机械制造基础实验指导书

实验二、车床及滚齿机传动分析实验项目（一）CA6140型车床传动系统剖析一、实验目的1．掌握主运动传动链传动路线及其功能；2．掌握进给运动传动链传动路线及其功能；3．了解离合器M1～M9的结构与功能，重点是M1、M6、M7；4．了解卸荷机构、基本组、增倍机构、互锁机构的结构与功能。

二、实验设备与用具1．CA6140型车床 1台2．CA6140型车床教学模型 1台3．CA6140型车床挂图 1套三、实验内容（一）主运动传动链1．主电机→皮带副→主轴箱轴I主轴箱的动力是从主电机经过皮带轮和三角带传给轴I并输进主轴箱，为防止轴I在三角带的张力作用下产生弯曲变形，设计时将皮带轮先通过花键套、滚动轴承和法兰盘安装在箱体上，从而使张力由床身承受，扭矩由花键套传给轴I，轴I不再因皮带的张力而产生弯曲变形，故轴I上的零件的工作条件得到改善。

双向多片式摩擦离合器M1具有使主轴正转、反转、停止及过载保护等四个功能，通过现场演示，介绍M1结构以及操作手柄控制的传动机构，突出其结构紧凑，动作灵敏的特点。

2．轴I→轴Ⅱ→轴Ⅲ通过现场演示，介绍轴Ⅱ上的双联滑移齿轮和轴Ⅲ上的三联滑移齿轮，它们同时由一个操作手柄实现调速功能。

3．轴Ⅲ→……→轴Ⅵ从轴Ⅲ传到轴Ⅵ（主轴）须经齿式离合器M2分成两条路线：（1）高速路线当M2脱开并与轴Ⅲ上齿轮（63）啮合时，将使轴Ⅲ直接传动主轴Ⅵ，使其获得6级较高转速（400～1400r/min）。

（2）低速路线当M2啮合时，轴Ⅲ须经Ⅳ、Ⅴ两轴传动主轴Ⅵ，使其获得18级低速转速（10～500r/min）。

现场演示M2啮合和脱开的情形，并展示三个滑移齿轮同时由一个操作手柄控制的情形。

（二）进给运动传动链进给运动传动链始环是主轴，终环是刀架。

刀架在丝杠传动下只能实现纵向进给运动，用于切削各种螺纹；刀架在光杆传动下实现纵向或横向进给运动，用于切削除螺纹以外的工件。

（1）丝杠传动刀架的进给运动传动链（以切削公制螺纹为例）预先设置：齿式离合器M3、M4脱开，M5啮合。

目 录实验 1 结构光法测量型钢表面尺寸实验 2 数控 YAG脉冲激光加工机实验因激光加工机及结构光仪器故障，实验 1 替换为：激光测径仪测量 实验（在实验报告中，实验名称统一写为：激光测径仪测量实验）； 实验 2 替换为：影像法测量零件尺寸实验（在实验报告中，实验名 称统一写为：影像法测量零件尺寸实验）激光测径仪测量实验一、实验目的1、了解激光测径仪原理2、学会使用激光测径仪测量工件3、学习轴类零件测量及数据处理4、学会分析实验误差二、仪器说明激光扫描测量技术利用激光光源优良的焦点特性，使用快速飞点光扫描测量原理、实 现对直径、厚度等几何量的精密测量，其应用系统是实施非接触精密测量和控制的重要 技术手段。

非接触测量已有效应用于实验室计量检测、钢厂/线材厂以及通光（电）缆生产过程 中对外径、厚度、宽度等的测量与控制，具有精度高、速度快、安全可靠的特点，是上 述生产领域中重要的测量监控手段。

激光测径仪测量原理：左右箱体内带有高速旋转的 HeNe 激光发射器和激光接收器,激 光发射器发出的激光束通过一组透镜处理变成平行光,工件只要挡住光束,在接收器上就 有信号产生。

接收器上面装有光电接收器，投射到光电接收器上的光线在光束扫描工件 时被逐渐遮断。

因此，光电接收器逐渐输出一个方波脉冲,其宽度与工件直径成正比。

若 扫描速度为 v,扫描时间为 t,则被测工件的尺寸D 为：D=v·t由于扫描速度由系统参数确定,那么工件尺寸就是扫描时间t的函数,式中t可通过对 时钟脉冲计数器来准确求得。

