实验三三坐标测量机测量几何误差
一、目的与要求
1、了解并熟悉手动复合型三坐标测量机的主要结构；
2、掌握手动复合型三坐标测量机基本操作方法；
3、熟练掌握三种或三种以上形状误差或位置误差的测量方法；
4、初步了解手动复合型三坐标测量机影像系统的测量原理。
二、实验仪器设备
本实验用仪器及设备包括：手动复合型三坐标测量机、工件
三、实验方法及步骤
（一）测量的基本原理：
1 坐标测量部分
仪器的花岗岩工作台用以支撑被测工件，利用工作台上的螺孔及装夹工具，可将工件位置固定。三轴光栅尺作为侧量基准，在Z轴下端装有触发式探头。由于X、Y、Z三轴都采用气浮导向，因此可以手持Z轴下端的测头连接座，轻便地移动测头，对工件进行接触测量。
测头触发后，被测工件各测量点的坐标位置被读取，根据这些点的空间坐标值，由坐标测量软件进行处理，可求出被测工件的几何尺寸、形状及位置公差。本仪器有丰富的测量程序，不需要对工件做精确找准便可进行测量。由于用户界面直观、友好，因此，没有计算机操作经验的人员，也可迅速掌握仪器的操作。
2影像测量部分
被测工件置于工作台上，手持Z轴下端的测头连接座带动影像系统实现快速移动，然后通过旋转X、Y轴微动手轮实现微调，即可对被测工件进行瞄准，此时彩色CCD摄像机通过LED表面光照明后，就可摄取被测工件的影像，最后由M2D专业软件自动进行数据处理，。
注：LED表面光的开关及强弱可根据测量的需要由微动开关控制板右侧的调光旋钮来调节；根据被测工件的尺寸，旋转Z轴微动手轮进行调焦，可以得到清晰的图像，从而实现对被测工件的测量。
（二）手动复合型三坐标测量机的结构
现有的三坐标测量机分自动和手动两种。本实验采用的CMS-685MV是一种手动复合型测量机。该测量机集光、机、电、算于一体，广泛地用于机械制造、电子、汽车和航空航天等工业中，它能实现空间坐标点位的测量，可以对箱体、导轨、缸体、机架等零件的尺寸、形状及相互位置进行检测，如图1所示。
图1 仪器整体结构图
1. 空气过滤组件
2.电磁阀电源开关
3.Y轴微动手轮
4. 标准球
5. 触发式测头
6.Y向滑架组
7. Z轴导轨
8. 微动开关控制板
9. X轴导轨10.影像系统11.X向滑架组12.X轴微动手轮13. Z轴微动手轮14.锁紧螺杆15.平台（含Y轴导轨）16.底支架17．计算机主机18. 显示器19. 打印机20.计算机桌图中15所示花岗岩工作台被安装在底支架上，除了在平台左侧有Y轴导轨外，其上表面还有标准球以及用于工件装夹固定的螺孔。底支架左侧有空气过滤组件，用于测量机气源的清洁干燥；以及用来控制仪器运行的电磁阀电源开关。X向滑架组及Y向滑架组分别用于X轴及Y轴的测量，Z轴上除了有用于读取数据的触发式探头外，还有一影像系统，可以对工件进行影像测量。在X、Y、Z向都有一个微动手轮（3、12、13），当结构图上8所示的微动开关控制板选择
OFF位置时，利用微动手轮实现微调，即可对被测工件进行数据读取（包括手动触发和影像测量）。图1右侧17、18、19所示结构，用于测量元素的选取、数据的分析、仪器的运行以及结果的输出等。
（三）基本几何元素以及常见形状公差测量方法
1 测量前的准备工作（步骤）：
（1）确认该仪器是否按说明书进行了正确的安装；
（2）目测仪器的各种保护及防护措施是否就位；
（3）打开气源开关，把气压调整至0.8MPa；
（4）将电源插头插入符合技术规范要求的电源插座；
（5）打开电磁阀电源开关；
（6）打开计算机主机开关，打开三坐标测量机测量软件或M2D-AT测量软件；（7）安装被测工件；
（8）把标准球安装到工作台上靠后的位置，使它不至于干扰测量；
（9）打开打印机电源，送入打印纸，联机。
2 校准测量仪三轴原始位置（归零）
点击测量操作区的测量，打开显示器右下角Neptune图标，在弹出的窗口点击“Rehome”归零，然后分别控制X、Y、Z向滑架组，使其到达零点。
到达零点位置时，用于零点位置指示的光电指示装置会发出响声提示，同时界面右下角相应的坐标值会由原来的红色变成淡蓝色，说明该坐标向已经归零。三个轴向坐标都归零后，打开界面左侧的测量图标。便可开始进行相应的元素测量。
3 点元素测量
点元素需要一个位置参数和一个方向参数。位置参数是X, Y和Z, 参数以当前坐标系为基准，单位是当前长度单位和角度单位。方向参数是I, J和K , 参数以当前坐标系为基准。点元素在一个面上，面在点位置上的理论方向就是这个点的方向。在点元素测量中使用工作平面是用作探头补偿的。工作平面在使用"一个触发"和"两个触发"来决定一个点时具有重要意义。
1)一个触发点测量
控制仪器在工件上找到要测的点测量获取数据，点必须在工作平面内探测向量必须与某个坐标轴平行。获得数据后，点击界面下方的确认键完成测量，也可
以点击其它的图标进行相应的处理，比如点击“删除”图标删除误差太大的元素。然后打开元素数据窗口，记录元素数据集测量误差分析结果。
2)二个触发点测量
两个触发用来测量那些理论向量与任何坐标轴都不平行的点，测量设置窗口(参看测量设置窗口)中的最少测量点数必须设置为2个。第一个测量点是来决定探头方向的辅助测量点，第二个测量点是结果测量点。测量之后打开元素数据窗口，获取相应的元素数据及分析结果并进行记录。
4 边界点测量
