机械制造基础实验(铸造、锻压、焊接、切削加工)
指
导
书
浙江科技学院
金相、焊接、切削实验室
目录
前言
实验一先进焊接技术--------------------------------------------------------------------------- 1 实验二焊接接头的组织和性能--------------------------------------------------------------- 4 实验三焊接试样的显微硬度试验------------------------------------------------------------ 7 实验四车刀几何角度的测量------------------------------------------------------------------ 10
实验报告的撰写--------------------------------------------------------------------------------------- 12
前言
机械制造基础二(铸造、锻压、焊接、切削加工)是在若干基础科学和生产实践的基础上发展起来的一门学科，他的一些主要理论都是通过实验并总结了实验的规律而建立起来的。实验能力的培养，是工科各专业的主要教学任务之一。工程技术问题的研究，不外乎教学方法和实验方法，必须把两者有机地结合起来，才能取得理想的成果。
机械制造基础二实验由三部分组成：实验一由李勇老师负责编写，在焊接实验室完成。实验二、实验三由喻彩丽老师负责编写，在金相实验室完成。实验四由凌伟老师负责编写，在切削实验室完成。
浙江科技学院机电系
2003年3月
实验须知
1．实验前必需预习实验指导书，了解实验目的、原理及实验步骤。
2．按时叁加实验，不得迟到和缺席。因故不能叁加实验者，应事先向实验指导老师办理请假手续。
3．进入实验室，应衣着端正，保持室内安静，不准随地吐痰、吸烟、乱抛纸屑。
4．操作仪器前，应把仪器有关部分的功用及操作方法搞清楚。与本实验无关及未经指导教师同意操作的仪器，不得随意使用。
5．要爱护仪器。要少用手直接接触精密表面，不要对精密表面或光学镜头呵气或咳嗽。6．实验报认真进行实验和填写告。
实验一先进焊接技术
一、实验目的：
1、学生了解气体保护焊的基本原理、分类、应用范围。
2、使学生了解气焊、气割、等离子切割的不同机理和使用范围。
3、使学生对目前先进的焊接方法如超声波焊接，电子束焊、激光焊接，高频焊
接，电渣焊、爆炸焊、堆焊和热喷涂,有所了解。
二、实验内容：
1、用全功能焊机，焊接8mm钢板，（MIG焊）
2、用氩焊焊接2mm不锈钢板。
3、用氧一乙焊气割10mm钢板，用等离子切割机切割4mm铝板。
4、讲解先进焊接方法原理、工艺及应用。
三、实验原理：
1、利用进口MIG350PULS全功能焊机，采用二氧化碳和氩气作为保护气体对不
同的金属材料进行不同方法的焊接，同时利用计算机跟踪焊接工艺参数，使
学生增加感性知识，并掌握气体保护焊基本技能。
（1）、熔化有为气体保护孤焊，是应用十分广泛的焊接方法。在此方法中，焊接热量来自焊丝与工件间的电弧、实芯光焊丝被连续送进焊接区，焊丝金属熔化后时熔池成为填充金属。焊丝端头，电弧及熔池在焊接过程中的气体予以保护，以避免大气侵入。保护气体通过焊枪中的喷嘴送入焊接区。
（2）、钨极氩弧焊就是以氩气作为保护气体的TIG（Tungsten Inerst Gas）焊，借助产生在钨电极与焊件之间的电弧，加热和熔化材本身（在添加填充金属时也被熔化），而后形成焊接金属，钨电极熔池，电弧以及被电弧加热的接缝区域，受氩气流的保护而不被大气污染。
2、通过学生实际操作气焊、气割、等离子切割，了解三者之间的不同机理。
（1）、气焊：借助可燃气体与助燃气体与助燃气体混合后燃烧产生的火焰，接头部位母体金属和焊丝熔化，达到连接的目的，是一种由化学能转变为热能的熔化焊方法。
（2）、气割：利用气体火焰（氧一乙炔等）将金属加热燃点，并在压氧气流下剧烈氧化，燃烧，生成的溶渣被高压气氧气射流吹掉，当燃烧发出的热量早足以把金属加热燃点。则加热—燃烧—吹渣过程连续进行，并随着割嘴的移动而形成割缝。由于切割过程是金属在纯氧中燃烧而不是熔化过程。所以能进行切割的金属必须满足以下条件：（1）金属的燃点必须熔点；（2）金属在燃烧时放出较多多的热量；（3）金属燃烧时产生的熔渣（氧化物）的熔点必须低于金属的熔点，且流动性要好，一般而言只有中、低碳钢能满足以上条件。
（3）、等离子切割，等离子要割是利用高速高温和高能的等离子气流加热并熔化割件，再借助某种流体介质排除熔化的金属而形成割口。等离子弧切割可以切夏日几乎所有的金属材料，利用非转移型等离子弧，还可切割非金属。
3、电子束焊接：电子束焊接是利用会聚的高能量电子束轰击件后，动能转化
为热能，从而使焊件熔化，形成焊缝。
4、激光焊接与切割：激光是利用原子受激辐射的原理，使工作物质受激而产生
一种单色性纯、才向性强及光亮度大的光束。经透镜或反射镜高度聚焦后，
供给焊接，切割或热处理而需的高能量密度热源。
5、电渣焊：电渣焊是一种电流通过熔化状态渣池时而产生电阴热源的熔化焊方
法。
6、高频焊：高频焊是利用高频电流加热件清合面而形成永久连接的方法，一
般均需高。
四、实验设备和材料：
1、MIG350Puls全功能焊机一台。
2、ZXT-100氩弧焊机一台。
3、二氧化碳气体、氩气各一并瓶（带混配器一台）。
4、586计算机一台。
5、空气等离子切割机LGK8-100一台。
6、半自动气割机CGI-30一台。
7、空气压缩机V-0.3/10一台.
8、乙炔、氧气各一瓶。
9、8mmA3钢铁、2mm不锈钢板、铝板若干。
10、焊丝若干。
五、实验步骤：
（1）、气保焊：
a、开机：找开MIG350Puls焊机。（该机有自动搜索功能，台机器故障有提
示）。
b、试气：找开送丝机盖门，按下试气开关，检查气路。
c、接通计算机，并调出软件。
d、调整焊接参数：调整保护气体混合比。例：选择音接方法：直流、
脉冲或交流。
e、试焊。
f、示范操作：实验指导售货员边示范边讲解操作要领。
g、在计算机观察焊接参数的瞬间变化。
h、结束，关机。
（2）、等离子切割：
a、接通空气压缩与等离子切割机。
b、调整电流，根据器件调整切割电流大小。
c、试气，找开试气开关。
d、切割器件，并上试气开关，用割枪对器件进行切割。
e、关机。
（3）、所割：
a、讲解安全注意事项。
b、检查气体：分别找开氧化气和乙炔气体开关，检查气体压力和割嘴是否
通气。
c、点火：微微找开氧气开关，然后打开乙炔开关点火。
d、调整火焰：开大氧气开关高速火焰大小与距离。
e、预热：对器件进行预热使其达到燃点。
f、切割：找开高压氧开关，对工件进行切割。
g、关机。
（4）、对实验结果进行点评。
（5）、对其它一些不具备条件做的焊接方法进行讲解。
六、实验完成。
说明：
1、本实验指导书根据《机械制造基础》教学大纲要求自行编制。
2、进行本实验必须有经验的实验教师在场指导帮助，需有良好的防护措施。
3、每实验课时不得少于2小时。
实验二焊接接头的组织与性能
一．实验目的：
1．熟悉碳钢焊接接头各区域的组织和性能的变化。
2．了解影响焊接接头组织和性能的因素
二．实验原理：
焊接的过程实际上是电弧（热源）产生的高温（4000~7000度）使被焊金属局部加热发生熔化同时加入填充的金属（焊条、焊丝）融化滴入，形成金属液体熔池。当电弧移开时，由于周围冷金属导热，使熔池的温度迅速降低，熔池凝固成焊缝。熔池周围的母材由于电弧的热作用，从室温以上一直加热到熔化温度范围，这部分被加热的母材金属也随着电弧的移开而被迅速冷却，于是形成一个焊接接头。
焊接接头包括焊缝区、热影响区以及两边未受影响的母材金属。个部分在焊接使加热不均匀，导致不同位置的点所经历的焊接热循环是不同的（即被加热的最高温度不同），而且焊接后的冷却速度也不同。因此，各部分组织与性能变化也不同。以低碳钢为例，根据焊缝横截面的温度分布曲线，结合铁碳合金相图，对焊接接头各部分的组织与性能变化加以说明，见图2—1所示。
图2—1 低碳钢焊接接头的组织变化示意图
1-熔合区；2-过热区；3-正火区；4-部分相变区1．焊缝金属
