1、東南大學(xué)實驗報告用紙東 南 大 學(xué) 機(jī) 械 學(xué) 院機(jī) 械 制 造 工 程 原 理 實 驗 報 告專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 實驗組別： 實驗者姓名：王安俊 學(xué)號：02010420實驗時間： 2013 年 5月 31日評定成績： 報告審閱教師 實驗一 車刀角度的測量一、 實驗?zāi)康?. 熟悉車刀切削部分的構(gòu)造要素，掌握車刀標(biāo)注角度的參考平面、參考系及車刀標(biāo)注角度的定義；2. 了解車刀量角臺的結(jié)構(gòu)，學(xué)會使用車刀量角臺測量車刀的標(biāo)注角度；3. 繪制車刀標(biāo)注角度圖，并能夠在圖中準(zhǔn)確標(biāo)注出測量得到的車刀各標(biāo)注角度數(shù)值。二、實驗儀器設(shè)備 車刀角度測量儀 外圓車刀、切斷刀、45°彎頭車刀、螺紋刀等三

2、、測量原理與實驗內(nèi)容車刀標(biāo)注角度可以用角度樣板、萬能量角儀、重力量角器以及各種車刀量角臺等進(jìn)行測量。其測量的基本原理是：按照車刀標(biāo)注角度的定義，在被測量切削刃（刀刃）的選定點，用測量工具的尺面，如量角器的尺面或量角臺的指針平面（或側(cè)面或底面），與構(gòu)成被測角度的面或線緊密貼合（或相平行或相垂直），把需要測量的角度測量出來。由于所使用的測量工具（量角器或量角臺）的結(jié)構(gòu)各不相同，其測量的方法也不同。下面以使用車刀量角儀來測量車刀標(biāo)注角度為例，說明車刀量角儀的結(jié)構(gòu)及其測量方法。（一） 車刀量角儀的結(jié)構(gòu)車刀量角儀是測量車刀標(biāo)注角度的專用測量工具，它既能測量車刀主剖面參考系的基本角度，又能測量車刀法剖面參

3、考系的基本角度，車刀量角儀的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。 1-1 車刀量角儀 1、圓盤底座 2、車刀工作臺 2a、工作臺指針 2b、滑動刀臺 2c、固緊螺釘 2d、被測量刀具 3、主量角器 3a、量刀板及指針 3b、升降螺母 4、副量角器 4a、指針 4b、固緊手輪 4c、搖臂 5、附件 5a、立柱 5b、量角器支座 5c、手輪（二） 測量車刀標(biāo)注角度1、 校準(zhǔn)車刀量角儀的原始位置2、 測量主偏角Kr3、 測量刃傾角S4、 測量副偏角Kr5、 測量前角r06、 測量后角0（三）計算車刀派生角度并繪制車刀角度圖四、實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果（一） 實驗記錄（將測得數(shù)據(jù)填入下表）1） 主剖面參考系的基本角度(

4、6;)車刀編號車刀名稱刀桿尺寸（mm×mm）主偏角Kr刃傾角S前角 r0后角 0副偏角Kr外圓車刀2） 派生角度(°)車刀編號車刀名稱刀尖角r楔角o外圓車刀（二） 根據(jù)測量所得角度分別繪制各車刀標(biāo)注角度圖二、 思考題1、 用車刀量角儀測量車刀主剖面前角r0和后角0時，為什么要讓工作臺從原始位置起，逆時針方向轉(zhuǎn)動r90°K的角度？2、 為什么用車刀量角儀測量車刀法剖面前角r0和后角0時，小指針（連同彎板）要旋轉(zhuǎn)一個刃傾角S的數(shù)值？3、 用45°彎頭車刀車外圓和車端面時，其主、副刀刃和主、副偏角是否發(fā)生變化？為什么？切斷車刀有幾條刀刃？哪條是主刀刃？哪條是副

5、刀刃？試分別以圖示說明。實驗二 車床結(jié)構(gòu)與傳動路線一、 實驗?zāi)康?. 了解普通車床的用途、總體布局以及主要技術(shù)指標(biāo)；2. 了解機(jī)床傳動系統(tǒng)圖，學(xué)會分析機(jī)床的傳動路線；3. 了解和分析機(jī)床主要機(jī)構(gòu)的構(gòu)造和工作原理。二、 實驗儀器設(shè)備 CA6140普通臥式車床三、實驗內(nèi)容1. 結(jié)合CA6140普通臥式車床，了解機(jī)床的用途、布局和各標(biāo)牌符號的意義，明確各操縱手柄的作用及其操作方法，然后開動機(jī)床、空載運轉(zhuǎn)，觀察機(jī)床各部件的運動。2. 主軸箱1) 打開主軸箱箱蓋，根據(jù)機(jī)床傳動系統(tǒng)圖和主軸箱展開圖，了解各檔傳動路線及傳動部件的構(gòu)造；2) 了解主傳動系統(tǒng)的傳動路線及主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、高速、低速是如何調(diào)整實現(xiàn)的

