机械制造技术实验指导书-201212定稿 - 图文

机械制造技术Ⅰ实验指导书

姜海 王葵 王雪冰等编写

合肥学院机械工程系

2012.9.

目 录

实验总体要求……………………………………………………………………1 实验一 刀具角度测量实验…………………………………………………… 2 附录1-1：CLY-1型车刀量角仪的使用方法………………………………… 4 实验二 刀具认识实验………………………………………………………… 8 实验三 切削力测量实验……………………………………………………… 10 附录3-1：三通道零位调整……………………………………………………12 附录3-2：改变背吃刀量单因素切削力实验…………………………………13 附录3-3：改变进给量单因素切削力实验……………………………………15 附录3-4：改变切削速度单因素切削力实验…………………………………17 附录3-5：建立单因素切削力实验综合公式…………………………………19 实验四 数控车削编程加工实验……………………………………………… 22 附录4-1：数控车床操作规程…………………………………………………25 附录4-2：数控车床的基本操作………………………………………………25 实验五 数控铣削编程加工实验……………………………………………… 27 附录5-1：数控铣床操作规程…………………………………………………30 附录5-2：数控铣床的基本操作………………………………………………30 实验六 数控自动编程软件应用实验………………………………………… 32 附录6-1：实验典型零件图……………………………………………………34 附录6-2：数控加工自动编程软件—CAXA制造工程师入门讲解与练习……37 实验七 数控机床仿真模拟加工实验………………………………………… 54 附录7-1：宇龙数控加工仿真系统的使用简介……………………………… 56 实验八 DNC数控加工实验………………………………………………………83

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实验总体要求

一、实验教学是机械制造技术Ⅰ模块整体教学的重要组成部分。通过实验学习，学生不但可以在与本模块相关的知识、基本方法、基本技能方面得到训练，而且有利于培养良好的学习兴趣和习惯，培养理论联系实际、实事求是、严谨细致的科学态度，培养动手能力与分析问题、解决问题的能力，培养交流与合作能力等。因此，在本模块学习中，必须重视实验学习。

二、实验前，每个同学应认真阅读实验指导书中的相关内容，并事先复习实验中涉及到的基本理论知识，做好必要的预习。预习时，要以实验目的为中心，搞清实验原理、仪器设备操作要点、数据处理及其分析方法等，并牢固树立安全操作意识；必要时应写出简明的预习报告，做到实验前心中有数。

三、实验过程中，遵守实验室各项规则，在教师指导下认真进行实验仪器的调整与操作，仔细观察实验现象，及时做好读数与数据记录等工作；要善于发现问题，不断提高思考能力和动手能力。如实验中出现故障，应在教师的指导下学会排除故障。实验完毕，做好仪器设备的整理工作。

四、实验后，及时对实验进行全面总结分析，认真完成实验报告。实验报告内容一般应包括实验目的和原理、实验内容及过程、实验观察现象和数据记录、数据处理与计算、实验思考讨论等。编写实验报告有助于锻炼逻辑思维能力，把自己在实验中的思维活动变成有形的文字记录，发表自己对实验结果的评价和收获。实验报告的编写要求做到书写清晰、数据记录整洁、图表合适、文理通顺、内容简明扼要。

五、实验考核的依据：实验前的准备、实验中的表现、出勤情况、对实验相关知识的掌握程度、实际操作技术的熟练程度、分析问题和解决问题的能力，以及对设备工具维护的情况，实验报告的编写水平等。考核成绩提供给相关的授课教师，按照规定的比例记入该课程的总成绩。

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实验一 刀具角度测量实验

一、实验目的

1、了解和认识典型车刀的基本结构，正确区分外圆车刀、端面车刀、切槽车刀、内孔车刀和螺纹车刀等常用车刀；

2、认识各类车刀的几何结构和几何角度；

3、正确使用CLY-1型车刀量角仪对典型车刀进行几何角度的测量；

二、实验条件

1、实验仪器设备：CLY-1型车刀量角仪；

2、实验工具：螺丝刀、扳手、内六角扳手等工具。

三、实验要求及注意事项

1、本实验2学时。实验前应复习理论课程中有关车刀结构和几何角度的基本内容；同时认真阅读实验指导书相关内容，初步了解CLY-1型车刀量角仪的使用方法，做到实验前心中有数。

