機械制造基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書前言機械制造基礎(chǔ)實驗是機械類及相關(guān)專業(yè)核心實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，旨在通過系列實驗將理論知識與工程實踐深度融合。實驗涵蓋材料成形（鑄造、焊接）、切削加工（車、銑、刨）、熱處理等核心工藝，幫助學(xué)生掌握設(shè)備操作、工藝參數(shù)優(yōu)化、質(zhì)量分析等技能，為后續(xù)專業(yè)學(xué)習與工程實踐筑牢基礎(chǔ)。實驗一砂型鑄造工藝實驗一、實驗?zāi)康?.掌握砂型（芯）手工造型工藝，理解分型面、澆冒口等工藝設(shè)計原理。2.分析型砂性能（透氣性、強度）對鑄件質(zhì)量的影響，識別氣孔、砂眼等典型缺陷。3.熟悉鑄造設(shè)備（混砂機、造型機）操作規(guī)范，建立“工藝-質(zhì)量”關(guān)聯(lián)思維。二、實驗原理砂型鑄造以型砂（原砂+粘結(jié)劑+附加物+水）為造型材料，通過模樣形成型腔，澆注液態(tài)金屬后獲得鑄件。型砂需具備：透氣性：排出型腔氣體，避免氣孔；濕強度：支撐鑄型在搬運、澆注時不變形；退讓性：減少鑄件收縮時的機械應(yīng)力。造型工藝包括模樣準備（分模/整模）、型砂配制（配比調(diào)整）、造型制芯（舂砂、起模）、合型澆注等環(huán)節(jié)，工藝參數(shù)（緊實度、起模斜度）直接影響鑄件精度。三、實驗設(shè)備與器材造型工具：砂箱（200×150×100mm）、模樣（階梯軸/帶孔件）、舂砂錘、通氣針、修型刀；型砂材料：石英砂（70/140目）、粘土（膨潤土）、煤粉（附加物）、水；輔助設(shè)備：混砂機（或手工攪拌盆）、型砂透氣性儀（可選）、電子天平（稱量配比）。四、實驗步驟1.型砂配制按配比（石英砂90%+粘土8%+水2%，可調(diào)整）稱取材料，倒入混砂機攪拌5~8分鐘（手工攪拌需充分揉搓至“捏團不散”狀態(tài)）。預(yù)留部分型砂，用透氣性儀測試其透氣度（標準值：100~200）。2.手工造型（兩箱分模造型）填砂舂實：砂箱置于底板，模樣（分模）放于中央，分型面朝上。分層填入型砂，用舂砂錘均勻舂實（邊緣密、中心疏，避免模樣變形），砂面略高于箱口后刮平。翻轉(zhuǎn)造下型：上砂箱（帶模樣）翻轉(zhuǎn)，放置下砂箱，定位銷對準。填入型砂并舂實，刮平后挖出澆道（φ8~10mm，從砂箱邊緣引入）、冒口（φ15~20mm，位于鑄件厚大處上方）。起模修型：用起模針輕敲模樣，沿分型面緩慢取出。用修型刀修補型腔（填補損壞處），通氣針扎出排氣孔（間距20~30mm）。合型固定：下砂箱分型面涂泥漿（增強粘結(jié)），對準定位銷合型，壓鐵（重量為鑄件的3~5倍）固定砂型。3.澆注與落砂（可選）預(yù)熱澆包，烘干砂型（去除水分）；配制易熔合金（如Al-Si合金，澆注溫度720~750℃），緩慢倒入澆道。凝固后（冷卻15~20分鐘），敲落型砂，清理澆冒口，觀察鑄件缺陷。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1.型砂參數(shù)：配比（砂、粘土、水質(zhì)量）、混砂時間、透氣度測試值。2.工藝參數(shù)：砂箱尺寸、模樣尺寸、舂砂緊實度（用硬度計測量，標準值：80~90）、澆冒口尺寸。3.鑄件質(zhì)量：表面粗糙度（Ra12.5~25μm）、缺陷類型（氣孔、砂眼、縮孔）及成因分析（如透氣度過低→氣孔，舂砂過松→砂眼）。