a指向盘形工作台上的刻度值即为主偏角。2、刃倾角的测量测出主偏角后，矩形工作台位置不变，旋松定位手轮5c，逆时针方向旋转升降螺母3b，微升量角器，并微推进车刀，使量刀板底面紧贴主切削刃，则大指针所指的角度即为值(左正、右负)。3、前角的测量将矩形工作台逆时针方向转，这时量刀板平面为主剖面，调整主量角器的高度及车刀的位置，使量刀板底边紧靠前刀面，则大指针所指的角度即为值(右正，左负)。4、后角的测量车刀的定位与测量前角相同，只是使量刀板的侧面与车刀的后刀面贴紧，则大指针所指的角度即为值。5、法向前角与后角的测量与测主剖面车刀角度的原理和方法相同，只是在测量时，应旋松固紧

4、手轮4b，旋转摇臂4c，按刃倾角正负值顺（逆）时针方向旋转值后，用4b固紧，这时量刀板平面为法剖面，即可按法前角与法后角定义分别测出。6、副偏角的测量大、小指针对零，逆时针方向旋转矩形工作台使副切削刃紧靠量刀板平面，即可在盘形工作台上的刻度值上读出。7、副前角与副后角的测量将矩形工作台顺时针方向旋转，测量方法与主前角和主后角相同。 3实验一车刀几何角度测量实验报告班级姓名 学号 一、测量数据角度名角度值刀具名二、根据测量结果绘制车刀的角度标注图及其与工件的相关位置 5 4实验二 加工精度统计分析实验一、实验目的与要求1实验目的：通过实验掌握加工精度统计分析的基础原理与方法。2实验要求：在调整好

5、的机床上连续加工一批试件，对测得的加工尺寸进行数据处理，用统计分析的方法，分析此工序的加工精度，具体要求如下： = 1 * GB3 绘制分布曲线，并计算平均尺寸和标准差，确定此工序的加工精度能力与等级。 = 2 * GB3 绘制点图，分析工序加工稳定性二、实验的基本原理在调整好的机床上加工一批工件时，由于加工误差的影响，使工件尺寸的实际值各不相同。通过实测这批工件的加工尺寸可以做出频数点方图和实际分布曲线。若工件数量较多，尺寸间距值较小，实际分布曲线就接近光滑曲线。在没有明显变值系统误差和优势因素的情况下，工件尺寸的实际分布曲线就接近正态分布曲线，其方程式为：y式中：y概率密度x工件实际尺寸工

6、件平均尺寸标准差xO工件尺寸可以近似认为分布在3的范围之内，按照分布范围等于6的规律，可以用下式计算确定工序的工艺能力系数Cp为：33Cp= 图1 正态分布曲线式中：T工序尺寸的公差根据分布曲线可以判定加工误差的属性，区分常值系统误差与随机误差，并能比较方便的研究工序的加工精度。但是，分布曲线未考虑加工顺序，不能识别变值系统误差，而上分布曲线必须待一批工件加工完成之后才能进行分析，不能在加工中及时提供精度信息。为此，需要采用点图或-R点图法，边加工边分析，及时调整机床控制加工精度。按照工件加工顺序做出的点图，可以反映加工尺寸变化和时间的关系，根据图中工件尺寸变化的趋势，识别出变值系统误差，从而

7、可以及时采取措施控制误差。-R图为平均尺寸极差控制图，它是将顺序加工的一批工件按一定数量分组，以样组序号为横坐标，以每组中工件的平均尺寸和尺寸极差R为纵坐标，分别做出的x和R点图。为了在点图上取得判据，以判断工序的稳定程度，需要在点图上画出上下控制线和中心线，这样就可以根据此后加工工件的平均尺寸与尺寸的分散范围的变化情况，对工序加工稳定性做出判断。三、实验设备、仪器和试件本实验因设备条件有限，用高精度的MAXAK车床替代无心磨床或自动机床。此外，试件数量取为50件，近似模拟实验所需条件。机床：MAXAK车床仪器：比较仪量具：块规一组，千分尺一把1.6计算工具：计算器一个试件：G45T试件，尺寸

8、DL，粗糙度按指定加工直径尺寸，调整好车刀的位置，然后自动走刀连续加工一批工件（50个）四、实验步骤1调整好机床，加工一批工件（50）；2用适当尺寸的块规调整好比较仪；3按加工顺序排列，逐个测量工件的直径尺寸并记录测量结果；4绘制点图，分析产生工序误差的原因；5绘制实验分布曲线，作图步骤如下： = 1 * GB3 找出这批工件加工尺寸数据的最大值与最小值，即Xmax，Xmin； = 2 * GB3 确定分组数K（建议K可选在712之间）； = 3 * GB3 计算组距h 决定组界；做频数分布表；计算和；绘制实验分布曲线，算出及6值；计算工艺能力系数CP。6、绘制-R图，作图步骤如下：（1）取定

9、m值，计算出每组数据的及R；（2）计算及R；（3）计算图及R图的控制限尺寸；（4）绘制-R图，并分析工序是否稳定。 7 6实验二加工精度统计分析实验报告班级姓名 学号 实验的记录与数据整理1、原始数据记录表表1 原始数据记录表（基本尺寸与实测尺寸之差，单位：m）组号测 量 值总计X平均值极差R组号测量值总计X平均值极差Rx1x2x3x4x5x1x2x3x4x51728394105116122、绘制点图（最好用座标纸） O尺寸工件序号3、频数分布表表2 频数分布表组号组 距组中值（m）频数频率%频率密度/m-1自（m）至（m）12345678910 x= m = 微米CP= 4、绘制分布曲线图O