边界点通常情况下是不可测量的，要创建一个实际的边界点都需要投影到边界点所在的曲面。在边界点元素测量中使用工作平面是用作探头补偿和投影的，不象点元素测量, 边界点不使用"最近的CRD平面" 选项。默认情况下当激活边界点测量时, 如果"最近的CRD平面" 是当前选项则它就会不被选择。用户在整个边界点测量过程中不应该人工的选择这个选项。如果这样做了, Neptune就不能计算出边界点,因此<完成>按钮也不会被激活。工作平面窗口接受从元素数据区或直接从图形窗口拖放平面元素。当一个平面元素被用作工作平面后，平面方向就会被用于投影和探头补偿。边界点可以通过一个触发,两个触发和三个触发来测量，每个触发与探头补偿和确定边界点向量的关系。
1)一个触发
取一个探测点沿探测向量补偿，边界点是探测点到工作平面的投影点。点击界面上的边界点元素测量图标，然后先获取探测点数据，再进行测量点数据测量，测量完毕后点击界面右下角“确定”按钮。然后打开元素数据窗口，进行实验数据记录。
2)二个触发
选择两个触发点时，补偿向量是工作平面向量和两个探测点连线向量的叉积，这个补偿向量总是与校对向量成小于90度的角，第二个点在生成补偿向量后会投影到工作平面来产生边界点，测量方法与一个触发点相同。
3)三个触发
补偿向量是工作平面向量和探测点2和点3连线向量的叉积。这个补偿向量总是与校对向量成小于90度的角，工作平面的位置由探测点1的位置重新定位。第一个探测点补偿使用工作平面方向，第三个点在生成补偿向量后会投影到高度
做过修改的工作平面来产生边界点。测量方法可参考一个触发时的情况。
由于边界点元素测量方法比较多，建议选取一种或两种方法进行测量就行，避免记录数据太繁琐。
5 直线度误差的测量
直线度公差是单一实际直线所允许的变动全量。用于控制平面内或空间直线的形状误差，其公差带根据不同的情况有几种不同的形状。在给定平面内，直线度公差带是距离为公差值t得两平行直线之间的区域；在给定一个方向上，直线度公差带是距离为公差值t得两平行平面之间的区域；在给定两个互相垂直方向
上，直线度公差带是正截面尺寸为公差值t
1×t
2
的四棱柱内的区域；在任意方向
上，直线度公差带是直径为公差值 t的圆柱面内的区域。
直线是一种二维元素，用三坐标测量机测量时，直线只能位于一个平面，直线所在平面的理论向量即直线理论向量，用作直线的探头补偿。直线测量中使用工作平面来计算直线理论方向和探头补偿方向。工作平面窗口接受从元素数据区或直接从图形窗口拖放平面元素，当一个平面元素被用作工作平面后，平面方向就会被用于计算直线理论方向和探头补偿方向。直线理论方向和工作平面理论方向是垂直的。直线度测量步骤如下：
（1）根据上文2项进行归零后，测量时，先点击测量里面的直线元素测量图标，然后确定工作平面，工作平面可以选择最靠近的CRD平面，也可以点击右侧下拉键选择别的工作平面，视情况而定；还可以选择向量构建的方法来确定探头补偿值。向量构建是为探头补偿设计的另一种方法。当在点元素测量时选择向量构建，就会出现一副向量构建指示图，如图2所示：
图2 直线元素向量构建示意图
向量构建使用3个测量点来计算一个包含测量直线元素的参考平面。指示图中有3种不同颜色的点。红点代表当前正在测量的点，绿点代表已经测量过的点，蓝
点代表未测量的点。当3个点都测量完后, 指示图窗口就会消失,通常的误差窗口就会显示。此时,图形窗口就会在探头位置的附近显示出参考平面。向量构建会重置直线的理论向量探头补偿。
（2）选取探测点，从第一个测量点到第二个测量点确定了直线的总体方向。总体方向不是直线方向而是与直线方向成小于90度夹角。不过，如果理论直线已经定义，总体方向就是理论直线方向；
（3）当测量完成后，刚刚测量过的直线元素会添加到元素数据区窗口；
（4）打开左下角测量所在图标，选择公差，公差界面如图4所示。点击公差项里的直线度测量，把刚刚测量得到的直线实际元素，拖入元素窗口，就可在左方获得所测直线的直线度公差，点击接受按钮，可以把测量结果储存在公差数据存储区，也可以在输出窗口打印；
（5）打开元素数据窗口，记录所测直线度误差的相关数据。
图4 公差测量界面
6 平面度误差测量
平面度公差是单一实际平面所允许的变动全量。平面度公差用于控制平面的形状误差，起公差带是距离为公差值他的两平面之间的区域。用三坐标测量机测量平面的平面度误差时，坐标测量机的导轨和平板式测量基准。所测得的数据是工件上个测点相对于基准的绝对偏差，可直接利用这些数据计算出平面度误差值。具体的测量步骤如下：
（1）根据上文2项进行归零后，测量时，先点击测量里面的平面元素测量图标，由于平面是一种三维元素，平面元素测量不使用向量构建，当选择平面元素测量图标后，工作平面选择窗口就会隐藏起来；
（2）测量平面元素需要至少有三个探测点，在需要测量的平面选获取至少三个点元素用来进行平面元素计算，计算出的平面理论方向应该与第一个探测点的方向的夹角应该小于90度；
（3）测量完成后，刚刚测量过的平面元素会添加到元素数据区窗口；
（4）打开左下角测量所在图标，选择公差，点击公差项里的平面度测量，把刚刚测量得到的平面实际元素，拖入元素窗口，就可在左方获得所测平面的平面度公差，点击接受按钮，可以把测量结果储存在公差数据存储区，也可以在输出窗口打印；
（5）打开元素数据窗口，记录所测平面度误差的相关数据。
7 圆度误差测量
