仪器制造技术实验指导定稿.docx
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仪器制造技术实验指导定稿
仪器制造技术实验指导-定稿
《仪器制造技术》实验指导
光电学院
2015.05
仪器制造技术实验指导
实验一加工误差的统计分析
一、实验的任务、性质和目的
1、任务：
已加工好一批同样尺寸的试件，测量其加工尺寸，对测得的数据进行不同的处理，以巩固仪器制造技术课程中所学到的有关加工误差统计分析方法的基本理论知识，并用来分析此工序的加工精度。
2、性质：
综合性实验。
3、目的：
（1）掌握加工误差统计分析方法的基本原理和应用。
（2）掌握样本数据的采集与处理方法，要求：
能正确地采集样本数据，并能通过对样本数据的处理，正确绘制出加工误差的实验分布曲线和-R图。
（3）能对实验分布曲线和-R图进行正确地分析，对加工误差的性质、工序能力及工艺稳定性做出准确的鉴别。
（4）培养对加工误差进行综合分析的能力。
二、实验设备、仪器及试件
量仪：
0~25mm千分尺一把
试件：
φ20×32的45钢（淬火）100件
三、实验原理
在实际生产中，为保证加工精度，常常通过对生产现场中实际加工出的一批工件进行检测，运用数理统计的方法加以处理和分析，从中寻找误差产生的规律，找出提高加工精度的途径。
这就是加工误差统计分析方法。
加工误差分析的方法有两种形式，一种为分布图分析法，另一种为点图分析法。
1．分布图分析法
分布图分析法是通过测量一批加工零件的尺寸，把所测到的尺寸范围分为若干个段。
画出该批零件加工尺寸（或误差）的实验分布图。
其折线图就接近于理论分布曲线。
在没有明显变值系统误差的情况下，即工件的误差是由很多相互独立的微小的随机误差综合作用的结果，则工件尺寸分布符合正态分布。
利用分布曲线图可以比较方便地判断加工误差性质，确定工序能力，并估算合格品率，但利用分布图分析法控制加工精度，必须待一批工件全部加工完毕，测量了样本零件的尺寸后，才能绘制分布图，因此不能在加工过程中及时提供控制精度的信息，这在生产上将是很不方便的。
2．点图法在生产中常用的另一种误差分析方法是点图法或-R图法。
点图法是以顺序加工的零
1
件序号为横坐标，零件的加工尺寸为纵坐标，把按加工顺序定期测量的工件尺寸画在点图上。
点图可以反映加工尺寸和时间的关系，可以看出尺寸变化的趋势，找出产生误差的原因。
-R图称为平均尺寸——极差质量控制图。
一般是在生产过程开始前，先加工一批试件（本实验中即用本批加工的零件作为试件），根据加工所得的尺寸，求出平均值和极差R而绘制成的。
1kx点图：
中线x=∑xiki=1
上控制线xs=x+A2R
下控制线xx=x-A2R
1k
R点图：
中线R=∑Riki=1
上控制线Rs=D1R
下控制线Rx=D2R
i是将一批工件依照加工顺序按n个分为一组第i组的平均值，共分成k组；
Ri是第i组的极差；
式中A2、D1、D2的数值根据数理统计原理而定出（见表1）。
将生产中定期抽样的尺寸结果，点在-R图上，从点子在图中的位置便可看出x和R的波动，-R图上的控制界限线，就是用来判断工艺是否稳定的界限。
因此-R图是用来判断工艺过程的稳定性的。
四、实验步骤
1．按无心磨床的操作方法，加工一批零件（本实验为100件）。
加工完的零件，擦洗
干净，按加工顺序放置好。
2．按加工顺序测量工件的加工尺寸，记录测量结果。
3．绘制直方图和分布曲线
1）找出这批工件加工尺寸数据的最大值xmax和最小值xmin，按下式计算出极差R。
R＝xmax一xmin
2）确定分组数K（K一般根据样本容量来选择，建议可选在8~11之间）。
2
3）按下式计算组距d。
d=
4）确定组界（测量单位：
微米）。
5）做频数分布表。
6）计算x和σ。
Rk-1
7）画直方图
以样本数据值为横坐标，标出各组组界；以各组频率密度为纵坐标，画出直方图。
8）画分布曲线
若工艺过程稳定，则误差分布曲线接近正态分布曲线；若工艺过程不稳定，则应根据实际情况确定其分布曲线。
画出分布曲线，注意使分布曲线与直方图协调一致。
9）画公差带
在横轴下方画出公差带，以便与分布曲线相比较。
4．绘制-R图
1）确定样组容量，对样本进行分组
样组容量m通常取4或5件。
按样组容量和加工时间顺序，将样本划分成若干个样组。
2）计算各样组的平均值和极差
对于第i个样组，其平均值和极差计算公式为：
1m
i=∑xijRi=ximax-ximinmj=1
式中i——第i个样组的平均值；
Ri——第i个样组的标准差；
xij——第i个样组第j个零件的测量值；
ximax——第i个样组数据的最大值；
ximin——第i个样组数据的最小值
3）计算-R图控制限（计算公式见实验原理）
4）绘制-R图
以样组序号为横坐标，分别以各样组的平均值和极差R为纵坐标，画出-R图，并在图上标出中心线和上、下控制限。
3
5．按下式计算工序能力系数Cp
Cp=
6．判别工艺过程稳定性T6σ
可按下表所列标准进行判别。
注意，同时满足表中左列3个条件，工艺过程稳定；表中右列条件之一不满足，即表示工艺过程不稳定。
表
2
7．加工误差综合分析通过对分布图和-R图的分析，可以初步判断误差的性质。
进而结合具体加工条件，分析影响加工误差的的各种因素，必要时，可对工艺系统的误差环节进行测量和实验。
五、实验结果分析与讨论
1．本工序的实验分布曲线图是否接近正态分布曲线?