焊缝金属结晶是从熔池底壁上许多未熔化的半个晶粒开始的。因结晶使各个方向冷却速度不同，垂直于熔合线方向冷却速度最大，所以晶粒由垂直于熔合线向熔池中心生长，最终呈柱状晶，如图2—2（a）所示。在结晶过程中，低熔点的硫磷杂质和氧化铁等易偏析，集中在焊缝中心，将影响焊缝金属的力学性能，如图2—2（b）所示。
图2—2 焊缝金属结晶示意图
2．热影响区
热影响区是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织与性能变化的区域。各种不同的焊接方法和焊接时输入热量的多少，使热影响区区域的大小也有所不同。在热影响区，由于各点的热循环不同，热影响区可分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区。
（1）熔合区是缝和基本金属的交界区，其最高加热温度处于固相线和液相线之间的区域。由于该区域温度高，基体金属部分熔化，所以也称为“半熔化区”。熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化金属体内温度过高而长大成粗晶粒。此区域在显微镜下一般为2~3个晶粒的宽度，有时难以辨认。该区域虽然很窄，但强度、塑性和韧性都下降；同时此处接头断面变化，将引起应力集中，很大程度上决定着焊接接头的性能。此区域见图2—1中的1区所示。
（2）过热区是热影响区中最高加热温度在1100度以上至固相线温度区间的区域，见图2—1中的2区所示。该区域在焊接时，由于加热温度高，奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，所以也称“晶粒区”。冷却以后形成粗大的铁素体和珠光体组织。因此使该区域的塑性和韧性大大降低，冲击韧性约下降25%~75%。对淬透性好的钢材，过热区冷却后得到淬火马氏体，脆性更大。所以过热影响区中力学性能最差的部位。
（3）正火区是指热影响区中加热温度在A3~1100度之间的区间。该区温度虽较高，但加热时间较短，晶粒不容易长大。焊后空冷，金属将发生重结晶，得到晶粒较细的正火组织，所以该区域称为正火区，也称为细晶区或重结晶区。该区的组织比退火（或轧制）状态的母材组织细小，其力学性能优于母材。见图2—1中的3区所示
（4）部分相变区是指热影响区中加热温度在A1~A3之间的区域。焊接加热时，首先珠光体向奥氏体转变，随着温度的进一步说升高，部分铁素体逐步向奥氏体中溶解，温度愈高，溶入愈多，至A3时，全部转变为奥氏体。焊接加热时由于时间较短，该区只有部分铁素体溶入奥氏体。焊后空，冷，该区域得到由经过重结晶的细小铁素体和珠光体与未经重结晶的铁素体组成不均匀组织。所以该区也称为不完全重结晶区，见图2—1中的4区所示。该区由于组织不均匀，力学性能稍差。
如果焊前母材为冷扎状态，则在加热温度A1以下至500度的区域内，还存在一个再结晶区域，见图2—1中的5区所示。处于再结晶区的金属，在加热过程中，将发生再结晶消除冷变形强化现象。即经过冷变形后的金属在再结晶温度下形成新的细小的等轴晶粒。若母材未经过冷变形，则该区不存在。
三．实验设备及试样：
（1）金相显微镜金相砂纸抛光机
（2）焊接的低碳钢接头试样若干
四．实验结果分析
根据实验中金相观察所得的数据绘出碳钢焊接接头各区域组织示意图，分析其组织与性能。
实验三焊接试样的显微硬度试验
一、实验目的
1、了解显微硬度计的构造及使用方法。
2、掌握显微硬度值的测定方法。
3、掌握焊接接口处不同显微组织与硬度值之间的关系。
二、实验概述：
小件或薄面层工件（如渗氮层、渗碳层），应采用维氏硬度测定其硬度。维氏硬
度的测定原理基本上和布氏硬度相同，本文讲述的显微硬度试验实质上就是小载
荷的维氏硬度试验。本实验主要是用显微硬度计来测量焊接接口处的硬度值，由
于焊接试样接口处的显微组织不同，可分为：焊缝区、熔合区、过热区、正火区、
部分相变区和母材，实验用显微硬度计测量焊缝区、过度区和母材组织的硬度值，
并分析显微组织的不同引起硬度值的变化。
三、日本产M型显微硬度计结构简介：
（1）主开关；Array（2）指示灯；
（3）电机起动键；
（4）测量指示灯；
（5）保荷时间按键；
（6）目镜；
（7）观察物镜（10倍）；
（8）测量物镜（40倍）；
（9）纵向微分筒；
（10）横向微分筒；
（11）镜头固定柱；
（12）照明灯；
（13）压头；
（14）加载负荷；
（15）转动手柄；
（16）固定手轮；
（17）粗调手轮；
（18）微调手轮；
（19）水准泡；
（20）夹紧装置；
（21）工作台；
图3—1 外形结构
1、主机由底座、立柱、主座板、罩盖连接而成。工作台安装在底座上，全自动加荷
机构和电动机在底座內，测量显微镜固定在立柱上。
2、升降系统由一对伞齿轮和丝杆传动部件组成。其传动比较大，能将转动变为缓慢
的上下移动。
3、工作台分上、中、下三个平台。旋动纵横向微分筒可在视场內找到试样需测部位，
板动手柄可使试样从显微镜视场下移至金刚石角锥压头下加载。
4、全自动加荷机构由主轴系统和电机运动系统组合而成。整个运动由安装在控制箱
內的电子系统来实现自动控制。
5、测量显微镜是物镜、测微目镜、折射棱镜和照明等部件连接组成。
四、日本产M型显微硬度计的使用方法：
（1）试验前操作：
1．1 、接通电源，按1、接通电源，按下主开关，指示灯亮。
1．2 、调节水平底座螺丝，使水平仪中的水泡在正中位置，使工作台水
平。
1．3 、测量显微镜固定在适当位置。
1．4 、安装压头，检查不同重量的负荷块：25，50，100，200，300，
和1000gf。
图3—2 显微镜视场读数
（2）试验操作：
2．1 、安置试样选择适当的装夹工具，将试样安置在仪器工作台上。
2．2 、调焦先转动手柄（17）使试样升高至离物镜面约1mm 处随后缓慢转动手轮（18），在测量显微镜的测微目镜內可看到视场逐
渐变得明亮，然后看到试样的表面，一直调到象最清晰为止。在进行
调焦前需先调节目镜上视场调节圈使目镜內十字叉线成清晰的状态。
2．3 、寻找需测试部位转动工作台上纵横向微分筒，在视场中寻找到
测试部位，并对准测微目镜中十字叉线中心。
2．4 、加荷缓慢平稳板动手柄（15），将试样从显微镜视场移到
加荷机构下方；选择一个保荷时间（一般为15~30秒），按保荷时
间键“15”或“30”；再按电机启动键（3）进行加荷，当负荷加到
保荷结束，电机自动起动进行卸载。
如果需要精确地测定点的硬度，可以先打一点，若压痕偏离十
字叉线不大是允许的，如果偏离过大，可将测微目镜转过一个角度，
并转动测微鼓轮，使叉线中心与试打的压痕中心重合，以后再打的
压痕就会落在十字叉线的中心。
2．5 、硬度值的测定a) 瞄准：将工作台扳回测量显微镜视场，调节测
微目镜小手轮和读数鼓轮，使压痕棱边和目镜中交叉线重合。b) 读
数：在目镜视场中见到纵向和横向标尺，连合读取，对角线长度：
d=(20*a)+b
c) 根据压痕对角线长度查附表，得到维氏硬度值。
五、实验数据记录
六．实验问题
（1）分析焊接接头组织变化对机械性能的影响。
实验四车刀几何角度的测量
一．实验目的：
1. 掌握车刀量角仪的使用和角度的测量方法．
2. 通过测量加深对车刀各几何角度的一实验目的：
理解．
二实验设备:
1车刀量角仪
2车刀
三原理实验：
1 刀具切削角度的坐标平面
基面：通过切削刃上的选定点，垂直于假定主运动方向的平面.
切削平面：通过切削刃上的选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面.
主剖面: 通过切削刃上的选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面.
法剖面: 通过切削刃上的选定点与切削刃相垂直的平面
3刀具标注角度的坐标系
主偏角k r
在基面上测量的切削平面和进给剖面之间的夹角，即切削刃和进给方向在基面上投影之间夹角.
副偏角k r '
副切削刃和进给反方向在基面上投影之间夹角
前角γ0
在主剖面中测量的基面和前刀面之间夹角
后角α0
在主剖面中测量的切削平面和后刀面之间夹角
副后角α0 '
在副主剖面中测量的副切削平面和副后刀面之间夹角
刃倾角λs
在切削平面上测量的切削刃和基面之间夹角
法前角γn
在法剖面中测量的基面和前刀面之间夹角
法后角αn
在法剖面中测量的切削平面和后刀面之间夹角
四实验内容与步骤:
1熟悉车刀量角仪的使用.
