机械制造关键技术下试验参考指导书新.doc

《机械制造技术(下)》实验指引
实验一 组合夹具拼装实验
一、实验目
1．掌握工件定位原理、夹紧原理、定位基准面选取办法。
2．理解组合夹具分类办法，组合夹具元件标记办法。
3．掌握组合夹具组装环节。
二、实验属性
本实验为设计性实验
三、实验仪器设备及器材
1．组合夹具一套。
2．螺丝刀3把。
3．活动板手3把。
四、实验规定
1．依照自己所学，拟订出实验环节；
2．并依照实验指引教师对机器零件加工部位规定，提出加工方案，选取所用机床；
3．对的选取定位基准面，按照定位原理、夹紧原理原则，组装出符合机床使用夹具一套；
4．实脸完毕后，经实验教师检查、验收，合格后，画出夹具示意简图，完毕实验报告；
5．将所用工具、夹具元件拆下、擦拭干净后，放回本来地方；
6．清扫卫生后，方可离开实验室。
五、实验原理
1．组合夹具元件
国内当前生产和使用组合夹具，多为槽系组合夹具，其元件间以键和键槽定位。用孔和圆销定位组合夹具称作孔系组合夹具，也已在生产中使用。
（1）元件分类及用途
组合夹具依照其承载能力大小分为三种系列：
① 16mm槽系列，俗称大型组合夹具；
② 12mm槽系列，俗称中型组合夹具；
③ 8mm、6mm槽系列，俗称小型组合夹具。
其划分根据重要是连接螺栓直径、定位键槽尺寸及支承件界面尺寸。
组合夹具元件依照元件构造、形状和用途而分类。如按其用途不同，可划分为八大类，详见表1.1。
表1.1 元件类别及用途
序号
类 别
作 用
1
基本件
夹具基本元件
2
支承件
作夹具骨架元件
3
定位件
元件间定位和工件对的安装用元件
4
导向件
在夹具上拟定切削工具位置元件
5
压紧件
作压紧元件或工件元件
6
紧固件
作紧固元件或工件元件
7
其他件
在夹具中起辅助作用元件
8
合件
用于分度、导向、支承等组合件

（2）元件编号办法
组合夹具分类编号原则和标记办法，按照原机械工业部原则(JB2811—79)规定如下：
1）元件分类编号以分数形势表达。
分子表达元件型、类、组、品种，称之为“分类编号”。
元件分大、中、小三个类型，用汉语拼音大、中、小三字字头表达：
D---大（Da）型组合夹具元件，即16mm槽系列组合夹具元件;
Z---中（Zhong）型组合夹具元件，即12mm槽系列组合夹具元件;
X---小（Xiao）型组合夹具元件，即8mm或6mm槽系列组合夹具元件。
2）元件类、组、品种各用一位数字表达。
第一位数字表达元件“类”，按元件用途划分，用数字1～9表达。
1---基本件；2---支承件；3---定位件；1---导向件；5---压紧件；6---紧固件；7---其他件；8---合件；9---组装用工具和辅具。
第二位数字表达元件类中“组”，按元件用途划分，用数字0～9表达。
第三位数字表达“组”中“品种”，按元件构造特性划分，用数字0～9表达。
3）分母表达元件规格特性尺寸，普通用L×B×H---称规格。
【例】

（3）元件名称、构造及尺寸标注
1985年机械工业部颁布了“12mm槽系列组合夹具元件”部原则(JB3930.1～3930.119-85)。各类元件名称、构造和尺寸标注如下。
第一类，基本件：涉及方型基本板、长方形基本板和基本角铁等，见表1.2。
第二类，支承件：涉及各种垫片、垫板、支承、角铁、V型角铁、伸长板和菱形板等，见表1.3。
第三类，定位件：涉及各种键、定位销、定位盘、角度定位件、定位支承、定位板和V型件，见表1.4。
第四类，导向件：涉及各种钻模板、钻套、铰套和导向支承等，见表1.5。
第五类，压紧件：涉及各种压板，见表1.6。
第六类，紧固件：涉及各种螺栓、螺钉、螺母和垫片等，见表1.7。
第七类，其他件：涉及除上述六类外各种用途单件元件，如连接板、滚花手柄、各种支钉和支承冒、支承环、弹簧、二爪支承、三爪支承及平衡块等，见表1.8。
此外尚有某些组合件及组装工具和辅具等，见表1.9和表1.10。
表1.2 基本件
原则代号
名称
构造示意图
规格标注
JB3930.1-85
简式方形基本板