2、通过实验，要求熟悉典型车刀的基本结构，正确使用车刀量角仪对典型车刀进行几何角度的测量；

3、测量仪器操作过程中要认真细心，不可将车刀量角仪损坏。 4、每个学生实验完成后，独立完成实验报告的撰写。 5、注意事项：

1）车刀几何角度测量的过程中，应对测量仪器小心操作，对车刀轻拿轻放，防止砸坏测量仪器工作面。

2）测量刀具角度实验所涉及的实验对象为车刀，有一定的刃口，因此，要特别注意安全，防止割破手指或身体其他部位。

四、实验基本步骤

1、实验指导教师讲解实验的目的和要求；强调实验的纪律、进行安全教育。 2、认识车刀结构：从刀具盒中取出6把车刀模型，正确认识其结构及所要测量的5个几何角度。

3、学习CLY-1型车刀量角仪的使用方法：每组2位学生共用一套CLY-1型车刀量角

2

仪，根据使用说明书的要求，学习CLY-1型车刀量角仪的正确使用方法；

4、从6把车刀模型中，任选2~3把进行角度测量。实验过程中一位同学测量，另一位同学负责记录所测车刀的相关角度数据。测量刀具角度完成后，每组2位学生之间互换角色，并比较所测量的角度数据，分析并找出可能出现的测量误差。

五、实验报告的要求

1、认真填写专业、姓名、学号、实验日期和实验地点； 2、正确表达本次实验的实验目的和基本原理；

3、记录本次实验的基本步骤及仪器使用方法，并做好车刀角度原始数据的记录工作； 4、对实验数据进行必要的处理，分析本次实验得到的结果，填入表1-1主剖面参考系的基本角度，并做好实验总结。

六、实验思考题

1、简要叙述典型车刀的几何结构和几何角度。

2、简要叙述CLY-1型车刀量角仪的构造及其测量车刀角度的原理。

3、简要叙述使用CLY-1型车刀量角仪测量车刀角度的一般步骤，可以任意挑选车刀5个几何角度（即：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角）中的任意一个进行表达。

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附录1-1：CLY-1型车刀量角仪的使用方法

CLY-1型车刀量角仪又称量角台，为回转工作台式，是专门为学校教学设计和制造的车刀量角仪器，以下介绍其基本构造和使用方法。 1、 回转工作台式量角台的构造

图1-1为回转工作台式量角台的组成结构和原理。

底盘1为圆盘形，在零度线左右方向各有1000角度，用于测量车刀的主偏角和副偏角，通过底盘指针2读出角度值；

工作台3可绕底盘中心在零刻线左右1000范围内转动； 定位块4可在平台上平行滑动，作为车刀的基准；

测量片5，如图1-2所示，有主平面（大平面）、底平面、侧平面三个成正交的平面组成，在测量过程中，根据不同的情况可分别用以代表剖面、基面、切削平面等。

大扇形刻度盘6上有正负450的刻度，用于测量前角、后角、刃倾角，通过测量片5的指针指出角度值；

立柱7上制有螺纹，旋转升降螺母8可调整测量片相对车刀的位置。

1－底盘 2－工作台指针 3－工作台 4－定位块 5－测量片 6－大扇形刻度盘 7－立柱 8－大螺帽 9－旋钮 10－小扇形刻度盘

图1-1 量角台的构造 图1-2 测量片

2、测量内容

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利用车刀量角台分别测量所选车刀的几何角度：κr、κr＇、λs、γo、αo、αo＇等基本角度，记录测得的数据。 3、测量方法