根据车刀量角仪,先查清哪些部件可以活动,哪些面,边可以在测量时作为参考平面．
2熟悉车刀
找到车刀的前刀面，主后刀面，副后刀面.，主切削刃，副切削刃
3 测量k r , k r ' , γ0 , α0 , α0 ' , λs , γn , αn
将车刀正确地放置在量角仪上,对于要求测量的每个角度值据其定义找出度量值,分析选择量角仪上哪些部件,面或边可以作为测量该角度的参考平面,然后转动有关部件,使那些面或边贴紧在车刀的相关面上,这样就可以从相应刻度盘上读出角度值.
五实验报告要求:
1车刀几何角度的测量数据
2 绘制车刀角度标注图
实验报告的撰写
一、概述
实验报告是显示并保存实验成果的依据，所以，在整个实验过程中，实验报告所起的作用是相当重要的。有的实验研究工作做得很出色，取得了重大的成果，而且在实验过程花费了大量的时间和精力，但是如果据此实验而撰写的论文或报告的质量很差，则势必极大地降低实验的价值，不利于扩大报告的影响，无形中湮没了实验的成果。为此，如同重视实验过程一样，也应重视实验报告的撰写。
按照实验的目的，实验报告有学生实验报告和学术实验报告两种。后一种报告多数是针对某一项目科研所进行的试验研究或论证，往往包含有新的探索或创造性的成果。而学生实验报告则以培养学生实验技能，验证某一理论等为主。
技术报告的读者，不一定只限于从事本学科、本专业工作的有关人员，如果实验研究的结果比较重要，也有可能被具有某种专业知识的其他方面人员所利用。因此实验报告的文字应该简洁易懂，对于所作的结论应明确指出其适用范围或局限性等。如果有的实验在某一方面取得了新的成果或有新的发现，则应作为失重点加以较详细的阐述。这样，当有关读者认为有参考价值时，可以从中了解实验的具体过程和方法，以便结合自身的任务进行验证，并在此基础上进一步应用和发展作者所介绍的成果或方法。
实验报告除写明实验取得的结果和结论外，也可写一些实验的经验和教训，为后续的实验者提供借鉴，避免重复或走弯路。
实验报告的表达方式和文学作品不同，应该采取直叙式，力求以简短的文句将作者的意图和研究结果完整而明白地告诉读者。为此，要注意用辞、标点，避免冗长或含糊不清的文句，特别要注意避免采用一些易被误解的词句，尽量做到用词准确，含义确切。
为了正确地表达报告的内容和说明事实，在实验报告中应严格做到所用名词术语必须使用国家标准规定的名词术语，或按国家统一使用的名词。例如各有关工业部门审订使用的国家标准专业名词术语、中国科学院编辑出版委员会名词室编定的名词术语。实验报告中所用的计量单位的名称、代号亦应按照国家规定的统一的计量名称。
为了吸引读者，使作者的实验报告广泛传播，并被较多的实验研究者所采用，作为一份写得比较好的报告，特别要注意报告的开头部分的编写，这是因为多数读者首先总是从开头部分了解报告的内容，然后才决定是否需要进行仔细阅读报告全文。
二、学生实验报告的编写
学生的实验是培养学生掌握实验技能和实验方法的一种重要训练。这种实验虽然与以实验研究获得成果为主要目的实验不完全相同，但是却为学生将来进入社会，参加科研实验创造条件，打好基础。因此对实验报告的编写，必须认真负责，切忌潦草马虎，那种不重视实验报告编写的观点是错误的。应该懂得，撰写文件、报告等都是进入工作岗位后的工作内容之一。例如设计说明书、工作计划、科研报告、试验报告等，这些技术文件的撰写质量，往往会对今后工作的开展有着重要影响。
学生实验报告的内容，一般包括实验名称、实验目的、实验原理、实验装置、实验步骤、数据处理、实验结果、分析与结论、回答问题和附录等。对于某一项具体的实验，根据实际情况，对以上内容可以作适当的合并或删减。
（一）实验名称
学生所进行的实验有指定实验名称的实验，也有根据学生自己学习需要，自行独立设计的实验，后者如有些学校开设的综合实验。对于后一类实验，应按实验内容，精心推敲，
拟定实验名称，以简洁的标题概括该实验的特性，使读者一目了然。
（二）实验目的
任何实验都应有明确的目的，并应在实验报告的形状部分写明。如实验目的可分成几点时，则宜用分行形式写出，务求简明扼要，以使读者一看就知道为什么要进行这一实验。对于自行设计的实验，要注意根据实验的目的合理确定实验的内容。
（三）实验原理
在这一部分里，应扼要地叙述报告作者所进行实验的理论依据、实验的方案及重要的数学表达式。考虑到一般读者都具有基本的专业知识，因此对一些众所周知的原理宜简略，把重点放在叙述与本实验直接有关的原理。必要时，除文字说明外，还应给出本实验的原理框图或简图，例如简化的试验原理模型图、测量原理图等。数学表达式作为实验原理的一部分，一般只须列出结果，避免繁琐的推导过程，如有必要，则可放在附录中。
（四）实验装置及实验步骤
本节应包括介绍实验所用的主要仪器设备以及说明测量方法等内容。介绍仪器设备时应简要说明该设备或仪器的型号、结构与特点、主要组成部分、使用方法和操作程序等。说明方式可根据具体情况决定，可以采用文字说明，也可用文字与图形结合的方式来说明。
（五）数据处理和实验结果
实验测量所得的各种数据，由于受到各种因素的影响，不可避免地存在着一定的误差，所以即使名义上实验条件不变，测量的数据不可能完全重复一致，总存在着一定的离散性。为此，要对测量数据进行适当的加工处理。实验数据处理正确与否，关系到能否得出精确可信的结果和正确的结论，因此必须认真对待。有关数据处理的一般原理见本书的第一部分。
用曲线表示实验结果具有直观、明了等优点，它能表明某一参数变化的趋势，而且便于与各种分析方法联系起来，并有助于得出经验公式。所以常作为数据的一种表达方式（有关数据的表达方式详见下文）。
把实验数据表格化，也是最常用的一种表达形式，表格的设计和表格中数据的排列既要有科学性，又要符合读者的逻辑思维，使读者能从试验数据的演变中，易于自然地得出某种科学的结论。
这里有必要重复强调的是，对数据的处理，应本着科学的实事求是的态度，不能无根据地、有意地掩盖有代表性的异常数据，更不能糊凑数据来“证明”理论的正确性。
（六）分析和结论
对实验的结果进行分析，找出某一物理量的变化趋势或规律，从而得出正确的结论，这是实验的成果，也是实验报告的核心，同时也体现出学生综合运用自己所学知识的能力。为此，要对实验结果进行反复分析研究，以期得出正确的判断和推理。
在对实验结果进行分析的基础上所作出的实验结论，必须是十分明了而清楚，不能似是而非。例如当读者看过本实验报告后，马上明白实验所验证的理论是成立还是被否定；实验中所采用的方案是成功的还是失败的。此外，还应注意指出本实验所提供的结论的适用场全和局限性。此外，对于实验中一些难以解释的现象，也可在此提出，以便作进一步的分析研究。如果实验中走过的弯路或教训具有一定的普遍意义，亦可写出，以代借鉴。在本节中还可提出对本实验的改进意见或设想。
为了帮助学生思考，进一步加深对实验内容的理解，巩固掌握实验的原理和步骤，常常有针对性地提出若干问题供学生分析思考，学生应认真地以书面形式回答问题，写在附录的前面。
（七）附录
对于一些在实验报告正文中不便列入、而对读者进一步了解实验细节的内容和资料，
例如实验的原始数据，数学公式的推导，计算程序等项，都可编排在附录中。
实验一材料的金相显微组织观察 1.1 实验目的 1、了解金相显微镜的结构及原理； 2、熟悉金相显微镜的使用与维护方法； 1.2 金相显微镜的原理、构造和操作方法 金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法之一，特别是在金属材料 研究领域占有很重要的地位。而金相显微镜是进行金相分析的主要工具，利用金 相显微镜在专门制备的试样上观察材料的组织和缺陷的方法，称为金相显微分 析。显微分析可以观察，研究材料的组织形貌、晶粒大小、非金属夹杂物在组织 中的数量和分布情况等问题，及可以研究材料的组织结构与其化学成分之间的关 系，确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组织，可以判别材料质量的优劣 等。 1、金相显微镜的工作原理 显微镜的简单基本原理如图1.1所示。它包括两个透镜：物镜和目镜。对着 被观测物体的透镜，成为物镜；对着人眼的透镜，成为目镜。被观测物体AB， 放在物镜前较焦点F1略远一点的地方。物镜使AB形成放大倒立的实像A1B1，目镜再把A1B1放大成倒立的虚像A’1B’1，它正在人眼明视距离处，即距人眼 图1.1 显微镜成像光学简图图1.2 物镜的孔径角 250mm处，人眼通过目镜看到的就是这个虚像A’1B’1。显微镜的主要性能有： ①显微镜的放大倍数：它等于物镜与目镜单独放大倍数的乘积，即物镜放 大倍数M ＝A1B1/AB；目镜放大倍数M目＝A’1B’1 /A1B1；显微镜的放大倍数M 物 ＝A’1B’1 /AB＝M物×M目。 ②显微镜的鉴别率：指显微镜能清晰地分辨试样上两点间的最小距离d的 能力，d值越小，鉴别率就越高。它是显微镜的一个重要性能，取决于物镜数值 孔径A和所用光线的波长λ，可用如下的式子表示：
