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1、汽车制造工艺学实验指导书主 编： 谭 滔副主编：蒋文明机电工程系内部使用目 录实验一 专用机床及机床夹具结构认识1实验二 加工中心设备认识及车、铣刀选用5实验三 尺寸链的计算10实验四 机械加工工艺规程的制定13实验一 专用机床及机床夹具结构认识一、实验目的1认识车床和铣床，并掌握其夹具结构组成和装夹方法； 2能够根据工件加工工艺说出的工序、工位、工步三者之间关系； 3掌握工件装夹的六点定位原则。二、实验设备或仪器1. CA6140A卧式普通车床一台；2. XA6132卧式升降台铣床一台；3. 工装若干；三、实验内容 1CA6140A卧式普通车床及其夹具结构认识（1）床身。床身固定在左右床腿上
2、，用以支撑车床的各个部件，使它保持准确的相对位置。（2）主轴箱。主轴箱固定在床身的左侧，内部装有主轴的变速传动机床。普通车床的工件通过卡盘等夹具装夹在主轴的前端，由主轴带动工件按照规定的转速旋转，以实现主运动。（3）尾座。在普通车床的床身的右端装有尾座，其上可装后顶尖，以支承长工件的另一端，也可以安装孔加工刀具，以进行孔加工。尾座可沿床身顶面的一组导轨（尾座导转作纵向调整移动，以适应加工不同长度工件的需要。（4）刀架。刀架部件由纵向、横向溜板和小刀架组成，它可带着夹持在其上的车刀移动，实现纵向和横向进给运动。（5）进给箱。进给箱固定在普通车床床身的左前侧，是进给运动传动链中主要的传动比变换装置
3、，其功能是改变被加工螺纹的螺距或机动进给的进给量。（6）溜板箱。溜板箱固定在纵向溜板的底部，可带动刀架一起作纵向运动，其功能是把进给箱带来的运动传递给刀架，使刀架实现纵向进给、横向进给、快速移动或车螺纹。在溜板箱上装有各种操纵手柄的按钮，工作时，工人可以方便地进行操作。2. XA6132卧式升降台铣床及其夹具结构认识（1）床身。床身是铣床的主体，用来固定和支持其他部件。机床床身前壁有燕尾形垂直导轨，供升降台沿其已下移动，也可以固定立铣头；床身的上部有水平导轨，供横梁沿其导轨面前后移动。横梁可措机床床身上部燕尾形导轨水平移动，并可按需要调节其伸出机床床身的长度。（2）挂架。挂架安装在横梁上，用以
4、支撑刀杆的外端，增强刀杆的刚性。（3）主轴。主轴是空心轴，前端锥度为7：24的圆锥孔，用来安装刀杆和铣刀，以便切削工件。（4）纵向工作台。工作台面长1200mm、宽320mm，上面有三条T形槽，用来安装螺钉、固定夹具和工件，从而带动工件作纵向进给运动。工作台的中央T形槽又是安装夹具、附件和I件的基准。机床工作台前侧面有一条T形槽用来安装和固定自动进给停止挡铁。（5）横向工作台。横向工作台用来带动纵向工作台作横向进给运动。通过回转盘与纵向工作台连接，转动回转盘可使工作台左右回转45的角度，铣削斜面和螺旋面零件。（6）升降台。升降台用来支撑工作台，带动工作台作垂向进给运动。升降台后部有燕尾形导轨，
5、与机床床身垂直导轨连接，升降台上部有矩形导轨，与床鞍导轨相连。（7）主轴变速机构。主轴变速机构用来调整和变换主轴转速，可使主轴获得301500r/min的18种不同转速，适应铣削的要求。（8）进给变速机构。进给变速机构用来调整和变换机床工作台的进给速度，可使工作台获得23.5一1180mm/min的18种不同进给速度，以适应铣削的要求。（9）底座。底座用来支撑床身，承受铣床全部重量，盛放切削液。3.工件的夹紧与安装夹紧是工件装夹过程中的重要组成部分。工件定位后必须通过一定的机构产生夹紧力，把工件压紧在定位元件上，使其保持准确的定位位置，不会由于切削力、工件重力、车床离心力或惯性力等的作用而产生