六、注意事項1.造型時避免模樣偏移，舂砂均勻；起模需穩(wěn)，損壞型腔及時用同配比型砂修補。2.澆注時佩戴護目鏡、隔熱手套，遠離飛濺區(qū)；金屬液凝固前嚴禁開箱。3.實驗后回收型砂，清理設(shè)備，工具歸位。七、思考題1.型砂中加入煤粉的作用是什么？水分過多會導(dǎo)致哪些缺陷？2.分模造型與整模造型的適用場景有何區(qū)別？舉例說明。實驗二金屬切削加工基礎(chǔ)實驗（車削）一、實驗?zāi)康?.熟悉CA6140車床結(jié)構(gòu)與操作，掌握工件裝夾、車刀安裝規(guī)范。2.理解車削原理，掌握切削參數(shù)（v、f、a?）選擇方法，分析參數(shù)對加工質(zhì)量的影響。3.觀察切削過程，識別刀具磨損形態(tài)（月牙洼、后刀面磨損），建立“參數(shù)-質(zhì)量-刀具壽命”關(guān)聯(lián)。二、實驗原理車削通過工件旋轉(zhuǎn)（主運動，速度v=πdn/1000，d為工件直徑，n為轉(zhuǎn)速）和車刀直線移動（進給運動，進給量f為每轉(zhuǎn)進給距離）去除余量。切削參數(shù)與加工效率、表面質(zhì)量密切相關(guān)：切削速度v↑→加工效率↑，但刀具磨損↑；進給量f↑→表面粗糙度Ra↑，但切削力↑；背吃刀量a?↑→切削力↑，但加工效率↑。刀具材料（硬質(zhì)合金/高速鋼）需具備高硬度、耐磨性，切削熱通過切屑、工件、刀具傳導(dǎo)，過高溫度加速磨損。三、實驗設(shè)備與器材設(shè)備：CA6140臥式車床、切削液冷卻系統(tǒng)；刀具：90°外圓車刀（硬質(zhì)合金）、切斷刀；工件：45鋼棒料（φ30×150mm）、鋁棒（對比切削性能）；量具：游標卡尺、千分尺、表面粗糙度樣板。四、實驗步驟1.車床準備檢查主軸、導(dǎo)軌潤滑，安裝三爪卡盤，校正卡盤平面與主軸軸線垂直度（≤0.05mm）。2.工件裝夾卡盤裝夾工件一端（伸出長度80~100mm），劃針盤校正徑向圓跳動（≤0.05mm），擰緊卡爪。3.車刀安裝外圓車刀裝于刀架，調(diào)整刀尖高度（與主軸軸線等高，墊銅片校準），刀具伸出長度≤刀桿高度的1.5倍；校正主偏角（90°）、副偏角（10°~15°）。4.切削參數(shù)選擇加工45鋼（硬質(zhì)合金刀）：v=120~150m/min，f=0.1~0.2mm/r，a?=1~3mm。計算轉(zhuǎn)速n=1000v/(πd)，調(diào)整車床轉(zhuǎn)速、進給量手柄。5.試切與加工啟動車床，手動移動刀架至工件右端，車端面（去除毛坯端面，保證平整）。徑向進刀至a?，啟動自動進給，車外圓（長度60~80mm）。觀察切屑形態(tài)（帶狀/節(jié)狀），聽切削聲音，判斷切削狀態(tài)。如需切斷（可選），更換切斷刀，調(diào)整參數(shù)（v=80~100m/min，f=0.05~0.1mm/r），分多次進刀（a?≤3mm/次）。6.質(zhì)量檢測停車后，千分尺測外圓尺寸（精度IT8~IT10），粗糙度樣板對比表面質(zhì)量（Ra1.6~6.3μm）；放大鏡觀察刀具磨損（后刀面磨損帶寬度VB≤0.3mm為正常）。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1.切削參數(shù)：d、n、f、a?、加工時間t。2.加工尺寸：加工前/后直徑（d?、d?）、長度（L?、L?），計算金屬切除率Q=πda?fn/1000（mm3/s）。3.刀具磨損：后刀面磨損帶寬度VB，分析v、f、a?與VB的關(guān)系（如v↑→VB↑）。