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机械制造技术基础实验指导书- 28 -2020年4月19日文档仅供参考机械制造工艺基础实 验 指 导 书武 汉 纺 织 大 学机械工程与自动化学院实验一 车刀几何角度测量一、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、万能量角器的结构车刀标注角度能够用角度样板、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。图11 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能够在卡块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能够沿尺座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)，然后将制动头3锁紧，从游标尺2的刻度线上，便能够读出所要测量的角度数值。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12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13)。图12万能量角器测量车刀主偏角 图13万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 的测量图14万能量角器测量车刀刃倾角将万能量角器装成如图15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，并经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o 的数值。5主后角o 的测量将万能量角器装成如图16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，并经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能够达到分，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。图15万能量角器测量车刀前角图16 万能量角器测量车刀后角实 验 报 告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刀具名称刀杆截面BH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00sKrKra0nanprf2. 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？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 机床静刚度测定一、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。工艺系统在力的作用下的总位移是各个组成部分位移、的叠加，即因此机床综合刚度：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23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23分钟，同时记录各表的计数。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1. 填写加、卸载记录于下表中；载荷(kg)刻度显示（mm）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01.00201.54402.08602.62803.161003.701204.241404.781605.321805.862006.402. 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）的刚度曲线图。Py(kg)Y(m)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 普通车床三箱一、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C6140H型普通车床。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? 经过什么环节能够保持离合器的自锁?3. 超越离合器、安全离合器的用途和工作原理是什么?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 加工误差统计分析一、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，经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1M1040A型无心磨床；250根直径尺寸D =20+0.10 +0.04mm的小轴；3. 游标卡尺：测量范围：0125mm，游标读数值：0.02mm。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k50100100250250 以上6107121020101010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。一般确定的组数要使每组平均至少摊到45个数据。根据表1可求得组距:组距h （ XmaxXmin）/ 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（n50）。（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。经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）。 x分 散 范 围频率（%） 图4-1 分布曲线图作分布曲线图的目的，是经过观察图的形状，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。根据分布曲线还能够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，而且可经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。表一2. -R图的绘制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：图的中心线为： 图上控制界限： 图下控制界限： 其中系数A取0.58。R图的中心线为： R图的上控制界限： 其中系数D为2.11，K为工件分组数。2020 0 5 10 15 20 25481216组次8 1 组次0 5 10 15 20 2512Ri48组次Ru R图4-2 图由图可判断该工艺过程的稳定性。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（分散范围6）之比，即 C=T/6 根据工艺能力系数C的大小，可将工艺分成5个等级：C1.67 为特级，说明工艺能力过高，不一定经济；1.67C1.33 为一级，说明工艺能力足够，能够允许一定的波动；1.33C1.00 为二级，说明工艺能力勉强，必须密切注意；1.00C0.67 为三级，说明工艺能力不足，可能会出少量不合格品；0.67C 为四级，说明工艺能力不行，必须加以改进。一般情况下，工艺能力不应低于二级。实 验 报 告1. 检测并记录零件尺寸序号零件尺寸序号零件尺寸序号零件尺寸序号零件尺寸11427402152841316294241730435183144619324572033468213447922354810233649112437501225385113263952表4-2 零件尺寸检测记录表2. 分布曲线图的绘制与分析表4-3 零件尺寸频数分布表组别尺寸范围（mm）中点尺寸（mm）组内工件数频率%（m/n）12345678910113. 工艺能力分析表4-4 曲线参数计算值及工艺能力评价表小轴平均尺寸（ mm ）x / （T/2）/ 均方根误差（ mm ）合 格 率（ % ）公差带中心值（ mm ）工艺能力系数中心偏移值（ mm ）工 艺 等 级公 差 带 T（ mm ）工艺能力判断4. -R图的绘制与分析