东 南 大 学 机 械 学 院
机 械 制 造 工 程 原 理
实 验 报 告
专 业： 机械工程及自动化
实验组别：
实验者姓名：王安俊 学号：02010420
实验时间： 2013 年 5月 31日
评定成绩： 报告审阅教师
一、 实验目的
1. 熟悉车刀切削部分的构造要素，掌握车刀标注角度的参考平面、参考系及车刀标注角度的定义；
2. 了解车刀量角台的结构，学会使用车刀量角台测量车刀的标注角度；
3. 绘制车刀标注角度图，并能够在图中准确标注出测量得到的车刀各标注角度数值。
二、实验仪器设备
车刀角度测量仪 外圆车刀、切断刀、45°弯头车刀、螺纹刀等
三、测量原理与实验内容
车刀标注角度可以用角度样板、万能量角仪、重力量角器以及各种车刀量角台等进行测量。其测量的基本原理是：按照车刀标注角度的定义，在被测量切削刃（刀刃）的选定点，用测量工具的尺面，如量角器的尺面或量角台的指针平面（或侧面或底面），与构成被测角度的面或线紧密贴合（或相平行或相垂直），把需要测量的角度测量出来。由于所
使用的测量工具（量角器或量角台）的结构各不相同，其测量的方法也不同。
下面以使用车刀量角仪来测量车刀标注角度为例，说明车刀量角仪的结构及其测量方法。
（一） 车刀量角仪的结构
车刀量角仪是测量车刀标注角度的专用测量工具，它既能测量车刀主剖面参考系的基本角度，又能测量车刀法剖面参考系的基本角度，车刀量角仪的结构如图1-1所示。
1-1 车刀量角仪
1、圆盘底座
2、车刀工作台 2a、工作台指针 2b、滑动刀台 2c、固紧螺钉 2d、被测量刀具
3、主量角器 3a、量刀板及指针 3b、升降螺母
4、副量角器 4a、指针 4b、固紧手轮 4c、摇臂
5、附件 5a、立柱 5b、量角器支座 5c、手轮
（二） 测量车刀标注角度
1、 校准车刀量角仪的原始位置
2、 测量主偏角Kr
3、 测量刃倾角λS
4、 测量副偏角Kr′
5、 测量前角r0
6、 测量后角0
（三）计算车刀派生角度并绘制车刀角度图
四、实验数据与结果
（一） 实验记录（将测得数据填入下表）
1） 主剖面参考系的基本角度(°)
香港占中明星名单车刀编号 | 车刀名称 | 刀杆尺寸（mm×mm） | 主偏角Kr | 刃倾角λS | 前角 r0 | 后角 0 | 副偏角Kr′ |
外圆车刀 | |||||||
2） 派生角度(°)
郭美美家庭背景车刀编号 | 车刀名称 | 刀尖角εr | 楔角βo |
外圆车刀 | |||
| 乔任梁死亡现场 | |||
（二） 根据测量所得角度分别绘制各车刀标注角度图
二、 思考题
1、 用车刀量角仪测量车刀主剖面前角r0和后角0时，为什么要让工作台从原始位置起，逆时针方向转动φr＝90°－Kφ的角度？
2、 为什么用车刀量角仪测量车刀法剖面前角r0和后角0时，小指针（连同弯板）要旋转一个刃倾角λS的数值？
3、 用45°弯头车刀车外圆和车端面时，其主、副刀刃和主、副偏角是否发生变化？为什么？切断车刀有几条刀刃？哪条是主刀刃？哪条是副刀刃？
试分别以图示说明。
实验二 车床结构与传动路线
一、 实验目的
1. 了解普通车床的用途、总体布局以及主要技术指标；
2. 了解机床传动系统图，学会分析机床的传动路线；
3. 了解和分析机床主要机构的构造和工作原理。
二、 实验仪器设备
CA6140普通卧式车床
三、实验内容
1. 结合CA6140普通卧式车床，了解机床的用途、布局和各标牌符号的意义，明确各操纵手柄的作用及其操作方法，然后开动机床、空载运转，观察机床各部件的运动。
2. 主轴箱
1) 打开主轴箱箱盖，根据机床传动系统图和主轴箱展开图，了解各档传动路线及传动部件的构造；
2) 了解主传动系统的传动路线及主轴正转、反转、高速、低速是如何调整实现的；
3) 结合零部件，了解摩擦离合器的结构原理及其调整操纵情况；
3. 挂轮架
了解挂轮架的构造、用途和调整方法。
了解超越离合器和安全离合器的结构和功用。
4. 刀架
刀架由床鞍、横刀架、转盘、小刀架及方刀架组成，结合这些部件的结构和装配图分析其工作原理。