通过光电传感器将此信号传到专用计算机处理器上,可读出所测量的直径值,圆度跳 动等参数。

测量原理示意图：图 1 测量过程示意图图 2 波形原理示意图图 3 轴类零件的测量图 4 其他应用范围本实验所用激光测径仪（LDM 50 测径仪）与 DDC6显示单元组合，可以对工件进行常 规的外直径测量（以下简称常规测量）；也可以通过旋转工件，在多个方向采样直径值 和中心位置，通过统计，计算和显示工件在一个截面的平均直径和径向综合跳动、最大 和最小直径（以下简称统计测量）。

《机械制造技术基础》实验指导书实验一：车刀几何角度的测量一、实验目的1、通过实验巩固和加深对车刀几何角度的标注坐标系平面与车刀几何角度坐标系的基本定义的了解；2、了解车刀量角仪的结构与工作原理，熟悉其使用方法；3、掌握车刀标注角度的测量方法。

4、能用工作图表达车刀工作部分的结构。

二、实验设备1、SJ34型车刀量角仪、SJ25型车刀量角仪；2、实验用车刀教具：45°外圆车刀、75°外圆车刀、外圆车刀、45°弯头车刀、切断刀等。

所用车刀教具的刀杆的截面为矩形。

三、车刀量角仪的结构原理及使用方法1、车刀量角仪的结构与工作原理及使用方法图1所示为车刀量角仪。

它能测量各类型车刀的任意剖面中的几何角度。

其结构与工作原理及使用方法如下：1—底座 2—底盘 3—导条 4—定位块 5—工作台 6—指针 7—小轴 8—螺钉轴 9—大指针 10—转 11—大刻度盘 12—滑体13--小指针 14—小刻度盘 15—小螺钉 16—旋钮 17—弯板 18—大螺帽 19—立柱图1 车刀量角仪结构圆形底盘2的周边上刻有从0°起向顺、逆时钟两个方向各100°的刻度，其上的工作台5可绕小轴7转动，转动角度的数值可由固定在工作台上的指针6来指示。

工作台上的定位块4和导条3固定在一起，能在工作台的滑槽内平行移动。

立柱19固定在底盘2上，立柱上有螺纹，旋转大螺帽18，可使滑体12沿立柱上的键槽上下滑动。

滑体12上用小螺钉15固定安装上一个小刻度盘14。

用旋钮16将弯板17琐紧在滑体12上。

松开旋钮16，弯板17可绕旋钮顺、逆时钟两个方向转动，转动角度的大小由固连于弯板17上的小指针13小刻度盘上指示出来。

弯板另一端有个固定着扇形大刻度盘11，其上有螺钉轴8安装着大指针9，大指针9可绕螺钉轴8作顺、逆时钟两个方向转动，在大刻度盘11上指示转动的角度。

当工作台指针6、大指针9和小指针13都处在“0”位时，大指针9的前面a和侧面b处于与工作台5上表面垂直的位置，大指针9的底平面c则平行于工作台5的上表面。

《机械制造技术基础》实验指导书机械制造技术基础实验指导书青岛大学机电学院20XX-5-23实验一金属切削刀具认识实验一、实验目的和要求掌握金属切削刀具的结构特点，掌握车刀、铣刀、钻床刀具、刨刀等的结构特点和切削原理。

熟悉砂轮的构造、工作原理和适用范围。

二、实验仪器、设备与材料金属切削刀具陈列柜。

三、实验步骤对照教材中相关的刀具知识，仔细观察刀具模型，加深理解。

分析金属切削刀具的结构，能加工的面。

观察刀具的结构。

认识车刀、麻花钻、圆柱铣刀的前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃；绘制刀具的标注角度。

四、实验注意事项1. 实验前详细阅读教材、课堂笔记相关的内容。

2. 示范标本、图片等不得随意移动或拿走。

3. 保持实验室清洁。

五、思考题1. 画图表示切断车刀的前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃。

2. 画图表示麻花钻切削部分前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、横刃并标明螺旋角、顶角。

1实验二组合夹具拆装实验一、实验目的和要求掌握夹具的结构特点，掌握定位元件定位原理，所限制的自度,掌握夹紧元件的夹紧方式和夹紧力的计算。

二、实验仪器、设备与材料钻床夹具、铣磨床夹具、车床夹具。

三、实验步骤1.通过观察与拆卸夹具。

熟悉夹具的组成部分、结构特点、定位、夹紧原理。

2. 3. 4.分析夹具的结构、原理。

拆装夹具。

分析定位元件定位原理及所限制的自度，分析夹紧元件的加紧方式并计算夹紧力。

四、实验原理机床夹具是机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床或刀具的正确位置，并把工件可靠的加紧。