为什么?
2．根据工序能力系数Cp，本工序属哪一级?
如果出现了废品，试分析产生废品的原因。
3．从-R图看，本工序的工艺过程稳定吗？
如果不稳定，试分析其原因。
六、实验基本要求
1．明确实验目的、内容、条件及实验步骤，记录好实验原始数据；
2．绘制直方图和分布曲线；绘制-R图；
3．计算确定加工方案的工序能力及等级，分析判别加工误差的性质，分析影响加工误
差的主要因素，并估算合格品率或者不合格品率。
若有不合格品，判断为可修复还是不可修复，并对加工方案提出改进措施；
4．分析判断工艺过程是否稳定；
5．独立完成实验报告。
七、考核方式与评分办法
实验报告占70%，实验过程占30%。
4
实验二百分表装配工艺分析
一、实验目的
1．了解钟表式百分表的结构及工作原理。
2．熟悉齿轮、齿条、导轨、弹性元件、示数装置等零件、部件在百分表中的具体应用及其结构形式，增强感性认识。
3．学习仪表拆装技能及工具使用方法，培养实际操作能力及科学的作风。
二、百分表工作原理
百分表是美国的B.C.艾姆斯于1890年制成的。
钟表式百分表利用齿轮放大原理制成（见附图1），主要用于测量微小直线位移。
工作时将测量杆的测头紧靠在被测量的物体上，物体的变形将引起测头的上下移动，测量杆的平齿便推动小齿轮以及和它同轴的大齿轮共同转动，大齿轮带动指针齿轮，于是大指针相随转动。
如大指针在刻度盘上每转动一格，表示触头的位移为1mm，则放大倍数为100，称100
为百分表。
大指针转动的圈数可由量程指针（小指针）予以记忆。
三、实验器具
百分表，螺丝刀（十字、一字），盘子，镊子，尖咀钳，放大镜。
四、实验步骤
1．从观察百分表的外观入手，了解百分表的使用方法，熟悉百分表各部分的名称（见附图2），并记下百分表小指针、长指针的初始位置，作为安装时的参考。
2．用螺丝刀旋下百分表后盖上的四个固定螺钉，取下后盖。
（1）观察机构的传动关系，画出传动系统示意图。
（2）结合思考题分析每个零件所起的作用。
3．取下固定透明表盖的弹簧卡圈，然后用尖嘴钳取下大、小指针，再取下刻度面板。
应注意保护刻度面板及指针轴。
4．将百分表的后面朝上放置，旋下固定导轨的螺钉，旋下前面固定支承板的螺钉，即可取出机芯。
5．取下弹簧、导轨，取出测量杆滑动销，旋下测量杆上部防尘帽，取下测量杆。
6．旋下机芯上的固定螺钉，取下齿轮。
注意带游丝的大齿轮不要取下，以防损坏游丝。
7．按相反的顺序，把拆下的零件一一装回。
8．检查齿轮的啮合、测量杆的移动，要灵活无卡滞现象。
9．检查游丝是否预紧。
五、注意事项：
1．不要求拆的地方，不得随意拆卸。
5
2．拆下的零件要轻拿轻放，放在盘内，防止丢失和损坏。
尤其要注意弹簧、游丝和指
针。
3．大小指针拆卸时要特别注意。
4．安装指针时，应保证对指针位置的要求，即小指针要指向零点。
5．安装支承板时，应使游丝预紧180o—270o。
6．拆卸的过程要记录拆卸顺序。
7．拆卸完毕要画出每一个零件的结构草图。
六、实验报告内容及要求
依据装配工艺规程要求，编制千分表装配工艺。
附图1百分表工作原理
6
附图2百分表各部分名称
7
仪器制造技术实验指导
实验三钻床专用夹具设计
一、实验的任务、性质和目的
1、任务：
给定一个轴承套设计图纸，该零件其他部位都已经加工完毕，待加工的部位为钻2个Φ5H7孔，零件生产纲领属中小批量生产，设计钻床专用夹具加工上述两孔。
2、性质：
设计类实验。
3、目的：
（1）培养精密机械设计设计能力，掌握结构设计的基本方法和步骤；
（2）运用已学过的仪器制造技术中夹具设计，结合前期的精密机械设计理论和生产实习的实践，按照被加工零件的要求，设计钻床专用夹具，既保证加工质量，又要经济合理；
（3）学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料。
二、实验内容和要求
1、实验内容：
钻床夹具装配图一张；设计说明书一份。
2、实验要求：
装配图按夹具要求设计，相关的配合尺寸要标明，在说明书中要有夹具定位计算，夹紧等方案的选择。
三、实验步骤
1、准备阶段：
明确设计任务和生产纲领；熟悉工件零件图和加工方法。
2、设计阶段：
定位方案的确定：
确定工件定位方案及定位装置，并举行定位精度分析；
夹紧方案的确定：
分析夹紧力的方向和作用点，确定加紧机构；
导向装置的确定。
3、绘图阶段：
绘制装配图，制图比例的选择1:
1；
标注尺寸、公差配合和技术条件；
编写零件明细表。
四、夹具设计说明书
钻床专用夹具方案的制定，设计过程中的分析说明以及相关计算。
五、考核方式与评分办法
设计说明书占70%，实验过程占30%。
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六、附件：
零件图工程图纸。
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