机制工艺实验教学指导书

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机制工艺试验教学指导书

假设有综合试验台或大型仪器设备先写该设备的结构、原理及运用说明

试验一工件的定位认知试验

一、试验目的

巩固六点定位原理概念，以及完全定位、不完全定位，欠定位、过定位的区分和运用方法等。二、试验仪器设备

定位元件展示柜一组。三、试验原理六点定位原理：

工件在夹具中的定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这可以通过布置定位支承点限制工件相应的自由度获得。任何一个工件〔刚体〕在空间直角坐标系中都具有六个自由度，见图1.1。以*，Y，Z分别表示沿三个坐标轴的轴向移动〔或称移动自由度〕，以，，分别表示绕三个坐标轴的转动〔或称为转动自由度〕。由此可见，要使工件在夹具中占有确定的位置，就是要在空间直角坐标系中，通过合理的布置定位元件限制工件的六个自由度。在*—y平面〔A面〕上布置三个支承钉，把工件放在三个支承钉上，就可限制工件的三个自由度

,

,Z；在y—z平面上(B面)上布置两个支承

；在*--z平面(C面)

钉，使工件靠在两个支承钉上，就可限制

,

上布置一个支承钉，使工件靠在这个支承钉上，又可限制工件一个自

由度

。通过工件与六个支承点接触，限制其六个自由度。

图1.1刚体在空间的六个自由度

完全定位和不完全定位：工件定位时，其六个自由度全部被限制的定位称为完全定位．假如工件依据加工要求只需要限制其部分自由度，虽然工件在空间不占有一个完全确定的位置，但不影响该工序加工要求时称为不完全定位。

欠定位：工件实际定位所限制的自由度数目，少于按该工序加工加工要求需要限制的自由度数目称为欠定位。

过定位：工件定位时，假如涌现两个或两个以上的定位支承点重复限制工件上的同一个自由度那么称为过定位。

四、试验内容与步骤

观摩工件的定位原理和常用定位元件的模型，并进行定位分析。

五、试验考前须知

可以依据试验详细状况增加项目。例如：试验报告要求〔必填〕试验报告应包含以下内容：

1.试验目的2.试验仪器设备

记录试验时所运用的仪器、设备〔名称、规格〕

试验二典型机床夹具认知试验

一、试验目的

1、熟识典型定位方式和定位元件，掌控典型夹紧机构的作用原理和特点；

2、使同学掌控各类机床夹具的结构、原理和特点；了解现代机床夹具的进展。

二、试验仪器设备

夹具和定位元件展示柜一组

三、试验原理

1、偏心夹紧机构原理

偏心夹紧机构是靠偏心轮回转时其半径渐渐增大而产生夹紧力来夹紧工件。

偏心夹紧的夹紧力可用下式计算：其中W——夹紧力〔N〕Q——手柄上动力〔N〕L——动力力臂〔mm〕

____转动中心O2到作用点P间距离〔mm〕p____夹紧楔角〔〕

W

QL

[tan(P2)tan1]

2——转轴处的摩擦角〔〕

偏心夹紧机构的优点是结构简约，操作方便，动作快速。其缺点是自锁性能差，夹紧行程和增力比小。

图1.2偏心夹紧夹具〔上图〕和II号偏心夹紧夹具〔下列图〕1—

扳手2—夹详细3—套4—工件5—拉杆6——偏心轮7—

手柄8—板手

9—杆10—销11—偏心轮12—垫块2、螺旋夹紧机构原理

螺旋可以视为绕在圆柱体上的斜楔，所以螺旋夹紧力的计算公

式：F

QL

')r'tan1rztan(2

其中，F—单个螺旋夹紧时产生的夹紧力(N)Q—原始作用力

L—作用力臂(mm)

r’—螺旋副的当量摩擦半径(mm)，其值视螺旋副的结构形式而定

1—螺杆端部与工件键的摩擦角〔〕

rz—螺纹中径之半〔mm〕

—螺纹升角〔〕

'

—螺旋副的当量摩擦角〔〕，2'=arctan(tan2/cos),式2

中2为螺旋副的摩擦角〔〕，为螺纹牙型半角〔〕螺旋夹紧机构结构简约，易于制动，增力比大，自锁性好，是手动夹紧中应用最广泛的一种夹紧机构；缺点是动作较慢。

图1.3螺旋夹紧图

1—

工件2—定位销轴3—挡销4—定位套5—分度定位销6—

手钮7—手柄

8—衬套9—开口垫圈10—螺母11—转盘12—钻模套13—夹详细

3、斜楔夹紧机构

斜楔夹紧机构主要是利用其斜面移动时所产生的压力夹紧工件。斜楔夹紧机构工作原理是：将工件装入，敲击斜楔大头，夹紧工件；加工完毕，敲击斜楔小头，使工件松开。生产中很少单独运用斜楔夹紧机构，常与与其他机构组合运用。