圆度公差是单一实际圆所允许的变动全量。圆度公差用于控制实际圆在回转轴径向截面（即垂直于轴线的截面）内的形状误差，其公差带是在同一正截面上半径差为公差值t的两同心圆之间的区域。圆度公差也可以标注在圆锥面上，公差带指引线箭头必须垂直于轴线。用三坐标测量机测量圆度误差，测得的数据是外圆或内圆表面各测点的坐标值。圆度误差的评定应按最小区域法。常用的近似方法有最小外接圆法，最大内接圆法及最小二乘圆法。圆是二维元素，总是包含在一个平面内，平面的理论方向也是圆的理论方向。这个方向叫做圆拟合方向。圆拟合方向使测量点的误差在这个方向上忽略不计。具体测量步骤如下：（1）仪器在根据上文2项进行归零后，测量时，首先确定工作平面，可以从图形窗口拖放平面元素，也可以选择“最近的CRD平面”，此时Neptune会自动选择XY，YZ或ZX 坐标平面来计算圆拟和方向；
（2）圆元素测量中，Neptune自动确定圆是内圆还是外圆。圆拟和使用的都是没有补偿的测量点(球心)。根据是内圆还是外圆，Neptune通过加减探头直径来调整圆的直径；
（3）测量理论元素已经定义的元素，当从元素数据区或直接从图形窗口拖放一个已存在的圆元素到元素标签输入窗口，圆元素测量就会在理论圆已定义时测量实际圆。理论圆的理论方向会重置工作平面的设置，测量出的圆拟合方向是
使用理论圆的理论方向。也可以进行向量构建来建立圆拟合方向，向量构建使用3个测量点来计算一个包含圆的参考平面，这个参考平面会用于计算圆拟合方向；
（4）探测点序列：对探测点序列没有特别的要求，但是，通常情况下探测点都在同一个方向上；
（5）查找理论：查找理论会为圆创建理论点缓冲区；
（6）投影：投影通过将当前测量元素投影到投影输入窗口中输入的元素上来创建第二个圆；
（7）完成平面测量：当测量完成后，刚刚测量过的边界点元素会添加到元素数据区窗口；
（8）打开左下角测量所在图标，选择公差，点击公差项里的圆度测量，把刚刚测量得到的圆实际元素，拖入元素窗口，就可在左方获得所测圆的圆度公差，点击接受按钮，可以把测量结果储存在公差数据存储区，也可以在输出窗口打印；
（9）记录测量所得圆元素数据及圆度公差值。
8 圆柱度误差测量
圆柱度公差是单一实际圆柱所允许的变动全量。圆柱度公差用于控制圆柱表面的形状误差，公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱表面之间的区域。其具体的测量步骤如下：
（1）圆柱元素也是一种三维元素，不使用工作平面进行向量构建。选取“测量”里面的圆柱元素图标后，工作平面选项会自动隐藏；
（2）选取探测点，要求所有的探测点不能在同一平面上，不能在同一直线上，不能在两条直线上。探头覆盖范围影响圆柱的在图形上的显示和象垂直度平行度等公差的计算。圆柱的长度可以通过构造操作区的Bound方法来改变；
（3）查找理论会为圆柱创建理论缓冲区；
（4）圆柱测量不投影，当测量完成后，刚刚测量过的平面元素会添加到元素数据区窗口；
（5）打开左下角测量所在图标，选择公差项，点击公差项里的圆柱度测量，把刚刚测量得到的圆柱实际元素，拖入元素窗口，就可在左方获得所测圆柱的圆柱度公差；
（6）记录实验数据及数据分析结果。
（四）常见位置误差测量方法
1 垂直度误差测量
垂直度公差是一种定向公差，它是指关联实际要素对具有确定方向的理想要素所允许的变动全量，用于控制被测要素对基准在方向上的变动。理论要素的方向由基准及理论正确角度确定，理论正确角度为90度。同理，点击界面左边的测量图标，选择公差图标，就会出现如图4所示的界面，在界面上点击垂直公差测量图标，开始进行量。
进行公差测量，首先我们要针对公差测量所涉及的元素进行测量，因为公差都是设计到基准和被测元素的。垂直度公差分为好几种，包括以轴线为基准且被测要素为平面（面对线）、以平面为基准且被测要素为平面（面对面）、以平面为基准且被测要素为轴线（线对面），除此之外，本设备还可以测量两条直线之间的垂直关系。下面，我就以“面对面”为例，说明垂直度的测量过程。步骤如下：（1）参考上文所叙述的平面度测量步骤，分别测出两个垂直平面元素PLN1、PLN2的数据；
（2）把选定的基准平面实际元素PLN1拖入界面下方的数据1，然后把实际平面元素PLN2拖入界面靠右下角的元素名所在窗口；
（3）输入公差带，软件就会自动计算，并得到垂直度公差，显示在界面左下角的相应方框中，如果数据合理，点击界面左下方的“接受”按钮，接受之后，数据会保存在公差数据区；
（4）记录实验数据，也可以在输出窗口输出。
2 平行度误差测量
平行度公差是一种定向公差，它是指关联实际要素对具有确定方向的理想要素所允许的变动全量，用于控制被测要素对基准在方向上的变动。理想要素的方向由基准及理论正确角度确定，理论正确角度为0度。
平行度公差测量包括以平面为基准且被测要素为平面（简称面对面）、以轴线为基准且被测要素为平面（简称面对线）及以轴线为基准且被测要素为轴线（简称线对线），以线对线测量为例，具体步骤如下：
（1）根据上文所叙述的直线测量步骤，分别测出需要的两个直线元素LN1、LN2的数据；
（2）把选定的基准直线实际元素LN1拖入界面下方的数据1，然后把要测
的实际平面元素LN2拖入界面靠右下角的元素名所在窗口，这样我们就可以在界面左下角位置看到两条直线之间的平行度公差；
（3）如果数据合理，点击界面左下方的“接受”按钮，接受之后，数据会保存在公差数据区；
（4）记录实验数据，也可以把数据放入输出窗口输出。
3 同轴度误差测量
同轴度公差是一种定位公差，它是指关联实际要素对具有确定位置的理想要素所允许的变动全量，用于控制被测要素对基准的同轴性变动，理想要素的位置由基准确定。同轴度公差测量具体步骤如下：
