機械設(shè)計實驗指導書

1、 1機械設(shè)計實驗指導書目 錄實驗一 車刀幾何角度的測量1實驗二 加工精度統(tǒng)計分析實驗4實驗三 用“生產(chǎn)法”測定車床剛度實驗9實驗四 切削變形的測定分析實驗11PAGE 2實驗一、車刀幾何角度的測量實驗?zāi)康募耙?研究車刀(直頭外園車刀、彎頭車刀和切斷刀等)的構(gòu)造。根據(jù)刀具幾何角度的定義，使用車刀量角儀，按主剖現(xiàn)參考系和法剖面參考系測量車刀的、等角。根據(jù)測量結(jié)果繪制車刀的角度標注圖及其與工件的相關(guān)位置。實驗所用的設(shè)備及工具車刀量角儀。直頭外園車刀、彎頭車刀、切斷刀、900外園車刀、螺紋車刀。儀器的構(gòu)造與說明：車刀量角儀的構(gòu)造如圖所示 車刀的幾何角度是在車刀的各輔助平面內(nèi)測量的,而車刀上除法剖面以

2、外的所有剖面均垂直于車刀的基面，因此，以工作臺上平面作為車刀的基面，以大指針的量刀板平面代表各剖面，當工作臺轉(zhuǎn)到不同位置時，即能測出車刀各剖面內(nèi)角度(包括切削平面內(nèi)角度)。 測量基面內(nèi)角度時，大指針量刀板代表走刀方向。將副量角器上的小指針指著測出的刃傾角s的值，這時大指針量刀板所在的平面即為車刀的法剖面，因此能測出車刀法剖面內(nèi)角度。四、車刀幾何角度的測量方法和步驟將車刀置于如圖所示的矩形工作臺面上，側(cè)面緊靠定位塊，測量車刀主、副切削刀上角度的順序依次是: l、主偏角的測量 大小指針對零，以順時針方向旋轉(zhuǎn)矩形工作臺，同時推動車刀沿刀臺側(cè)面(緊貼)前進，使主切副刃與量刀板正面密合，這時量刀板面為切

3、削平面，則矩形工作臺指針2a指向盤形工作臺上的刻度值即為主偏角。2、刃傾角的測量測出主偏角后，矩形工作臺位置不變，旋松定位手輪5c，逆時針方向旋轉(zhuǎn)升降螺母3b，微升量角器，并微推進車刀，使量刀板底面緊貼主切削刃，則大指針所指的角度即為值(左正、右負)。3、前角的測量將矩形工作臺逆時針方向轉(zhuǎn)，這時量刀板平面為主剖面，調(diào)整主量角器的高度及車刀的位置，使量刀板底邊緊靠前刀面，則大指針所指的角度即為值(右正，左負)。4、后角的測量車刀的定位與測量前角相同，只是使量刀板的側(cè)面與車刀的后刀面貼緊，則大指針所指的角度即為值。5、法向前角與后角的測量與測主剖面車刀角度的原理和方法相同，只是在測量時，應(yīng)旋松固緊

4、手輪4b，旋轉(zhuǎn)搖臂4c，按刃傾角正負值順（逆）時針方向旋轉(zhuǎn)值后，用4b固緊，這時量刀板平面為法剖面，即可按法前角與法后角定義分別測出。6、副偏角的測量大、小指針對零，逆時針方向旋轉(zhuǎn)矩形工作臺使副切削刃緊靠量刀板平面，即可在盤形工作臺上的刻度值上讀出。7、副前角與副后角的測量將矩形工作臺順時針方向旋轉(zhuǎn)，測量方法與主前角和主后角相同。 3實驗一車刀幾何角度測量實驗報告班級姓名 學號 一、測量數(shù)據(jù)角度名角度值刀具名二、根據(jù)測量結(jié)果繪制車刀的角度標注圖及其與工件的相關(guān)位置 5 4實驗二 加工精度統(tǒng)計分析實驗一、實驗?zāi)康呐c要求1實驗?zāi)康模和ㄟ^實驗掌握加工精度統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)原理與方法。2實驗要求：在調(diào)整好

5、的機床上連續(xù)加工一批試件，對測得的加工尺寸進行數(shù)據(jù)處理，用統(tǒng)計分析的方法，分析此工序的加工精度，具體要求如下： = 1 * GB3 繪制分布曲線，并計算平均尺寸和標準差，確定此工序的加工精度能力與等級。 = 2 * GB3 繪制點圖，分析工序加工穩(wěn)定性二、實驗的基本原理在調(diào)整好的機床上加工一批工件時，由于加工誤差的影響，使工件尺寸的實際值各不相同。通過實測這批工件的加工尺寸可以做出頻數(shù)點方圖和實際分布曲線。若工件數(shù)量較多，尺寸間距值較小，實際分布曲線就接近光滑曲線。在沒有明顯變值系統(tǒng)誤差和優(yōu)勢因素的情況下，工件尺寸的實際分布曲線就接近正態(tài)分布曲線，其方程式為：y式中：y概率密度x工件實際尺寸工