L×B×H
JB3930.2-85
二侧槽方形基本板

L×B×H
JB3930.3-85
四侧槽方形基本板

L×B×H
JB3930.4-85
简式长方形基本板

L×B×H
JB3930.5-85
长方形基本板

L×B×H
JB3930.6-85
基本角铁

L×B×H
JB3930.7-85
45°圆形基本板

D×H
JB3930.8-85
60°圆形基本板

D×H
JB3930.9-85
90°圆形基本板

D×H

表1.3支承件
原则代号
名称
构造示意图
规格标注
JB3930.10-85
简式方支承

L×B×H
JB3930.11-85
对称槽方支承

L×B×H
JB3930.12-85
直角槽方支承

L×B×H
JB3930.13-85
简式小长方支承

L×B×H
JB3930.14-85
小长方支承

L×B×H
JB3930.15-85
对称槽大长方支承

L×B×H
JB3930.16-85
多槽大长方支承

L×B×H
JB3930.17-85
紧固支撑

L×B×H
JB3930.18-85
小长方空心支承

L×B×H
JB3930.19-85
长方空心支承

L×B×H
JB3930.20-85
大长方空心支承

L×B×H
JB3930.21-85
加长空心支承

L×B×H
JB3930.22-85
45宽单槽伸长板

L×B×H
JB3930.23-85
60宽单槽伸长板

L×B×H
JB3930.24-85
60宽双糟伸长板

L×B×H
JB3930.25-85
90宽双糟伸长板

L×B×H
JB3930.26-85
加筋角铁

L×B×H
JB3930.27-85
左支承角铁

L×B×H
JB3930.28-85
右支承角铁

L×B×H
JB3930.29-85
宽角铁

L×B×H
JB3930.30-85
角度垫板

L×B×α
JB3930.31-85
角度支承

L×B×H×α
JB3930.32-85
左角度支承

L×B×H×α
JB3930.33-85
右角度支承

L×B×H×α

表1.4定位件
原则代号
名称
构造示意图
规格标注
JB3930.34-85
平键

L×B×H
JB3930.35-85
T形键

L×B×H
JB3930.36-85
偏心键

L×B×H
JB3930.37-85
圆形定位销

d×D×L
JB3930.38-85
菱形定位销

d×D×L
JB3930.39-85
圆形定位盘

D×d
JB3930.40-85
菱形定位盘

D×d×L
JB3930.41-85
三菱定位支座

D×B×α
JB3930.42-85
角度支座

D×B×α
JB3930.43-85
方形定位支座

D×B
JB3930.44-85
六菱定位支座

D×B×α
JB3930.45-85
定位接头

L×B×d
JB3930.46-85
端孔定位支承

D×L×B×H
JB3930.47-85
侧孔定位支承

D×L×B×H
JB3930.48-85
侧中孔定位支承

D×L×B×H
JB3930.49-85
无台阶定位板

D×L×B×H
JB3930.50-85
有台阶定位板

D×L×B×H
JB3930.51-85
V形板

L×B×H×D
JB3930.52-85
V形支承

L×B×H
JB3930.53-85
活动V形铁

L×B×H
JB3930.54-85
左菱形板

L×B×H
JB3930.55-85
右菱形板

L×B×H
JB3930.56-85
左角铁

L×B×H
JB3930.57-85
右角铁

L×B×H
JB3930.58-85
V形角铁

L×B×H

表1.5 导向件
原则代号
名称
构造示意图
规格标注
JB3930.59-85
固定钻套

D×d×H
JB3930.60-85
快换钻镗套

D×d×H
JB3930.61-85
立式钻模板

D×L×B
JB3930.62-85
左偏心钻模板

D×L×B×A
JB3930.63-85
右偏心钻模板

D×L×B×A
JB3930.64-85
钻模板

D×L×B
JB3930.65-85
双槽钻模板

D×L×B
JB3930.66-85
中心钻模板

D×L×B
JB3930.67-85
角铁形镗孔支承

D×L×B×H
JB3930.68-85
长方形镗孔支承

D×L×B×H
JB3930.69-85
侧孔镗孔支承

D×L×B×H
JB3930.70-85
侧中孔镗孔支承

D×L×B×H

表1.6 压紧件
原则代号
名称
构造示意图
规格标注
JB3930.71-85
平压板

L×B×H