（1）根据上文所叙述的圆柱元素测量步骤，分别测出需要的两个圆柱元素CYL1、CYL2的数据；
（2）把选定的基准圆柱实际元素CYL1拖入界面下方的数据1，然后把要测的实际圆柱元素CYL2拖入界面靠右下角的元素名所在窗口，这样我们就可以在界面左下角位置看到两个圆柱之间的同轴度公差；
（3）如果数据合理，点击界面左下方的“接受”按钮，接受之后，数据会保存在公差数据区；
（4）记录实验数据，也可以把数据放入输出窗口输出。
测量完毕后，关闭界面，取下软件锁，按下图1所示电磁阀电源开关，关闭仪器，收拾桌面。
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F1略远一点的地方。物镜使AB形成放大倒立的实像A1B1，目镜再把A1B1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 ＝A1B1/AB；目镜放大倍数M目＝A’1B’1 /A1B1；显微镜的放大倍数M 物 ＝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：
三坐标测量实验报告 姓名：XXX 学号：XXXXXXX 指导老师：XXX 专业：XXXX 2012年11月
一、快速综合检测 利用直接测量法测量给定的被测件 一、实验目的： 1、了解三坐标测量机系统组成和功能； 2、熟悉WTUTOR测量软件； 3、掌握三坐标测量机测量几何参数的基本技能； 4、学会测量数据的处理和零件设计方法。 二、实验要求： 1、根据被测件的特点以及所需测量的几何元素确定测量方案：包括所需的测头数及其标定、零件坐标系的建立等。 2、测量各几何要素，以文件方式输出测量结果。 3、根据测量数据，用AUTOCAD绘制零件图。 4、整理实验过程，编写实验技术报告。 三、实验方案设计： 1、分析被测件的特点和需要测量的几何特征，确定零件装夹方案：被测件的外观形状是长方体, 需要测量的几何特征是位于该长方体上的通孔、阶梯圆柱孔、小孔、阶梯平面和一槽，由于该零件质量较大，故无需装夹，只需平放于测量工作台面上即可。 2、确定工件坐标系：选择零件上通孔所在的直线为Y轴，相对较平整的平面作为XZ 平面，该平面与Y轴交点作为坐标原点，选择与Y轴平行的一个面的法线方向作为X轴。 3、根据被测几何元素，确定测头（1）A：0°，B：0°；（2）A：90°，B：90°； （3）A：90°，B：180°；（4）A：90°，B：-90°；（5）A：90°，B：0°； 4、根据被测参数确定被测元素、关系计算、形位测量等。选择测头在适当的工件坐标系下进行测量，并将测量数据存储到指定文件中。 四、实验步骤： 1、启动机器： 由于三坐标测量系统是一个多机器的复杂系统，所以要注意各机器的开启顺序。首
快速成形加工实验 班级：姓名:马骁哲学号： 一、实验目的 1、了解FDM 3D打印工艺的成形原理； 2、熟悉FDM 3D打印机的机械结构及操作方法； 3、学习3D打印软件的使用方法。 二、实验内容 1、选择适合打印的三维模型，利用FDM 3D打印机完成加工； 2、测量打印件的尺寸精度； 3、分析影响打印精度及打印效率的关键因素。 三、实验设备 1、HOFI-X1 FDM 3D打印机 2、去支撑用工具钳、工具 四、实验原理 FDM（Fused Deposition Modeling）中文全称为熔融沉积成型3D 打印技术，使用丝状材料(塑料、树脂、低熔点金属)为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度，在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一
层截面。一层成形后，喷头上移一层高度，随后开始加工下一层，由此逐层堆积形成三维工件，打印原理如图1所示。 图1 FDM三维打印技术原理图 在打印过程中，线材通过打印喷头挤出的瞬间将会快速凝固，根据材料的不同以及模型设计温度的不同，打印头的温度也不尽相同。为了防止打印零件出现翘曲变形等问题，一般还需在喷头温度升温后对打印平台进行预热处理，以此降低零件加工过程中的温度梯度。为便于零件加工完成后从打印平台上剥离，一般需在打印平台上预先置放隔层，喷头挤出的线材直接在隔层上成形。 FDM 3D打印技术的优点是材料利用率高、材料成本低、可选材料种类多、工艺简洁。缺点是精度较低、复杂构件不易制造、零件悬垂区域需加支撑、表面质量较差。该工艺适用于产品的概念建模及功能测试，适合中等复杂程度的中小原型，不适合制造大型零件。 五、实验步骤 1、熟悉打印控制软件的操作界面及主要功能模块； 2、熟悉HOFI-X1 FDM 3D打印机的主要结构及操作方法，通过USB数据线连接计算机和打印机，连接电源适配器给打印机供电，如图2所示： 图2 打印机线路连接 3、在控制软件中选择端口并连接打印机，将指导教师指定的标