6、件平均尺寸標準差xO工件尺寸可以近似認為分布在3的范圍之內(nèi)，按照分布范圍等于6的規(guī)律，可以用下式計算確定工序的工藝能力系數(shù)Cp為：33Cp= 圖1 正態(tài)分布曲線式中：T工序尺寸的公差根據(jù)分布曲線可以判定加工誤差的屬性，區(qū)分常值系統(tǒng)誤差與隨機誤差，并能比較方便的研究工序的加工精度。但是，分布曲線未考慮加工順序，不能識別變值系統(tǒng)誤差，而上分布曲線必須待一批工件加工完成之后才能進行分析，不能在加工中及時提供精度信息。為此，需要采用點圖或-R點圖法，邊加工邊分析，及時調(diào)整機床控制加工精度。按照工件加工順序做出的點圖，可以反映加工尺寸變化和時間的關(guān)系，根據(jù)圖中工件尺寸變化的趨勢，識別出變值系統(tǒng)誤差，從而

7、可以及時采取措施控制誤差。-R圖為平均尺寸極差控制圖，它是將順序加工的一批工件按一定數(shù)量分組，以樣組序號為橫坐標，以每組中工件的平均尺寸和尺寸極差R為縱坐標，分別做出的x和R點圖。為了在點圖上取得判據(jù)，以判斷工序的穩(wěn)定程度，需要在點圖上畫出上下控制線和中心線，這樣就可以根據(jù)此后加工工件的平均尺寸與尺寸的分散范圍的變化情況，對工序加工穩(wěn)定性做出判斷。三、實驗設(shè)備、儀器和試件本實驗因設(shè)備條件有限，用高精度的MAXAK車床替代無心磨床或自動機床。此外，試件數(shù)量取為50件，近似模擬實驗所需條件。機床：MAXAK車床儀器：比較儀量具：塊規(guī)一組，千分尺一把1.6計算工具：計算器一個試件：G45T試件，尺寸

8、DL，粗糙度按指定加工直徑尺寸，調(diào)整好車刀的位置，然后自動走刀連續(xù)加工一批工件（50個）四、實驗步驟1調(diào)整好機床，加工一批工件（50）；2用適當尺寸的塊規(guī)調(diào)整好比較儀；3按加工順序排列，逐個測量工件的直徑尺寸并記錄測量結(jié)果；4繪制點圖，分析產(chǎn)生工序誤差的原因；5繪制實驗分布曲線，作圖步驟如下： = 1 * GB3 找出這批工件加工尺寸數(shù)據(jù)的最大值與最小值，即Xmax，Xmin； = 2 * GB3 確定分組數(shù)K（建議K可選在712之間）； = 3 * GB3 計算組距h 決定組界；做頻數(shù)分布表；計算和；繪制實驗分布曲線，算出及6值；計算工藝能力系數(shù)CP。6、繪制-R圖，作圖步驟如下：（1）取定

9、m值，計算出每組數(shù)據(jù)的及R；（2）計算及R；（3）計算圖及R圖的控制限尺寸；（4）繪制-R圖，并分析工序是否穩(wěn)定。 7 6實驗二加工精度統(tǒng)計分析實驗報告班級姓名 學號 實驗的記錄與數(shù)據(jù)整理1、原始數(shù)據(jù)記錄表表1 原始數(shù)據(jù)記錄表（基本尺寸與實測尺寸之差，單位：m）組號測 量 值總計X平均值極差R組號測量值總計X平均值極差Rx1x2x3x4x5x1x2x3x4x51728394105116122、繪制點圖（最好用座標紙） O尺寸工件序號3、頻數(shù)分布表表2 頻數(shù)分布表組號組 距組中值（m）頻數(shù)頻率%頻率密度/m-1自（m）至（m）12345678910 x= m = 微米CP= 4、繪制分布曲線圖O

10、密度尺寸5、繪制-R控制圖計算圖的控制線：上控制線 下控制線R圖的控制線 上控制線OR組次Ox組次每組件數(shù)mAD40.732.2850.582.11二、試驗結(jié)果的分析與討論1、本工序點圖說明了什么問題？2、本工序的分布曲線圖是否接近正態(tài)分布曲線？3、根據(jù)工序精度系數(shù)，本工序?qū)賻准壒ば颍?、從-R圖看，本工序的工藝過程穩(wěn)定嗎？如果不穩(wěn)定，試分析其原因。 10 9實驗三 用“生產(chǎn)法”測定車床剛度實驗一、實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗，使學生了解工藝系統(tǒng)剛度、毛坯誤差復映對加工精度的影響。二、實驗要求1、深入理解機床剛度、工藝系統(tǒng)剛度、毛坯誤差復映系數(shù)三個基本概念，并掌握它們的計算方法。2、掌握“生產(chǎn)法”測定機