6、；3) 結(jié)合零部件，了解摩擦離合器的結(jié)構(gòu)原理及其調(diào)整操縱情況；4) 操縱軸上兩個滑移齒輪，操縱軸上兩個滑移齒輪及軸上的一個滑移齒輪移動，了解其動作過程和嚙合位置3. 掛輪架了解掛輪架的構(gòu)造、用途和調(diào)整方法。了解超越離合器和安全離合器的結(jié)構(gòu)和功用。4. 刀架刀架由床鞍、橫刀架、轉(zhuǎn)盤、小刀架及方刀架組成，結(jié)合這些部件的結(jié)構(gòu)和裝配圖分析其工作原理。5. 尾架觀察尾架的構(gòu)造，尾架套筒的夾緊方式。尾架套筒與機(jī)床中心線同軸度的調(diào)整方法。四、思考題1. 在CA6140車床的主軸箱，設(shè)置了換向機(jī)構(gòu)，各有什么作用？溜板箱的換向機(jī)構(gòu)又有什么作用？2. 摩擦片離合器的工作原理是什么？控制摩擦離合器，完成主軸正轉(zhuǎn)、反

7、轉(zhuǎn)，通過什么環(huán)節(jié)保持離合器的自鎖？3. 掛輪的作用是什么？如何適當(dāng)選擇掛輪？ 實驗三 切削力測量實驗一、實驗?zāi)康?) 了解三向切削力實驗的原理和方法；2) 進(jìn)行切削力單因素實驗或正交實驗，了解切削用量對切削力的影響規(guī)律，獲得三向切削力實驗公式；3) 認(rèn)知切削力實驗的軟、硬件系統(tǒng)構(gòu)成，了解三向切削測力儀標(biāo)定的原理和方法。2、 實驗儀器設(shè)備 三向切削測力儀三、三向切削測力實驗原理與構(gòu)成三向切削測力儀的基本功能是檢測切削過程中工件對刀具作用的垂向力、軸向力和徑向力。三向切削力的檢測原理，是使用三向測力傳感器檢測三向應(yīng)變，各向應(yīng)變通過電橋，輸出三線模擬信號。傳統(tǒng)的應(yīng)變測力，使用應(yīng)變儀處理信號，應(yīng)變儀調(diào)

8、整相當(dāng)不易，直接影響實驗過程。如果將三向信號經(jīng)高倍率、高精度線性放大，通過A/D板轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號送入計算機(jī)，經(jīng)軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理后，進(jìn)行數(shù)字與線圖顯示。在軟件輔助下，通過標(biāo)定，可建立準(zhǔn)確的、高精度的、消除了向間干擾的三向切削力檢測系統(tǒng)，以此進(jìn)行切削力實驗，可求出三向切削力與背吃刀量（切削深度）、進(jìn)給量（走刀量）、切削速度三個切削用量的函數(shù)關(guān)系，獲得切削力實驗公式。四、切削力實驗三向切削測力儀經(jīng)過標(biāo)定之后，即可進(jìn)行切削力實驗，輔助軟件規(guī)定的實驗方法有單因素實驗法和正交實驗法兩種。對于背吃刀量、進(jìn)給量和切削速度三個切削用量，在實驗中，單因素實驗是獨立改變的，可獲得單因素實驗公式及其綜合實驗公式；

9、正交實驗是按正交表進(jìn)行改變的，可獲得能反映切削用量相互影響的切削力實驗正交公式。1）改變切削速度單因素切削溫度實驗：分別取v =300、150、50mm/min進(jìn)行實驗2）改變進(jìn)給量單因素切削溫度實驗：分別取f =0.25、0.15、0.5mm/s進(jìn)行實驗3）改變背吃刀量單因素切削溫度實驗：分別取ap =2.5、1.5、1mm進(jìn)行實驗經(jīng)過9個點切削過程后，可獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)，此時可以得到最后的切削溫度綜合實驗公式：FC=C Fc ap f 0.88v 0.80K Fc五、思考題1、 三向力中各切削分力分別對加工過程有何影響？2、 欲通過增大ap和f 使切削層面積Ac增大一倍（其他條件保持不變），