图1.4斜楔夹紧图

四、试验内容与步骤

观摩车床、钻床、铣床等设备上运用的夹具，并分析其结构。五、试验考前须知

可以依据试验详细状况增加项目。例如：试验报告要求〔必填〕试验报告应包含以下内容：1.试验目的2.试验仪器设备

记录试验时所运用的仪器、设备〔名称、规格〕

试验三加工误差综合分析

一、试验目的

通过同学检测工件尺寸、计算，画出直方图，分析误差性质，理解影响加工误差的因素，掌控加工误差统计分析的基本原理和方法，运用统计分析法讨论一批零件在加工过程中尺寸的改变规律，分析其误差的缘由。

二、试验仪器设备

千分尺、工件假设干

三、试验原理

在机械加工中应用数理统计方法对加工误差〔或其他质量指标〕进行分析，是进行过程掌握的一种有效方法，也是实施全面质量管理的一个重要方面。其基本原理是利用加工误差的统计特性，对测量数据进行处理，作出分布图和点图，据此对加工误差的性质、工序技能及工艺稳定性等进行识别和判断，进而对加工误差作出综合分析。1、直方图和分布曲线绘制1〕初选分组数K

一般应依据样本容量来选择，参见表1

表1分组数K的选定

2)确定组距

找出样本数据的最大值*ima*和最小值*imin，并按下式计算组距：

d'

**minR

ma*

k1k1

选取与计算的d'值相近的且为测量值尾数整倍数的数值为组距。3〕确定分组数

k

R1d

4〕确定组界

各组组界为：

*min(i1)d

d

2〔j=1，2，，k〕

5)统计各组频数ni〔即落在各组组界范围内的样件个数〕6〕画直方图

以样本数据值为横坐标，标出各组组界；以各组频数为纵坐标，画出直方图。7)计算总体平均值与标准差

平均值得计算公式为：

n

*

i1

n

i

式中*i－第i个样件的测量值；n－样本容量。

s

标准差的计算公式为：8〕画分布曲线

假设讨论的质量指标是尺寸误差，且工艺过程稳定，那么误差分布曲线接近正态分布曲线；假设讨论的质量指标是形位误差或其他，那么应依据实际状况确定其分布曲线。

画出分布曲线，留意使分布曲线与直方图协调全都。9〕画公差带

在横轴下方画出公差带，以便与分布曲线相比较。2、R图绘制

1〕确定样组容量，对样本进行分组

样组容量一般取m=2～10件，通常取4或5。

按样组容量和加工时间顺次，将样本划分成假设干个样组。2〕计算各样组的平均值和极差

对于第i个样组，其平均值和极差计算公式为：

im

*

j1

n

ij

，

Ri*ima**imin

式中

i——第i个样组的平均值；Ri——第i个样组的极差；

*ij——第i个样组第j个零件的测量值；*ima*——第i个样组数据的最大值；*imin——第i个样组数据的最小值3〕计算R图掌握限

R图的掌握限为：

km

中线kmi

i1

上掌握线U=A2上掌握线=AL2

km中线kmRi

i1

上掌握线RU=D1上掌握线R=DL2

式中A2、D1、D2——常数，可由表2查得；Km--样组个数。

表2A2、D1、D2值

4)绘制R图

以样组序号为横坐标，分别以各样组的平均值和极差R为纵坐标，画出R图，并在图上标出中心线和上、下掌握限。

3、工序技能系数计算

工序技能系数Cp按下式计算：4、判别工艺过程稳定性

Cp

T6

可按表3所列标准进行判别。留意，同时满意表中左列3个条件，工艺过程稳定；表中右列条件之一不满意，即表示工艺过程不稳定。

四、试验内容与步骤

1、试验数据〔即样本〕的测量

选取量具的刻度值ε=〔0.1-0.15〕δ〔公差〕的量具进行测量。

测量工件的数量选用200-500件。〔一般为50-200件〕，将测量数据记录试验报告“测量值记录表中”。2、制作实际分布图

〔1〕整理与计算试验数据〔2〕作频数表

〔3〕计算算术平均值*和均方差S〔4〕画实际分布图3、制作*R图

〔1〕决断样组数据个数n，一般取n=4或5。〔2〕数据处理。

①计算各样组的平均值*和极差R。②计算*和R的平均值*和R。③计算*R图掌握线。〔3〕绘