6、位置变化和振动，以保证加工精度和安全操作。这种产生夹紧力的机构称为夹紧装置。 （1）夹紧装置应具备的基本要求1）夹紧过程可靠，不改变工件定位后所占据的正确位置。2）夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变、振动小，又要使工件不会产生过大的夹紧变形。3）操作简单方便、省力、安全。4）结构性好，夹紧装置的结构力求简单、紧凑，便于制造和维修。（2）夹紧力方向和作用点的选择1)夹紧力应朝向主要定位基准。工件被镗孔与A面有垂直度要求，因此加工时以A面为主要定位基面，夹紧力F的方向应朝向A面。如果夹紧力改朝B面，由于工数控车床件侧面A与底面B的夹角误差，夹紧时工件的定位位置被破坏，影响孔与
7、A面的垂直度要求。2)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，并靠近支承元件的几何中心。夹紧力作用在支承面之外，导致工件的倾斜和移动，破坏工件的定位。3)夹紧力的方向应有利于减小夹紧力的大小。钻削A孔时，夹紧力J与轴向切削力F、工件重力C的方向相同，加工过程所需的夹紧力为最小。4)夹紧力的方向和作用点应施加于工数控车床件刚性较好的方向和部位。薄壁套筒工件的轴向刚性比径向附陛好，应沿轴向施加夹紧力；薄壁箱体夹紧时，应作用于刚数控车床厂性较好的凸边上；箱体没有凸边时，可以将单点夹紧改为三点夹紧。5)夹紧力作用点应尽量靠近工件加工表面。为提高工件加工部位的刚性，防止或减少工件产生振动，应将夹紧力的
8、作用点尽量靠近加工表面。拨叉装夹时，主要夹紧力F垂直作用于主要定位基面，在靠近加工面处设辅助支承，在施加适当的辅助夹紧力F，可提高工件的安装刚度。四、实验讨论答疑 1工序、工位、工步的区别（1）工序：是指一个（或一组）工人，在一台机床上（或一个工作地点），对一个（或同时几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。（2）工步：在加工表面、切削刀具、切削用量都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程，称为工步。（3）工位：当应用转位（或移位）加工的机床（或夹具）进行加工时，在一次装夹中，工件（或刀具）相对机床要经过几个位置依次进行加工，在每一个工作位置上所完成那一部分工艺过程，称为工位。2夹具定位元件的类
9、型及应用 （1）平面的定位。支承钉、支承板、可调支承、自位支承、辅助支承、 （2）内孔的定位。心轴、定位销 （3）外圆的定位。V型块、定位套、定心夹紧机构。3基准的确定和六点定位 （1）基准。设计基准和工艺基准尽可能重合。 （2）六点定位。工件完全定位就必须限定工件在空间的六个自由度。五、实验课后思考1欠定位和过定位如何区分，那个定位在工件装夹中决不允许？2. 工件加工中产生产生加工误差的原因有哪些？实验二 加工中心设备认识及车、铣刀选用一、实验目的1认识加工中心的设备结构，比较其与普通机床的不同；2认识车刀和铣刀结构，并掌握其选用与安装。二、实验设备或仪器1. VMC1370加工中心一台；2
10、. 车刀、铣刀若干；三、实验内容 1加工中心设备结构认识及特点分析加工中心（又称自动换刀数控机床）一一适用于单件和中小批生产的高度自动化的多工序机床。工件在这种机床上一次装夹后，就可以自动完成铣、镗、钻、锪、铰和攻螺纹等多道工序以及与之相适应的工件转位的定位、刀具更换、主轴转速及进给量的变换等一系列动作。加工中心最适宜加工箱体和机座类零件。其与普通数控机床相比，具有下列特点：（1）自动控制功能更为完善，所用工、夹具大为减少，可显著缩短加工中的辅助时间，改莲劳动条件，简化加工过程中的运输、中转和储存等管理环节，进一步提高劳动生产率。（2）增加了自动换刀装置、主轴定向机构、刀具自动夹紧松开机构、回