荆楚理工学院机械工程学院实验报告 姓名学号专业成绩 课程名：机械制造基础日期指导教师 实验题目：切削变形 一、【目的要求】 1 观察切削变形的过程，以及所出现的现象。 2 掌握测量切削变形和计算变形系数的基本方法。 3 研究切削速度、刀具前角和走刀量等因素对切削变形的影响规律。 二、【实验仪器与试剂】 1 设备： CA6140 普通车床 2 工具：游标卡尺、钢板尺、细铜丝等。 3 刀具：YT15硬质合金车刀若干把。 4 试件：30# 钢，轴向带断屑槽的棒料，直径30mm。 三、【实验原理】 在金属切削过程中，由于产生塑性变形，使切屑的外形尺寸发生变化，即与切削层尺寸比较，切屑的长度偏短，厚度增加，这种现象称为切屑收缩。一般情况下，切屑收缩的大小能反映切削变形的程度，衡量切屑收缩的大小可用变形系数表示。即ξ＝L c / L ch 式中ξ──变形系数； L c ──切削长度（ｍｍ）；L c ＝πD/( ｎ-b) ； 对于本实验：槽数ｎ＝ 3 ；槽宽b ＝ 2.5 ；L ch ──切屑长度（ｍｍ）， ⑴计算变形系数的方法用测量切削长度法。 ⑵把实验得到的切屑，冷却后，选出标准切屑，用铜丝沿切屑外部缠绕后拉直，然后用钢板尺测出其长度L ,为提高实验精度，可测 3 ～5 段切屑的长度求出平均值Lc 。 变形系数ξ＝L c / L ch =（πD/n - b ）/ L ch 图 2-1 切屑收缩图
四、【实验方法和步骤】 1、切削速度υ对切削变形的影响 刀具参数：κr＝45°；κr ＇＝8°；λs＝0°；γo ＝10°；αo ＝7°；r ＝0.1 mm 切削用量：f＝0.39 mm /r , ap＝40mm。 图 2-2 车削切屑收缩 改变切削速度，从低速到高速，可先取 υc＝5；10；20；25；30；40；60；80；110 m /min ； ｎ＝53；106；212；265；318；424；636；848；1166r/min ； 用每一种转速切削一段试棒，停车收集切屑并观察切削颜色（注意安全，防止烫伤）。测量并将结果填入表2-1 中。 2、刀具前角对切削变形的影响 刀具参数：κr ＝45°；κr ＇＝8°；λs ＝0°；αo ＝7°；r ＝0.1 mm 。切削用量：f＝0.39 mm /r , ap ＝40 mm υc＝60 m /min 。 改变车刀前角：γo ＝0°；15°；30°。 用不同前角的车刀分别切削一段试棒，停车收集切屑并观察切削颜色（注意安全，防止烫伤）。测量并将结果填入表2-2 中。 3、进给量f 对切削变形的影响 刀具参数：κr＝45°；κr＇＝8°；λs＝0°；γo＝10°；αo＝7°；r＝0.1 mm 。切削用量：ap ＝40 mm υc＝60 m /min 。 改变进给量：f＝0.2 ；0.36 ；0.51 ；0.66 （mm/r ）。 用不同的进给量分别切削一段试棒，停车收集切屑并观察切削颜色（注意安全，防止烫伤）。测量并将结果填入表2-3 中。 五、【实验现象、结果记录及整理】 1将切屑长度测量后取平均值，记录在表2-1 、2-2 、2-3 中，计算变形系数。 表 2-1 切削速度对切削变形影响实验数据记录
目录 ●课题研究的背景及意义 (3) ●课题研究现状分析 (3) ●课题研究方案介绍 (4) ●实验结果 (15) ●数据处理 (14) ●实验总结 (16)
课题的研究背景及意义 背景： 高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。在常规切削加工中备受困扰的一系列问题，通过高速切削加工的应用得到了解决。近年来，由于变频控制的广泛应用，使得以高速电主轴为主导的高速切削技术迅速成为科学研究的焦点，从而进一步推动了高速加工技术的发展。 高速加工保证了加工精度，同时又提高了加工速度，因此，许多高级的制造业对此都很急需。目前，高速加工已具备广阔的发展前景，以及一定的发展条件。比如，航空航天业以及模具加工制造业就是高速加工的两个重要应用领域。航空制造业虽然在20年前就进行铝件的高速加工，但一直未得到重视，随着科技的发展，产品的多样化小批量切削加工大量增加，保证高效率切削加工的同时达到高精度是高速加工的重要发展倾向。世界各大机床制造国如美国、德国、日本等对此进行了大量研究，并不断的推出高技术的高精度高速加工机床。近年来，国内高速电主轴研究已有较快发展，但与国外发达国家相比，还存在较大差距，因此，进一步研究高性能的主轴产品具有重大意义，本课题便是在此背景下进行的。 意义： 随着高速加工的迅速发展，对数控机床电主轴的要求也越来越高，从电主轴的结构特点分析，电动机的定子直接安装电主轴内，这对电动机的散热极其不利，热量积聚所引起的主轴热变形将严重降低机床的加工精度，所以，温升是衡量主轴高速性能的一个重要指标，过高的温度会影响主轴的旋转精度。严重时会使轴承烧伤，所以主轴的热性能是制约其提高转速的重要因素之一。 课题研究现状分析 国际上Bernd Manns和Jay.f.tu建立了一个高速电主轴的热模型，此模型从功率分配角度来研究主轴的热源和散热，从而对主轴的传热机制进行理论计算和实际测验。Chi-Wei.Lin等研究了在高速运转状态下主轴轴承所产生的离心力和陀螺力矩对轴承温升的影响，并因此建立高速电主轴轴承的热-机-动力学模型，定量描述了热变形引起的轴承预紧力对轴承整体刚度和整个主轴动态性能的影响。以及高速旋转离心力和陀螺力矩的影响和主轴单元动态性能对切削区的影响。Creighton等描述了一种可以因热导致的加工误差的主轴的热位移补偿方法，该方法本质上是简单的，且容易应用在使用较少投资的工业环境里。 国内的相关研究也有一定进展，蒋兴奇等考虑轴承载荷和变形的非线性特性以及热摩擦影响下，建立了主轴热变形和固有频率的计算模型。何晓亮等将高速电主轴的轴承、轴承座和主轴作为一个整体，运用节点网络法建立
