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汽车制造工艺学实验指导书精

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2020年4月19日
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《汽车制造工艺学》实验指导书
实验一 车刀角度测量
车刀是一种最基本、也是最简单的切削刀具。任何切削刀具，无论其构造如何复杂，其切削部分总是近似地以外圆车刀的切削部分为基本形态的。因此，正确掌握和分析车刀的几何角度，是学习其它刀具的基础。
一、 实验目的
1. 熟悉车刀切削部分的几何参数，掌握车刀标注角度的参考平面（Ｐr和Pn）、测量平面（Po、
Pn、Pp、、Pf）和车刀标注角度的定义。
2. 掌握车刀各测量平面角度的换算关系。
3. 了解车刀量角台的结构及其使用方法，学会使用车刀量角台来测量车刀的标注角度。
4. 了解几种车刀的构造及用途。
5. 根据测量结果，绘制出外圆车刀、弯头车刀、切断刀工作简图。
二、实验设备与工具
1．车刀量角台
2．直头外圆车刀、弯头车刀、切断刀
三．量角台的结构及角度测量方法
1．量角台的结构
量角台的结构如图1所示。被测量车刀
臵于工作台5（工作台平面相当于基面Pr）
上，侧面紧贴定位块4。定位块与导向块3
固连，导向块在工作台的槽内可沿左右移动。
工作台5在底座2上定位，并可绕轴心7
转动某一角度，其转动角度的大小由指针6
指示，大指针9下端有垂直测量边b和水平
测量边c，大指针绕轴心8转动某一角度，
其转角的大小由刻度板12指示。大刻度
板固定在支架18上，支架连同小指针14
可绕其轴心转动某一角度，其转角大小由小
刻度盘15指示。支架借助旋钮17固定在
托架13上，托架又借助调节螺母19，可沿
立柱20上下移动，立柱固定在底座2上。 图1 车刀量角台