1）根据车刀参考平面及几何参数的定义，首先确定参考辅助平面的位置，在按照几何角度的定义测出几何角度。

2）通过测量片的测量面与车刀刀刃、刀面的贴合（重合）使指针指出所测的各几何角度。

4、测量步骤

（1）测量前的调整：调整量角台，使平台、大扇形刻度盘和小扇形刻度盘指针全部指零，使定位块侧面与测量片的大平面垂直，这样就可以使测量片达到以下状态：

a. 主平面垂直于平台平面，且垂直于平台对称线。 b. 底平面平行于平台平面。

c. 侧平面垂直于平台平面，且平行于平面对称线。

（2）测量前的准备：将车刀侧面紧靠在定位块的侧面上，使车刀能和定位块一起在平台平面上平行移动，并且可使车刀在定位块的侧面上滑动，这样就形成了一个平面坐标，可以使车刀置于一个比较理想的位置。 （3）测量车刀的主（副）偏角

a. 定义：主（副）刀刃在基面的投影与走刀方向夹角。

b. 确定走刀方向：由于规定走刀方向与刀具轴线垂直，在量角台上即垂直于零度线，故可以把主平面上平行于平台平面的直线作为走刀方向，其与主（副）刀刃在基面的投影有一夹角，即为主（副）偏角。

c. 测量方法：顺（逆）时针旋转平台，使主刀刃与主平面贴合。如图1-3所示，即主（副）刀刃在基面的投影与走刀方向重合，平台在底盘上所旋转的角度，即底盘指针在底盘刻度盘上所指的刻度值为主（副）偏角κr（κr＇）的角度值。

（4）测量车刀刃倾角（λs） a. 定义：主刀刃和基面的夹角。

b. 确定主切削平面：主切削平面是过主刀刃与主加工表面相切的平面，在测量车刀的主偏角时，主刀刃与主平面重合，就使主平面可以近似地看作主切削平面（只有当λs =0时，与主加工表面相切的平面才包含主刀刃），当测量片指针指零时底平面可作为基面。这样就形成了在主切削平面内，基面与主刀刃的夹角，即刃倾角。

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c. 测量方法：旋转测量片，即旋转底平面（基面）使其与主刀刃重合。如图1-4所示，测量片指针所指刻度值为刃倾角。

图1-3 测量车刀的主偏角图 图1-4 测量车刀刃倾角

(5) 测量车刀主剖面内的前角γo 和后角αo

a. 定义：主前角是指在主剖面内，前刀面与基面的夹角。主后角是指在主剖面内后刀面与主切削平面的夹角。

b. 确定主剖面：主剖面是过主刀刃一点，垂直于主刀刃在基面的投影。

在测量主偏角时，主刀刃在基面的投影与主平面重合（平行），如果使主刀刃在基面的投影相对于主平面旋转900，则主刀刃在基面的投影与主平面垂直，即可把主平面看作主剖面。当测量片指针指零时，底平面作为基面，侧平面作为主切削平面，这样就形成了在主剖面内，基面与前刀面的夹角即前角（γo）；主切削平面与后刀面的夹角即后角（αo）。

c. 测量方法：使底平面旋转与前刀面重合。如图1-5所示， 测量片指针所指刻度值为前角；使侧平面（即主切削平面）旋转与后刀面重合。如图1-6所示， 测量片指针所指刻度值为后角。

(6) 副后角的测量与主后角的测量方法相近，所不同的是须把主平面作为副剖面。

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图1-5 测量车刀前角 图1-6 测量车刀后角

表1-1 主剖面参考系的基本角度

车刀 主偏角 副偏角 刃倾角 副后角 编号 车刀名称 前 角 后 角γo αo κr κr＇ λs αo ＇ 1 外圆车刀 2 端面车刀 3 车槽刀 4 内孔车刀 5 螺纹车刀

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实验二 刀具认识实验

一、实验目的

1、对麻花钻头、扩孔钻头、沉孔锪钻、铰刀、立式铣刀、端面铣刀、拉刀等机械加工常用刀具进行结构观察与思考；（注：可以通过“刀具角度测量实验”完成对各类车刀的几何形状、几何结构和几何角度的认识）

