機制工藝實驗教學指導書

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機制工藝試驗教學指導書

假設有綜合試驗臺或大型儀器設備先寫該設備的結構、原理及運用說明

試驗一工件的定位認知試驗

一、試驗目的

鞏固六點定位原理概念，以及完全定位、不完全定位，欠定位、過定位的區(qū)分和運用方法等。二、試驗儀器設備

定位元件展示柜一組。三、試驗原理六點定位原理：

工件在夾具中的定位，就是要使工件在夾具中占據正確的加工位置，這可以通過布置定位支承點限制工件相應的自由度獲得。任何一個工件〔剛體〕在空間直角坐標系中都具有六個自由度，見圖1.1。以*，Y，Z分別表示沿三個坐標軸的軸向移動〔或稱移動自由度〕，以，，分別表示繞三個坐標軸的轉動〔或稱為轉動自由度〕。由此可見，要使工件在夾具中占有確定的位置，就是要在空間直角坐標系中，通過合理的布置定位元件限制工件的六個自由度。在*—y平面〔A面〕上布置三個支承釘，把工件放在三個支承釘上，就可限制工件的三個自由度

,

,Z；在y—z平面上(B面)上布置兩個支承

；在*--z平面(C面)

釘，使工件靠在兩個支承釘上，就可限制

,

上布置一個支承釘，使工件靠在這個支承釘上，又可限制工件一個自

由度

。通過工件與六個支承點接觸，限制其六個自由度。

圖1.1剛體在空間的六個自由度

完全定位和不完全定位：工件定位時，其六個自由度全部被限制的定位稱為完全定位．假如工件依據加工要求只需要限制其部分自由度，雖然工件在空間不占有一個完全確定的位置，但不影響該工序加工要求時稱為不完全定位。

欠定位：工件實際定位所限制的自由度數目，少于按該工序加工加工要求需要限制的自由度數目稱為欠定位。

過定位：工件定位時，假如涌現兩個或兩個以上的定位支承點重復限制工件上的同一個自由度那么稱為過定位。

四、試驗內容與步驟

觀摩工件的定位原理和常用定位元件的模型，并進行定位分析。

五、試驗考前須知

可以依據試驗詳細狀況增加項目。例如：試驗報告要求〔必填〕試驗報告應包含以下內容：

1.試驗目的2.試驗儀器設備

記錄試驗時所運用的儀器、設備〔名稱、規(guī)格〕

試驗二典型機床夾具認知試驗

一、試驗目的

1、熟識典型定位方式和定位元件，掌控典型夾緊機構的作用原理和特點；

2、使同學掌控各類機床夾具的結構、原理和特點；了解現代機床夾具的進展。

二、試驗儀器設備

夾具和定位元件展示柜一組

三、試驗原理

1、偏心夾緊機構原理

偏心夾緊機構是靠偏心輪回轉時其半徑漸漸增大而產生夾緊力來夾緊工件。

偏心夾緊的夾緊力可用下式計算：其中W——夾緊力〔N〕Q——手柄上動力〔N〕L——動力力臂〔mm〕

____轉動中心O2到作用點P間距離〔mm〕p____夾緊楔角〔〕

W

QL

[tan(P2)tan1]

2——轉軸處的摩擦角〔〕

偏心夾緊機構的優(yōu)點是結構簡約，操作方便，動作快速。其缺點是自鎖性能差，夾緊行程和增力比小。

圖1.2偏心夾緊夾具〔上圖〕和II號偏心夾緊夾具〔下列圖〕1—

扳手2—夾詳細3—套4—工件5—拉桿6——偏心輪7—

手柄8—板手

9—桿10—銷11—偏心輪12—墊塊2、螺旋夾緊機構原理

螺旋可以視為繞在圓柱體上的斜楔，所以螺旋夾緊力的計算公

式：F

QL

')r'tan1rztan(2

其中，F—單個螺旋夾緊時產生的夾緊力(N)Q—原始作用力

L—作用力臂(mm)

r’—螺旋副的當量摩擦半徑(mm)，其值視螺旋副的結構形式而定

1—螺桿端部與工件鍵的摩擦角〔〕

rz—螺紋中徑之半〔mm〕

—螺紋升角〔〕

'

—螺旋副的當量摩擦角〔〕，2'=arctan(tan2/cos),式2

中2為螺旋副的摩擦角〔〕，為螺紋牙型半角〔〕螺旋夾緊機構結構簡約，易于制動，增力比大，自鎖性好，是手動夾緊中應用最廣泛的一種夾緊機構；缺點是動作較慢。

圖1.3螺旋夾緊圖

1—

工件2—定位銷軸3—擋銷4—定位套5—分度定位銷6—

手鈕7—手柄

8—襯套9—開口墊圈10—螺母11—轉盤12—鉆模套13—夾詳細

3、斜楔夾緊機構

斜楔夾緊機構主要是利用其斜面移動時所產生的壓力夾緊工件。斜楔夾緊機構工作原理是：將工件裝入，敲擊斜楔大頭，夾緊工件；加工完畢，敲擊斜楔小頭，使工件松開。生產中很少單獨運用斜楔夾緊機構，常與與其他機構組合運用。