快速成形加工实验 班级：姓名:马骁哲学号： 一、实验目的 1、了解FDM 3D打印工艺的成形原理； 2、熟悉FDM 3D打印机的机械结构及操作方法； 3、学习3D打印软件的使用方法。 二、实验内容 1、选择适合打印的三维模型，利用FDM 3D打印机完成加工； 2、测量打印件的尺寸精度； 3、分析影响打印精度及打印效率的关键因素。 三、实验设备 1、HOFI-X1 FDM 3D打印机 2、去支撑用工具钳、工具 四、实验原理 FDM（Fused Deposition Modeling）中文全称为熔融沉积成型3D 打印技术，使用丝状材料(塑料、树脂、低熔点金属)为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度，在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一
层截面。一层成形后，喷头上移一层高度，随后开始加工下一层，由此逐层堆积形成三维工件，打印原理如图1所示。 图1 FDM三维打印技术原理图 在打印过程中，线材通过打印喷头挤出的瞬间将会快速凝固，根据材料的不同以及模型设计温度的不同，打印头的温度也不尽相同。为了防止打印零件出现翘曲变形等问题，一般还需在喷头温度升温后对打印平台进行预热处理，以此降低零件加工过程中的温度梯度。为便于零件加工完成后从打印平台上剥离，一般需在打印平台上预先置放隔层，喷头挤出的线材直接在隔层上成形。 FDM 3D打印技术的优点是材料利用率高、材料成本低、可选材料种类多、工艺简洁。缺点是精度较低、复杂构件不易制造、零件悬垂区域需加支撑、表面质量较差。该工艺适用于产品的概念建模及功能测试，适合中等复杂程度的中小原型，不适合制造大型零件。 五、实验步骤 1、熟悉打印控制软件的操作界面及主要功能模块； 2、熟悉HOFI-X1 FDM 3D打印机的主要结构及操作方法，通过USB数据线连接计算机和打印机，连接电源适配器给打印机供电，如图2所示： 图2 打印机线路连接 3、在控制软件中选择端口并连接打印机，将指导教师指定的标
机械制造基础 一、判断题 1、钢的正火的硬度、强度比退火低。（3） 4、通过热处理可以有效地提高灰铸铁的力学性能。（3） 5、焊件开坡口的目的在于保证焊透，增加接头强度。（√） 6、基本尺寸就是要求加工时要达到的尺寸。（3） 7、采用包容要求时，若零件加工后的实际尺寸在最大、最小尺寸之间，同时形状误差等于尺寸公差，则该零件一 定合格。（√） 8、图样上所标注的表面粗糙度符号、代号是该表面完工后的要求。（√） 9、切削用量是切削速度、进给量和背吃刀量三者的总称。（√） 10、刀具耐用度为刀具两次刃磨之间的切削时间。（√） 11、切削液具有冷却、润滑、清洗、防锈四种作用。（√） 12、在车削加工中，车刀的纵向或横向移动，属于进给运动。（√） 13、根据工件的加工要求，不需要限制工件的全部自由度，这种定位称为不完全定位。（√） 14、固定支承在装配后，需要将其工作表面一次磨平。（√） 15、冲击韧性值随温度的降低而减小。（√） 16、正火的冷却速度比退火稍慢一些。（3） 17、碳钢的含碳量一般不超过1. 3%。（√） 18、一般情况下，焊件厚度小于4mm 时，焊条直径等于焊件厚度。（√） 19、从制造角度讲，基孔制的特点就是先加工孔，基轴制的特点就是先加工轴。（3） 20、为了实现互换性，零件的公差规定越小越好。（3） 21、Ra 值越大，零件表面越粗糙。（√） 22、切削用量主要是指切削速度和进给量。（3） 23、提高表面质量的主要措施是增大刀具的前角与后角。（3） 24、就四种切屑基本形态相比较，形成带状切屑时切削过程最平稳。（√） 25、用分布于铣刀圆柱面上的刀齿进行的铣削称为周铣。（√） 26、过定位在机械加工中是不允许的。（3） 27、通过热处理可以有效地提高灰铸铁的力学性能。（3） 28、焊件开坡口的目的在于保证焊透，增加接头强度。（√） 29、基本尺寸就是要求加工时要达到的尺寸。（3） 30、采用包容要求时，若零件加工后的实际尺寸在最大、最小尺寸之间，同时形状误差等于尺寸公差，则该零件一 定合格。（√） 31、图样上所标注的表面粗糙度符号、代号是该表面完工后的要求。（√） 32、切削用量是切削速度、进给量和背吃刀量三者的总称。（√） 33、刀具耐用度为刀具两次刃磨之间的切削时间。（√） 34、切削液具有冷却、润滑、清洗、防锈四种作用。（√） 35、在车削加工中，车刀的纵向或横向移动，属于进给运动。（√） 36、根据工件的加工要求，不需要限制工件的全部自由度，这种定位称为不完全定位。（√） 37、固定支承在装配后，需要将其工作表面一次磨平。（√）
工程材料 一、判断题1．冲击韧性就是试样断口处单位面积所消耗的功。（√）2．一般来说，金属材料的强度越高，则其冲击韧性越低。（√） 3．一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。（√） 4．HBW是洛氏硬度的硬度代号。（×） 5．金属材料的使用性能包括力学性能、铸造性能。（×） 6．硬度实验中，布氏硬度测量压痕的深度。（×） 7．硬度实验中，洛氏硬度测量试样表面压痕直径大小。（×） 8．断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。（√） 9．布氏硬度用于测量淬火后零件的硬度。（×） 10．洛氏硬度用于测量退火后零件的硬度。（×） 11．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。（√） 12．理想晶体的内部都或多或少地存在有各种晶体缺陷。（×） 13．室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（×） 14．纯金属结晶时形核率随过冷度的增大而不断增加。（×） 15．金属型浇注比砂型浇注得到的铸件晶粒粗大。（×） 16．（×）。晶粒粗大铸成薄壁件与铸成厚壁件 17．厚大铸件的表面部分与中心部分晶粒粗大。（×） 18．α-Fe属于面心立方晶格晶格类型。（×） 19．金属Cu、Al都是面心立方晶格。（√） 20．金属实际结晶温度小于理论结晶温度。（√） 21．在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为0.77%C的合金才能发生共析反应。（×） 22．一般来说，金属中的固溶体塑性较好，而金属间化合物的硬度较高。（√） 23．铁素体和奥氏体都是碳在α-Fe中的间隙固溶体。（×） 24．奥氏体是硬度较低、塑性较高的组织，适用于压力加工成形。（√） 25．渗碳体是硬而脆的相。（√） 26．铁和碳以化合物形式组成的组织称为莱氏体。（×） 27．铁素体是固溶体，有固溶强化现象，所以性能为硬而脆。（×）28．钢铆钉一般用高碳钢制作。（×） 29．金属在固态下由于温度的改变而发生晶格类型转变的现象，称为同素异构转变。（√） 30．纯铁在770℃时发生同素异构转变。（×） 31．表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织与性能。（×）． 32．共析钢加热奥氏体后，冷却时所形成的组织主要取决于钢的加热温度。（×） 33．低碳钢或高碳钢件为便于进行机械加工，可预先进行球化退火。（×）
荆楚理工学院机械工程学院实验报告 姓名学号专业成绩 课程名：机械制造基础日期指导教师 实验题目：切削变形 一、【目的要求】 1 观察切削变形的过程，以及所出现的现象。 2 掌握测量切削变形和计算变形系数的基本方法。 3 研究切削速度、刀具前角和走刀量等因素对切削变形的影响规律。 二、【实验仪器与试剂】 1 设备： CA6140 普通车床 2 工具：游标卡尺、钢板尺、细铜丝等。 3 刀具：YT15硬质合金车刀若干把。 4 试件：30# 钢，轴向带断屑槽的棒料，直径30mm。 三、【实验原理】 在金属切削过程中，由于产生塑性变形，使切屑的外形尺寸发生变化，即与切削层尺寸比较，切屑的长度偏短，厚度增加，这种现象称为切屑收缩。一般情况下，切屑收缩的大小能反映切削变形的程度，衡量切屑收缩的大小可用变形系数表示。即ξ＝L c / L ch 式中ξ──变形系数； L c ──切削长度（ｍｍ）；L c ＝πD/( ｎ-b) ； 对于本实验：槽数ｎ＝ 3 ；槽宽b ＝ 2.5 ；L ch ──切屑长度（ｍｍ）， ⑴计算变形系数的方法用测量切削长度法。 ⑵把实验得到的切屑，冷却后，选出标准切屑，用铜丝沿切屑外部缠绕后拉直，然后用钢板尺测出其长度L ,为提高实验精度，可测 3 ～5 段切屑的长度求出平均值Lc 。 变形系数ξ＝L c / L ch =（πD/n - b ）/ L ch 图 2-1 切屑收缩图