JB3930.72-85
伸长压板

L×B×H
JB3930.73-85
U形压板

L×B×H
JB3930.74-85
叉形压板

L×B×H
JB3930.75-85
圆形压板

d×H
JB3930.76-85
回转压板

L×R
JB3930.77-85
关节压板

L×B×H
JB3930.78-85
摇板

L×H
JB3930.79-85
弯压板

L×B×H

表1.7 紧固件
原则代号
名称
构造示意图
规格标注
JB3930.80-85
六角螺母

D×H
JB3930.81-85
带肩六角螺母

D×H
JB3930.82-85
长方螺母

D×L
JB3930.83-85
圆螺母

D×d×H
JB3930.84-85
滚花螺母

D×H
JB3930.85-85
过渡螺母

D×d
JB3930.86-85
双头螺栓

d×L
JB3930.87-85
槽用方头螺栓

d×B×L
JB3930.88-85
槽用长方头螺栓

d×B×L
JB3930.89-85
关节螺栓

d×L
JB3930.90-85
球头螺钉

d×L
JB3930.91-85
压紧螺钉

d×L
JB3930.92-85
定位螺钉

D×d
JB3930.93-85
平垫圈

D×d
JB3930.94-85
凸球面垫圈

D×d
JB3930.95-85
凹球面垫圈

D×d

表1.8 其他件
原则代号
名称
构造示意图
规格标注
JB3930.96-85
连接板

L×B×H
JB3930.97-85
平面支钉

d×H
JB3930.98-85
球头支钉

d×H
JB3930.99-85
鳞齿支钉

d×H
JB3930.100-85
钻套螺钉

d×L
JB3930.101-85
平面支承帽

D×H
JB3930.102-85
球面支承帽

D×H
JB3930.103-85
鳞齿支承帽

D×H
JB3930.104-85
二爪支承

d×H
JB3930.105-85
三爪支承

d×H
JB3930.106-85
支承环

d×D×H
JB3930.107-85
轴销

d×L
JB3930.108-85
对位轴

d×L
JB3930.109-85
空心轴

d×L
JB3930.110-85
顶尖

d×L
JB3930.111-85
对定栓

d×L
JB3930.112-85
平衡块

R×H
JB3930.113-85
手柄

d×L

表1.9 组合件
原则代号
名称
构造示意图
规格标注
JB3930.114-85
顶尖座

L×B×H
JB3930.115-85
可调V形铁

L×B×H
JB3930.116-85
折合板

L×B
JB3930.117-85
侧支钉

H×D
JB3930.118-85
摆动头

d×L
JB3930.119-85
关节叉头

H×D

表1.10 组装工具和辅具
原则代号
名称
构造示意图
规格标注
JB3627.1-84
六角套筒扳手

JB3627.2-84
电动扳手六角头

JB3627.3-84
丁字形四爪扳手

JB3627.4-84
电动扳手四爪头

JB3627.5-84
四爪扳手

JB3627.6-84
拨杆

JB3627.7-84
铜锤头

JB3627.8-84
钻孔夹具检查棒

A型、B型
JB3627.9-84
镗孔夹具检查棒

JB3627.10-84
空心镗孔夹具检查棒

JB3627.11-84
连接盘

A型

B型

C型

D型

E型

F型

2．工件在组合夹具中定位
（1）定位
工件在组合夹具上定位任务是：既要保证单个工件相对于已经调节好刀具位置精确性，又要保证一批工件相对于刀具位置一致性。在组装组合夹具时，一方面要熟悉和掌握工件在组合夹具中定位基本原理和办法，拟定出定位方案，在此基本上依照工件加工规定，分析定位精确性和可靠性，最后通过组装达到夹具构造合理化。
（2）基准
与组合夹具关系较大是工序基准和定为基准。
1）工序基准
组合夹具是为加工工件某些表面而组装，因此工序基准和加工尺寸是选取定位基准和组装夹具重要根据。
2）定位基准
工件定位也就是使定位基准获得拟定位置。
（3）六点定位原理
工件在夹具中定位元件定位状况可以用支撑点概念进行简化分析，定位元件能简化成支撑点个数就相称于其具备多少个自由度约束能力。工件在夹具中需要约束多少个自由度完全取决于工件加工规定，最多需要支撑点个数不能不不大于六个。
（4）工件在组合夹具中定位
1）完全定位与不完全定位
依照加工规定，工件六个自由度被完全限制时称为完全定位方式。但在许多状况下，依照加工规定，限制自由度数目少于六个状况称为不完全定位方式。完全定位和不完全定位都是符合加工规定定位，且不完全定位可以转化为完全定位方式。
