1、專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院班級(jí)：鍛壓2班姓名：董文彬?qū)W號(hào)：4實(shí)驗(yàn)一、零件反求造型實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解逆向工程的基本概念。2.了解柔性三坐標(biāo)測量系統(tǒng)的使用方法。3.通過對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行測繪及三維實(shí)體造型，了解零件反求造型的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)原理 沖壓零件、鍛造零件、塑料零件的成形均由模具來實(shí)現(xiàn)。在得不到零件的數(shù)據(jù)資料，只能得到實(shí)物零件時(shí)，首先要建立零件數(shù)模，才能進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。利用逆向工程技術(shù)將實(shí)物模型轉(zhuǎn)化為CAD模型，然后借助CAD/CAM技術(shù)在CAD模型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)模具、加工模具。本實(shí)驗(yàn)采用柔性三坐標(biāo)測量系統(tǒng)及PowerINSPECT軟件對(duì)實(shí)體零件進(jìn)行測量，之后采用CATIA或者UG軟

2、件進(jìn)行三維實(shí)體造型。三、實(shí)驗(yàn)儀器柔性三坐標(biāo)測量系統(tǒng)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行三維測繪并進(jìn)行三維實(shí)體造型。五、實(shí)驗(yàn)步驟1確定實(shí)驗(yàn)方案在零件中任選一個(gè)（每組選23個(gè)零件），根據(jù)零件特征確定實(shí)驗(yàn)方案（在實(shí)驗(yàn)課之前完成），實(shí)驗(yàn)方案包括零件基本幾何體的構(gòu)成、零件基準(zhǔn)面的確定、每個(gè)幾何體需測量的基本元素等。2采用三坐標(biāo)測量系統(tǒng)測繪幾個(gè)基本元素3對(duì)零件進(jìn)行測繪1.基準(zhǔn)面的建立；2.坐標(biāo)系的建立；3基本幾何元素的建立；4.幾何元素的測繪；5.檢查測繪零件的構(gòu)成，檢查測繪的數(shù)據(jù)是否完整，完整的數(shù)據(jù)將會(huì)為下一步的三維造型奠定基礎(chǔ)。4數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換用Power INSPECT軟件測量的數(shù)據(jù)文件格式為pwi格式，為了

3、下一步數(shù)據(jù)處理，需將文件格式轉(zhuǎn)換為igs格式。5采用CATIA或者UG軟件對(duì)測繪的零件進(jìn)行三維實(shí)體造型。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 測繪零件結(jié)構(gòu)分析本次實(shí)驗(yàn)是對(duì)零件反求進(jìn)行造型。實(shí)驗(yàn)所用的零件的結(jié)構(gòu)為內(nèi)凹的圓臺(tái)型腔，主要特征為上下兩個(gè)平面為基準(zhǔn)面，外圍為圓柱型邊界，內(nèi)部為錐形斜面。2. 測繪方案實(shí)驗(yàn)采用柔性三坐標(biāo)測量系統(tǒng)及PowerINSPECT軟件對(duì)實(shí)體零件進(jìn)行測量，之后采用solidworks2016軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型。鑒于所測繪零件的形狀，在測繪時(shí)以放置零件的桌子為基準(zhǔn)面；以笛卡爾坐標(biāo)系，即X、Y、Z三坐標(biāo)為坐標(biāo)系；以需測繪4個(gè)面為幾何元素，即零件的上端面、外圓柱面、內(nèi)圓錐面和內(nèi)圓臺(tái)端面。3.

4、測繪步驟（1）首先，先對(duì)柔性三坐標(biāo)測量系統(tǒng)進(jìn)行測試，并熟悉柔性三坐標(biāo)測量系統(tǒng)的相關(guān)操作。因?yàn)槿鴺?biāo)測量儀像關(guān)節(jié)一般，不可反轉(zhuǎn)。所以在測量時(shí)，需以三坐標(biāo)測量儀的可轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行操作。（2）先使用三坐標(biāo)測量儀的觸頭在做為基準(zhǔn)面的桌子上測量三次，獲得被測零件基準(zhǔn)面。（3）接著測量零件上端面的位置，使用觸頭在上端面選取三個(gè)位置進(jìn)行測量。為了保證測量的精度，選取的三個(gè)位置的距離應(yīng)盡可能的遠(yuǎn)。（4）測量零件的外圓柱面。（5）測量零件的內(nèi)圓錐面。（6）測量零件的內(nèi)圓臺(tái)端面。（7）在Power INSPECT軟件中查看所獲得的測繪結(jié)果，并將所得文件的格式從pwi格式另存為igs格式，并導(dǎo)入solidworks2

