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《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？3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？78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-封闭环的极限尺寸im→∑An-1←j-imax∑An-1←jminA∑mA∑m→-imin∑An-1←jmax封闭环的上、下偏差-∑Ei(Aj)-∑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9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？1011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。12三、实验步骤图1钻Φ15图2钻Φ81．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？13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14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13．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：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：计算协调环A3的上、下偏差：EI（A3）＝－0.16mmES（A3）＝－0.10mm18