机械制造工艺学实验指导书最新(精)

《 机械制造工艺学》 实验指导书

汕头职业技术学院 机电工程系 2010年2月 目 录

实验一 车刀角度认知 实验二 切削用量的选用 实验三 实验四

实验五 实验六 实验七

实验八 车刀刃磨 轴类零件加工工序设计 工艺尺寸链分析 专用夹具方案设计 加工精度的统计分析 机械装配精度及其保证装配精度的方法 1

实验一 车刀角度的认知 一、实验目的

1．认识车刀的基本结构

2．了解车刀的几何参数 二、实验原理及方法

1．车刀结构（三面两刃一尖） 图1车刀结构

2．常用车刀角度（前角、后角、副后角、主偏角、副偏角、刃倾角） 图2车刀角度

三. 实验仪器及材料 1．外圆车刀数把

2

四、实验步骤

1．对照图1认识并牢记‘三面两刃一尖’及其所在位置和结构特点，学生互相提问。

2．按照图2认识、掌握车刀的6个常用角度（前角、后角、副后角、主偏角、副偏角、刃倾角）。 五、实验要求

要求每个学生画车刀的常用角度，画在作业（或实验报告）上。 六、思考

1、粗车外圆时，如何选择刀具角度？

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实验二 切削用量的选择 一、实验目的

1．掌握切削用量三要素概念

2．了解并掌握切削三要素与切削加工质量的关系 二、实验原理及方法 切削三要素

切削速度Vc: 主运动的线速度，单位磨削速度用为 m/s，其他加工的切削速度习惯用m/min，主运动是旋转运动时，切削速度计算公式为vc?πdn 1000。

进给量f：工件或刀具每转一周，刀具沿进给方向与工件的相对位移。单位是mm/r。

背吃刀量asp：工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离(主切削刃与工件过 渡表面的瞬时接触长度在垂直于基点工作平面的方向上测量的大小) 三、实验步骤

播放数控铣削的各工序切削用量的视频 1粗加工的切削用量视频 2半精加工的切削用量视频 3精加工的切削用量视频

四、实验要求

学会分析不同加工阶段，讨论切削用量的选择。 五、思考

1、考虑刀具耐用度和加工质量前提下，如何合理选择切削用量三要素？ 4 实验三 车刀刃磨 一、实验目的

1．加深对车刀几何参数的掌握和理解 2．掌握车刀刃磨的基本操作规范 二、实验原理及方法

1．车刀基本几何参数包括：三面两刃一尖、6个常用角度。

2．利用砂轮对车刀的三个面（前刀面、后刀面、副后刀面）进行磨削，并使6个常用角度满足加工要求。 三、实验仪器及材料 1．砂轮机 2．外圆车刀 四、实验步骤

1．说明操作安全及相关注意事项 2．介绍砂轮机的结构及特点 3．演示车刀刃磨过程

包括：站立姿势、车刀摆放位置及角度、力度的大小、角度的检查 五、实验要求

1．整理实验报告，加深对车刀几何参数的理解和认识。 六、思考

1．磨车刀前刀面时，往往只磨出排屑槽就行了，为什么？ 5

实验四 轴类零件加工工序设计

一、实验目的

1．了解轴类零件加工工艺过程

2．掌握一般轴类零件的加工工序设计 二、实验原理及方法

1．一零件的工艺过程是由若干个加工工序组成。

工序：一个（或一组）工人，在一个工作地点（或一台机床上），对同一个零件（或一组零件）进行加工所连续完成的那部分工艺过程。 2．零件图（小批量生产）。

三、实验步骤

1．分析需要几道工序完成零件加工

2．选择定位夹紧方案 3．选择相应加工设备

4．设计轴的加工工艺过程卡（小批量生产） 四、实验要求

完成轴的加工工艺过程卡（实验报告）。 6

五、思考

1．大批量生产该轴时，加工工艺过程如何改进？ 7 8

实验五 工艺尺寸链分析

一、实验目的

1．掌握工艺尺寸链的概念和计算公式 2．掌握基准不重合时尺寸链的分析计算 二、实验原理及方法

1．尺寸链：由相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列成的尺寸封闭图形 工艺尺寸链：由单个零件在工艺过程中的有关尺寸所形成的尺寸链 环：组成尺寸链的各个尺寸 2．尺寸链的组成：

封闭环：最终被间接保证精度的那个环（必有且只有一个） 组成环：除封闭环之外的所有其他环，包括增环和减环

增环：当其余各组成环不变，而该环增大时使封闭环也增大者 减环：当其余各组成环不变，而该环增大时使封闭环反而减小者 3尺寸链的计算公式 封闭环的基本尺寸 = 组成环基本尺寸的代数和A∑?∑A-封闭环的极限尺寸 A∑max?∑A i?1m→ i?1 im→ ∑A

j?m?1 n-1 ← j - imax ∑A

j?m?1 n-1 ← jmin

A∑min? A∑ i?1 m→ - imin ∑A

j?m?1 n-1 ← jmax

封闭环的上、下偏差 ??

Es(AΣ)?∑Es(Ai)-∑Ei(Aj)

??

