機(jī)械制造工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)一夾具拆裝實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?使學(xué)生掌握各類機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)、原理和特點(diǎn)；2熟悉典型定位方式和定位元件，掌握典型夾緊機(jī)構(gòu)的作用原理和特點(diǎn)；3鞏固所學(xué)六點(diǎn)定位原理的概念，掌握各類機(jī)床夾具的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器及試件1夾具元件幾套。2零件實(shí)物幾件。3活動(dòng)扳手、銅錘、起子等工具。4千分尺、游標(biāo)卡尺、千分表、磁力表座、塊規(guī)、心棒等檢具。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過熟悉現(xiàn)場(chǎng)典型夾具結(jié)構(gòu)與分類、加強(qiáng)對(duì)六點(diǎn)定位原理的認(rèn)識(shí)，提高分析應(yīng)用能力。1機(jī)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(duì)刀或?qū)蚪M件、（5）連接元件。熟悉組成部分在夾具中的運(yùn)用。2夾具的分類1）通用夾具

2、；2）專用夾具（車、銑、鉆等機(jī)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(dāng)于固定支承。（3）自位支承（浮動(dòng)支承）球面三點(diǎn)式，擺動(dòng)杠桿兩點(diǎn)式，滑動(dòng)杠桿兩點(diǎn)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(chǎng)實(shí)物加深對(duì)定位元件結(jié)構(gòu)的了解。4典型夾緊機(jī)構(gòu)1）斜楔夾

3、緊機(jī)構(gòu)實(shí)例分析；2）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)例分析；3）圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)例分析；4）定心夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)例分析；5）液性塑料定心夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)例分析；6）聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)例分析。 組合夾具的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)整一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康母鶕?jù)工件工序要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，自行設(shè)計(jì)夾具總裝方案，并進(jìn)行裝配及調(diào)整，以鞏固機(jī)制工藝學(xué)課程中所學(xué)到的有關(guān)組合夾具的基本理論知識(shí)，并用來解決實(shí)際加工中工件的裝夾問題。（1）掌握組合夾具的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)裝配方法，具有按加工要求組裝組合夾具并進(jìn)行檢測(cè)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(diǎn)定位原理及粗、精基準(zhǔn)選擇原則。（4）理解夾具各部分連接方法，了解夾具與機(jī)床連接及加工前的對(duì)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(jī)床夾具的特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器及試件1組合夾具元件幾套。2零件實(shí)物幾件。3活動(dòng)扳手、銅錘、起子等工具。4千分尺、游標(biāo)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(duì)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(yīng)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(gè)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(shí)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(diǎn)、尺寸

5、規(guī)格及使用方法，以便靈活運(yùn)用各類元件，迅速組裝出所適用的夾具來?，F(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?；A(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(zhǎng)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(shí)可作定位元件使用，當(dāng)組裝小夾具時(shí)，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(qiáng)度和剛度。圖3為其中的幾種結(jié)構(gòu)。 （a）平鍵 （b）長(zhǎng)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(dǎo)向件導(dǎo)向件主要用來確定刀具與工件的相對(duì)應(yīng)置，加工時(shí)起引導(dǎo)刀具的作用。有的導(dǎo)向件可作定位用，也可作為組合夾具系統(tǒng)中移動(dòng)件的導(dǎo)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(dǎo)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(zhǎng)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(gè)夾具的剛性，因此均采用細(xì)牙螺紋，這樣可使元件的連接強(qiáng)度好，緊固可靠。同時(shí)所選用材料、精度、表面粗糙度及熱處理均高于一般標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)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(dú)立部件。按其用途可分為定位合件、導(dǎo)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(shí)驗(yàn)步驟1（1）根據(jù)工件工序要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定定位方案，畫出定位簡(jiǎn)圖；（2）自行設(shè)計(jì)夾具組裝方案：構(gòu)思整個(gè)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(duì)刀元件及導(dǎo)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中，找出所需元件，進(jìn)行試裝配，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)更正。3裝配：利用工具，在指導(dǎo)老師指導(dǎo)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(cè)：按計(jì)算出的位置公差值（夾具要求），檢測(cè)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)如何？有什么作用？4、 組合夾具的導(dǎo)向件有幾種？結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jì)專用夾具，試比較組合夾具與專用夾具的優(yōu)缺點(diǎn)？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(diǎn)？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(chǎng)合？12、你所拆裝的那道工序組合夾具設(shè)計(jì)是否合理？你如認(rèn)為需要改進(jìn)，應(yīng)怎樣改進(jìn)更為合理？實(shí)驗(yàn)二加工誤差統(tǒng)計(jì)分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谡{(diào)整好的無心磨床上連續(xù)加工一批同樣尺寸的試件，測(cè)量其加工尺寸，對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理