组合夹具是一套预先制造好的标准元件和合件组装而成的专用夹具。

这些元件和合件的用途、形状和尺寸规格各不相同，具有较好的互换性、耐磨性和较高的精度，能根据工件的加工要求，组装成各种专用夹具。

组合夹具的特点是结构灵活多变，援建能长期重复使用，设计和组装周期短。

机床夹具的组成：定位元件夹紧装置2夹具体对刀、导引元件或装置连接元件其它元件或装置五、实验注意事项1.实验前详细阅读教材、课堂笔记相关的内容。

工程技术系机电一体化专业机械制造技术实训指导书编写人：王钧赵力杰目录实验一车刀几何角度测量 (2)实验二车床三箱结构认识 (6)实验三滚齿机的调整与加工 (13)实验四机床工艺系统刚度测定 (19)实验五加工误差统计分析 (24)实验一车刀几何角度测量一、实验目的1、加深对刀具几何角度及各参考坐标平面概念的理解；2、了解万能量角台的工作原理，掌握刀具几何角度的测量方法；3、学会刀具工作图的表示方法。

二、实验设备1、万能量角台一台。

2、测量用车刀若干把。

三、实验原理刀具几何角度的测量是使用刀具角度测量仪完成的，刀具角度测量仪即万能量角台的测量原理如图1-1所示，立柱式万能量角台主要由台座、立柱、垂直升降转动套、水平回转臂、移动刻度盘和指度片等零件组成。

松开侧锁紧螺钉，可使垂直升降转动套带动水平回转臂上下移动，松开前锁紧螺钉，可使水1.台座2.立柱3.前锁紧杆4.滑套5. 侧锁紧螺杆6.挡片7.水平转臂8.挡片9.移动刻度盘10.指度片 11.紧固螺钉 12.定位销钉图1-1 万能量角台示意图平回转臂和移动刻度盘绕水平轴转动。

移动刻度盘可沿着水平回转臂上的水平槽水平移动，并根据测量需要紧固在某一确定位置。

指度片可绕螺钉销轴转动，其底部靠近被测量的表面，指针指示测量角度。

用上述这些零件位置的变动，即可实现各参考平面内刀具角度的测量。

测量时，刀具放在台座上，以刀杆的一侧靠在两定位销内侧定位。

四、实验内容1）测量主偏角kr滑套上的“0”刻度对准立柱上的标定线，测量时只可上下移动，不得转动。

转动水平回转臂，使其上的“0”刻度线对准滑套上的标定线。

调整测量指度片，使指度片的底面与主切削刃重合，制度片的指针所指的角度为主偏角k。

r2）测量负偏角'kr方法同上，只是让指度片的底面与副切削刃重合，指针所指读数为负偏角'k。

r γ3）测量前角滑套上的“0”刻度对准立柱上的标定线后，再把滑套相对于标定线顺时针转动一个主偏角的余角，转动水平回转臂，使水平回转臂上的“90”刻度线对准滑套上的“90”刻度线，调整指度片，使指度片的底面与前刀面重合，制度片γ。

《机械制造技术基础》课程实验指导书适用专业：机械设计制造及其自动化实验类别：实验实验学时：6 学时工业制造学院实验一 刀具几何角度的测量一、实验目的：通过实验加深对车刀几何角度、参考平面等概念的理解，掌握测量车刀标注角度的方法，能正确测量车刀角度并根据测量结果绘出车刀工作图。

二、实验内容：1、基本掌握车刀量角台的原理、操作方法；2、掌握车刀刀具角度标注的参考系及角度的标注；3、正确地测量车刀的角度；4、了解不同参考系刀具角度换算的基本方法。

三、实验步骤及要求：1、实验条件：. 1）、车刀量角台 2）、车刀车刀量角台（图1—1）简介图1-1所示，回转工作台式量角台主要由圆盘底座1、2、活动底座3、定位块4、大指针5、大扇形板6、立柱7、螺母8、锁紧螺母9、小指针10、小扇形板11等组成。