《机械制造基础》课程实验项目 1 三菱M70数控车编程及仿真 一、实验目的 通过数控仿真软件，进行数控车的编程及仿真操作实验，加深学生对三菱M70数控车系统的理解，掌握数控车的基本编程及操作技能。 二、实验内容 (1)数控仿真系统操作。 (2)简单插补指令G00，G01，G02，G03编程操作 (3)内外圆单一固定循环指令G90编程操作 (4)内外圆复合固定循环指令G71，G72，G73，G70编程操作。 (5)三菱M70数控车加工仿真。 三、实验原理 根据给出的零件图及毛坯尺寸（直径45mm），选择适合的刀具，采用适宜的数控指令进行数控车编程，并在数控仿真系统中完成加工操作。 四、零件图 五、实验报告 1、简述加工思路及程序清单 加工思路： 任务引入:毛坯直径为45mm，长度为75mm。要求分析加工工艺和加工工线，编写加工程序，并完成仿真操作。 任务实施： （1）任务一：零件图分析 ①确定工艺基准。按基准重合原则，将工件坐标系原点定在零件右端面与回转轴线的焦点上。 ②尺寸分析。轴类零件的加工，首先应保证尺寸精度和表面粗糙度，对各表面的位置也有一定的要求，由于零件未标注 公差要求，则根据回转体类零件的特点，径向尺寸公差要求高于轴向尺寸公差要求；其次保证零件总长度尺寸。（2）任务二：加工工艺过程 ①装夹方式的选择。零件的毛坯为Ф45mm捧料，采用卡盘进行装夹 ②刀具的选择及切削用量的确定。根据零件图的加工要求使用了1号外圆车刀 （3）任务三：编写数控程序 （4）任务四：输入程序信息，实行模拟 程序清单： O0001； M03 S600; T0101;
G00 X46.0 Z1.0; G71 U1.5 R1.0; G71 P10 Q20 U0.5 W0.05 P0.2; N10 G00 X27.0 S1200; G01 Z0 F0.1; X30.0 Z-1.5; Z-20.0; X34.0; X38.0 Z-35.0; Z-43.0; G02 X42.0 Z-45.0 R2.0; N20 G01 X46.0; G70 P10 Q20; G00 X100.0 Z100.0; M05; M30; 2、简述数控车仿真加工操作步骤 打开软件按急停1号刀具转到加工位45，工件 长度为选择二维视图REF X”按钮，再按“+”按钮；点击“Z”按钮，再按“+”按钮 （选择“X”按钮和“Z”按钮的顺序可以互相换换，按“+JOG（手动）点 击屏幕选择键“MST输入“600点击“INPUT运用“X”按钮和“Z” SETUP T-ofs”按钮点击屏幕上的“length date按灰色向右方向键选中对应的Z Z=Input”键按灰色向左方向键 到X Z”向不动，沿着“X按“主轴停止”按钮测量特征线，鼠标光标选外 =Input”键在屏幕上打出X轴上 +Input EDIT”按钮按屏幕上的 “EDIT Open(new)INPUT点击 “INPUT点击“MONITOR SEARCH INPUT”键选择 加工完成，结束
研究生实验报告项目名称：三坐标测量实验报告 姓名： 学号： 指导老师： 专业： 2013年11月15日
一、实验要求 1．根据实验室的三坐标测量仪和待测模型确定测量方案； 2. 与几何模型进行比较，分析误差； 3．对模型的几何要素尺寸和误差进行检测； 4．最终绘出模型的三维视图并出图； 二、实验设备 MISTRAL070705三坐标测量机，带有PC-DMIS软件的PC,电源，空压机，冷干机，空气过滤器。 三、实验方案 1.确定零件的具体结构： ①确定各几何元素所需测出的参数 测量零件的大致轮廓为方形，主要几何元素为平面、圆柱、圆柱孔和阶梯孔。因此可以选择测量件的三个垂直面建立空间直角坐标系。需要测量的主要位置误差元素为同轴度。 ②测头标定 测量元素包括垂直方向的圆柱及水平方向的圆柱，因此需要标定垂直方向与水平面四个方向。 ③根据零件确定测量基准 选定模型的1，2，3面为坐标系的三个基准面建立直角坐标系，并以1，2，3面作为测量基准， 2.空间坐标系的建立 面1的法线方向为X轴方向，面2的法线为Y轴方向，选定方形轮廓上平面一角为原点，并根据X轴、Y轴确定Z轴方向。如下图 图1 坐标系的确定
3．测量方案 调用自动测量程序，给定步长，根据平面的高度差，给定适合的补偿参数，然后测量面上选定的一定范围内的一系列坐标，通过与数据模型进行比较，判断相似度。 四、实验方法和步骤 1．开机 首先打开空气压缩机储气罐排水阀排水，然后依次开启空压机、冷干机和测量机气源，检查气压是否在0.4～0.5Mpa范围之内，如果不在此范围内则可通过气源调节阀调节。再依次接通交流稳压电源、UPS电源、控制系统电源和计算机电源，启动PC-DMIS测量程序，屏幕出现如图2初始页面 图2 PC-DMIS初始界面 图3 打开测量零件程序窗口
荆楚理工学院机械工程学院实验报告31 姓名_________ 学号__________ 专业_________ 成绩_______ 课程名：机械制造基础日期 _指导教师赵瑾________ 实验题目：_______________ 机床夹具拆装与调整_____________________ 一、【目的要求】 1. 掌握夹具的组成、结构及各部分的作用 2. 理解夹具各部分连接方法，了解夹具的装配过程 3. 掌握夹具与机床连接、定位方法，了解加工前的对刀方法。 二、【实验仪器与试剂】 1. 铳床一台 2. 铳床夹具一套 3. 拆装、调整工具各一套 三、【实验原理】