11、，以鞏固機(jī)制工藝學(xué)課程中所學(xué)到的有關(guān)加工誤差統(tǒng)計(jì)分析方法的基本理論知識(shí)，并用來分析此工序的加工精度。（1）掌握加工誤差統(tǒng)計(jì)分析方法的基本原理和應(yīng)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(duì)樣本數(shù)據(jù)的處理，正確繪制出加工誤差的實(shí)驗(yàn)分布曲線和圖。（3）能對(duì)實(shí)驗(yàn)分布曲線和圖進(jìn)行正確地分析，對(duì)加工誤差的性質(zhì)、工序能力及工藝穩(wěn)定性做出準(zhǔn)確的鑒別。（4）培養(yǎng)對(duì)加工誤差進(jìn)行綜合分析的能力。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器及試件設(shè)備：無心磨床量?jī)x：025mm數(shù)顯千分尺一把試件：24(±0.01)×32的45鋼（淬火）100件三、實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)際生產(chǎn)中，為保證加工精度，常常

12、通過對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中實(shí)際加工出的一批工件進(jìn)行檢測(cè)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)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(jì)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(diǎn)圖分析法。1分布圖分析法分布圖分析法是通過測(cè)量一批加工零件的尺寸，把所測(cè)到的尺寸范圍分為若干個(gè)段。畫出該批零件加工尺寸（或誤差）的實(shí)驗(yàn)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(dú)立的微小的隨機(jī)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(cè)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(shí)提供控制精度的信息，這在生產(chǎn)上將是很不方便的。2點(diǎn)圖法在生產(chǎn)中常用的另一種誤差分析方法是點(diǎn)圖法或圖法。點(diǎn)圖法是以順序加工的零件序號(hào)為橫坐標(biāo)，零件的加工尺寸為縱坐標(biāo)，把按加工順序定期測(cè)量的工件尺寸畫在點(diǎn)圖上。點(diǎn)圖可以反映加工尺寸和時(shí)間的關(guān)系，可以看出尺寸變化的趨勢(shì)，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(shí)驗(yàn)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(diǎn)圖：中線 上控制線 下控制線 R點(diǎn)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(gè)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(jì)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(diǎn)在圖上，從點(diǎn)子在圖中的位置便可看出和R的波動(dòng)，它反映了工件平均值的變化趨勢(shì)和隨機(jī)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(shí)驗(yàn)步驟1 按無心磨床的操作方法，加工一批零件（本實(shí)驗(yàn)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(cè)量工件的加工尺寸，記錄測(cè)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(jì)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(jì)算組距 d。4）確定組界（測(cè)量單位：微米）。5）做頻數(shù)分布表。6）計(jì)算和。7）畫直方圖 以樣本數(shù)據(jù)值為橫坐標(biāo)，標(biāo)出各組組界；以各組頻率密度為縱坐標(biāo)，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(yīng)根據(jù)實(shí)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(duì)樣本進(jìn)行分組樣組容量m通常取4或5件。按樣組容量和加工時(shí)間順序，將樣本劃分成若干個(gè)樣組。2）計(jì)算各樣組的平均值和極差對(duì)于第i個(gè)樣組，其平均值和極差計(jì)算公式為： 式中 第i個(gè)樣組的平均值； 第i個(gè)樣組的標(biāo)準(zhǔn)差； 第i個(gè)樣組第j個(gè)零件的測(cè)量值； 第i個(gè)樣組數(shù)據(jù)的最大值； 第i個(gè)樣組數(shù)據(jù)的最小值3）計(jì)算圖控制限（計(jì)算公式見實(shí)驗(yàn)原理）4）繪制圖以樣組序號(hào)為橫坐標(biāo)，分別以各樣組的平均值和極差R為縱坐標(biāo)，畫出圖，并在圖上標(biāo)出中心線和上、下控制限。5 按下式計(jì)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判別。注意，同時(shí)滿足表中左列3個(gè)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(duì)分布圖和圖的分析，可以初步判斷誤差的性質(zhì)。進(jìn)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(shí)，可對(duì)工藝系統(tǒng)的誤差環(huán)節(jié)進(jìn)行測(cè)量和實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)記錄數(shù)據(jù)序號(hào)記錄數(shù)據(jù)序號(hào)記錄數(shù)據(jù)序號(hào)記錄數(shù)據(jù)12651762275277328537842954795305580631568173257828335883934598410356085113661861237628713386388143