2、判断上述刀具的“三面两刃一尖”，并画出相关刀具的结构简图。

二、实验条件

1、实验仪器设备：10套刀具，含：麻花钻头、扩孔钻头、沉孔锪钻、铰刀、立式铣刀、端面铣刀、拉刀等。

2、实验工具：螺丝刀、扳手、内六角扳手等。

三、实验要求及注意事项

1、本实验1学时。实验前应认真复习理论课程中有关典型金属切削刀具的结构和几何角度的基本内容；

2、通过实验，要求熟悉典型金属切削刀具的基本结构，正确理解其使用；在实验过程中，建议由一位同学提问，另一位同学解答的方式完成。

3、每个学生实验完成后，独立完成实验报告的撰写。 4、注意事项：

1）在对刀具进行观察认识的过程中，应对各类实验刀具小心取放，防止损坏实验工作台面。

2）刀具认识实验所涉及的实验对象为机械加工刀具，有一定的刃口，因此，要特别注意安全，防止割破手指或身体其他部位。

四、刀具认识实验的基本步骤

1、实验指导教师讲解实验的目的和要求；强调实验的纪律、进行安全教育。 2、观察麻花钻头的结构（尾部、颈部和工作部分），认识钻头切削刃的主要几何参数，以及螺旋槽（容、排屑槽）和横刃等典型特征结构。

3、观察扩孔钻头和沉孔锪钻的结构，搞清它们与麻花钻头的区别。 4、观察铰刀的结构，搞清它与麻花钻头的区别。

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5）画空间曲线1： 点击“样条线”图标

，在左边立即菜单选择“插值”、“缺省切矢”、“闭

曲线，依次输入点坐标：（75，0，20）、（53.033，53.033，20）、（0，75，22.21）、（-53.033，53.033，30）、（-75，0，40）、(-53.033，-53.033，30)、（0，-75，22.21）、（53.033，-53.033，20），点击鼠标右键确认，完成封闭空间曲线1的绘制。

6）画空间曲线2： 点击“样条线”图标

，立即菜单选择和上步相同，依次输入点坐标：（110，

0，20）、（77.7817，77.7817，20）、（0，110，22.21）、（-77.7817，77.7817，30）、（-110，0，40）、(-77.7817，-77.7817，30)、（0，-110，22.21）、（77.7817，-77.7817，20），点击鼠标右键确认，完成封闭空间曲线2的绘制。

7）画直线1：

点击直线图标，选两点线，输入直线1端点坐标：（75，0，20）、（110，0，20），点击鼠标右键确认。

8）生成导动面：

“造型”→“曲面生成”→“导动面”（或直接点击图标

），在左边立即

菜单选择“双导动线”，用鼠标拾取空间曲线1，选取方向，用鼠标拾取空间曲线2，选取方向（与空间曲线1方向相同），用鼠标拾取直线1作为截面曲线，导动面生成。

9）曲面剪裁：

“造型”→“特征生成”→“除料”→“曲面剪裁” （或直接点击图标导动面上的箭头向上），单击“确定”，曲面裁截完成。

10）删除辅助曲面和辅助曲线：

拾取导动面（导动面的边缘呈现红色），按鼠标右键，删除导动面，用同样的方法依次删除空间曲线1、空间曲线2和直线1.