六、注意事項1.車床啟動前，檢查刀架、卡盤鎖緊狀態(tài)，嚴禁戴手套操作。2.切削時嚴禁觸摸工件/刀具，調(diào)整參數(shù)或測量需停車。3.刀具安裝牢固，出現(xiàn)異響/振動立即停車，調(diào)整參數(shù)或換刀。七、思考題1.切削速度、進給量、背吃刀量對切削力、表面粗糙度的影響規(guī)律是什么？2.刀具磨損的三個階段（初期、正常、急?。┯泻翁攸c？如何選擇換刀時機？實驗三手工電弧焊工藝實驗一、實驗?zāi)康?.掌握手工電弧焊設(shè)備（BX1-315焊機）操作，熟悉焊條選擇與電弧引燃方法。2.理解焊接工藝參數(shù)（焊接電流I、電弧電壓U、焊接速度v）對焊縫質(zhì)量的影響。3.分析焊縫缺陷（氣孔、咬邊、未焊透）成因，掌握焊縫外觀檢測方法。二、實驗原理手工電弧焊通過焊條與工件間的電?。囟?000~8000℃）熔化母材與焊條，形成焊縫。工藝參數(shù)需匹配：焊接電流I↑→熔深↑，但飛濺↑、焊條發(fā)紅；電弧電壓U↑→熔寬↑，但電弧不穩(wěn)定；焊接速度v↑→焊縫余高↓，但易未焊透。焊條藥皮（如J422焊條的TiO?型藥皮）起造氣、造渣、脫氧作用，保護熔池免受空氣侵入。三、實驗設(shè)備與器材設(shè)備：BX1-315交流弧焊機、焊鉗、地線夾；材料：Q235鋼板（100×50×6mm）、J422焊條（φ3.2mm）；量具：焊縫量規(guī)、放大鏡、溫度計（測焊條烘干溫度）。四、實驗步驟1.設(shè)備調(diào)試焊機接入380V電源，調(diào)整電流調(diào)節(jié)旋鈕（焊接電流I=100~120A，匹配φ3.2焊條），檢查地線夾與工件接觸是否良好。2.焊條烘干J422焊條需經(jīng)150~200℃烘干1~2小時，去除水分（防止氣孔），放入保溫筒（80~100℃）待用。3.焊接操作引弧：劃擦法（焊條輕劃工件表面，迅速提起2~4mm）或直擊法（焊條垂直敲擊工件，迅速提起），引燃電弧。平焊操作：保持電弧長度（2~4mm，即U=20~25V），沿焊縫方向勻速移動（v=15~20cm/min），焊條角度70°~80°（前傾）。熄?。汉附咏Y(jié)束時，焊條向焊縫方向送進1~2mm，緩慢提起，避免弧坑裂紋。4.焊縫檢測冷卻后，用焊縫量規(guī)測余高（≤3mm）、熔寬（8~12mm）；放大鏡觀察氣孔、咬邊（深度≤0.5mm）、未焊透（深度≤1mm）等缺陷。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1.工藝參數(shù)：I、U、v、焊條烘干溫度/時間、焊接層數(shù)（單層焊）。2.焊縫尺寸：余高h、熔寬b、焊縫長度L。3.缺陷分析：氣孔數(shù)量（≤2個/100mm）、咬邊長度（≤10%焊縫長度），分析缺陷與參數(shù)的關(guān)系（如I過小→未焊透，v過快→咬邊）。六、注意事項1.焊接時佩戴面罩、手套，穿絕緣鞋，遠離易燃易爆物。2.焊條烘干后需在4小時內(nèi)使用，剩余焊條重新烘干（次數(shù)≤2次）。3.焊后清理焊縫飛濺，關(guān)閉焊機電源，整理電纜。七、思考題1.焊條藥皮的作用有哪些？為何酸性焊條（J422）不需嚴格烘干？2.焊接電流過大或過小會導(dǎo)致哪些缺陷？如何通過電弧聲音判斷電流是否合適？附錄一、實驗報告格式示例1.實驗名稱、目的、原理（簡述）；2.實驗設(shè)備、材料（列表）；3.實驗步驟（流程圖/文字說明）；4.數(shù)據(jù)記錄（表格形式，含參數(shù)、尺寸、缺陷）；5.結(jié)果分析（參數(shù)對