2）欠定位与过定位
依照加工规定，工件应当约束自由度而没有被定位元件约束现象称为欠定位。欠定位不能满足加工规定，因而不容许浮现。而如果有两个或两个以上定位元件同步约束了工件同一种或几种自由度现象称为过定位。过定位构造在一定工艺办法后对工件加工过程是故意义。
3．工件在组合夹具中夹紧
在机械加工过程中，切削力、重力、支承反力和惯性力均作用在工件上，为了使工件保持定位时对的位置，必要将工件夹紧，以使夹紧力与上述各力平衡。夹具中将工件夹紧机构称为夹紧机构。对组合夹具夹紧机构有如下规定：
（1）夹紧不能破坏工件定位。
（2）加快后工件和组合夹具元件变形要小。
（3）夹紧力大小要适合。
（4）夹紧动作力求迅速、省力。
（5）加快装置不要妨碍工件装卸。
（6）夹紧力应指向工件各定位基准支承面，力作用点应落在支承面内或支承点上。
六、实验环节
1．熟悉关于技术资料
这是组装过程开始第一步，其目在于明确组装规定和条件.与组装关于原始资料重要涉及如下各方面内容。
(1)工件
1)工件形状与轮廓尺寸。
2)加工部位与加工办法。
3)加工精度与技术规定。
4)定位基准及工序尺寸。
5)关于前、后工序规定。
6)加工批量与使用时间。
(2)机床、刀具
1)机床型号及重要技术参数。
2)机床主轴或工作台安装尺寸。
3)可供使用刀具种类、规格及特点。
4)刀具或辅具所规定配合尺寸。
(3)夹具
从本单位或外单位组装过组合夹具中，检索出类似组合夹具组装记录，供组装时参照。
(4)夹具使用部门
使用车间地点，现场条件、操作工人技术水平等，也是组装前应予以考虑因素。
在熟悉和掌握上述关于资料过程中，应结合该组合夹具组装工作认真分析关于问题，例如，定位规定与否合理，加工精度能否达到，组装时间与否容许，个人组装技术能否胜任，等等。如发现问题，应及时与关于单位或部门协商解决。
2．初步拟订组装方案
拟订组装方案就是依照原始资料，应用组合夹具基本组装原理来构思夹具基本构造，以满足组装规定。普通过程如下：
（1）局部构造构思。普通应一方面考虑定位方案和定位某些构造，另一方面考虑刀具引导方案和引导某些构造，然后考虑夹紧方案和夹紧某些机构，最后考虑基本某些和其她某些构造。
（2）整体构造构思。在各局部构造初步拟定后，应考虑如何将这些局部构造连成一种整体，此时应特别注意整体构造和各某些之间协调。
（3）关于尺寸计算和分析，其中涉及：工件工序尺寸，夹具构造尺寸，测量尺寸，角度以及精度分析等。此外，在构思夹具构造时，还需进行必要受力分析，以保证夹具备足够刚度。
（4）元件品种、规格选用。
（5）调节与测量办法拟定。
（6）提出专用件及特殊规定。
3．试装
按拟订组装方案用实际元件初步组装成一种“模样”，以验证组装方案与否能满足工件、机床、夹具、刀具等各方面规定，以及发现存在问题和提出改进办法等等，这个过程就是试装。
试装时一定要按规定尺寸，对每一局部构造及整体构造进行试装，仔细检查每一种定位键、螺栓安装位置。
4．拟定方案
针对试装时所发现各种问题，例如，各构造之间配备不当，尺寸计算中错误，安装定位键和螺栓困难，以及某些元件暂时短缺，等等，修正原方案，有时甚至重新拟订新方案，重新试装，直到满足设计规定为止，此时即可最后拟定组装方案。
5．选取元件、装配、调节和固定
所谓选取元件就是依照精度分析成果，从所规定规格元件中挑选适当精度元件。
按所规定位里和数量装上各定位键，用螺栓和螺母可靠地连接成不同形式组装单元，由组装单元装配成不同构造，最后组装成完整夹具。普通一套组合夹具组装顺
序是基本某些 定位某些 导向某些 压紧某些。装配时要对各关于尺寸进行侧量和调节，以达到精度规定。夹具上关于尺寸公差普通取工件相应公差～，若工件相应尺寸为自由公差，夹具尺寸公差可取±0.05mm，角度公差可取±5′。调节后应及时固定关于元件。
6．检查
检查是按零件加工精度及其她规定，在夹具交付使用之前，对夹具进行全面检查，必要时还应在机床上进行试切，以保证夹具合乎使用规定。
检查有自检、互检、专职检查三种。普通应尽量设立专职检查人员，检查时还应检查与组合夹具配套附件、专用件图纸、特殊使用阐明等与否齐全。
7．整顿和积累组装技术资料
积累组装技术资料是总结组装经脸，提高组装技术以及进行技术交流重要手段。一套组合夹具完整资料，不但对减轻组装劳动量和加快组装速度有利，并且能从中归纳总结出，某些新组装办法和组装规律。
七、思考题
1．总结组合夹具与专用夹具相似点和不同点。
八、实验报告内容
实验报告内容涉及：
一、实验目
二、实验设备及仪器型号
三、现场绘制组合夹具草图
四、思考题