10、密度尺寸5、绘制-R控制图计算图的控制线：上控制线 下控制线R图的控制线 上控制线OR组次Ox组次每组件数mAD40.732.2850.582.11二、试验结果的分析与讨论1、本工序点图说明了什么问题？2、本工序的分布曲线图是否接近正态分布曲线？3、根据工序精度系数，本工序属几级工序？4、从-R图看，本工序的工艺过程稳定吗？如果不稳定，试分析其原因。 10 9实验三 用“生产法”测定车床刚度实验一、实验目的通过本实验，使学生了解工艺系统刚度、毛坯误差复映对加工精度的影响。二、实验要求1、深入理解机床刚度、工艺系统刚度、毛坯误差复映系数三个基本概念，并掌握它们的计算方法。2、掌握“生产法”测定机

11、床刚度的原理和方法。3、分析机床刚度，毛坯误差对加工精度的影响规律，三、实验原理本实验主要运用复映规律及工艺系统刚度与各组成环节刚度的关系，计算机床各部件的刚度。根据：g/m=CFyf0.75/kxt=(复映系数)先给定一个已知的毛坯误差m，一次走刀后，实测出g，并根据给定的工件材料，切削条件，由“切削原理”查得CFy、，故可用上式计算出各个位置的系统刚度。因此可用以下三元一次方程，求解机床三个部件的刚度。既ktj（头架刚度）、kwz（尾座刚度）、kdj（刀架刚度）。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、实验设备及试件1、设备：带尾座的车床2、量具：外径千分尺3、试件：如实验报告所附图结构，预车三个台阶来形成三个m。五、实验步骤1、熟悉机床操作，将试件安装在两顶尖间，松紧适度。2、选择切削参数，可参考以下范围：f=0.10.4mm/r,ap=0.53mm,v根据所选择刀具材料确定，不宜过高或过低。3、测定试件毛坯误差m（三处）并记录。4、按所选择参数调整机床，一次走刀车削三个台阶。5、加工完毕，测量工件有关尺寸，计算g（三处）并记录。6、整理数据，进行计算。7、根据实验结果，分析总结机床刚度，毛坯误差的影响规律。用“生产法”测定车床刚度实验报告机床型号： 工件材料：切

13、削参数：v= f= ap=查“切削原理”：= CFy=D d D d D d试件图计算各处的系统刚度：kxt=(1/)CFyf0.75kxt=(1/)CFyf0.75kxt=(1/)CFyf0.75机床部件刚度：刀架：1/kdj=(2/kxt)-0.5(1/kxt)+(1/kxt)床头：1/ktj=(1/kxt)-(1/kdj)尾座：1/kwz=(1/kxt)-(1/kdj)式中下标：、误差记录及复映系数计算表毛坯误差m=D-d=m=D-d=m=D-d=零件误差g=D-d=g= D-d=g= D-d=复映系数=g/m=g/m=g/m=思考题：对实验结果进行综合分析。 12 11实验四、切削变形

14、的测定分析实验一、实验目的本实验的目的，是通过对切削变形系数的测定，研究金属切削变形的规律，具体地说，就是研究切削速度和进给量对切削变形系数的影响。观察在上述条件变化的时候，切削类型和切屑卷曲的变化情况以及表面粗糙度的变化情况。另外，要了解研究切削变形所用的设备仪器及方法。二、实验设备和工具1、CA6140普通车床一台；2、硬质合金外圆车刀（YTl5）；3、游标卡尺、钢板尺、细铜丝或线；4、A3钢试件；5、粗糙度样板一套。三、实验原理金属切削过程，就其本质来说，就是被切削金属在刀具切削刃和前刀面的作用下，经受挤压而产生剪切滑移变形，形成切屑的过程。由金属层变成切屑后，其长度收缩，厚度增加，切削

15、宽度方向变化不大，可忽略不计。通常以切削层长度变化的大小，即变形系数作为衡量切削变形程度的指标。式中，lc切削层长度；lch切屑长度。四、实验内容与实验步骤1、计算切削层长度lc为了在实验时获得一段段切屑，并能测量出切削层的长度，采用的试件（如图所示）是在圆柱棒料试件上开出三个槽。槽的尺寸B很小，这样既能算出lc的值，又可减少刀具冲击。为此，采用铣削的方法来加工槽，再槽中镶嵌键，以达到断屑和保护刀尖的目的。量出试件外径D，根据背吃刀量ap，就可以用下式算出切削层平均长度：切削试验用试件2、根据实验要求，选取切削用量：切削速度v、进给量f、背吃刀量ap，并把切削速度v变成转速ns，其公式为：式中，v切削速度，m/min；D试件直径，mm。3、调整机床：根据ns把主轴箱的变速手柄放到相应的位置上。4、切削变形测定：开始加工试件，即可得到切屑，用铜丝和钢板尺测量出切屑的长度lch，铜丝要绕在切屑底层的中部。为了提高测量的准确性，在每次切削条件下，要测出三个切屑的长度，取其平均值，计