11）画草图2：

a.选择“平面XY”作为草图2所示平面：用鼠标在左边的特征树中点取“平面XY”，单击F2（特征树中显示“草图2”）。

b.按“F5”，点击“整圆”图标

，在左边立即菜单中选择“圆心--半径”，

（关闭画圆功能）、

），在立即

回车，输入圆心点坐标（112，0，0），然后回车；按”Enter”，输入圆半径6.5后回车，单击鼠标右键确认。点击“整圆”图标

c.选取“造型”→“几何变换” →“阵列”（或直接点击图标

），

拾取导动面（导动面的边缘呈现红色）作为裁截曲面，选取“除料方向选择”（使

菜单中选取：“圆形”、“均布”、“份数=8”，回车，用鼠标拾取圆，单击鼠标右键确定，按”Enter”，输入中心点坐标（0，0，0），回车，单击鼠标右键，阵列结束。

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d.单击F2，关闭草图开关，结束草图2的绘制。 12）拉伸除料：

单击F8，选取“造型”→ “特征生成”→“除料” →“拉伸…..”（或直接点击图标

），选择“固定深度”、深度“20”、拉伸对象选取特征树中的“草

图2”，然后单击确定。

图6-6推进凸轮造型

4、茶杯制作，熟悉导动增料等功能： 1）作基本拉伸体草图： 点击“平面XY”，打开草图开关按右键，完成草图0。再点击草图图标

2）拉伸基本体：

点击“造型”→ “特征生成”→“增料” →“拉伸”（或直接点击图标

），

出现对话框，选择“固定深度”、深度改为60，点击“确定”。按F8，转轴测图。

3）抽壳：

点击“造型” →“特征生成”→“抽壳”（或直接点击图标框中输入厚度=3，

a.制作基准平面：

点击“造型”→“特征生成”→“基准面”（或直接点击图标

），在出现

的对话框中，构造方法选第一种（等距平面确定基准平面），距离改为29，构造条件选择特征树中的“平面XZ”,点击确定，完成平面3.

b.做轨迹线：

按F6，点取“样条线”图标

，点“圆”图标，选“圆心—半径”，

按回车键，出现坐标输入框，输入（0，0，0），回车，再输入半径30，回车，

，草图开关关闭。

），在对话

，立即菜单显示“插值”、“缺省切矢”、“开

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曲线”，按回车键,依次输入（0，29，49），（0，45，51），（0，38，20），（0，29，14）四点坐标值，按鼠标右键确定，形成轨迹线。

c.做草图1

点击平面3按，按下草图开关键，完成草图1。关闭草图开关

d做导动：

点击“造型”→“特征生成”→“增料”→“导动”（或直接点击图标

），

，点取“圆”图标，退出草图状态

，选“圆心-半径”，

按回车键，出现输入框，输入圆心坐标（49，0，0），再输入半径4，按鼠标右

出现对话框，点取草图1作为轮廓截面线，点取轨迹线，选项控制中选择“固接导动”，按“确定”。删除样条线（用鼠标左键选择，单击右键删除），完成制作。

e过渡：

点击“造型”→“特征生成”→“过渡”（或直接点击图标成过渡。

），出现对

话框，点取基本拉伸体的所有边作为需过渡的元素，半径改为1,按“确定”完

6-7茶杯造型

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5、制作连杆凹凸模，练习“实体布尔运算”功能。

1）将存有图6-5连杆实体文件打开，另存为“*.x-t”文件，为布尔运算作准备。（见图6-8）

2）制作一个长方体：

I.建草图0：点取特征树中“平面XY”，显示虚线框，打开草图开关

。

点击矩形图标，选择“两点矩形”选项，输入：点(-120,50,0)，(100，-50，0)；按F2键，退出绘制草图状态。

图6-8

II.创建长方体实体；按“F8”和“F3”,选择草图0，单击“拉伸增料”图标，选择“固定深度”、深度“10”、选择“反向拉伸”，单击确定。长方体实体生成。

3)将连杆并入，与当前零件实现并的运算；

I．单击“造型”→“特征生成”→“实体布尔运算”；或者直接单击按钮弹出打开对话框；

，

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图6-9

II．选取文件，单击“打开”，弹出布尔运算对话框，如图6-10：

III．选择布尔运算方式：当前零件∪输入零件，给出定位点：用鼠标拾取实体上的坐标原点。

IV．选取定位方式：拾取定位的X轴，单击“确定”，完成操作。连杆凸模制作完毕。（图6-11）

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图6-10

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/97th.html