機械制造工藝學實驗指導書

1、實驗一夾具拆裝實驗一 實驗目的1使學生掌握各類機床夾具的結(jié)構(gòu)、原理和特點；2熟悉典型定位方式和定位元件，掌握典型夾緊機構(gòu)的作用原理和特點；3鞏固所學六點定位原理的概念，掌握各類機床夾具的特點及設(shè)計要點。二、實驗設(shè)備、儀器及試件1夾具元件幾套。2零件實物幾件。3活動扳手、銅錘、起子等工具。4千分尺、游標卡尺、千分表、磁力表座、塊規(guī)、心棒等檢具。三實驗內(nèi)容通過熟悉現(xiàn)場典型夾具結(jié)構(gòu)與分類、加強對六點定位原理的認識，提高分析應用能力。1機床夾具及其組成夾具主要組成有：（1）定位組件、（2）夾緊裝置、（3）夾具體、（4）對刀或?qū)蚪M件、（5）連接元件。熟悉組成部分在夾具中的運用。2夾具的分類1）通用夾具

2、；2）專用夾具（車、銑、鉆等機床專用夾具）；3）組合夾具。了解各類夾具的的結(jié)構(gòu)及功能。3常用定位方法和定位元件1）工件的平面定位（1）固定支承（平頭、球頭、齒紋形）（2）可調(diào)支承：尺寸不同的工件，在加工一批工件前調(diào)整，鎖緊后相當于固定支承。（3）自位支承（浮動支承）球面三點式，擺動杠桿兩點式，滑動杠桿兩點式。2）工件的圓孔定位心軸(過盈配合心軸、間隙配合心軸、小錐度心軸、彈性心軸)、定位銷(圓柱銷、菱形銷)、錐銷。3）工件的外圓定位套筒（圓孔）、半圓孔、支承釘、支承板等定位，也常用三爪卡盤，彈簧夾頭等裝夾。但廣泛采用形塊做定位組件。通過現(xiàn)場實物加深對定位元件結(jié)構(gòu)的了解。4典型夾緊機構(gòu)1）斜楔夾

3、緊機構(gòu)實例分析；2）螺旋夾緊機構(gòu)實例分析；3）圓偏心夾緊機構(gòu)實例分析；4）定心夾緊機構(gòu)實例分析；5）液性塑料定心夾緊機構(gòu)實例分析；6）聯(lián)動夾緊機構(gòu)實例分析。 組合夾具的設(shè)計、組裝與調(diào)整一、實驗目的根據(jù)工件工序要求及結(jié)構(gòu)特點，自行設(shè)計夾具總裝方案，并進行裝配及調(diào)整，以鞏固機制工藝學課程中所學到的有關(guān)組合夾具的基本理論知識，并用來解決實際加工中工件的裝夾問題。（1）掌握組合夾具的特點和設(shè)計裝配方法，具有按加工要求組裝組合夾具并進行檢測的能力。（2）了解組合夾具的元件種類、結(jié)構(gòu)與功用。（3）掌握六點定位原理及粗、精基準選擇原則。（4）理解夾具各部分連接方法，了解夾具與機床連接及加工前的對刀方法。（5

4、）掌握定位方法，調(diào)整定位尺寸、消除形位誤差、夾緊力的分析等。（6）熟悉銑、鉆、鏜等機床夾具的特點。二、實驗設(shè)備、儀器及試件1組合夾具元件幾套。2零件實物幾件。3活動扳手、銅錘、起子等工具。4千分尺、游標卡尺、千分表、磁力表座、塊規(guī)、心棒等檢具。三、組合夾具元件及其作用組合夾具按組裝對元件間連接基面的形狀不同，可分為槽系和孔系兩大系統(tǒng)。為了適應不同產(chǎn)品加工零件尺寸大小的需要，組合夾具按其尺寸大小又分為大、中、小型三個系列，見下表。各系列中，其元件用途又可分為八大類。在每一類元件中又分很多結(jié)構(gòu)類型、品種及規(guī)格，以供組裝不同夾具時搭配選用。為了掌握組合夾具的組裝技術(shù)，必須熟悉各類元件的結(jié)構(gòu)特點、尺寸