四、【实验方法和步骤】 1、切削速度υ对切削变形的影响 刀具参数：κr＝45°；κr ＇＝8°；λs＝0°；γo ＝10°；αo ＝7°；r ＝0.1 mm 切削用量：f＝0.39 mm /r , ap＝40mm。 图 2-2 车削切屑收缩 改变切削速度，从低速到高速，可先取 υc＝5；10；20；25；30；40；60；80；110 m /min ； ｎ＝53；106；212；265；318；424；636；848；1166r/min ； 用每一种转速切削一段试棒，停车收集切屑并观察切削颜色（注意安全，防止烫伤）。测量并将结果填入表2-1 中。 2、刀具前角对切削变形的影响 刀具参数：κr ＝45°；κr ＇＝8°；λs ＝0°；αo ＝7°；r ＝0.1 mm 。切削用量：f＝0.39 mm /r , ap ＝40 mm υc＝60 m /min 。 改变车刀前角：γo ＝0°；15°；30°。 用不同前角的车刀分别切削一段试棒，停车收集切屑并观察切削颜色（注意安全，防止烫伤）。测量并将结果填入表2-2 中。 3、进给量f 对切削变形的影响 刀具参数：κr＝45°；κr＇＝8°；λs＝0°；γo＝10°；αo＝7°；r＝0.1 mm 。切削用量：ap ＝40 mm υc＝60 m /min 。 改变进给量：f＝0.2 ；0.36 ；0.51 ；0.66 （mm/r ）。 用不同的进给量分别切削一段试棒，停车收集切屑并观察切削颜色（注意安全，防止烫伤）。测量并将结果填入表2-3 中。 五、【实验现象、结果记录及整理】 1将切屑长度测量后取平均值，记录在表2-1 、2-2 、2-3 中，计算变形系数。 表 2-1 切削速度对切削变形影响实验数据记录
目录 ●课题研究的背景及意义 (3) ●课题研究现状分析 (3) ●课题研究方案介绍 (4) ●实验结果 (15) ●数据处理 (14) ●实验总结 (16)
课题的研究背景及意义 背景： 高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。在常规切削加工中备受困扰的一系列问题，通过高速切削加工的应用得到了解决。近年来，由于变频控制的广泛应用，使得以高速电主轴为主导的高速切削技术迅速成为科学研究的焦点，从而进一步推动了高速加工技术的发展。 高速加工保证了加工精度，同时又提高了加工速度，因此，许多高级的制造业对此都很急需。目前，高速加工已具备广阔的发展前景，以及一定的发展条件。比如，航空航天业以及模具加工制造业就是高速加工的两个重要应用领域。航空制造业虽然在20年前就进行铝件的高速加工，但一直未得到重视，随着科技的发展，产品的多样化小批量切削加工大量增加，保证高效率切削加工的同时达到高精度是高速加工的重要发展倾向。世界各大机床制造国如美国、德国、日本等对此进行了大量研究，并不断的推出高技术的高精度高速加工机床。近年来，国内高速电主轴研究已有较快发展，但与国外发达国家相比，还存在较大差距，因此，进一步研究高性能的主轴产品具有重大意义，本课题便是在此背景下进行的。 意义： 随着高速加工的迅速发展，对数控机床电主轴的要求也越来越高，从电主轴的结构特点分析，电动机的定子直接安装电主轴内，这对电动机的散热极其不利，热量积聚所引起的主轴热变形将严重降低机床的加工精度，所以，温升是衡量主轴高速性能的一个重要指标，过高的温度会影响主轴的旋转精度。严重时会使轴承烧伤，所以主轴的热性能是制约其提高转速的重要因素之一。 课题研究现状分析 国际上Bernd Manns和Jay.f.tu建立了一个高速电主轴的热模型，此模型从功率分配角度来研究主轴的热源和散热，从而对主轴的传热机制进行理论计算和实际测验。Chi-Wei.Lin等研究了在高速运转状态下主轴轴承所产生的离心力和陀螺力矩对轴承温升的影响，并因此建立高速电主轴轴承的热-机-动力学模型，定量描述了热变形引起的轴承预紧力对轴承整体刚度和整个主轴动态性能的影响。以及高速旋转离心力和陀螺力矩的影响和主轴单元动态性能对切削区的影响。Creighton等描述了一种可以因热导致的加工误差的主轴的热位移补偿方法，该方法本质上是简单的，且容易应用在使用较少投资的工业环境里。 国内的相关研究也有一定进展，蒋兴奇等考虑轴承载荷和变形的非线性特性以及热摩擦影响下，建立了主轴热变形和固有频率的计算模型。何晓亮等将高速电主轴的轴承、轴承座和主轴作为一个整体，运用节点网络法建立
机械制造基础试题及答案 《机械制造基础》试题及答案 一、单选题（共30道试题，共90分。 1.钻孔有两种基本方式，其一是钻头不转，工件转，这种加工方式容易产生（B ）误差。 A.轴线歪斜 B.锥度 C.轴线歪斜和锥度 D.轴线歪斜和腰鼓形 2.（C ）时，前角应选大些。 A.加工脆性材料 B.工件材料硬度高； C.加工塑性材料 D.脆性或塑性材料 3.主要影响切屑流出方向的刀具角度为（C ） A.前角 B.后角 C.刃倾角 D.主偏角 4.减小主偏角，（A ）。 A.使刀具寿命得到提高 B.使刀具寿命降低 C.利于避免工件产生变形和振动 D.对切削加工没影响 5.下列刀具材料中，适宜制作形状复杂机动刀具的材料是
（B） A.合金工具钢 B.高速钢 C.硬质合金钢 D.人造聚晶金刚石 6.成批加工车床导轨面时，宜采用的半精加工方法是（A） A.精刨 B.精铣 C.精磨 D.精拉 7.（B ）时，选用软的砂轮。 A.磨削软材料 B.磨削硬材料 C.磨削断续表面 D.精磨 8.机床主轴齿轮（B ）要求高些。 A.传递运动的准确性 B.传动的平稳性 C.载荷分布的 均匀性D.侧隙 9.精加工时，应选用（ C ）进行冷却。 A.水溶液 B.乳化液 C.切削油 D.温度较高的水溶液 10.加工? 100勺孔，常采用的加工方法是（C ） A.钻孔 B.扩孔 C.镗孔 D.铰孔 11.在切削平面内测量的角度有（D ） A.前角 B.后角 C.主偏角 D.刃倾角 12.车床刀架的横向运动方向与车床回转轴线不垂直，车出的工件将呈现出（D ）。 A.腰鼓形和锥度。 B.腰鼓形 C.锥度 D.端面中凸形 13.数控机床主要适用的场合是（B ） A.定型产品的大批量生产 B.多品种小批量生产 C.中等精度的定型产品 D.修配加工 14.主运动是由工件执行的机床有（ A ）
《机械制造基础》试题及答案 一、单选题（共 30道试题,共 90 分。) １. 钻孔有两种基本方式，其一是钻头不转,工件转,这种加工方式容易产生（ B ）误差。 A. 轴线歪斜Ｂ. 锥度 C. 轴线歪斜和锥度Ｄ. 轴线歪斜和腰鼓形 ２．（Ｃ )时，前角应选大些。 Ａ．加工脆性材料 B. 工件材料硬度高; C．加工塑性材料Ｄ.脆性或塑性材料 3. 主要影响切屑流出方向的刀具角度为 ( Ｃ) A.前角Ｂ. 后角 C. 刃倾角 D. 主偏角 4. 减小主偏角，( Ａ )。 A. 使刀具寿命得到提高 B. 使刀具寿命降低Ｃ.利于避免工件产生变形和振动Ｄ. 对切削加工没影响 5．下列刀具材料中，适宜制作形状复杂机动刀具的材料是（ B ） A．合金工具钢Ｂ. 高速钢 C. 硬质合金钢Ｄ. 人造聚晶金刚石 6. 成批加工车床导轨面时，宜采用的半精加工方法是( Ａ) A. 精刨Ｂ.精铣 C. 精磨 D. 精拉 7.（ B )时，选用软的砂轮。 A. 磨削软材料Ｂ.磨削硬材料 C.磨削断续表面 D.精磨 ８. 机床主轴齿轮( Ｂ )要求高些。 A. 传递运动的准确性 B. 传动的平稳性 C. 载荷分布的均匀性Ｄ.侧隙 9. 精加工时,应选用（ C）进行冷却。 A. 水溶液Ｂ. 乳化液Ｃ.切削油Ｄ. 温度较高的水溶液 １0. 加工φ100的孔,常采用的加工方法是（ C ) A.钻孔Ｂ. 扩孔 C.镗孔 D. 铰孔 11．在切削平面内测量的角度有( D ） A.前角 B. 后角C．主偏角 D．刃倾角 12.车床刀架的横向运动方向与车床回转轴线不垂直,车出的工件将呈现出 （ D )。 A.腰鼓形和锥度。 B．腰鼓形Ｃ. 锥度Ｄ. 端面中凸形 １3. 数控机床主要适用的场合是（ B ） A. 定型产品的大批量生产Ｂ．多品种小批量生产Ｃ. 中等精度的定型产品 D. 修配加工 14.主运动是由工件执行的机床有( A ) A．车床 B. 镗床 C. 磨床 D. 牛头刨床