11、床剛度的原理和方法。3、分析機床剛度，毛坯誤差對加工精度的影響規(guī)律，三、實驗原理本實驗主要運用復映規(guī)律及工藝系統(tǒng)剛度與各組成環(huán)節(jié)剛度的關(guān)系，計算機床各部件的剛度。根據(jù)：g/m=CFyf0.75/kxt=(復映系數(shù))先給定一個已知的毛坯誤差m，一次走刀后，實測出g，并根據(jù)給定的工件材料，切削條件，由“切削原理”查得CFy、，故可用上式計算出各個位置的系統(tǒng)剛度。因此可用以下三元一次方程，求解機床三個部件的剛度。既ktj（頭架剛度）、kwz（尾座剛度）、kdj（刀架剛度）。1/kxt=（1/ktj）+（1/kdj）1/kxt=（1/kdj）+0.25（1/ktj）+（1/kwz）1/kxt=（1/k

12、wz）+（1/kdj）四、實驗設(shè)備及試件1、設(shè)備：帶尾座的車床2、量具：外徑千分尺3、試件：如實驗報告所附圖結(jié)構(gòu)，預(yù)車三個臺階來形成三個m。五、實驗步驟1、熟悉機床操作，將試件安裝在兩頂尖間，松緊適度。2、選擇切削參數(shù)，可參考以下范圍：f=0.10.4mm/r,ap=0.53mm,v根據(jù)所選擇刀具材料確定，不宜過高或過低。3、測定試件毛坯誤差m（三處）并記錄。4、按所選擇參數(shù)調(diào)整機床，一次走刀車削三個臺階。5、加工完畢，測量工件有關(guān)尺寸，計算g（三處）并記錄。6、整理數(shù)據(jù)，進行計算。7、根據(jù)實驗結(jié)果，分析總結(jié)機床剛度，毛坯誤差的影響規(guī)律。用“生產(chǎn)法”測定車床剛度實驗報告機床型號： 工件材料：切

13、削參數(shù)：v= f= ap=查“切削原理”：= CFy=D d D d D d試件圖計算各處的系統(tǒng)剛度：kxt=(1/)CFyf0.75kxt=(1/)CFyf0.75kxt=(1/)CFyf0.75機床部件剛度：刀架：1/kdj=(2/kxt)-0.5(1/kxt)+(1/kxt)床頭：1/ktj=(1/kxt)-(1/kdj)尾座：1/kwz=(1/kxt)-(1/kdj)式中下標：、誤差記錄及復映系數(shù)計算表毛坯誤差m=D-d=m=D-d=m=D-d=零件誤差g=D-d=g= D-d=g= D-d=復映系數(shù)=g/m=g/m=g/m=思考題：對實驗結(jié)果進行綜合分析。 12 11實驗四、切削變形

14、的測定分析實驗一、實驗?zāi)康谋緦嶒灥哪康?，是通過對切削變形系數(shù)的測定，研究金屬切削變形的規(guī)律，具體地說，就是研究切削速度和進給量對切削變形系數(shù)的影響。觀察在上述條件變化的時候，切削類型和切屑卷曲的變化情況以及表面粗糙度的變化情況。另外，要了解研究切削變形所用的設(shè)備儀器及方法。二、實驗設(shè)備和工具1、CA6140普通車床一臺；2、硬質(zhì)合金外圓車刀（YTl5）；3、游標卡尺、鋼板尺、細銅絲或線；4、A3鋼試件；5、粗糙度樣板一套。三、實驗原理金屬切削過程，就其本質(zhì)來說，就是被切削金屬在刀具切削刃和前刀面的作用下，經(jīng)受擠壓而產(chǎn)生剪切滑移變形，形成切屑的過程。由金屬層變成切屑后，其長度收縮，厚度增加，切削

15、寬度方向變化不大，可忽略不計。通常以切削層長度變化的大小，即變形系數(shù)作為衡量切削變形程度的指標。式中，lc切削層長度；lch切屑長度。四、實驗內(nèi)容與實驗步驟1、計算切削層長度lc為了在實驗時獲得一段段切屑，并能測量出切削層的長度，采用的試件（如圖所示）是在圓柱棒料試件上開出三個槽。槽的尺寸B很小，這樣既能算出lc的值，又可減少刀具沖擊。為此，采用銑削的方法來加工槽，再槽中鑲嵌鍵，以達到斷屑和保護刀尖的目的。量出試件外徑D，根據(jù)背吃刀量ap，就可以用下式算出切削層平均長度：切削試驗用試件2、根據(jù)實驗要求，選取切削用量：切削速度v、進給量f、背吃刀量ap，并把切削速度v變成轉(zhuǎn)速ns，其公式為：式中，v切削速度，m/min；D試件直徑，mm。3、調(diào)整機床：根據(jù)ns把主軸箱的變速手柄放到相應(yīng)的位置上。4、切削變形測定：開始加工試件，即可得到切屑，用銅絲和鋼板尺測量出切屑的長度lch，銅絲要繞在切屑底層的中部。為了提高測量的準確性，在每次切削條件下，要測出三個切屑的長度，取其平均值，計