实验二 主轴回旋精度测试实验
一、实验目
1．理解主轴回转精度概念
2．理解主轴回转精度测量原理及办法
二、实验属性
本实验为验证性实验
三、实验仪器设备及器材
1．VDL-1000数控铣床
2．Lion Precision主轴误差分析仪、电容传感器及安装座。
3．PC及SEA测量软件
四、实验规定
1．实验前预习实验指引书，熟悉实验仪器设备，制定实验方案。
2．实验中应认真观测实验中数据变化，仔细操作设备。
3．对实验中数据变化进行初步分析，严格按仪器设备操作规程操作。
4．按实验报告统一格式规定完毕实验报告。
五、实验原理
机床主轴回转精度是指机床主轴实际回转状况与抱负回转状况相符合限度。它是机床重要精度指标之一，可以用主轴回转误差运动范畴（即轴心线径向跳动量，轴向窜动量及角度偏摆量）作为衡量指标。
运用Lion Precision主轴误差分析仪及配套电容传感器可测量主轴不同转速下回转精度，在SEA测量软件中可以得出主轴径向和轴向同步误差、异步误差数据及相应图形。
名称解释：
同步误差：及平均误差，是总误差运动极座标图平均轮廓线，代表机床在抱负加工条件下所能加工出零件最佳圆度。
异步误差：是总误差运动对平均误差运动偏离，代表机床在抱负加工条件下所能获得表面精度。
基本误差：平均误差运动最密切圆，代表主轴轴心线每转一次轴向误差。
剩余误差：平均误差运动对基本误差图像偏离，代表端面加工平面度。
六、实验环节
1．将误差分析仪主机、传感器、传感器安装座、数据线、电源线等部件对的安装。
2．打开SEA软件，加载各通道传感器数据。
3．操作机床和SEA软件，分别在Z轴方向和X/Y轴方向对中原则球，然后使Z轴传感器复位。
4．设立SEA软件，使之可以显示测量成果并将窗口最大化。
5．操作机床，按下表依次设立主轴转速，每次待转速稳定1分钟后记录SEA软件中各项数据及图形。
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
转速(RPM)
400
800
1200
1600