圆盘底座底盘1周边左右各有1000刻度，用于测量车刀的主偏角和副偏角，活动底座3可绕底座中心在零刻线左右1000范围内转动；通过底座指针2读出角度值；定位块4可在活动底座上平行滑动，作为车刀的基准；大指针5由前面、底面、侧面三个成正交的平面组成，在测量过程中，根据不同的情况可分别用以代表主剖面、基面、切削平面等。

大扇形板6上有正负450的刻度，用于测量前角、后角、刃倾角，通过大指针5 的指针指出角度值；立柱7上制有螺纹，旋转升降螺母8就可以调整测量片相对车刀的位置。

参考系(1)切削平面-----通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面。

(2)基 面-----通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。

(3)正交平面-----通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上投影垂直的平面。

标注角度(1)在正交平面参考系内标注的角度 前角-----前刀面与基面之间的夹角图 1-1 量角台的结构后角-----主后刀面与切削平面之间的夹角。

(2)在基面参考系内标注的角度 主偏角---主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。

《机械制造技术基础》实验教学指导书实验二六点定位及夹紧装置一、实验目的1．巩固六点定位原理概念，以及完全定位、不完全定位，欠定位、过定位的区别和使用方法等；2．熟悉典型定位方式和定位元件，掌握典型夹紧机构的作用原理和特点；3．使学生掌握各类机床夹具的结构、原理和特点；了解现代机床夹具的发展。

二、实验仪器设备夹具和定位元件展示柜一组三、实验原理（一）六点定位原理工件在夹具中的定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这可以通过布置定位支承点限制工件相应的自由度获得。

任何一个工件（刚体）在空间直角坐标系中都具有六个自由度，见图1-1。

以→X，→Y，→Z分别表示沿三个坐标轴的轴向移动（或称移动自由度），以，，分别表示绕三个坐标轴的转动（或称为转动自由度）。

由此可见，要使工件在夹具中占有确定的位置，就是要在空间直角坐标系中，通过合理的布置定位元件限制工件的六个自由度。

在X—Y平面（A面）上布置三个支承钉，把工件放在三个支承钉上，就可限制工件的三个自由度, ,→Z；在Y—Z平面上(B面)上布置两个支承钉，使工件靠在两个支承钉上，就可限制, ；在X—Z平面(C面)上布置一个支承钉，使工件靠在这个支承钉上，又可限制工件一个自由度。

通过工件与六个支承点接触，限制其六个自由度。

图2-1 刚体在空间的六个自由度完全定位和不完全定位：工件定位时，其六个自由度全部被限制的定位称为完全定位．如果工件根据加工要求只需要限制其部分自由度，虽然工件在空间不占有一个完全确定的位置，但不影响该工序加工要求时称为不完全定位。

欠定位：工件实际定位所限制的自由度数目，少于按该工序加工加工要求必须限制的自由度数目称为欠定位。

过定位：工件定位时，如果出现两个或两个以上的定位支承点重复限制工件上的同一个自由度则称为过定位。

（二）偏心夹紧机构原理偏心夹紧机构是靠偏心轮回转时其半径逐渐增大而产生夹紧力来夹紧工件。

偏心夹紧的夹紧力可用下式计算： ]tan )[tan(12ϕϕαρ++=P QLW 其中：W —夹紧力 （N ）； Q —手柄上动力（N ）； L —动力力臂（mm ）；ρ—转动中心2O 到作用点P 间距离（mm ； p α—夹紧楔角（°）。

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F 1略远一点的地方。

物镜使AB 形成放大倒立的实像A 1B 1，目镜再把A 1B 1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物＝A 1B 1/AB ；目镜放大倍数M 目＝A ’1B ’1 /A 1B 1；显微镜的放大倍数M ＝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：d ＝λ/2A③ 物镜的数值孔径：它表示物镜的聚光能力，其大小为：A ＝n ×sin α式中：n ——物镜与试样之间介质的折射率；α——物镜孔径角的一半(见图1.2)。

