木制品生产(实木加工)工艺实验指导书.docx

木制品生产（实木加工）工艺实验指导书
（机械加工部分）
实验一 实木零部件加工精度及检测方法
　　加工精度是指零件在加工之后所得到的尺寸、几何形状等参数的实际数值和理论数值（图纸上）规定的尺寸、几何形状等参数相符合的程度。实际测得的数值与理论数值相差越小，说明加工精度越高；反之，加工误差就越大，加工精度也就越低。本实验研究在同一工艺条件下加工的一批零件，对其进行检测，用数理统计方法进行计算和分析，测得工艺过程中各工序加工误差的情况。
1 实验目的和要求
通过对加工精度的检测，掌握加工精度的测定方法，通过工件加工误差的统计分析，对加工质量进行评定，找出影响加工精度的因素，消除和减少这些因素的影响，以达到要求的加工精度，并能正确使用加工设备和测量工具。
2 实验仪器、材料
　　四面刨、平刨、压刨、铣床、裁板锯、钻床等加工设备；不同规格、不同树种板材、方材；游标卡尺，精度为0.02 mm。
3 实验内容与方法
（1）取点方法
根据每年教学实验具体内容和实际情况，确定采用刨切、锯切或裁板和铣削等方式进行工件加工。并对工件进行加工精度检测，为了确保加工精度数据的准确性，每组实验取点数应不少于100点。
（2）测得方法
将游标卡尺轻轻地卡在被测工件上，卡尺与被测工件平面呈约45°角，读数精确至0.02 mm。将测得的尺寸数据记录下来取100个数据。并找出最大、最小尺寸值，按尺寸大小分成10组左右，组数太少，会掩盖各组内数据的变动情况，组数太多，会使各组的高度参差不齐，从而看不出明显规律，通常确定的组数要使每组中平均至少摊到4-5个数据。
若一批零件规定的厚度尺寸为12(+0.1 +0.45)mm,则尺寸公差为0.35 mm。即该批零件允许最大尺寸不能超过12.45 mm，最小尺寸不能小于12.10 mm。如实际测量得到的最大尺寸为12.48 mm，最小尺寸为12.08 mm。说明已超出了公差上限。若分10组组距为0.04。
（3）数据收集
　　从四面刨加工出来的一批零件中抽取100个零件，逐个分进行尺寸检测，将测得的尺寸数据记录下来，找出最大尺寸若为12.48mm，最小尺寸为12.10mm。
（4）计算组距 h并分组。组距按下式计算:

（5）计算各组的上下界限值
　　第一组的上界限为：
第一组的下界限为：
　　第一组的上界限即为第二组的下界限，而第二组的上界限为下界限加组距h，其他以此类推。
（6）计算各组的中心值（Xi）

则第一组中心值，
　　第二组组中心值，其他以次类推。
（7）根据上述数据统计记录制成表格如表1所示
表1 数据统计
组号
组距
中心值
频　　数
统　　计
fi
ui
fiui
fiui 2
1
12.08-12.12
12.10
∣∣
2
-4
-8
32
2
12.12-12.16
12.14
∣∣
2
-3
-6
18
3
12.16-12.20
12.18

∣∣∣

16
-2
-32
64
4
12.20-12.24
12.22

18
-1
-18
18
5
12.24-12.28
12.26

23
0
0
0
6
12.28-12.32
12.30

17
1
17
17
7
12.32-12.36
12.34

15
2
30
60
8
12.36-12.40
12.38
∣∣∣
3
3
9
27
9
12.40-12.44
12.42
∣∣∣
3
4
12
48
10
12.44-12.48
12.46
∣
1
5
5
25

∑fi
１００

∑fiui
９
∑fiui 2
３０９
（8）统计落入各组的频数(fi)
统计落入各组的频数(fi)并填入表中。
（9）计算各组简化中心值(ui)
　　以频数f最大一栏的中心值为a，并按下式确定各组的ui，则第一组简化中心值为：

（10）计算平均数()

（11）计算均方差(б)

（12）绘直方图
以各组的组距为横坐标，以频数为纵坐标，可画出若干点，并相连而成一系列直方形，从而制出直方图，如图1所示。图中每一个直方形面积为数据落在这范围内的个数。