2400
2800
3200
3600
4000
6．记录实验数据并分析，完毕实验报告。
实验数据样例：
转速（RPM）
径向（μm）
轴向（μm）
同步误差
异步误差
基本误差
剩余误差
异步误差
300
6.65
0.88
0.05
0.12
0.35

七、思考题
1．影响主轴回转精度重要因素有哪些?
八、实验报告内容
实验报告内容涉及：
一、实验目
二、实验设备及仪器型号
三、实验数据记录及解决
四、思考题

实验三 加工误差记录分析实验
一、实验目
1．通过实验使学生掌握用记录分析办法综合分析加工误差时所根据基本理论、知识和办法。
2．加工一批工件，测量其加工尺寸，对测得数据进行解决，用记录办法分析此工序加工精度，规定绘制图形并进行分析。
二、实验属性
本实验为综合性实验
三、实验仪器及设备
1．实验测量件轴100件
2．千分尺
3．计算器
四、实验规定
1．实验前预习实验指引书，熟悉实验过程，制定实验方案。
2．认真测量、记录实验数据，计算、记录分析数据变化状况。
3．按照规定绘图分析。
4．按照实验报告规定完毕实验报告。
五、实验原理
在加工过程中，由于随机误差和系统误差影响，使一批工件加工出来尺寸各并相似。通过测量一批工件加工尺寸可画出频数直方分布图。如果所取工件数量较多，组距较小时，折线图就近似实际分布曲线。在没有明显变值系统误差状况下，工件误差是由许多互相独立微小随机误差所构成，则工件尺寸分布符合正态分布，如图3－1所示。方程为：

式中 －工件平均尺寸；
－均方根误差；
－工件尺寸。
工件尺寸可以近似被以为分布在范畴内，工序工艺能力系数为：

式中 T－图纸规定工件尺寸公差。
图3－1 正态分布曲线

六、实验环节
1．测量工件加工尺寸，每个工件测量2次，记录测量成果。
2．绘制实验分布曲线，作图环节：
（1）找出这批工件加工尺寸最大值和最小值；
（2）拟定分组数K（建议K在7～12之间）
（3）计算组距d

（4）作出频数分布图；
（5）计算和
，

（6）绘出实验分布图线
（7）计算工序能力

七、实验数据登记表
序号
测量值
总计
平均值
序号
测量值
总计
平均值
X1
X2
X1
X2
1

51

2

52

3

53

4

54

5

55

6

56

7

57

8

58

9

59

10

60

11

61

12

62

13

63

14

64

15

65

16

66

17

67

18

68

19

69

20

70

21

71

22

72

23

73

24

74

25

75

26

76

27

77

28

78

29

79

30

80

31

81

32

82

33

83

34

84

35

85

36

86

37

87

38

88

39

89

40

90

41

91

42

92

43

93

44

94

45

95

46

96

47

97

48

98

49

99

50

100

八、实验数据解决
组号
组距
组中值（mm）
频数
频率
自（mm）
至（mm）
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1．绘制点图（用坐标纸或用计算机编程来绘制）
2．频数分布图
3．绘制分布曲线
九、思考题
1．本工序点图阐明什么问题？
2．本工序分布曲线图与否接近正态分布图？
3．依照工序能力系数，拟定本工序属于几级工序？
十、实验报告内容
实验报告内容涉及：
一、实验目
二、实验设备及仪器型号
三、实验数据记录及解决
四、思考题