机械制造工艺学实验指导书

机械制造工艺学

实验指导书

福州大学机械工程及自动化学院机电工程系

2007.2

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实验一 定位原理、定位元件及夹具组成观摩实践

1．实验目的

(1)通过具体实物观摩实践，加深学生对定位原理的理解，直观地认识完全定位和不完全定位方式的实际应用。

(2)了解常用夹具的构造和组成，增强对夹具构造的感性认识。 (3)熟悉常用的定位方式和定位元件，加深对常用定位元件结构和功能的认识。

(4)熟悉“一面两销”定位方案的特点。

(5)巩固课堂所学理论知识，培养学生分析问题、解决问题的能力。 2．实验所用设备或模型

各种定位元件、各种典型夹具实物模型。 3．要求

(1)学生在观摩实践之前，应复习或预习教材或课堂笔记上的相关内容，带着若干相关问题在实践中求答案。

(2)学生在实践中要做好记录，要按实践内容认真整理并写出实践报告。

4．观摩实践内容

(1)分析三种以上不同夹具的定位原理，说明所限制的自由度，并以示意图表示出。

(2)试列出观摩中见到的采用不完全和完全定位方案的夹具各一种，画出其定位原理图，该不完全定位的夹具设计方案是否会影响本

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道工序的加工精度?

(3)实物观摩实践中见到的支承钉结构形式有哪几种?支承板结构形式有哪几种?分析各有什么特点?用于何种平面定位?

(4)观摩中见到的定位外圆面的定位元件有哪几种?V形块的结构特点，各几何要素有何功用? (5)V型块夹角常见的有哪几种?

(6)长、短(单个与两个)V形块各限制哪些自由度? (7)如何检验V形块的制造精度和安装精度?

(8)通过实物观摩，找出工件以内孔定位所采用的定位元件，说明各有何结构特点?以结构示意图表示之，分析其限制的自由度。 （9)长定位销和短定位销、削边销各限制多少自由度数? (10)定位销和支承钉的功用及结构有何区别?

(11)找出采用“一面两销\定位的夹具实例，分析两定位销的结构特点及其所限制的自由度?说明削边销的安装方向有何要求?

(12)了解车床夹具结构主要由哪几部分组成? (13)钻模结构主要由哪几部分组成? (14)了解铣床夹具结构主要由哪几部分组成?

(15)平面定位的定位元件在夹具上安装后，如何保证其工作面处于同一平面上?

5.通过此次观摩实物夹具，要求学生围绕定位原理、定位元件结构、工件安装方式，常见夹具的结构方面的内容，每位学生致少发现、提出三个问题，并将问题写在实验报告上。

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实验二 支承与夹紧机构观摩实践

1．目的

(1)熟悉常用可调支承、辅助支承和自位支承的结构特点，了解其在夹具中的应用，增强对此类支承的感性认识。

(2)熟悉常用夹紧元件的几何构造及其功用。 (3)了解夹紧力作用点的位置特点。

(4)了解常用夹紧机构的原理和结构特点，了解常用的夹紧方式。 (5)加深对理论知识的理解，增强感性认识。 (6)培养学生分析问题、解决问题的能力。

(7)培养学生对夹具夹紧机构和非固定支承的结构设计能力。 2．实践所用的设备或模型各类支承件、夹紧机构以及各种典型夹具实物模型。

3．要求

(1)学生在观摩实践之前，应复习或预习相关理论知识，带着若干相关问题在实践中求答案。

(2)学生在实践中要认真做好记录，必要时要绘出草图，并写出详细的实践报告。

4．观摩实践内容

(1)观察实践中，找出两种以上可调支承，并画出其结构示意图。 (2)观摩实践中，分析并找出两种以上自位支承，画出其结构示意图?说明其功用?

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(3)分析并找出两种以上辅助支承，画出其结构示意图?说明其功用?

(4)分析可调支承，自位支承和辅助支承三者在定位作用方面有何区别?

(5)分析自位支承的几个接触点相．当于几个独立支承点?有何功用?

(6)观摩实物夹具过程中，找出五种不同夹紧方案的夹具，分析各自在夹紧力的作用点和方向的选择上有何特点，说明其夹紧机构有何特点，画出结构示意图。

(7)分析螺旋夹紧装置中，采用螺杆直接压紧工作与通过压块压紧工件有何不同点，并以示意图表示螺杆与压块的主要结构。

(8)找出螺旋快速夹紧机构，分析其如何实现快速夹紧功能。 5.通过此次观摩实物夹具，要求学生围绕可调支承、自位支承、辅助支承、夹紧机构内容,每位学生致少发现、提出三个新问题，并将问题写在实践报告上。

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图中：1.刚性心轴；2.套；3.偏心环；4.键；5.隔套；6.试件；7.夹套；