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2．量角台的使用方法
按照车刀标注角度的定义，在车刀刃上某一选定点，用量角台的大指针的某一测量边与构成被测量角的面或线紧密贴合（或平行、或相垂直），把要测量的角度测量出来，现以外圆车刀的角度测量为例，说明量角台的使用方法。
1）主偏角kr的测量
从图1所示的原始位臵起，按照顺时针方向转动工作台，让主切削刃和大指针前面a紧密贴合。此时，工作台指针在底座上所指示的刻度数值，即为主偏角kr之值。
2） 刃倾角λs的测量
测完主偏角kr之后，移动大指针，并转动调节螺母19，使大指针随同支架18适当升降，从而使大指针的水平测量边C与主切削刃紧密贴合。此时，大指针在大刻度盘上所指示的刻度值即为刃倾角的数值，大指针在0左边时所测量的刃倾角为正值，反之则为负值。
3） 前角γo的测量
测量完主偏角之后，按逆时针方向转动工作台，转动角度为900（或从原始位臵逆时针转动900－kr角）。此时，大指针前面a恰好垂直，主切削刃在工作台平面（相当于基面Pr）上的投影。然后适当向前移动车刀（需同时使导向块沿工作台沟槽移动），使大指针前面a经过切削刃上的选定点，并让大指针底面紧密贴合。则大指针在大刻度盘上所指数值即为主前角γo的数值，大指针在00右边时所测的γo为正值，反之则为负值。
4） 后角αo的测量
测完前角γo之后，向右平行移动车刀（须同时使车刀沿定位块移动和导向块沿工作台的沟槽移动，才能实现。甚至要把车刀放在定位块右边。但仍要保证车刀侧面与定位块侧面紧密贴合）。使大指针的垂直测量边b过主切削刃上的选定点与后刀面紧密贴合。此时，大指针在00的左边时，所测的αo为正值，反之则为负值。
5） 法向前角γn和法向后角αn的测量
测量完主偏角和刃倾角之后，松开旋钮17，使支架18连同小指针14转动刃倾角（ls>00时，逆时针转；ls <00时，顺时针转）。
6） 背平面前角γp和后角γp的测量
从图15所示的原始位臵起，将工作台逆时针转动900，然后按上述测量正交平面前角γo和后角αo的方法，即可测出背平面前角γp及后角αp之值。
7)假定工作平面前角γf 、后角αf、副偏角Kr’及付切削刃后角αo’等的测量请自行按照上述测量
方法进行测量。
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实验二 普通车床结构剖析
一、实验要求
1．了解机床的用途、总布局、机床的主要性能及附件。
2．照机床的传动系统图，分析机床主要部件的构造、工作原理和操纵调整方法。
二、实验的设备
1．CA6140普通车床；
2．C620-1型普通车床。
三、实验的内容
1．由指导人员结合现场CA6140或C620-1介绍机床的用途、布局、各操纵手柄的作用及其操
作方法。并开车表演，以观察机床各部件的运动。
2．主轴箱
1）揭开主轴箱盖。根据教材的传动系统图和主轴箱展开图，看清各级转速的传动路线及传动件
的构造、各轴在空间位臵的布臵。
2） 看懂标牌符号的意义，明确主轴箱各操纵手柄的作用。
3）了解主轴的正转、反转、高速、低速是如何实现的，双向多片摩擦离合器和制动器的结构原
理及其调整操纵情况。
4）操纵Ⅱ－Ⅲ轴上两个滑轮齿轮传动（即六速单手柄操纵结构），操纵Ⅳ轴和Ⅵ轴上的滑移齿
轮。观察她们的动作过程和啮合位臵。
5） 观察主轴前轴承、后轴承及其它传动轴轴承的调整方法。
6） 观察卸荷皮带轮的结构。
7） 了解螺纹用换向机构的结构形式。
8） 了解主轴箱的润滑系统及各传动件的润滑方法。
9）
3．挂轮架
了解观察挂轮架的构造和调整方法。
4．进给箱
对照进给箱的传动系统图和展开图，观察基本组、增倍机构的操纵，螺纹种类移换机构，光杆和丝杆传动的操纵。
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5．溜板箱
纵向、横向的机动进给及丝杆传动的操纵。光杆、丝杆进给的互锁，对合螺母的操纵。
6．刀架
1）观察刀架由床鞍、横刀架、转盘、小刀架及方刀架五部分的组成情况，各组导轨间隙的调整。
2）拆装方刀架：了解各主要组成零件的形状、作用、相互关系。搞懂方刀架转位过程中实现放松、拔销、转位、定位和夹紧的工作原理。
7．尾架
观察尾架的构造，尾架在车身上的夹紧方法。尾架套筒的夹紧方法。尾架的调整方法。
8．床身
观察床身的整体结构，床身导轨的分组及各组的作用。
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实验三 计算机辅助工艺过程编制（KM-CAPP）
一、目的与要求
1．了解应用计算机辅助编制工艺过程的条件，方法与步骤。
2．应用KM—CAPP试验系统，学会KM—CAPP系统的一般操作方法，增加对CAPP的感性
认识。
二、原理概述
传统的工艺过程编制工作是一种纯粹的手工劳动，不但劳动量大，工作烦琐，而且编制质量完全取决于技术人员的经验和知识水平。
不同的人对同一零件所编制的工艺过程往往大不相同，从而形成生产中工艺过程方案的多样化，给组织生产造成许多不必要的困难和生产费用的浪费。
另外，一个工艺师经过了长期的生产实践，才能具有编制工艺过程必须具备的加工设备、刀具、夹具技术、测量等方面的广泛知识，从而编制出较好的符合生产实际条件的工艺过程文件，然而，这样的编制人员却是生产中最为短缺的。
因此，用计算机辅助编制工艺过程方法已受到国内外制造业的普遍重视。一个好的CAPP系统，不但能够降低对工艺人员技术技能水平的要求，减少工艺过程编制的时间，减少工艺编制的费用，而且编制出的工艺过程一致性好，便于克服生产中工艺过程的多样性，促进工艺过程的规范化和标准化。
三、KM—CAPP实验系统简介
KM—CAPP是在KM—CAD基础上开发的增值模块，它模仿工艺人员编制工艺的思路和过程，经过和CAD系统紧密的结合，提供诸如查询、检索的方式，大大提高了工艺编制的效率。
KM—CAPP包括4个模块：表格定义，工艺规程类型管理，KM—CAPP，通用技术文件填写。
四、编制工艺的一般流程
制作工艺表格；
规划定义表格；
运行工艺规程管理模块；
执行KM—CAPP；
打印或绘图输出文件。
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五、试验步骤
在WINDOWS的“开始”菜单中选“程序”，再选“KM—CAPP”程序组中的所需模块，该模块启动后，就能够进入相关的系统模块中，进行有关内容的设计。
六、试验报告内容
1．实验名称；
2．实验内容；
3．应用软、硬件等；
4．用KM—CAPP系统编制一个零件的工艺过程；
5．分析用KM—CAPP系统编制的零件工艺过程的可行性，如认为存在问题，试分析其原因。
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实验四 加工误差的统计分析
一、 实验目的
1．运用统计分析法研究一批零件在加工过程中尺寸的变化规律，分析其误差的原因。
2．经过实验掌握综合分析机械加工误差的基本方法
二、实验原理及方法
对于生产实际中经常以复杂的因素而出现的误差问题，我们不能用单因素估算来衡量其因果，更不能从单个工件的检查结果来得出结论。因为单个工件不能暴露出误差的性质和变化的规律，单个工件的误差大小也不能代表整个工件的误差大小——这是由于在一批工件的加工过程中，既有变值系统性误差因素，也有随机性误差因素在作用。这时单个工件的误差是在不断地变化的。凭单个工件去推断整批工件的误差情况极不可靠，因此就需要用统计分析的方法。 统计分析法就是以生产现场内对许多工件进行检查的结果为基础，运用数理统计的方法去处理这些结果，从中找出规律性的东西，用以指导我们找出解决问题的途径。常见的有两种：
1．分布曲线法
在单轴六角自动车床上连续加工一批试件（约100件），按加工顺序在测量其尺寸，并记录之。把测量所得的尺寸大小分组，每组的尺寸间隔为0.002mm，则可用表4-1表示。

表中 n——测量的工件数。
2．点图法
点图法的要点就是：按加工的先后顺序作出尺寸的变化图，以暴露整个加工过程中误差变化的全貌。具体的方法是按工件的加工顺序定期测量工件的尺寸，以其序号为横座标，以测得的尺寸为纵座标，则可得到一个点图。
三、实验仪器及材料
1．在自动车床上连续加工100个试件，将它们放在无心磨床上进行磨削。
2．千分尺或千分表测量台。
3．Ф20钢料，45号冷拔钢。
4．用于冷却的切削液。
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四、实验步骤
1．在六角自动车床上连续加工100个试件。 2．将100个试件放到无心磨床上进行磨削。
3．磨削后的试件用千分尺或千分表测量台进行测量，并记录如下表4－2中：

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五、分析整理实验数据
尺寸分散范围=最大尺寸—最小尺寸=
分组数J：当工件N=100件时，J=6—10 尺寸间隔宽度ΔX=Xmax—Xmin/j
式中 Xmax——100中零件最大值；
Xmin——100件中零件尺寸最小值； J——分组数。
求平均尺寸X，均方根差ó
x=åxi=
σ=
式中 N—工件总数。