四、【实验方法和步骤】 1. 熟悉整个夹具的总体结构，熟悉各元件之间的连接及定位关系。 2. 使用工具，按顺序把夹具各连接元件元件拆开，注意各元件之间的连接状况，并把拆掉的各元件摆放整齐。 3. 利用工具，按正确的顺序在把各元件装配好，了解装配方法，并调整好各工作表面之间的位置。 4. 把夹具装到铳床的工作台上，注意夹具在机床上的定位，调整好夹具相对机床的位置，然后将夹具夹紧。 5?将工件安装到夹具中，注意工件在夹具中的定位、夹紧。 6.利用对刀塞尺，调整好刀具的位置，注意对刀时塞尺的使用。
五、【实验现象、结果记录及整理】 1、找出夹具中的定位元件、夹紧元件。 ①定位元件：定位支承板3，V形块5。 ②夹紧元件：偏心轮及活动V形块。 2、找出夹具中的对刀元件、夹具体及导向元件。 ①对刀元件：对刀块6
②夹具体：零件1
v1.0可编辑可修改 六、【分析讨论与思考题解答】 1、加工中为满足工件的加工精度，试进行定位分析。 建立坐标系如图。 铳轴端槽：长V形块5,限制工件X,X,Y,Y4个自由度 支承板3，限制工件Z 1个自由度，共限制工件 因在工件上只加工一个槽，Z可不限制。 2、夹具是如何与机床相连的 夹具是通过定向键2与铳床连接在一起的。 Y 5个自由 度。
专业及班级：姓名：学号： 实验二：三坐标测量机检测 一、实验目的：通过观察三坐标测量机的检测过程，分析检测的基本原理，掌握三坐标测量机的日常操作过程。 二、实验设备：西安爱德华MQ686三坐标测量仪及其辅助设备。 设备简介：机械整体结构采用刚性结构好、质量轻的全封闭框架移动桥式结构。其结构简单、紧凑、承载能力大、运动性能好。 固定优质花岗岩工作台：具有承载能力强、装卸空间宽阔、便捷的功能。 Y向导轨：采用燕尾式，定位精度高，稳定性能好。 三轴采用优质花岗岩，热膨胀系数小，三轴具有相同的温度特性，因而具有良好的温度稳定性、抗实效变形能力，刚性好、动态几何误差变形小。 三轴均采用自洁式预载荷高精度空气轴承组成的静压气浮式导轨，轴承跨距大，抗角摆能力强，阻力小、无磨损、运动更平稳。 横梁采用精密斜梁设计技术（已获专利），重量轻、重心低、刚性强，动态误差小，确保了机器的稳定。 Z轴采用气缸平衡装置，极大的提高了Z轴的定位精度及稳定性。控制系统采用德国知名的SB专用三坐标数控系统，具有国际先进的上下位机式的双计算机系统，从而极大地提高系统的可靠性和抗干扰能力，降低了维护成本。 三、实验原理： 三坐标测量机：由三个运动导轨，按笛卡尔坐标系组成的具有测量功能的测量仪器，称为三坐标测量机，并且由计算机来分析处理数据（也可由计算机控制，实现全自动测量），是一种复杂程度很高的计量设备。三坐标测量机是一种高效、新颖的精密测量仪器。它广泛应用于机械制造、仪器制造、电子工业、航空工业 等各领域。 分类： 按其精度分为两大类： 计量型：（UMM）1.5 μm+2L/1000 一般放在有恒温条件的计量室内， 用于精密测量分辨率为0.5μm，1或2μm，也有达0.2μm的； 生产型：（CMM）一般放在生产车间，用于生产过程的检测，并可进行末道工序的精加工，分辨率为5μm或10μm，小型生产测量机也有1μm或2μm的。 按结构分为：悬臂式、龙门式、桥式、铣床式 按控制方式分为：手动式、自控式
机械制造基础 实验指导书 编写：XXX 学号： 班级： 姓名： 安徽建筑工业学院机电系机械实验室 2007年9月
目录 实验一刀具几何角度测量 (2) 实验二 CA6140车床结构拆装 (6) 实验三滚齿机调整 (12) 实验四机床夹具拆装实验 (13) 实验五切屑变形 (15)
实验一刀具几何角度测量 实验学时: 2 实验类型:验证性 实验要求:必开 一、实验目的 1、掌握测量车刀几何角度的方法； 2、进一步加深理解各几何角度的定义及其空间位置； 3、验证主剖面座标参考系与各座标参考系之间角度的换算关系； 4、了解万能量角台的结构并掌握其使用方法； 二、实验仪器 万能量角台、外圆车刀（带钢印号） 三、实验内容 1、熟悉外圆车刀切削部分的构造要素； 2、测量外圆车刀的主偏角、副偏角、刃倾角、前角及后角； 3、测量外圆车刀的法向前角、法向后角（根据教学要求选做） 四、实验原理 在切削过程中，车刀切削部分的各刀面和切削刃（刀刃）线在空间占有一定的位置，这些与假设的切削平面、基面、正交平面构成了几何角度，根据这一设想设计刀具万能量角台，就可以测出车刀的各主要几何角度值。 五、万能量角台的构造 如图1所示的万能量角台不仅能测量主剖面参考系的基本角度，而且也能很容易地测量法剖面参考系的各个角度。它主要由底座、立柱、测量台、定位块、大小刻度盘、大小指度片、螺母等组成。其中底座和立柱是支承整个结构的主体。刀具放在测量台上，靠紧定位块，可随测量台一起顺时或逆时针方向旋转，并能在测量台上沿定位块前后移动和随定位块左右移动。旋转大螺母可使滑体上下移动，从而使两刻度盘及指度片达到需要的高度，使用时，可通过旋转测量台的大指度片，使大指度片的前面或底面或侧面与刀具被测要素紧密贴合，即可从底座或刻度盘上读出被测角度数值。 六、测量方法（实验步骤） 1、原始位置调整 如图2将量角台的大小指度片及测量台指度片全部调到零位，并把刀具放在测量台上，使车刀贴紧定位块、刀尖贴紧大指度片的大面。此时，大指度片的底面与基面平行，刀杆的轴线与大指度片的大面垂直。