5. 尾架
观察尾架的构造，尾架套筒的夹紧方式。尾架套筒与机床中心线同轴度的调整方法。
四、思考题
1. 在CA6140车床的主轴箱，设置了换向机构，各有什么作用？溜板箱的换向机构又有什么作用？
2. 摩擦片离合器的工作原理是什么？控制摩擦离合器，完成主轴正转、反转，通过什么环节保持离合器的自锁？
3. 挂轮的作用是什么？如何适当选择挂轮？
实验三 切削力测量实验
一、实验目的
1) 了解三向切削力实验的原理和方法；
2) 进行切削力单因素实验或正交实验，了解切削用量对切削力的影响规律，获得三向切削力实验公式；
3) 认知切削力实验的软、硬件系统构成，了解三向切削测力仪标定的原理和方法。
2、实验仪器设备
三向切削测力仪
三、三向切削测力实验原理与构成
三向切削测力仪的基本功能是检测切削过程中工件对刀具作用的垂向力、轴向力和径向力。
三向切削力的检测原理，是使用三向测力传感器检测三向应变，各向应变通过电桥，输出三线模拟信号。传统的应变测力，使用应变仪处理信号，应变仪调整相当不易，直接影响实验过程。如果将三向信号经高倍率、高精度线性放大，通过A/D板转换，将数字信号送入计算机，经软件系统对数据处理后，进行数字与线图显示。在软件辅助下，通过标定，可建立准确的、高精度的、消除了向间干扰的三向切削力检测系统，以此进行切削力实验，可求出三向切削力与背吃刀量（切削深度）、进给量（走刀量）、切削速度三个切削用量的函数关系，获得切削力实验公式。
四、切削力实验
三向切削测力仪经过标定之后，即可进行切削力实验，辅助软件规定的实验方法有单因素实验法和正交实验法两种。对于背吃刀量、进给量和切削速度三个切削用量，在实验中，单因素实验是独立改变的，可获得单因素实验公式及其综合实验公式；正交实验是按正交表进行改变的，可获得能反映切削用量相互影响的切削力实验正交公式。
1）改变切削速度单因素切削温度实验：分别取v =300、150、50mm/min进行实验
2）改变进给量单因素切削温度实验：分别取f =0.25、0.15、0.5mm/s进行实验
3）改变背吃刀量单因素切削温度实验：分别取ap =2.5、1.5、1mm进行实验
经过9个点切削过程后，可获得相关的数据，此时可以得到最后的切削温度综合实验公式：
FC=C Fc ap f 0.88v 0.80K Fc
五、思考题
1、 三向力中各切削分力分别对加工过程有何影响？
2、 欲通过增大ap和f 使切削层面积Ac增大一倍（其他条件保持不变），现甲、乙两人各采取以下措施：
甲： f 保持不变，将ap 增大一倍；
乙：ap 保持不变，将f 增大一倍；
试问：从减小切削力的观点出发，哪一种方法更恰当？为什么？
实验四 工序质量控制实验
一、 实验目的
1. 了解工序质量控制的基本概念，认识工序质量控制的目的和意义；
2. 了解实现零件关键尺寸工序质量控制所需的一种常用硬件设备，认识统计控制软件的几项基本功能——直方图、控制图、工序能力系数Cp、Cpk值的意义；
阿娇个人资料3. 通过连续加工某工序某轴销零件的实例，在对该零件加工工艺、设备背景有初步了解的
基础上，模拟生产线上抽样零件的过程，运用数字化检测工具，完成该零件一系列的检测作业操作，被检测零件的质量数据将自动输入计算机；
4. 初步学习工序质量控制（SPC）软件的运用，对产品加工过程的质量变化情况进行初步分析，并尝试提出一些改进措施。
二、 实验仪器设备；
D913型轴承检查仪
三、 实验原理
1、工序质量控制的概念
机械制造行业中的“工序质量控制”， 又称为“统计过程控制”即SPC（Statistical Process Control），是指利用数理统计的方法，对生产工艺过程的各个阶段进行的监测与控制。
加工工艺过程中产品零件尺寸出现误差的原因，一般是由正常的随机因素和某些系统误差因素（如刀具磨损、机床热变形等）引起的。通过对工序零件质量检测数据的统计处理，