5、016中。圖1-1 測量所得的曲面4.零件三維實(shí)體造型方案及步驟（1）由于所得的三維模型為曲面，因此在三維軟件中先確定各個(gè)面的交點(diǎn)。此步驟中，使用solidworks2016的草圖功能，用直線將個(gè)曲面的延長線相交。如圖1-2為一曲面交點(diǎn)。圖1-2 曲面交點(diǎn)（2）取得多個(gè)交點(diǎn)后，使用線段將這些交點(diǎn)連成一封閉的輪廓截面。圖1-3 草圖截面（3）將草圖截面旋轉(zhuǎn)后，得到逆向建模后的零件三維模型。圖1-4 零件三維模型實(shí)驗(yàn)二、塑性加工生產(chǎn)設(shè)備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.對(duì)模具進(jìn)行測繪并求出零件體積。2.通過建模后的零件體積計(jì)算出坯料長度。3.下料。二、實(shí)驗(yàn)原理鋸切能切斷橫斷面較大的坯料，雖然生產(chǎn)率較低，鋸口損耗大，

6、但下料精確，切口平整，對(duì)于端面質(zhì)量、長度精度要求高的鋼材下料，也采用鋸切下料。所以鋸床下料使用仍較普遍。三、實(shí)驗(yàn)儀器電腦、虎鉗、鋼鋸、游標(biāo)卡尺。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1.零件的建模工具：游標(biāo)卡尺、電腦、solidworks2016軟件。經(jīng)游標(biāo)卡尺測繪得鍛模型腔的尺寸，使用軟件建模得到鍛件的三維圖。由此求出鍛件的體積。圖2-1 鍛件三維圖2.下料尺寸的確定1. 零件體積經(jīng)三維建模得V零=2957.166mm。2. 查表確定飛邊橋部高度h等參數(shù)1. 取h=0.6mm，h1=3mm，b=6mm，b1=5mm，S =0.8，V飛邊槽1=SV1=0.8x828.7 mm=662.96 mm2. 取h=0.6mm

7、，h1=3mm，b=6mm，b1=5mm，S =0.78，V飛邊槽2=SV2=0.78x1647.492 mm=1027.962 mm3.坯料高度（D=15mm）1.（/4）*D*h坯1=Vh坯1=( V飛邊槽1+V零)x4/ * D=(662.96+2957.166)x4/3.14x225=20.45mm2.h坯2=( V飛邊槽2+V零)x4/ * D=(1029.962+2957.166)x4/3.14x225=22.5mm4.下料高度銅：19mm；鋼：20.5mm和22.5mm。3.下料下料的方法主要有剪切下料、鋸切法、砂輪片切割法、氣割法這幾種。本次下料所使用的方法為鋸切法。下料所使用

8、的工具為實(shí)驗(yàn)室里的鋼鋸和虎鉗；坯料為直徑為15mm的長棒料。下料的步驟為：將坯料固定在虎鉗上量取所需料的尺寸使用鋼鋸進(jìn)行鋸切，鋸切過程中需注意盡量使切口斷面平整獲得所需的坯料。實(shí)驗(yàn)三、零件的熱模鍛成形實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 掌握餅類及軸類鍛件的熱模鍛成形工藝。2. 了解不同材料鍛前加熱規(guī)范的制訂。3. 掌握鍛前加熱方法。.4. 了解鍛造設(shè)備的選用。二、使用設(shè)備: VF1600高溫加熱爐, NTC-60, NTC-110型曲柄壓力機(jī), YQ32-500四柱液壓機(jī)三、實(shí)驗(yàn)步驟:1.選擇加熱設(shè)備，制定坯料加熱規(guī)范查圖3-1得知，坯料的加熱時(shí)間為5分鐘。圖3-1 中小鋼坯在室式爐中的加熱時(shí)間1.1

