机制工艺实验教学指导书.doc

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1、机制工艺实验教学指导书若有综合实验台或大型仪器设备先写该设备的结构、原理及使用说明实验一 工件的定位认知实验一、实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、过定位的区别和使用方法等。二、实验仪器设备定位元件展示柜一组。三、实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， ，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

2、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xy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, ,；在yz平面上(B面)上布置两个支承钉，使工件靠在两个支承钉上，就可限制, ；在x-z平面(C面)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如果工件根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。

3、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必须限制的自由度数目称为欠定位。过定位：工件定位时，如果出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则称为过定位。四、实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、实验注意事项可以根据实验具体情况增加项目。例如：实验报告要求（必填）实验报告应包含以下内容：1.实验目的2.实验仪器设备记录实验时所使用的仪器、设备（名称、规格）实验二 典型机床夹具认知实验一、实验目的1、熟悉典型定位方式和定位元件，掌握典型夹紧机构的作用原理和特点； 2、使学生掌握各类机床夹具的结构、原理和特点；了解现代机床夹

4、具的发展。二、实验仪器设备夹具和定位元件展示柜一组三、实验原理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逐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） _转动中心到作用点P间距离（mm） _夹紧楔角（） 转轴处的摩擦角（）偏心夹紧机构的优点是结构简单，操作方便，动作迅速。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（下图）1 扳手 2夹具体 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

5、为绕在圆柱体上的斜楔，所以螺旋夹紧力的计算公式：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螺杆端部与工件键的摩擦角（）螺纹中径之半（mm）螺纹升角（）螺旋副的当量摩擦角（），=arctan(tan/cos),式中为螺旋副的摩擦角（），为螺纹牙型半角（）螺旋夹紧机构结构简单，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夹具体3、

6、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。生产中很少单独使用斜楔夹紧机构，常与与其他机构组合使用。 图1.4 斜楔夹紧图四、实验内容与步骤观摩车床、钻床、铣床等设备上使用的夹具，并分析其结构。五、实验注意事项可以根据实验具体情况增加项目。例如：实验报告要求（必填）实验报告应包含以下内容：1.实验目的2.实验仪器设备记录实验时所使用的仪器、设备（名称、规格）实验三 加工误差综合分析一、实验目的通过学生检测工件尺寸、计算，画出直方图，分析误差性质，理解影响加工误差的因素，掌握

7、加工误差统计分析的基本原理和方法，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。二、实验仪器设备 千分尺、工件若干三、实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，是进行过程控制的一种有效方法，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、工序能力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一般应根据样本容量来选择，参见表1表1 分组数K的选定n2540406060100100100160160250k

8、6781011122)确定组距找出样本数据的最大值Ximax和最小值Ximin，并按下式计算组距：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4）确定组界 各组组界为：（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：式中 xi第i个样件的测量值；n样本容量。标准差的计算公式为：8）画分布曲线若研究的质量指标是尺寸误差，且工艺过程稳定，则误差分布曲线接近正态分布曲线；若研究的质量指标是形位误差或其他，则应根据实际情况确定

9、其分布曲线。画出分布曲线，注意使分布曲线与直方图协调一致。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、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=210件，通常取4或5。按样组容量和加工时间顺序，将样本划分成若干个样组。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：，式中 第i个样组的平均值；第i个样组的极差；xij第i个样组第j个零件的测量值；ximax第i个样组数据的最大值；ximin第i个样组数据的最小值3）计算图控制限图的控制限为：式中A2、D1、D2常数，可由表2 查得；Km-样组个数。表2 A2、D1、D2值N（件）A2D1D24

10、0.732.28050.582.11060.482.0004) 绘制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，画出图，并在图上标出中心线和上、下控制限。3、工序能力系数计算工序能力系数Cp按下式计算：4、判别工艺过程稳定性可按表3 所列标准进行判别。注意，同时满足表中左列3个条件，工艺过程稳定；表中右列条件之一不满足，即表示工艺过程不稳定。表3 正常波动与异常波动标志正 常 波 动异 常 波 动1、没有点子超出控制线2、大部分点子在平均线上 下波动，小部分在控制线附近3、点子没有明显的规律性1、有点子超出控制线2、点子密集在平均线上下附近3、点子密集在控制线附近4、连续7点

11、以上出现在平均线一侧5、连续11点中有10点以上出现在平均线一侧6、连续14点中有12点以上出现在平均线一侧7、连续17点中有14点以上出现在平均线一侧8、连续20点中有16点以上出现在平均线一侧9、点子有上升或下降的倾向10、点了有周期性的波动四、实验内容与步骤1、 实验数据（即样本）的测量选取量具的刻度值=（0.1-0.15）（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），将测量数据记录实验报告“测量值记录表中”。2、 制作实际分布图（1） 整理与计算实验数据（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、 制作图（1） 决定样组数据个数n，一般取n=4或5。（2） 数据处理。 计算各样组的平均值和极差。计算和的平均值和。计算图控制线。（3） 绘制控制图五、思考题1本工序点图说明什么问题？2本工序的分布曲线图是否接近正态分布图？3根据工序能力系数，确定本工序属于几级工序？六、实验报告要求实验报告应包含以下内容：1.实验目的2.实验仪器设备记录实验时所使用的仪器、设备（名称、规格）3.记录实验数据的测量，填入测量值记录表；绘制实际分布图；绘制制作图4.回答问题讨论中的各项问题。