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机械制造技术基础实验报告（含数据记录表格）

实验人员：XXX同组人员：XXX、XXX

实验日期：2025年X月X日实验地点：机械工程实验室

实验版本：V1.0指导教师：XXX

一、实验概述

1.1实验背景

机械制造技术基础实验是机械工程类专业核心实践环节，以制造系统为框架，聚焦工艺系统运作规律，涵盖金属切削、精度控制、装配工艺及数字化设计等关键模块。本实验通过四大核心项目（车削刀具角度测量、加工精度统计分析、机械装配、计算机辅助工艺设计），实现理论与实践的深度融合，培养工艺设计与质量控制能力。

1.2实验目标

掌握车刀几何角度定义及测量仪操作方法，精准测量前角、后角等关键参数；

运用统计学原理分析加工误差分布，绘制控制图并评估工序能力；

完成二级减速器装配工艺设计与实操，掌握尺寸链计算方法；

熟练使用CAXACAPP软件编制加工工艺规程，理解数字化工艺优势；

规范记录实验数据，完成误差分析并提出优化方案。

1.3实验依据

《机械制造技术基础实验教学大纲》（2024版）；

GB/T1800.1-2024《产品几何技术规范(GPS)极限与配合第1部分：公差、偏差和配合的基础》；

运城学院《机械制造技术基础课程建设标准》；

CAXACAPPV2025操作手册。

二、实验一：车削刀具角度测量实验

2.1实验目的

熟悉车刀构造（刀头、刀杆、切削刃）及万能刀具角度测量仪工作原理；

掌握正交平面参考系下前角γ?、后角α?、主偏角κ?、刃倾角λ?的定义；

精准测量硬质合金外圆车刀的几何角度，误差≤±1°。

2.2实验设备与材料

序号

名称

型号

精度

用途

1

万能刀具角度测量仪

JC20

0.01°

角度测量

2

硬质合金外圆车刀

90°偏刀

-

被测刀具

3

游标卡尺

0-150mm

0.02mm

尺寸校准

4

放大镜

10倍

-

刃口观察

5

脱脂棉

-

-

清洁刀具

2.3实验原理

车刀角度基于正交平面参考系，需先通过测量仪调整基面P?与水平面平行，切削平面P?与测量仪立柱贴合，再分别在正交平面P?、基面P?内测量角度：

前角γ?：正交平面内前刀面与基面的夹角；

后角α?：正交平面内后刀面与切削平面的夹角；

主偏角κ?：基面内主切削刃与进给方向的夹角；

刃倾角λ?：切削平面内主切削刃与基面的夹角。

2.4实验步骤

设备校准：转动测量仪工作台，使指针指向0°，用水平仪调整底座水平；

刀具安装：将车刀固定于刀架，使主切削刃端点与测量仪中心等高；

基面调整：松开主轴锁紧螺钉，旋转主轴使基面与工作台面平行，锁紧固定；

角度测量：

前角γ?：转动刻度盘，使前刀面与测量仪触头贴合，读取数值；

后角α?：反向转动刻度盘，测量后刀面与切削平面夹角；

主偏角κ?：旋转工作台，使主切削刃与进给方向对齐，读取转角；

刃倾角λ?：倾斜刀架，使主切削刃与基面平行，读取倾斜角度；

重复测量：更换3个不同测量点，记录数据并计算平均值。

2.5数据记录与处理

表2-1车削刀具角度测量数据表

测量次数

前角γ?(°)

后角α?(°)

主偏角κ?(°)

刃倾角λ?(°)

测量状态描述

1

12.5

8.2

89.8

-1.5

刃口无损伤

2

12.3

8.3

90.1

-1.4

刃口无损伤

3

12.4

8.1

89.9

-1.6

刃口无损伤

平均值

12.4

8.2

89.9

-1.5

-

标准偏差

0.1

0.1

0.15

0.1

-

数据处理

平均值计算：

\bar{\gamma_0}=\frac{12.5+12.3+12.4}{3}=12.4°

（其余角度计算方法相同）

误差分析：测量误差≤±0.2°，符合JC20型测量仪精度要求。

2.6实验结论

被测90°硬质合金外圆车刀的几何角度为：γ?=12.4°、α?=8.2°、κ?=89.9°、λ?=-1.5°；

刃倾角为负值，表明主切削刃向下倾斜，适用于粗加工抗冲击场景；

测量偏差主要源于刀具安装时的对中误差，可通过百分表校准进一步优化。

三、实验二：加工精度统计分析实验

3.1实验目的

掌握正态分布法在加工误差分析中的应用；

测量阶梯轴零件尺寸，计算工序能力指数C?；

绘制直方图与控制图，判断工序稳定性；

识别误差来源并提出质量改进措施。

3.2实验设备与材料

序号

名称

型号

精度

数量

1

数显千分尺

0-25mm

0.001mm

1把

2

阶梯轴试件

45钢

Φ10h6

50件

3

数据采集表

-

-

1份

4

计算机

联想拯救者

-

1台

5

数据分析软件

Excel2025

-

1套

3.3实验原理

误差分布：大批量加工时，随机误差服从正态分布，概率密度函数