绘制并分析“控制图”、“直方图”、计算“过程能力系数”（或“工序能力系数”）Cp、Cpk值等……，即通常所称的SPC方法。该方法一方面可以评定工序保证质量的能力，同时，还可以一定程度预报产品质量变化的趋势，鉴别产生误差的原因，以便提出改进的措施，达到最终保证与改进产品质量的目的。
2、用于工序质量控制的主要分析工具
1）直方图
直方图也叫质量分布图，它是将测量所得的一批质量特性值数据（如零件尺寸偏差的测量值等）首先按大小顺序排列，并将它划分为若干区间，然后统计各区间数据出现的频数，再以这些频数为矩形的高来表示质量特性值数据分布状态的图表。
2） 控制图
控制图是用来分析和判断工序是否处于稳定状态的一种图形工具，它通过监测工艺过程中的质量波动情况，判断并发现工艺过程中的异常因素，具有稳定生产、保证质量、预防废
品产生的作用，它已成为大批量生产中统计过程控制的主要方法。
3） 过程能力与过程能力指数
过程能力（或工序能力）是指工艺过程处于正常或受控状态时，加工产品的能力。通常以产品质量特性数据分布的6倍总体分布标准偏差表示，正如前面已经提到的在范围内包含全部质量数据的99.73%，能够充分反映质量处于受控状态。为了计算和统计的方便，用样本标准偏差S近似估计。
过程能力指数是加工质量标准（通常就是公差T）与过程能力的比值，用符号Cp表示：
过程能力指数客观且定量地反映了过程能力满足质量标准的程度，它与过程的加工精度和加工成本直接相关。
四、 实验数据与结果
由软件根据采集的数据自动生成直方图、控制图，得出过程能力与过程能力指数。结果如下：
一. 工位信息：
零件名称：
公差上限：30.020000
公差下限： 29.980000
工位：精车
设备号：0
样本组数：5
轴径：0.00
1、 原始数据
样本编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1 | 30.0000 | 29.9970 | 30.0020 | 29.9980 | 29.9870 |
终结孤单 歌词2 | 30.0050 | 30.0040 | 29.9880 | 29.9850 | 29.9970 |
3 | 29.9860 | 30.0040 | 30.0060 | 30.0020 | 29.9920 |
4 | 29.9980 | 29.9990 | 29.9900 | 30.0000 | 29.9990 |
5 | 30.0060 | 29.9920 | 30.0020 | 29.9990 | 30.0050 |
6 | 30.0030 | 29.9950 | 29.9920 | 30.0100 | 30.0080 |
7 | 29.9960 | 30.0000 | 30.0060 | 30.0040 | 29.9900 |
8 | 29.9980 | 30.0080 | 30.0070 | 30.0080 | 30.0060 |
9 无担保无抵押贷款 | 30.0060 | 29.9950 | 30.0060 | 30.0020 | 30.0120 |
10 | 30.0030 | 29.9900 | 29.9980 | 29.9910 | 29.9930 |
11 | 29.9940 | 29.9970 | 30.0040 | 29.9950 | 30.0100 |
12 | 29.9930 | 30.0040 | 29.9840 | 30.0000 | 29.9900 |
13 | 30.0020 | 30.0060 | 30.0030 | 30.0020 | 29.9970 |
14 | 29.9970 | 29.9900 | 29.9900 | 29.9930 | 30.0060 |
15 | 30.0150 | 30.0060 | 29.9920 | 30.0060 | 29.9980 |
16 | 29.9950 | 29.9950 | 30.0000 | 29.9970 | 29.9990 |
2、均值控制图
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