圖1.4斜楔夾緊圖

四、試驗內容與步驟

觀摩車床、鉆床、銑床等設備上運用的夾具，并分析其結構。五、試驗考前須知

可以依據試驗詳細狀況增加項目。例如：試驗報告要求〔必填〕試驗報告應包含以下內容：1.試驗目的2.試驗儀器設備

記錄試驗時所運用的儀器、設備〔名稱、規(guī)格〕

試驗三加工誤差綜合分析

一、試驗目的

通過同學檢測工件尺寸、計算，畫出直方圖，分析誤差性質，理解影響加工誤差的因素，掌控加工誤差統計分析的基本原理和方法，運用統計分析法討論一批零件在加工過程中尺寸的改變規(guī)律，分析其誤差的緣由。

二、試驗儀器設備

千分尺、工件假設干

三、試驗原理

在機械加工中應用數理統計方法對加工誤差〔或其他質量指標〕進行分析，是進行過程掌握的一種有效方法，也是實施全面質量管理的一個重要方面。其基本原理是利用加工誤差的統計特性，對測量數據進行處理，作出分布圖和點圖，據此對加工誤差的性質、工序技能及工藝穩(wěn)定性等進行識別和判斷，進而對加工誤差作出綜合分析。1、直方圖和分布曲線繪制1〕初選分組數K

一般應依據樣本容量來選擇，參見表1

表1分組數K的選定

2)確定組距

找出樣本數據的最大值*ima*和最小值*imin，并按下式計算組距：

d'

**minR

ma*

k1k1

選取與計算的d'值相近的且為測量值尾數整倍數的數值為組距。3〕確定分組數

k

R1d

4〕確定組界

各組組界為：

*min(i1)d

d

2〔j=1，2，，k〕

5)統計各組頻數ni〔即落在各組組界范圍內的樣件個數〕6〕畫直方圖

以樣本數據值為橫坐標，標出各組組界；以各組頻數為縱坐標，畫出直方圖。7)計算總體平均值與標準差

平均值得計算公式為：

n

*

i1

n

i

式中*i－第i個樣件的測量值；n－樣本容量。

s

標準差的計算公式為：8〕畫分布曲線

假設討論的質量指標是尺寸誤差，且工藝過程穩(wěn)定，那么誤差分布曲線接近正態(tài)分布曲線；假設討論的質量指標是形位誤差或其他，那么應依據實際狀況確定其分布曲線。

畫出分布曲線，留意使分布曲線與直方圖協調全都。9〕畫公差帶

在橫軸下方畫出公差帶，以便與分布曲線相比較。2、R圖繪制

1〕確定樣組容量，對樣本進行分組

樣組容量一般取m=2～10件，通常取4或5。

按樣組容量和加工時間順次，將樣本劃分成假設干個樣組。2〕計算各樣組的平均值和極差

對于第i個樣組，其平均值和極差計算公式為：

im

*

j1

n

ij

，

Ri*ima**imin

式中

i——第i個樣組的平均值；Ri——第i個樣組的極差；

*ij——第i個樣組第j個零件的測量值；*ima*——第i個樣組數據的最大值；*imin——第i個樣組數據的最小值3〕計算R圖掌握限

R圖的掌握限為：

km

中線kmi

i1

上掌握線U=A2上掌握線=AL2

km中線kmRi

i1

上掌握線RU=D1上掌握線R=DL2

式中A2、D1、D2——常數，可由表2查得；Km--樣組個數。

表2A2、D1、D2值

4)繪制R圖

以樣組序號為橫坐標，分別以各樣組的平均值和極差R為縱坐標，畫出R圖，并在圖上標出中心線和上、下掌握限。

3、工序技能系數計算

工序技能系數Cp按下式計算：4、判別工藝過程穩(wěn)定性

Cp

T6

可按表3所列標準進行判別。留意，同時滿意表中左列3個條件，工藝過程穩(wěn)定；表中右列條件之一不滿意，即表示工藝過程不穩(wěn)定。

四、試驗內容與步驟

1、試驗數據〔即樣本〕的測量

選取量具的刻度值ε=〔0.1-0.15〕δ〔公差〕的量具進行測量。

測量工件的數量選用200-500件。〔一般為50-200件〕，將測量數據記錄試驗報告“測量值記錄表中”。2、制作實際分布圖

〔1〕整理與計算試驗數據〔2〕作頻數表

〔3〕計算算術平均值*和均方差S〔4〕畫實際分布圖3、制作*R圖

〔1〕決斷樣組數據個數n，一般取n=4或5?！?〕數據處理。

①計算各樣組的平均值*和極差R。②計算*和R的平均值*和R。③計算*R圖掌握線?！?〕繪