《机械制造基础》课程实验项目 1 三菱M70数控车编程及仿真 一、实验目的 通过数控仿真软件，进行数控车的编程及仿真操作实验，加深学生对三菱M70数控车系统的理解，掌握数控车的基本编程及操作技能。 二、实验内容 (1)数控仿真系统操作。 (2)简单插补指令G00，G01，G02，G03编程操作 (3)内外圆单一固定循环指令G90编程操作 (4)内外圆复合固定循环指令G71，G72，G73，G70编程操作。 (5)三菱M70数控车加工仿真。 三、实验原理 根据给出的零件图及毛坯尺寸（直径45mm），选择适合的刀具，采用适宜的数控指令进行数控车编程，并在数控仿真系统中完成加工操作。 四、零件图 五、实验报告 1、简述加工思路及程序清单 加工思路： 任务引入:毛坯直径为45mm，长度为75mm。要求分析加工工艺和加工工线，编写加工程序，并完成仿真操作。 任务实施： （1）任务一：零件图分析 ①确定工艺基准。按基准重合原则，将工件坐标系原点定在零件右端面与回转轴线的焦点上。 ②尺寸分析。轴类零件的加工，首先应保证尺寸精度和表面粗糙度，对各表面的位置也有一定的要求，由于零件未标注 公差要求，则根据回转体类零件的特点，径向尺寸公差要求高于轴向尺寸公差要求；其次保证零件总长度尺寸。（2）任务二：加工工艺过程 ①装夹方式的选择。零件的毛坯为Ф45mm捧料，采用卡盘进行装夹 ②刀具的选择及切削用量的确定。根据零件图的加工要求使用了1号外圆车刀 （3）任务三：编写数控程序 （4）任务四：输入程序信息，实行模拟 程序清单： O0001； M03 S600; T0101;
G00 X46.0 Z1.0; G71 U1.5 R1.0; G71 P10 Q20 U0.5 W0.05 P0.2; N10 G00 X27.0 S1200; G01 Z0 F0.1; X30.0 Z-1.5; Z-20.0; X34.0; X38.0 Z-35.0; Z-43.0; G02 X42.0 Z-45.0 R2.0; N20 G01 X46.0; G70 P10 Q20; G00 X100.0 Z100.0; M05; M30; 2、简述数控车仿真加工操作步骤 打开软件按急停1号刀具转到加工位45，工件 长度为选择二维视图REF X”按钮，再按“+”按钮；点击“Z”按钮，再按“+”按钮 （选择“X”按钮和“Z”按钮的顺序可以互相换换，按“+JOG（手动）点 击屏幕选择键“MST输入“600点击“INPUT运用“X”按钮和“Z” SETUP T-ofs”按钮点击屏幕上的“length date按灰色向右方向键选中对应的Z Z=Input”键按灰色向左方向键 到X Z”向不动，沿着“X按“主轴停止”按钮测量特征线，鼠标光标选外 =Input”键在屏幕上打出X轴上 +Input EDIT”按钮按屏幕上的 “EDIT Open(new)INPUT点击 “INPUT点击“MONITOR SEARCH INPUT”键选择 加工完成，结束
一、判断题(本大题共10小题,20分) 1. 螺纹只能在车床上车削加工………………………………………………………（） 2. 青铜就是纯铜………………………………………………………………………（） 3. 齿轮传动可实现无级变速，且传动比恒定………………………………………（） 4. 刀具磨损的第一阶段是正常磨损阶段……………………………………………（） 5. 铰链四杆机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式………（） 6. 硬质合金是有色金属……………………………………………………………（） 7. 浇注切削液是降低切削温度的重要措施…………………………………………（） 8. 钢和铸铁又称为铁碳合金…………………………………………………………（） 9. 铰刀是应用最广泛的孔加工刀具…………………………………………………（） 10. CA6140型车床比C6120型车床床身上最大工件回转直径要大…………（） 二、单项选择题(本大题共2小题,10分) 1. 在机床型号的通用特性中，用（）表示加工中心。 A. F B. K C. H 2. 平面类零件的粗加工的加工方法有（）。 A.车削 B.刨削 C.磨削 D.铣削 三、多项选择题(本大题共10小题,30分) 1. 下面哪种机械加工方式，其加工不是连续的（） A.铣削 B.车削 C.刨削 2. 国家标准规定，渐开线圆柱齿轮分度圆上的齿形角α=（） A.25° B. 20° C. 35° 3. 可在高温、油污、潮湿等环境恶劣的情况下工作的传动形式是（） A.齿轮传动 B.带传动 C. 摩擦轮传动 D.链传动 4. 车削零件时机床主轴（工件）的旋转运动是（） A.主运动 B.进给运动 C.两个都是 5. 代号是M的螺纹表示（） A.普通螺纹 B.梯形螺纹 C.矩形螺纹 6. W18Cr4V中的数字18表示（）的含量 A.碳 B.铁 C.钨W 7. 齿轮的齿距p、齿厚s、槽宽e三者关系中，正确的是（） A. p=s+e B. p＞s+e C. p＜s+e 8. 机械加工中最基本最常用的加工方法是（） A.铣削 B.磨削 C.刨削 D.车削
工程材料基础 第七章金属材料主要性能 7-6名词解释 晶格：表示原子排列规则的空间格子 晶胞：组成晶格的最基本几何单位 晶格常数：晶胞中各棱边长度（埃） 晶粒：由一个晶核长成的小颗粒晶体 晶界：晶粒与晶粒之间的界面 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之间的温度差，过冷现象：金属实际结晶温度一般低于他的理论结晶温度 重结晶：把金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程 合金：以一种金属元素为基础，加入其他金属或非金属元素，经融合而形成具有金属特性的物质 组元：组成合金的元素 相：凡化学成分和晶格结构相同，并与其它界面分开的均匀组织 固溶体：溶质原子溶入溶剂，晶格类型保持溶剂类型 金属化合物：合金各组元之间发生化学作用形成的具有金属特征的新物质 7-18铁碳图的应用 1在铸造中应用 （1）确定钢和铸铁浇铸温度 （2）判断其流动性好坏和收缩大小 2 在锻造中应用 确保钢在奥氏体区适当温度范围内变形 3 在热处理工艺依据 7-30随着碳质量分数的增加，碳钢力学性能的变化？ 钢的特性主要取决于碳与铁含量的比重。一般来说，碳含量越少，钢越柔韧，低于一定比例就变成生铁了，含量越高，同时柔韧度也随之降低，变得越来越脆。其塑性降低，锻造性变差。7-34牌号表示 Q235AF 屈服强度数值为235Mpa的A级沸腾钢 20：含碳量为0.2%的优质碳素结构钢 45：含碳量为0.45%的优质碳素结构钢 Q345：屈服强度为345Mpa的低合金高强度结构钢 40cr：平均碳的质量分数为0.4%，铬的平均质量分数小于1.5%的合金结构钢 10si2MnA：平均碳质量分数为0.1%，硅质量分数为2%，锰的质量分数小于1.5%的高级优质合金结构钢 T10A：含碳量为1.0%的高级优质碳合金工具钢 9SiCr：含碳量为0.9%硅，铬质量分数小于1.5%的合金工具钢 W18Cr4V：含碳量大于1.0%,钨质量分数为18%,铬质量分数为4%，矾质量分数小于1.5%的合金工具钢 12Cr18Ni9:含碳量为0.12%，铬质量分数为18%，镍质量分数为9%的不锈钢 重点： 过冷度越大，晶粒越细 从内部看，结晶就是液体到固体的过程 冲击韧性：金属抵抗冲击载荷的能力 常见晶格：体心立方，面心立方，密排立方 力学性能：强度，硬度，塑性和韧性 工艺性能：锻造，铸造，焊接和热处理，切削加工性能 晶粒粗细与冷却速度和孕育与否有关 耐磨=硬度 结晶过程=形核+长大 液态金属结晶时，冷却速度越快，过冷度越大晶粒越多 比较晶体和非晶体 ①均是固态结构
荆楚理工学院机械工程学院实验报告31 姓名_________ 学号__________ 专业_________ 成绩_______ 课程名：机械制造基础日期 _指导教师赵瑾________ 实验题目：_______________ 机床夹具拆装与调整_____________________ 一、【目的要求】 1. 掌握夹具的组成、结构及各部分的作用 2. 理解夹具各部分连接方法，了解夹具的装配过程 3. 掌握夹具与机床连接、定位方法，了解加工前的对刀方法。 二、【实验仪器与试剂】 1. 铳床一台 2. 铳床夹具一套 3. 拆装、调整工具各一套 三、【实验原理】