Ei(AΣ)?∑Ei(Ai)-∑Es(Aj) 三、实验步骤

（分析定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算，如图1） 1．画出工艺尺寸链

2．确定封闭环、增环和减环

3．按照尺寸链计算公式分析计算出工序尺寸

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图1 工序尺寸图 四、实验要求

要求学生掌握尺寸链的计算方法，写出分析计算过程。 五、思考

1．测量基准与设计基准不重合时如何计算工艺尺寸链？

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实验六 专用夹具方案设计 一、实验目的

1．掌握夹具设计基本原理

2．掌握夹具常用定位元件的选用 3．掌握简单零件的工艺夹具方案设计 二、实验原理及方法

1．夹具的定位原理

六点定位原则：工件的六个自由度如果都加以限制了，工件在空间的位置就完全被确定下来了，实质就是限制自由度。通常，一个支承点限制工件的一个自由度。使用合理设置的六个支承点，与工件的定位基准相接触，以限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全被确定的方法，称为六点定位法则

2．定位中的几种情况

完全定位：不重复地限制了工件的六个自由度的定位

不完全定位：根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度的定位方式

欠定位：根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位 过定位：夹具上两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象 3．常用定位元件

包括：支撑板、定位销、定位套、支撑钉、三爪卡盘、V铁、半圆孔、两顶尖等等。

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三 、实验步骤

图1钻Φ15 图2 钻Φ8

1．分析图纸技术要求 2．确定该工序的定位方案

选位置精度要求较高的表面作为定位基准，即选主要面、次要面，选择定位元件。

3．确定加紧方案并选择夹紧元件。 4．画方案图 四、实验要求

要求画出一个零件的夹具方案图。 五、思考

1．若考虑气动夹紧如何设计以上零件的夹具？

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实验七 加工误差的统计分析

一、实验目的

1．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，分析其误差的原因。

2．通过实验掌握综合分析机械加工误差的基本方法 二．实验原理及方法

对于生产实际中经常以复杂的因素而出现的误差问题，我们不能用单因素估算来衡量其因果，更不能从单个工件的检查结果来得出结论。因为单个工件不能暴露出误差的性质和变化的规律,单个工件的误差大小也不能代表整个工件的误差大小。这是由于在一批工件的加工过程中，既有变值系统性误差因素，也有随机性误差因素在作用。这时单个工件的误差是在不断地变化的。凭单个工件去推断整批工件的误差情况极不可靠，所以就需要用统计分析的方法。

统计分析法就是以生产现场内对许多工件进行检查的结果为基础，运用数理统计的方法去处理这些结果，从中找出规律性的东西，用以指导我们找出解决问题的途径。

常用的统计分析法： 1．直方图

在一批零件的加工过程中，测量各零件的加工尺寸，把测得的数据记录下来，按尺寸大小将整批工件进行分组，每一组中的零件尺寸处在一定的间隔范围内。同一尺寸间隔内的零件数量称为频数，频数与该批零件总数之比称为频率。以工件尺寸为横坐标，以频数或频率为纵坐标，即可作出该工序工件加工尺寸的实际分布图——直方图。 表1 小轴直径测量结果

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表中n是测量的工件数。 三. 实验仪器及材料

1． 在数控车床上连续加工20个试件。 2． 游标卡尺。 3． 45号钢。 四．实验步骤

1．试件用游标卡尺进行测量，并记录如下表格中： 表2 全部零件磨削后的尺寸记录

2．整理数据填入表1 3．画出直方图 五．实验要求 要求填表并画出直方图。 六.思考题

1、各种加工误差，按它们在一批零件中出现的规律来看，可以分为几大类？ 2、随机性误差和系统性误差有什么不同？ 15

实验八 机械装配精度及其保证装配精度的方法

一、实验目的

1．掌握装配精度的分析方法 2．掌握装配尺寸链的分析计算 二．实验原理及方法 1.装配精度内容

装配精度不仅影响机器或部件的工作性能，而且影响它们的使用寿命。装配精度主要包括：各部件的相互位置精度；各运动部件间的相对运动精度；配合表面间的配合精度和接触质量。

2.装配精度与零件精度间的关系

1) 机器和部件是由许多零件装配而成的，所以，零件的精度特别是关键零件的精度影响相应的装配精度

2) 当装配精度要求较高时，采用适当的工艺措施（零件按经济精度加工）保证装配精度。

3．装配尺寸链的建立

首先根据装配精度要求确定封闭环。再取封闭环两端的任一零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为查找线索，分别找出影响装配精度要求的零件（组成环），直至找到同一基准零件或同一基准表面为止。

三、实验步骤

试分析图1所示装配尺寸链，为车床主轴部件的局部装配图，要求装配后保证轴向间隙A0＝0.1～0.35mm。已知各组成环的基本尺寸为：A1=43mm，A2=5mm，A3=30mm，A5=5mm，A4为标准件的尺寸，试按极值法求出各组成环的公差及上、下偏差。

1．建立装配尺寸链

2．确定各组成环的公差，以及组成环的平均极限公差 3．计算协调环A3的上、下偏差。 16

图1 齿轮装配图

四、实验要求

要求按极值法求出各组成环的公差及上、下偏差。 五、思考

1．考虑能否用统计法求出各组成环的公差及上、下偏差？ 17

解： （1）建立装配尺寸链，其中， 增环：A1

减环：A2，A3，A4，A5

（2）确定各组成环的公差，组成环的平均极限公差为：

Tavl?TA00.25??0.05mmn?16? 1

根据实际情况确定：T(A1)= T(A3) 0.06mm， T(A2)= T(A5) ＝0.045mm，A4为标准件，即T(A4)＝0.04mm。 以A3作为协调环，其它各组成环按入体原则标注上、 下偏差，即：

?0.06A1 ?430,A2?50 ?0.045,A4?30 ?0.04,A5?50 ?0.045

计算协调环A3的上、下偏差： EI（A3）＝－0.16mm ES（A3）＝－0.10mm 0.10A3?30? ?0.16mm 18

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