5、規(guī)格及使用方法，以便靈活運用各類元件，迅速組裝出所適用的夾具來。現(xiàn)以中型系列為例，介紹八大類元件的主要結(jié)構(gòu)形式和基本用途。1基礎(chǔ)件它是組合夾具中最大的元件，包括各種規(guī)格尺寸的方形、矩形、圓形基礎(chǔ)板和基礎(chǔ)角鐵等。基礎(chǔ)件通常作為組合夾具的基體，通過它將其他各種元件或合件組裝成一套完整的夾具，圖1為其中的幾種結(jié)構(gòu)。 (a)正方形基礎(chǔ)件 (b) 長方形基礎(chǔ)件 (c)圓形基礎(chǔ)件圖1 基礎(chǔ)件2支承件支承件是組合夾具的骨架元件。支承件通常在組合夾具中起承上啟下的作用，即把上面的其他元件通過支承件與其下面的基礎(chǔ)件連成一體，一般各種夾具結(jié)構(gòu)中都少不了它。支承件有時可作定位元件使用，當組裝小夾具時，也可作為基礎(chǔ)件

6、。圖2為其中的幾種結(jié)構(gòu)。 （a）V形基座 (b)方形墊板 (c)正方形支承 （d）V形墊板 （e）支承角鐵圖2常用支承件3定位元件定位件主要用于工件在夾具中的正確定位，也用于保證夾具中各元件的使用精度及其強度和剛度。圖3為其中的幾種結(jié)構(gòu)。 （a）平鍵 （b）長平鍵 （c）平偏心鍵 （e）圓形定位盤 （f）直柄頂尖圖3 定位元件4導向件導向件主要用來確定刀具與工件的相對應置，加工時起引導刀具的作用。有的導向件可作定位用，也可作為組合夾具系統(tǒng)中移動件的導向。圖4為其中的幾種結(jié)構(gòu)。 （a）十字槽右彎頭鉆模板 （b）左彎頭鉆模板 （c）十字槽鉆模板 （d）沉頭鉆模板圖4 導向件 5夾緊件夾緊件主要用來

7、將工件夾緊在夾具上，保證工件定位后的正確位置，也可作墊板和擋塊用。圖5為其中的幾種結(jié)構(gòu)。 （a）平壓板 （b）伸長壓板 （c）鉸鏈壓板 （d）偏心輪 （e）雙頭壓板 （f）U形壓板圖5 夾緊件6緊固件緊固件主要用來連接組合夾具中各種元件及緊固工件。由于緊固件在一定程度上影響整個夾具的剛性，因此均采用細牙螺紋，這樣可使元件的連接強度好，緊固可靠。同時所選用材料、精度、表面粗糙度及熱處理均高于一般標準緊固件。圖6為其中的幾種結(jié)構(gòu)。 （a）雙頭螺栓 （b）方形槽用螺栓 （c）長方形槽用螺栓 （d）關(guān)節(jié)螺栓 （e）圓柱頭螺釘 （f）帶肩螺母圖6 緊固件7其他件除了上述六類元件以外的各種用途的單一元件稱

8、為其他件。其他件中有的有明顯的作用，有的常無固定的用途，但如用得合適，則能在組裝中起到極為有利的輔助作用。圖7為其中的幾種結(jié)構(gòu)。 （a）回轉(zhuǎn)板 （b）連接板 （c）平衡塊圖7 其他件8合件合件是由若干零件裝配而成，并在組裝過程中不拆散使用的獨立部件。按其用途可分為定位合件、導向合件、分度合件以及必需的專用工具等。圖8為其中的幾種結(jié)構(gòu)。 （a）頂尖座 （b）垂直鍵槽折合板圖8 合件四、實驗步驟1（1）根據(jù)工件工序要求及結(jié)構(gòu)特點，確定定位方案，畫出定位簡圖；（2）自行設(shè)計夾具組裝方案：構(gòu)思整個夾具的總體結(jié)構(gòu)，確定夾具中的基礎(chǔ)件、支承件、定位元件、夾緊元件、對刀元件及導向元件；（3）確定各元件之間的