四、【实验方法和步骤】 1. 熟悉整个夹具的总体结构，熟悉各元件之间的连接及定位关系。 2. 使用工具，按顺序把夹具各连接元件元件拆开，注意各元件之间的连接状况，并把拆掉的各元件摆放整齐。 3. 利用工具，按正确的顺序在把各元件装配好，了解装配方法，并调整好各工作表面之间的位置。 4. 把夹具装到铳床的工作台上，注意夹具在机床上的定位，调整好夹具相对机床的位置，然后将夹具夹紧。 5?将工件安装到夹具中，注意工件在夹具中的定位、夹紧。 6.利用对刀塞尺，调整好刀具的位置，注意对刀时塞尺的使用。
五、【实验现象、结果记录及整理】 1、找出夹具中的定位元件、夹紧元件。 ①定位元件：定位支承板3，V形块5。 ②夹紧元件：偏心轮及活动V形块。 2、找出夹具中的对刀元件、夹具体及导向元件。 ①对刀元件：对刀块6
②夹具体：零件1
v1.0可编辑可修改 六、【分析讨论与思考题解答】 1、加工中为满足工件的加工精度，试进行定位分析。 建立坐标系如图。 铳轴端槽：长V形块5,限制工件X,X,Y,Y4个自由度 支承板3，限制工件Z 1个自由度，共限制工件 因在工件上只加工一个槽，Z可不限制。 2、夹具是如何与机床相连的 夹具是通过定向键2与铳床连接在一起的。 Y 5个自由 度。
机械制造基础 实验指导书 编写：XXX 学号： 班级： 姓名： 安徽建筑工业学院机电系机械实验室 2007年9月
目录 实验一刀具几何角度测量 (2) 实验二 CA6140车床结构拆装 (6) 实验三滚齿机调整 (12) 实验四机床夹具拆装实验 (13) 实验五切屑变形 (15)
实验一刀具几何角度测量 实验学时: 2 实验类型:验证性 实验要求:必开 一、实验目的 1、掌握测量车刀几何角度的方法； 2、进一步加深理解各几何角度的定义及其空间位置； 3、验证主剖面座标参考系与各座标参考系之间角度的换算关系； 4、了解万能量角台的结构并掌握其使用方法； 二、实验仪器 万能量角台、外圆车刀（带钢印号） 三、实验内容 1、熟悉外圆车刀切削部分的构造要素； 2、测量外圆车刀的主偏角、副偏角、刃倾角、前角及后角； 3、测量外圆车刀的法向前角、法向后角（根据教学要求选做） 四、实验原理 在切削过程中，车刀切削部分的各刀面和切削刃（刀刃）线在空间占有一定的位置，这些与假设的切削平面、基面、正交平面构成了几何角度，根据这一设想设计刀具万能量角台，就可以测出车刀的各主要几何角度值。 五、万能量角台的构造 如图1所示的万能量角台不仅能测量主剖面参考系的基本角度，而且也能很容易地测量法剖面参考系的各个角度。它主要由底座、立柱、测量台、定位块、大小刻度盘、大小指度片、螺母等组成。其中底座和立柱是支承整个结构的主体。刀具放在测量台上，靠紧定位块，可随测量台一起顺时或逆时针方向旋转，并能在测量台上沿定位块前后移动和随定位块左右移动。旋转大螺母可使滑体上下移动，从而使两刻度盘及指度片达到需要的高度，使用时，可通过旋转测量台的大指度片，使大指度片的前面或底面或侧面与刀具被测要素紧密贴合，即可从底座或刻度盘上读出被测角度数值。 六、测量方法（实验步骤） 1、原始位置调整 如图2将量角台的大小指度片及测量台指度片全部调到零位，并把刀具放在测量台上，使车刀贴紧定位块、刀尖贴紧大指度片的大面。此时，大指度片的底面与基面平行，刀杆的轴线与大指度片的大面垂直。
工程材料 一、判断题 1．冲击韧性就是试样断口处单位面积所消耗的功。（√） 2．一般来说，金属材料的强度越高，则其冲击韧性越低。（√）3．一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。（√） 4．HBW是洛氏硬度的硬度代号。（×） 5．金属材料的使用性能包括力学性能、铸造性能。（×） 6．硬度试验中，布氏硬度测量压痕的深度。（×） 7．硬度试验中，洛氏硬度测量试样表面压痕直径大小。（×） 8．断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。（√）9．布氏硬度用于测量淬火后零件的硬度。（×） 10．洛氏硬度用于测量退火后零件的硬度。（×） 11．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。（√） 12．理想晶体的内部都或多或少地存在有各种晶体缺陷。（×）13．室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（×） 14．纯金属结晶时形核率随过冷度的增大而不断增加。（×） 15．金属型浇注比砂型浇注得到的铸件晶粒粗大。（×） 16．铸成薄壁件与铸成厚壁件晶粒粗大。（×）
17．厚大铸件的表面部分与中心部分晶粒粗大。（×） 18．α-Fe属于面心立方晶格晶格类型。（×） 19．金属Cu、Al都是面心立方晶格。（√） 20．金属实际结晶温度小于理论结晶温度。（√） 21．在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为0.77%C的合金才能发生共析反应。（×） 22．一般来说，金属中的固溶体塑性较好，而金属间化合物的硬度较高。 （√） 23．铁素体和奥氏体都是碳在α-Fe中的间隙固溶体。（×） 24．奥氏体是硬度较低、塑性较高的组织，适用于压力加工成形。（√） 25．渗碳体是硬而脆的相。（√） 26．铁和碳以化合物形式组成的组织称为莱氏体。（×） 27．铁素体是固溶体，有固溶强化现象，所以性能为硬而脆。（×） 28．钢铆钉一般用高碳钢制作。（×） 29．金属在固态下由于温度的改变而发生晶格类型转变的现象，称为同素异构转变。（√） 30．纯铁在770℃时发生同素异构转变。（×） 31．表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织与性能。 （×） 32．共析钢加热奥氏体后，冷却时所形成的组织主要取决于钢的加热温度。 （×）
班级：姓名：学号： 实验一跳动公差测量实验 一、实验目的 1、掌握百分表的安装及使用方法 2、理解掌握跳动公差的概念 3、掌握径向圆跳动、端面圆跳动的测量 二、实验内容 1、百分表的安装 2、利用百分表测量跳动公差 三、实验设备 百分表（架）、滑座、底座、测量轴 四、实验原理 将测量轴（端面）放在滑座上，在被测零件回转一周过程中百分表读数最大值与最小值之间的差值，即为单个测量平面上的径向（端面）圆跳动误差。 五、实验步骤 1. 将百分表（架）、滑座、底座组装成测量仪，并将测量轴装在滑座的两个顶尖上，用 微调螺丝定位 2 . 在被测零件回转一周过程中百分表读数最大差值，即为单个测量平面上的径向跳动 误差。 3、沿轴向选择3个测量平面进行测量，并将测量数据填入表中。表中各点的最大差值 即为该零件的径向跳动误差。 4. 整理数据，整理实验器材，完成实验。
班级： 姓名： 学号： 实验二 水平仪实验 一、实验目的 1．了解框式水平仪的工作原理 2．掌握框式水平仪的使用方法 3．掌握利用框式水平仪测水平 二、实验内容 利用框式水平仪测量某个表面是否水平 三、实验原理 工作原理：当水平发生倾斜时，水准泡的气泡就向水平仪升高的一端移动。由于水准泡 的内壁曲率半径不同，因此产生了不同的分度值。 四、实验设备 框式水平仪 五、使用方法： 测量时使水平仪工作面紧贴在被测表面，待气泡完全静止后方可进行读数。 水平仪的分度值是以一米为基长的倾斜值 ，如需测量长度为L 的实际倾斜则可通过下式进行计算： 实际倾斜值=分度值*L*偏差格数 例如：分度值为0.02mm/m ，L=200m, 偏差格为2格。 实际倾斜值为： mm 008.022******** .0=?? 水平仪零位校对，调整方法： 将水平仪放在基础稳固，大致水平的平板（或机床导轨）上，待气泡稳定后，在一端如左端读数，且定为零。再将水平仪调转180度，仍放在平板原来的位置上，待气泡稳定后，仍在原来一端（左端）读数A 格（以前次零读数为起点），则水平仪零位误差为二分之A 格。如果零位误差超过许可范围，则需调整水平仪零位调整机构（调整螺钉或螺母，使零位误差减小至许可值以内。对于非规定调整的螺钉，螺母不得随意拧动。调整前水平仪工作面与平板必须揭擦试干净。调整后螺钉或螺母等件必须固紧） 六、思考题： 1．如何判断水平仪是否有误差？若有误差如何调整？ 答：将水平仪放在被测平面，记录下水泡的所在刻度（如，右偏n 格），然后原地旋转180°，要是刻度与原来的位置一样（右偏n 格），则水平仪没有误差，否则有。 2．用有误差的水平仪如何判断一个表面是否水平？ 答：将水平仪放在被测平面，记录下水泡的所在刻度，如右偏n 格，然后原地旋转180°，要是刻度与原来的位置相反（左偏）且也偏n 格，则平面水平，否则不平。