实验一：手工电弧焊实验目的了解手弧焊的基本理论，熟练掌握手工电弧焊的基本操作及焊接规范参数调整的方法。

观察焊接电流，焊接电压及焊条直径对焊缝成型的影响。

实验内容焊条类型的选择及焊接规范的正确预置，各种焊接位置的操作及焊接规范对焊接成型的影响。

实验要求1、在5秒钟内完成引弧，并建立稳定电弧。

2、能够将一根完整的焊条不断弧烧完。

3、焊缝熔宽、堆高均匀，无气孔、夹渣。

4、测试分析焊接电流对焊缝成型的影响。

5、其它同学观看电弧形态实验装置1、电焊机1台2、焊板若干3、焊条（酸性）若干4、锤1把5、砂纸、钢丝刷1把6、钢板尺1只实验步骤1、按下图将电焊机接好：2、选定焊条类型及直径。

3、预调焊接电流值。

4、采用短路或划擦方法引燃电弧。

实验数据及处理1、选择几组成型最好的焊接数据记录下表中。

2、记录所选焊件的堆高、熔宽、气孔、夹渣等。

电弧电压电弧电流成型分析堆高熔宽电弧电压电弧电流成型分析堆高熔宽电弧电压电弧电流成型分析堆高熔宽实验报告要求1、按以上记录说明最佳规范的参数。

2、分析手工电弧焊设备及工作原理。

3、说明焊接电流的调整方法。

4、说明手工电弧焊常见缺陷的种类。

实验二：CO2气体保护焊接实验实验目的了解气体保护焊的基本理论，熟练掌握CO2焊接的基本操作及焊接规范参数的调整方法。

CO2电源与普通手工电弧焊电源的区别。

观察熔滴过度特点。

实验内容正确安装焊丝及焊接规范的正确预置，保护气体流量调节，短路过渡时可用全位置焊接及不同焊接电流对成型的影响。

实验要求1、能够使电弧稳定燃烧。

2、观察熔滴的过渡形态3、焊缝宽度、堆高均匀无气孔、夹渣。

实验装置1、电焊机1台2、焊板若干3、焊丝1盘4、砂纸铁刷1把5、CO2气1瓶6、钢板尺1把实验步骤1、按下图将电焊机接好。

2、预装已选定的焊丝。

3、预调焊接电压和焊接电流。

4、打开保护气减压阀。

实验数据及处理1、选择几组成型最好的焊件并将焊接数据记录下表中。

2、记录所选焊件的堆高、熔宽、气孔、夹渣等。

实验一 车刀角度的测量一、目的与要求1、熟悉车刀切削部分的结构因素，掌握车刀标注角度参考平面、参考系及标注角度的定义。

2、了解量角器的结构，学会使用量角器测量车刀标注角度。

3、绘制车刀标注角度图，并且标注出测量得到的各标注角度数值。

二、测量原理与实验方法车刀标注角度可以用样板，万能量角器，重力量角器以及各种车刀量角台等进行测量。

其测量原理是：按照车刀标注角度的定义，在车刃的选定点用量角器的平面或量角台的指针平面（或侧面，或底面），把测量的角度测量出来，由于量角器和量角台的结构不同，其测量的方法也不同。

三、量角器的结构和使用方法1、结构:图1-1（1）GL.-93刀具角度测量器由刻度盘（板）、具有两个相互垂直测量刀口（A、B）及 三条指度线的测量板和转轴等组成。

（2）本测量器按重力原理设计，刻度盘的零刻度直线始终垂直水平面，测量板的零指度线与度盘零线重合时，测量刃口之一也垂直于水平面。

（3）本测量器可以单独使用，也可以安装在台架上构成刀具量角台使用。

2、使用:（1）将待测的刀具放在水 平工作台上，并且使其待测的角Py（或Ps或P0） 与水平面 垂直或平行，再将量角器的测量 刀口A/B之一与前刀面或刀刃或 刀面贴合即可从刻度盘上读出所 需测量的角度。

（2）刃倾角的测量方法示于图1-1。

（3）主偏角、副偏角的测量方法见图 1-2。

图1-1 测量刃倾角示意图图1-2 测量主偏角示意图四、实验内容与步骤1、熟悉量角器结构及使用方法，找到刻度盘的零位以及各活动部件的调整锁紧元件。

2、测量次序为:主刀刃:γK →s λ →0α →0γ 副刀刃: 'γK →s'λ → '0α→ '0γ五、编写实验报告书的要求与方法 1、记录所测车刀的名称;2、记录所测得角度的数值，测得的角度值用列表形式表达；3、画出所测车刀简图。

车刀简图应大致用1:1比例绘制，图线应该符合投影关系，并将所测得角度值标注在图中；4、最后分析测量结果，回答思考问题。