9、選擇加熱設(shè)備 金屬坯料鍛前加熱的目的是提高金屬的塑性，降低變形抗力，使鍛件易于流動(dòng)成形并獲得良好的鍛后組織和力學(xué)性能。金屬坯料的加熱方法分為燃料加熱和電加熱兩類。 實(shí)驗(yàn)中根據(jù)鍛坯尺寸，材料，數(shù)量選擇加熱設(shè)備為高溫電阻爐。1.2 制定坯料加熱規(guī)范 實(shí)驗(yàn)所用材料：銅、20號(hào)鋼。 根據(jù)鐵碳相圖，選擇始鍛溫度：1200C，終鍛溫度：800C，裝爐溫度：900C ，保溫時(shí)間：15min。銅無需加熱。2. 零件的熱模鍛成形2.1 每組選擇2個(gè)鋼模鍛件和銅模鍛件，按照加熱規(guī)范對(duì)鋼坯料進(jìn)行鍛前加熱。2.2 根據(jù)鍛件及鍛模尺寸選擇合適的模鍛設(shè)備，分別將2套鍛模定位裝夾在不同的設(shè)備上，調(diào)整設(shè)備行程，做好鍛前準(zhǔn)備。

10、2.3 選擇潤滑材料，在模具型腔噴涂潤滑材料。潤滑材料為牛油和二硫化鉬。其中銅只使用牛油，鋼同時(shí)添加牛油和二硫化鉬。2.4 先對(duì)銅坯料進(jìn)行模鍛，鍛后壓機(jī)數(shù)據(jù)如圖3-2所示.圖3-2 銅的模鍛力2.5當(dāng)鋼鍛坯保溫結(jié)束后用夾鉗從加熱爐膛取出坯料，迅速放置模具中，注意坯料定位，并在坯料表面涂潤滑材料。2.6 開動(dòng)設(shè)備，上模落下至合模鍛造結(jié)束，記錄所用模鍛力。所用模鍛力如圖3-3和3-4所示。圖3-3 20.5mm鋼坯模鍛力圖3-4 22.5mm鋼坯模鍛力2.7 取下模鍛件，待鍛件冷卻后觀測鍛件形狀，尺寸，分析鍛件成形質(zhì)量。鍛后零件如圖3-5所示。圖3-5 鍛后零件2.8 清理鍛模，將模具歸位。實(shí)驗(yàn)四

11、、熱處理及組織觀察實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解金相顯微鏡的構(gòu)造、原理和使用方法；2.掌握金相顯微試樣制備的基本操作方法；3.觀察顯微組織。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1.砂紙；2.拋光機(jī)；3.鋼鋸、虎鉗；4.金相顯微鏡。三、實(shí)驗(yàn)步驟1.取樣使用鋼鋸和虎鉗對(duì)鍛后的零件取截面。在鋸切的過程中，需使截?cái)嗝姹M可能的平整。2.粗磨使用600目的砂紙進(jìn)行粗磨。在磨之前，先在砂紙上撒上水，然后將需要磨的端面放在砂紙上進(jìn)行粗磨。在粗磨的過程中，零件的磨削方向應(yīng)始終為一個(gè)方向。當(dāng)磨痕平均一致后去下一道進(jìn)行細(xì)磨。3.細(xì)磨分別使用800目、1000目、1200目、2000目的砂紙進(jìn)行細(xì)磨，從粗到細(xì)換砂紙后試樣需轉(zhuǎn)90與舊磨痕成垂直方向。4.拋光細(xì)磨之后需使用拋光機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行拋光。試樣在拋光前，需涂上拋光膏。用3.5微米/0.5微米的拋光膏對(duì)試件進(jìn)行拋光，直到試樣上的磨痕完全出錢而外表像鏡面位止。5.浸蝕拋光后的試樣浸入盛于玻璃器皿的浸蝕劑中進(jìn)行浸蝕，試樣可以細(xì)微晃動(dòng)但不得與器皿接觸。浸蝕劑為4%的硝酸酒精溶液。6.沖洗試樣浸蝕后需立即用水沖洗再用酒精洗凈，后吹風(fēng)機(jī)吹干。沖洗完后的試件如下圖所示。圖4-1 沖洗后試件7.分析將試件固定于橡皮泥上，在觀察面上墊上濾紙，并壓牢后，置于金相顯微鏡下，分別使用50倍、100倍、200倍、500倍物鏡進(jìn)行觀察。觀察時(shí)，先進(jìn)行粗調(diào)焦，當(dāng)顯示器顯示出金相后，在進(jìn)行微調(diào)