8.夹紧盘； 9.夹紧螺钉；10.锥环；11.拨杆

这就引起了切削力的相应变化，工艺系统也产生了相应的弹性变形(位移)。切深大，切削力及其产生的位移地大；切深小，切削力及其产生的位移也小，故装在偏心套上的试件毛坯的偏心量在车削后仍然会反映在试件上，使加工后的试件仍然有偏心。本实验就是利用这种误差复映规律的原理来测定车床的刚度。

如图2所示，O为试件回转中心，O1为偏心环中心，偏心距为e，则试件毛坯误差为t1-t2，用△m表示。

即:△m=tl—t2=2e (1) 设加工后试件的最大半径为Rmax，最小半径为Rmin，则： △g＝Rmax一Rmin。 (2) 式中△g为试件加工后的误差。

由误差复映规律，可求得复映系统数值为：

?i??mi (3)

?gi式中：i＝Q、Z、H。分别表示靠近前顶尖处、中间处、靠近后顶尖处的三个试件。

用生产法测定机床刚度时，不能直接测出机床各部件的位移量，而只能测出在三个不同位置试件的径向跳动，并对这三个跳动量进行必要的数据处理以获得所要求的刚度值。 根据工艺系统的刚度理论，可以分别求出前、中、后三个位置的工艺系统刚度为：

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图2 偏心引起试件毛坯公差

KxtQ?Cfy?f0.75?QCfy?f0.75 （4） （5） （6）

KxtZ??ZCfy?f0.75KxtH??H由于该装置的心轴刚度很大，其变形可忽略，车刀的变形也可忽略，故上面求出的三个位置的工艺系统刚度就是这三处的机床刚度。

即 KxtQ?KjQ,KxtZ?KjH，KxtH?KjH。 根据车床刚度计算公式可列出如下关系式：

111?? （7） KjQKctKdj11111?(?)?KjZ4KctKwzKdj （8）

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111?? （9） KjHKwzKdj式中：KjQ、KjZ、KjH分别表示机床在前、中、后三个位置的刚度； Kct表示车床前顶尖的刚度； Kdj表示车床刀架的刚度； Kwz表示车床尾座顶尖的刚度。

联立（7）、（8）、（9）就可以求得车床三个部件的刚度分别为：

12111??(?) （10） KdjKjZ2KjQKjH111?? （11） KctKjQKdj111?? （12） KwzKjHKdj 四、实验步骤： 1．用油石研磨车刀。

2．将试件安装在特殊心轴上，或将试件在心轴上松开后由前次实验所在位置沿顺时针方向旋转600左右，调整试件偏心量使△m＝6mm后再夹紧。

3．在特殊心轴前后顶尖孔中涂油后装在机床的前后顶尖上。 4．用百分表量出余量的变动量，算出△m，并作记录。 5．安装车刀，使刀尖高度与顶尖中心线重合，刀具悬伸长度取20～30mm。

6．熟悉车床操作系统，选取合适的转速和进给量，进行必要的

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润滑后，征得指导教师和工作师傅同意后方能开车。

7．调整切削深度tmin＝0.2～0.3mm，则其最高点的切削深度为6.2～6.3mm。

8．自右至左一次走刀切削三个试件。 9．加工后用干分表测出试件是误差△g。

10．实验完毕，清理机床和实验使用的所有工具、量具。 五、实验报告要求： 1．实验名称。

2．实验用的设备及仪器，包括机床及量仪的名称、型号、规格，实验装置及其简图等。

3．记下实验所用刀具的几何角度，材料及切削用量参数。 4．列表记录△m、△g的值，计算出各处的ε及其刚度，并按相应公式算出Kct、Kwz、Kdj。

5．对实验和计算结果进行分析和讨论。 6．回答指定的思考题。 六、注意事项：

1．安装心轴前，松开屋座架，移动屋座架使两顶尖之间的距离略大于夹具心轴的距离，然后紧固尾座,应注意尽量缩短尾座套筒的悬伸长度。

2．转动尾座手轮，使心轴在两顶尖之间松紧程度适宜，既不允许整个装置有轴向或径向移动，又不能顶得太紧烧坏顶尖孔,然后锁紧尾顶尖。

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3．测量试件最高点和最低点附近的部位，以便测得试件的最大径向跳动量，在试件转到不需测量部位时,注意提起表头，以免磨损。

4．由于心轴较重．装拆时须注意安全。 5．开动车床时,注意安全操作，以免意外事故。 七、思考题：

1．公式(7)～(9)是如何推导的?

2．三个偏心处的ε和Kj值是否相同?为什么?

3．在生产法测定机床刚度时，若出现负刚度时如何解释? 4．分析本车床刚度情况，并估计它对工件形状误差的影响。 5．若要提高本机床的刚度，可采取哪些措施?

6．生产法和三向加载静刚度测定法有何不同，这两种方法各有什么优缺点?

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