机械制造基础实验3D 打印 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
快速成形加工实验 班级：姓名:马骁哲学号： 一、实验目的 1、了解FDM 3D打印工艺的成形原理； 2、熟悉FDM 3D打印机的机械结构及操作方法； 3、学习3D打印软件的使用方法。 二、实验内容 1、选择适合打印的三维模型，利用FDM 3D打印机完成加工； 2、测量打印件的尺寸精度； 3、分析影响打印精度及打印效率的关键因素。 三、实验设备 1、HOFI-X1 FDM 3D打印机 2、去支撑用工具钳、工具 四、实验原理 FDM（Fused Deposition Modeling）中文全称为熔融沉积成型3D打印技术，使用丝状材料(塑料、树脂、低熔点金属)为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度，在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面。
一层成形后，喷头上移一层高度，随后开始加工下一层，由此逐层堆积形成三维工件，打印原理如图1所示。 图1 FDM三维打印技术原理图 在打印过程中，线材通过打印喷头挤出的瞬间将会快速凝固，根据材料的不同以及模型设计温度的不同，打印头的温度也不尽相同。为了防止打印零件出现翘曲变形等问题，一般还需在喷头温度升温后对打印平台进行预热处理，以此降低零件加工过程中的温度梯度。为便于零件加工完成后从打印平台上剥离，一般需在打印平台上预先置放隔层，喷头挤出的线材直接在隔层上成形。 FDM 3D打印技术的优点是材料利用率高、材料成本低、可选材料种类多、工艺简洁。缺点是精度较低、复杂构件不易制造、零件悬垂区域需加支撑、表面质量较差。该工艺适用于产品的概念建模及功能测试，适合中等复杂程度的中小原型，不适合制造大型零件。 五、实验步骤 1、熟悉打印控制软件的操作界面及主要功能模块； 2、熟悉HOFI-X1 FDM 3D打印机的主要结构及操作方法，通过USB 数据线连接计算机和打印机，连接电源适配器给打印机供电，如图2所示： 图2 打印机线路连接 3、在控制软件中选择端口并连接打印机，将指导教师指定的标准零件模型、以及任选的个性化模型导入控制软件；
1. 车削时，主轴转速升高后，也随之增加。（AB） A 切削速度 B 进给速度 C 进给量 D 切削深度 2. 切削过程中，主运动是切下切屑的运动及其特点是（切下切屑的运动、速度快，只有一个） 3. 镗床镗孔时，其主运动是。（镗刀连续转动） 6. 切削加工时，须有一个进给运动的有。（A） A 刨斜面 B 磨外圆 C 铣斜齿 D 滚齿 8. 调整好切削用量后，过程中切削宽度、切削深度是变化的。 A 车削 B 刨削 C 铣削 D 镗削（C） 9. 所有机床都有主运动和进给运动。（╳）13. 切削用量包括、和。 （切削速度、进给量、背吃刀量） 14. 刀具的主偏角是在平面中测得的。（A） A 基面 B 切削平面 C 正交平面 D 进给平面 15. 刀具的主偏角是和之间的夹角。 （刀具进给正方向、主切削刃） 16. 刀具一般都由部分和部分组成。 （切削、夹持） 18. 在车刀设计、制造、刃磨及测量时必须的主要角度有：。 （主偏角、副偏角、刃倾角、前角、后角） 19. 后角主要作用是减少刀具后刀面与工件表面间的，并配合前角改变切削刃的与。（摩擦；强度、锋利程度） 20. 刀具的刃倾角在切削中的主要作用是。（D） A 使主切削刃锋利 B 减小摩擦 C 控制切削力大小 D 控制切屑流出方向 22. 车床切断工件时，工作后角变小。（√） 23. 一般来说，刀具材料的硬度越高，强度和韧性就越低。（√） 24. 高速钢是当前最典型的高速切削刀具材料。（╳） 25. 硬质合金是最适合用来制造成型刀具和各种形状复杂刀具的常用材料。（╳）28. 刀具前角是在面中测量，是与之间的夹角。
（正交平面、前刀面、基面） 29. 刀具前角为，加工过程中切削力最大。（A） A 负值 B 零度 C 正值 30. 车刀的后角是在平面中，与之间的夹角。（正交、后刀面、基面） 31. 车削细长轴时，应使用90゜偏刀切削。（√） 32. 刀具主偏角的减小有利于改善刀具的散热条件。（√） 36. 影响刀具切削性能的主要因素有哪些？ 答：刀具切削部分的材料、角度和结构。 一、金属切削过程 37. 金属切削过程的实质为刀具与工件的互相挤压的过程（√） 39. 在其他条件不变时，变形系数越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。（√） 40. 常见的切屑种类有哪些？ 答：带状切屑、挤裂（节状）切屑、崩碎切屑。 41. 什么是积屑瘤？ 答：在一定范围的切削速度下切削塑性金属时，常发现在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属，这就是积屑瘤。 43. 切削过程中切削力的来源主要是和。 （变形抗力和摩擦力） 44. 切削用量对切削力的影响程度由小到大的顺序是。 （切削速度、进给量、背吃刀量） 46. 切削用量对切削力的影响程度由大到小的顺序是切削速度、进给量、背吃刀量。（╳） 47. 当切削热增加时，切削区的温度必然增加。（╳）
《机械制造基础》试题库参考答案 一、填空： 1、机械产品的基本生产过程一般可以分为三个生产阶段：毛坯 制造阶段、加工制造阶段和装配调试阶段。 2、工步是指工序中加工表面、加工工具和切削用量（不包括背 吃刀量）都不变的情况下所连续完成的那一部分工艺过程。 3、常用的工艺规程主要有机械加工工艺过程卡片和机械加工工 序卡片两种基本形式。 4、机械加工过程中常见的毛坯种类有铸件、锻件、型材、焊接 件。 5、6140卧式车床床身上最大工件回转直径为400，主轴转速为 正转24级，反转12级。 6、齿轮加工的加工方法有成形法和展成法两类。 7、数控机床主要由数控装置、伺服系统、机床本体和辅助装置 组成。 8、切削用量是指切削过程中切削速度、进给量和背吃刀量的总 称。 9、砂轮的五个特性指磨料、粒度、结合剂、硬度及组织。 二、判断题：（正确的在括号内打“√”；错误的打“×”） 1、划分工序的主要依据是刀具是否变动和工作是否连续。（×） 2、制订工艺规程的基本要求是尽量提高生产率和降低成本。（×） 3、粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次。（√） 4、机械加工过程中划分加工阶段，有利于保证加工质量、有利于合理使用设备。（√） 5、车削中的主运动是车刀沿着工件旋转轴线方向的直线运动。（×） 6、三爪自定心卡盘不但校正和安装工件简单迅速，而且对工件的夹紧力比四爪单动卡盘要大。 （×） 7、滚齿机传动系统的主运动是滚刀的旋转运动，插齿机传动系统的主运动是插齿刀的上下往复直线运动。
（√） 8、积屑瘤是在切削过程中，由于切屑和前面剧烈的摩擦、黏结而形成的。（√） 9、从耐热性方面分析，高速钢的耐热性比硬质合金强。 （×） 10、从强度与韧性方面分析，硬质合金比高速钢要好。 （×） 11、车刀前角增大，刃口锋利，切削力减小，但刃口的强度降低，散热面积减小，切削温度升高，刀具耐用度降低。 （√） 12、车刀主偏角的大小影响刀具耐用度、背向力与进给力的大小。（√） 13、铰刀的刚度和导向性比扩孔钻要差，一般用于加工中小直径孔的半精加工与精加工。 （×） 14、车削加工中，用四爪夹盘安装工件一定要找正，而用三爪自定心夹盘安装工件则不需要找正。 （×） 15、车削螺纹时，一般都要经过几次往复车削才能完成，在第二次车削时，刀尖偏离前一次车出的螺旋槽，从而把螺旋槽车乱，称为乱扣。（√） 16、综合比较圆周铣与端铣的优缺点，由于圆周铣具有较多的优点，在铣床上应用较广。 （×） 17、常见的直角沟槽有通槽、半通槽和封闭槽三种形式，一般都能采用三面刃铣刀进行铣削。 （×） 18、砂轮的硬度是指在磨削力作用下磨粒脱落的难易程度。（√） 19、无心外圆磨削时，工件没有定位基准面。 （×） 三、选择题：（将正确的答案号填在横线上） 1、企业在计划期内应生产的产品产量和进度计划，称为生产纲