10、現(xiàn)甲、乙兩人各采取以下措施：甲： f 保持不變，將ap 增大一倍；乙：ap 保持不變，將f 增大一倍； 試問：從減小切削力的觀點出發(fā)，哪一種方法更恰當(dāng)？為什么？實驗四 工序質(zhì)量控制實驗一、 實驗?zāi)康?. 了解工序質(zhì)量控制的基本概念，認(rèn)識工序質(zhì)量控制的目的和意義； 2. 了解實現(xiàn)零件關(guān)鍵尺寸工序質(zhì)量控制所需的一種常用硬件設(shè)備，認(rèn)識統(tǒng)計控制軟件的幾項基本功能直方圖、控制圖、工序能力系數(shù)Cp、Cpk值的意義；3. 通過連續(xù)加工某工序某軸銷零件的實例，在對該零件加工工藝、設(shè)備背景有初步了解的基礎(chǔ)上，模擬生產(chǎn)線上抽樣零件的過程，運用數(shù)字化檢測工具，完成該零件一系列的檢測作業(yè)操作，被檢測零件的質(zhì)量數(shù)據(jù)將自

11、動輸入計算機(jī)； 4. 初步學(xué)習(xí)工序質(zhì)量控制（SPC）軟件的運用，對產(chǎn)品加工過程的質(zhì)量變化情況進(jìn)行初步分析，并嘗試提出一些改進(jìn)措施。二、 實驗儀器設(shè)備； D913型軸承檢查儀三、 實驗原理1、工序質(zhì)量控制的概念機(jī)械制造行業(yè)中的“工序質(zhì)量控制”， 又稱為“統(tǒng)計過程控制”即SPC（Statistical Process Control），是指利用數(shù)理統(tǒng)計的方法，對生產(chǎn)工藝過程的各個階段進(jìn)行的監(jiān)測與控制。加工工藝過程中產(chǎn)品零件尺寸出現(xiàn)誤差的原因，一般是由正常的隨機(jī)因素和某些系統(tǒng)誤差因素（如刀具磨損、機(jī)床熱變形等）引起的。通過對工序零件質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理，繪制并分析“控制圖”、“直方圖”、計算“過程

12、能力系數(shù)”（或“工序能力系數(shù)”）Cp、Cpk值等，即通常所稱的SPC方法。該方法一方面可以評定工序保證質(zhì)量的能力，同時，還可以一定程度預(yù)報產(chǎn)品質(zhì)量變化的趨勢，鑒別產(chǎn)生誤差的原因，以便提出改進(jìn)的措施，達(dá)到最終保證與改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的目的。2、用于工序質(zhì)量控制的主要分析工具1）直方圖直方圖也叫質(zhì)量分布圖，它是將測量所得的一批質(zhì)量特性值數(shù)據(jù)（如零件尺寸偏差的測量值等）首先按大小順序排列，并將它劃分為若干區(qū)間，然后統(tǒng)計各區(qū)間數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻數(shù)，再以這些頻數(shù)為矩形的高來表示質(zhì)量特性值數(shù)據(jù)分布狀態(tài)的圖表。2） 控制圖控制圖是用來分析和判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)的一種圖形工具，它通過監(jiān)測工藝過程中的質(zhì)量波動情況，判斷

13、并發(fā)現(xiàn)工藝過程中的異常因素，具有穩(wěn)定生產(chǎn)、保證質(zhì)量、預(yù)防廢品產(chǎn)生的作用，它已成為大批量生產(chǎn)中統(tǒng)計過程控制的主要方法。3） 過程能力與過程能力指數(shù)過程能力（或工序能力）是指工藝過程處于正常或受控狀態(tài)時，加工產(chǎn)品的能力。通常以產(chǎn)品質(zhì)量特性數(shù)據(jù)分布的6倍總體分布標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，正如前面已經(jīng)提到的在 范圍內(nèi)包含全部質(zhì)量數(shù)據(jù)的99.73%，能夠充分反映質(zhì)量處于受控狀態(tài)。為了計算和統(tǒng)計的方便，用樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差S近似估計。過程能力指數(shù)是加工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（通常就是公差T）與過程能力的比值，用符號Cp表示： 過程能力指數(shù)客觀且定量地反映了過程能力滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的程度，它與過程的加工精度和加工成本直接相關(guān)。四、 實驗數(shù)據(jù)與

14、結(jié)果由軟件根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動生成直方圖、控制圖，得出過程能力與過程能力指數(shù)。結(jié)果如下：一. 工位信息：零件名稱： 公差上限：30.020000公差下限：29.980000工位：精車設(shè)備號：0樣本組數(shù)：5軸徑：0.001、 原始數(shù)據(jù)樣本編號12345130.000029.997030.002029.998029.9870230.005030.004029.988029.985029.9970329.986030.004030.006030.002029.9920429.998029.999029.990030.000029.9990530.006029.992030.002029.999030.

15、0050630.003029.995029.992030.010030.0080729.996030.000030.006030.004029.9900829.998030.008030.007030.008030.0060930.006029.995030.006030.002030.01201030.003029.990029.998029.991029.99301129.994029.997030.004029.995030.01001229.993030.004029.984030.000029.99001330.002030.006030.003030.002029.99701429.997029.990029.990029.993030.00601530.015030.006029.992030.006029.99801629.9950