9、連接及定位關(guān)系。（4）分析定位誤差的構(gòu)成，計算確定夾具定位元件間允許的位置公差值。2試裝：根據(jù)夾具總裝方案，在夾具標準件庫中，找出所需元件，進行試裝配，發(fā)現(xiàn)問題，及時更正。3裝配：利用工具，在指導老師指導下按正確的裝配順序，把各元件裝配好，了解裝配方法。4調(diào)整：調(diào)整好各工作表面之間的位置。5檢測：按計算出的位置公差值（夾具要求），檢測各工作表面之間的位置是否符合要求。五、思考題1、 組合夾具的基礎(chǔ)件有幾種？結(jié)構(gòu)特點如何？有什么作用？2、 組合夾具的支承件有幾種？結(jié)構(gòu)特點如何？有什么作用？3、 組合夾具的定位件有幾種？結(jié)構(gòu)特點如何？有什么作用？4、 組合夾具的導向件有幾種？結(jié)構(gòu)特點如何？有什么作

10、用？5、 組合夾具的壓緊件和緊固件有幾種？如何使用？6、 組合夾具的合件和其他部件有什么用途？7、 組合夾具可多次組裝，每一次組裝后是專用夾具嗎？8、 某零件某道工序可設(shè)計專用夾具，試比較組合夾具與專用夾具的優(yōu)缺點？9、 組合夾具的鍵定位和螺栓緊固聯(lián)接與整體結(jié)構(gòu)的夾具體比較有什么優(yōu)缺點？10、組合夾具能滿足任何加工要求嗎？試舉例？11、通用夾具、成組夾具、可調(diào)夾具、組合夾具各適合什么場合？12、你所拆裝的那道工序組合夾具設(shè)計是否合理？你如認為需要改進，應怎樣改進更為合理？實驗二加工誤差統(tǒng)計分析一、實驗目的在調(diào)整好的無心磨床上連續(xù)加工一批同樣尺寸的試件，測量其加工尺寸，對測得的數(shù)據(jù)進行不同的處理

11、，以鞏固機制工藝學課程中所學到的有關(guān)加工誤差統(tǒng)計分析方法的基本理論知識，并用來分析此工序的加工精度。（1）掌握加工誤差統(tǒng)計分析方法的基本原理和應用。（2）掌握樣本數(shù)據(jù)的采集與處理方法，要求：能正確地采集樣本數(shù)據(jù)，并能通過對樣本數(shù)據(jù)的處理，正確繪制出加工誤差的實驗分布曲線和圖。（3）能對實驗分布曲線和圖進行正確地分析，對加工誤差的性質(zhì)、工序能力及工藝穩(wěn)定性做出準確的鑒別。（4）培養(yǎng)對加工誤差進行綜合分析的能力。二、實驗設(shè)備、儀器及試件設(shè)備：無心磨床量儀：025mm數(shù)顯千分尺一把試件：24(±0.01)×32的45鋼（淬火）100件三、實驗原理在實際生產(chǎn)中，為保證加工精度，常常

12、通過對生產(chǎn)現(xiàn)場中實際加工出的一批工件進行檢測，運用數(shù)理統(tǒng)計的方法加以處理和分析，從中尋找誤差產(chǎn)生的規(guī)律，找出提高加工精度的途徑。這就是加工誤差統(tǒng)計分析方法。加工誤差分析的方法有兩種形式，一種為分布圖分析法，另一種為點圖分析法。1分布圖分析法分布圖分析法是通過測量一批加工零件的尺寸，把所測到的尺寸范圍分為若干個段。畫出該批零件加工尺寸（或誤差）的實驗分布圖。其折線圖就接近于理論分布曲線。在沒有明顯變值系統(tǒng)誤差的情況下，即工件的誤差是由很多相互獨立的微小的隨機誤差綜合作用的結(jié)果，則工件尺寸分布符合正態(tài)分布。利用分布曲線圖可以比較方便地判斷加工誤差性質(zhì)，確定工序能力，并估算合格品率，但利用分布圖分析