11、转工作台和刀柄自动清洁等装置。自动换刀装置主要由刀库、选刀机构和机械手三部分组成。刀库用来储存加工整个工件所需的刀具，其容量为24100把不等，也有的可存200把。我国自行设计制造的JCS-013型自动换刀数控卧式镗铣床的容量是60把，分别装在四排链条上。选刀机构根据选刀指令，从刀库中选出所指定的刀具，并将其送到换刀位置。机械手的功能是：当正在进行的工序终了时，根据换刀指令，从主轴上卸下刚用完的旧刀，装上下道工序所需的新刀，并将旧刀送回刀库，再从刀库中选出再下道工序所需的新刀，以备后用。主轴定向机构的作用是保证主轴定向。主轴定向就是要求主轴每次都停在一定的角度位置上。主轴定向的一个主要作用就是
12、保证自动挟刀时刀柄上的键槽对准主轴上的端键，使刀具能顺利地装入主轴。回转工作台又称转台，它可以绕其垂直轴线作回转运动，以实现工件的自动转位和分度。2. 车刀的结构、选用与安装（1）车刀的结构车刀是由刀头(切削部分)和刀体(夹持部分)所组成。车刀的切削部分一般由三面、两刃、一尖组成。1)前刀面。车床刀具上切屑流过的表面。2)主后刀面。车床与工件上过渡表面相对的刀具表面。3)副后刀面。车床与工件上已加工表面相对的刀具表面。4)主切削刃。车床前面与主后面的交线，又称主刀刃。它完成主要的切削工作。5)副切削刃。前面与副后面的交线，叉称副刀刃。它配合主切削刃完成切削工作，并形成工件的已加工表面。6)刀尖
13、。刀尖是主切削刃和副切削刃的交点。车床通常它是测量刀具角度各参考基面的选定点。由于车刀的用途和种类很多，其构造也有不同的变化。车床如切断刀和海槽车刀，有两个副后面、两个副切削刃和两个刀尖；梯形螺绞车刀有两个主后面和两个刀尖；内孔车刀往往磨出两个后角，以避免后面与孔壁碰撞，而保持正常的切削后角，以及成形刀的主切削刃为非直线等变化。(2）车刀角度与选用车刀的角度有前角 、后角 、主偏角 、副偏角 和刃倾角 等。1)前角 前刀面与基面之间的夹角，表示前刀面的倾斜程度。前角可分为正、负、零，前刀面在基面之下则前角为正值，反之为负值，相重合为零。前角的作用：增大前角，可使刀刃 锋利、切削力降低、切削温度
14、低、刀具磨损小、表面加工质量高。但过大的前角会使刃口强度降低，容易造成刃口损坏。选择原则：用硬质合金车刀加工钢件(塑性材料等)，一般选取 =1020；加工灰口铸铁(脆性材料等)，一般选取 =5o15。精加工时，可取较大的前角，粗加工应取较小的前角。工件材料的强度和硬度大时，前角取较小值，有时甚至取负值。2)后角 主后刀面与切削平面之间的夹角，表示主后刀面的倾斜程度。 后角的作用：减少主后刀面与工件之间的磨擦，并影响刃口的强度和锋利 程度。选择原则：一般后角可取 =68。 3)主偏角 主切削刃与进给方向在基面上投影间的夹角。 主偏角的作用：影响切削刃的工作长度、切深抗力、刀尖强度和散热条件。主偏角越小，则切削刃工作长度越长，散热条件越好，但切深抗力越大。选择原则：车刀常用的主偏角有45、60、75、90几种。工件粗大、刚性好时，可取较小值。车细长轴时，为了减少径向力而引起工件弯曲变形，宜选取较大值。 4)副偏角 副切削刃与进给方向在基面上投影间的夹角。 副偏角作用：影响已加工表面的表面粗糙度，减小副偏角可使已加工表面光洁。选择原则：一般取 =5o15，精车可取5o10，粗车时取10o15。 5)刃倾角 主切削刃与基面间的夹角,刀尖为切削刃最高点时为正值，反之为