12.08 12.16 12.24 12.32 12.40 12.48
零件厚度（mm）
图1 直方图
25
频
20
数
15
10
5
0

（13）结果判断
绘出直方图后，通过观察图形的形状以及规定公差要求作对比来分析和判断工艺过程是否正常与稳定。观察图形时，应注意图形的整个形状，对直方形稍有些参差不齐可以不必考虑。若图形中直方形的中间为顶峰，两边左右对称分散，如图1所示，说明这是正常分布状态。若出现图2 所示的锯齿形、双峰形、偏向形、孤岛形及平顶形等不正常图形，说明加工过程中由于机床调整、加工条件的变动、刀具磨损以及测量方法等因素的影响而造成的，必须停止生产，消除造成图形不正常因素后再作统计。
　　Ⅰ Ⅱ　　　　　　　　　　　Ⅲ
Ⅳ 　　 Ⅴ　　　　　　　　　　　　　Ⅵ
Ⅰ对称型　　Ⅱ锯齿形　　Ⅲ双峰形　　Ⅳ偏向形　　
Ⅴ孤岛形　　Ⅵ平顶形

图3-2 常见的直方图形

图2 实验结果
用直方图和规定公差进行对比可检查出所有的加工方法是否满足零件的加工要求，一般有以下六种情况，如图3图中x为实际尺寸分布范围，δ为规定的公差范围。此方法为静态分析法。

　　Ⅰ Ⅱ　　　　　　　　　　　Ⅲ
　δ
X
　δ
X
　δ
X
Ⅳ 　　 Ⅴ　　　　　　　　 　　　Ⅵ
图3 直方图与公差的对比
δ X
δ
X
　δ
X

图3-Ⅰ为实际尺寸的分布范围x位于公差范围δ内，而且实际尺寸的平均值和公差中心相重合，说明此机床的加工精度符合于加工公差的要求，这是最理想的加工情况。图3-Ⅱ虽然实际尺寸的分布范围仍落在公差范围内，但因实际尺寸的分布偏向一边，如果加工不当或某些原因有可能使部分零件尺寸分布超过公差范围，所以对于这种情况，应进行调整使实际尺寸分布移到公差范围中间来。图3-Ⅲ中虽然实际尺寸分布落在公差范围内，但因尺寸分布范围较大，和规定公差值相等，因而也很容易在加工中使部分零件超差，这说明机床的加工精度较低，不能满足加工质量的要求，应更换稍高精度的机床来缩小实际尺寸的分布范围。图3-Ⅳ表示公差范围过大于实际尺寸分布范围，这说明使用的机床精度过高，用高精度的机床加工低精度的零件，从经济观点来看是不合理的，应该改变加工工艺或缩小公差来调整。图3-Ⅴ中实际尺寸分布范围虽然小于公差，但因实际尺寸分布过于偏离于公差中心，也会使部分零件超过公差要求而成为废品，这时应采取措施将分布范围纠正过来。图3-Ⅵ是实际尺寸分布范围过大，公差定得过小，必然使一部分零件超过公差，此时应采取措施更换高精度的机床来缩小实际尺寸的分布范围或放大公差值进行解决。
直方图法可以确定出各种机床及各种加工方法所能达到的加工精度，求出±3δ值，通过图形来判断生产过程的加工质量，从而确定该加工方法及加工机床能否满足零件加工精度的要求。

实验二　板式零部件加工方法和表面粗糙度实验
1 实验目的和要求
通过对板式部件（实木部件）的加工，熟悉基本的加工方法；通过对零部件表面粗糙度的检测，掌握检测方法和实验过程，根据数据分析得出表面粗糙度的变化规律。
2 实验仪器、材料
　　封边机、裁板锯、直曲线封边机、砂光机等加工设备以及电熨斗、裁纸刀到工具；TR200表面粗糙度测定仪；不同规格、不同树种板材、方材。
3 实验内容与方法
（1）板式零部件（实木部件）加工
采用中密度纤维板或刨花板作为基材，进行手工封边和机械封边，了解封边材料、胶粘剂性能、固化时间、温度等，懂得封边的操作过程，分析影响封边质量因素。
根据教学安排以及实验室现有材料采用PVC和薄木封边。
（2）表面粗糙度测定
经过切削等加工的部件，由于在加工过程中受到加工机床的状态、切削刀具的几何精度、树种、木材含水率等各种因素的影响，在加工表面上会留下各种加工痕迹，称为木材表面粗糙度。通过对木材表面粗糙度检测，分析表面粗糙度的变化规律。

三、结果与讨论
　　要求写出实验目的、内容，并对测定结果进行讨论、分析以及感想。