13、法控制加工精度，必須待一批工件全部加工完畢，測量了樣本零件的尺寸后，才能繪制分布圖，因此不能在加工過程中及時提供控制精度的信息，這在生產(chǎn)上將是很不方便的。2點圖法在生產(chǎn)中常用的另一種誤差分析方法是點圖法或圖法。點圖法是以順序加工的零件序號為橫坐標，零件的加工尺寸為縱坐標，把按加工順序定期測量的工件尺寸畫在點圖上。點圖可以反映加工尺寸和時間的關(guān)系，可以看出尺寸變化的趨勢，找出產(chǎn)生誤差的原因。圖稱為平均尺寸極差質(zhì)量控制圖。一般是在生產(chǎn)過程開始前，先加工一批試件（本實驗中即用本批加工的零件作為試件），根據(jù)加工所得的尺寸，求出平均值和極差R而繪制成的。點圖：中線 上控制線 下控制線 R點圖：中線 上控

14、制線 Rs = D1 下控制線 Rx = D2 是將一批工件依照加工順序按n個分為一組第i組的平均值，共分成k組；是第i組的極差；式中A2、D1、D2的數(shù)值根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計原理而定出（見表1）。表1 每組件數(shù)nA2D1D240.73 2.28050.58 2.110將生產(chǎn)中定期抽樣的尺寸結(jié)果，點在圖上，從點子在圖中的位置便可看出和R的波動，它反映了工件平均值的變化趨勢和隨機誤差的分散程度。圖上的控制界限線，就是用來判斷工藝是否穩(wěn)定的界限。因此圖是用來判斷工藝過程的穩(wěn)定性的。四、實驗步驟1 按無心磨床的操作方法，加工一批零件（本實驗為100件）。加工完的零件，擦洗干凈，按加工順序放置好。2 按加工順

15、序測量工件的加工尺寸，記錄測量結(jié)果。3 繪制直方圖和分布曲線1）找出這批工件加工尺寸數(shù)據(jù)的最大值xmax和最小值xmin，按下式計算出極差R。Rxmax一xmin2）確定分組數(shù)K（K一般根據(jù)樣本容量來選擇，建議可選在811之間）。3）按下式計算組距 d。4）確定組界（測量單位：微米）。5）做頻數(shù)分布表。6）計算和。7）畫直方圖 以樣本數(shù)據(jù)值為橫坐標，標出各組組界；以各組頻率密度為縱坐標，畫出直方圖。8）畫分布曲線 若工藝過程穩(wěn)定，則誤差分布曲線接近正態(tài)分布曲線；若工藝過程不穩(wěn)定，則應根據(jù)實際情況確定其分布曲線。畫出分布曲線，注意使分布曲線與直方圖協(xié)調(diào)一致。9）畫公差帶 在橫軸下方畫出公差帶，以

16、便與分布曲線相比較。4 繪制圖1）確定樣組容量，對樣本進行分組樣組容量m通常取4或5件。按樣組容量和加工時間順序，將樣本劃分成若干個樣組。2）計算各樣組的平均值和極差對于第i個樣組，其平均值和極差計算公式為： 式中 第i個樣組的平均值； 第i個樣組的標準差； 第i個樣組第j個零件的測量值； 第i個樣組數(shù)據(jù)的最大值； 第i個樣組數(shù)據(jù)的最小值3）計算圖控制限（計算公式見實驗原理）4）繪制圖以樣組序號為橫坐標，分別以各樣組的平均值和極差R為縱坐標，畫出圖，并在圖上標出中心線和上、下控制限。5 按下式計算工序能力系數(shù)Cp6 判別工藝過程穩(wěn)定性可按下表所列標準進行判別。注意，同時滿足表中左列3個條件，工藝過程穩(wěn)定；表中右列條件之一不滿足，即表示工藝過程不穩(wěn)定。表27 加工誤差綜合分析通過對分布圖和圖的分析，可以初步判斷誤差的性質(zhì)。進而結(jié)合具體加工條件，分析影響加工誤差的的各種因素，必要時，可對工藝系統(tǒng)的誤差環(huán)節(jié)進行測量和實驗。五、實驗數(shù)據(jù)序號記錄數(shù)據(jù)序號記錄數(shù)據(jù)序號記錄數(shù)據(jù)序號記錄數(shù)據(jù)12651762275277328537842954795305580631568173257828335883934598410356085113661861237628713386388143