班级：姓名：学号： 实验一跳动公差测量实验 一、实验目的 1、掌握百分表的安装及使用方法 2、理解掌握跳动公差的概念 3、掌握径向圆跳动、端面圆跳动的测量 二、实验内容 1、百分表的安装 2、利用百分表测量跳动公差 三、实验设备 百分表（架）、滑座、底座、测量轴 四、实验原理 将测量轴（端面）放在滑座上，在被测零件回转一周过程中百分表读数最大值与最小值之间的差值，即为单个测量平面上的径向（端面）圆跳动误差。 五、实验步骤 1. 将百分表（架）、滑座、底座组装成测量仪，并将测量轴装在滑座的两个顶尖上，用 微调螺丝定位 2 . 在被测零件回转一周过程中百分表读数最大差值，即为单个测量平面上的径向跳动 误差。 3、沿轴向选择3个测量平面进行测量，并将测量数据填入表中。表中各点的最大差值 即为该零件的径向跳动误差。 4. 整理数据，整理实验器材，完成实验。
班级： 姓名： 学号： 实验二 水平仪实验 一、实验目的 1．了解框式水平仪的工作原理 2．掌握框式水平仪的使用方法 3．掌握利用框式水平仪测水平 二、实验内容 利用框式水平仪测量某个表面是否水平 三、实验原理 工作原理：当水平发生倾斜时，水准泡的气泡就向水平仪升高的一端移动。由于水准泡 的内壁曲率半径不同，因此产生了不同的分度值。 四、实验设备 框式水平仪 五、使用方法： 测量时使水平仪工作面紧贴在被测表面，待气泡完全静止后方可进行读数。 水平仪的分度值是以一米为基长的倾斜值 ，如需测量长度为L 的实际倾斜则可通过下式进行计算： 实际倾斜值=分度值*L*偏差格数 例如：分度值为0.02mm/m ，L=200m, 偏差格为2格。 实际倾斜值为： mm 008.022******** .0=?? 水平仪零位校对，调整方法： 将水平仪放在基础稳固，大致水平的平板（或机床导轨）上，待气泡稳定后，在一端如左端读数，且定为零。再将水平仪调转180度，仍放在平板原来的位置上，待气泡稳定后，仍在原来一端（左端）读数A 格（以前次零读数为起点），则水平仪零位误差为二分之A 格。如果零位误差超过许可范围，则需调整水平仪零位调整机构（调整螺钉或螺母，使零位误差减小至许可值以内。对于非规定调整的螺钉，螺母不得随意拧动。调整前水平仪工作面与平板必须揭擦试干净。调整后螺钉或螺母等件必须固紧） 六、思考题： 1．如何判断水平仪是否有误差？若有误差如何调整？ 答：将水平仪放在被测平面，记录下水泡的所在刻度（如，右偏n 格），然后原地旋转180°，要是刻度与原来的位置一样（右偏n 格），则水平仪没有误差，否则有。 2．用有误差的水平仪如何判断一个表面是否水平？ 答：将水平仪放在被测平面，记录下水泡的所在刻度，如右偏n 格，然后原地旋转180°，要是刻度与原来的位置相反（左偏）且也偏n 格，则平面水平，否则不平。
机器视觉实验报告
目录 一实验名称 (2) 二试验设备 (2) 三实验目的 (2) 四实验内容及工作原理 (2) （一）kinect for windows (2) （二）手持式自定位三维激光扫描仪 (3) （三）柔性三坐标测量仪 (9) （四）双面结构光 (10) 总结与展望 (14) 参考文献 (16)
《机器视觉》实验报告 一、实验名称 对kinect for windows、三维激光扫描仪、柔性三坐标测量仪和双面结构光等设备结构功能的认识。 二、实验设备 kinect for windows、三维激光扫描仪、柔性三坐标测量仪、双面结构光。 三、实验目的 让同学们对机器视觉平时所使用的仪器设备以及机器视觉在实际运用中的具体实现过程有一定的了解。熟悉各种设备的结构功能和操作方法，以便于进行二次开发。其次，深化同学们对机器视觉系统的认识，拓宽同学们的知识面，以便于同学们后续的学习。 四、实验内容及工作原理 (一)kinect for windows 1.Kinect简介 Kinectfor Xbox 360，简称Kinect，是由微软开发，应用于Xbox 360 主机的周边设备。它让玩家不需要手持或踩踏控制器，而是使用语音指令或手势来操作Xbox360 的系统界面。它也能捕捉玩家全身上下的动作，用身体来进行游戏，带给玩家“免控制器的游戏与娱乐体验”。2012年2月1日，微软正式发布面向Windows系统的Kinect版本“Kinect for Windows”。 2.硬件组成 Kinect有三个镜头[1]，如图1-1所示。中间的镜头是RGB 彩色摄影机，用来采集彩色图像。左右两边镜头则分别为红外线发射器和红外线CMOS 摄影机所构成的3D结构光深度感应器，用来采集深度数据（场景中物体到摄像头的距离）。彩色摄像头最大支持1280*960分辨率成像，红外摄像头最大支持640*480成像。Kinect还搭配了追焦技术，底座马达会随着对焦物体移动跟着转动。Kinect也内建阵列式麦克风，由四个麦克风同时收音，比对后消除杂音，并通过其采集声音进行语音识别和声源定位[2][3]。
机械制造基础实验3D 打印 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
快速成形加工实验 班级：姓名:马骁哲学号： 一、实验目的 1、了解FDM 3D打印工艺的成形原理； 2、熟悉FDM 3D打印机的机械结构及操作方法； 3、学习3D打印软件的使用方法。 二、实验内容 1、选择适合打印的三维模型，利用FDM 3D打印机完成加工； 2、测量打印件的尺寸精度； 3、分析影响打印精度及打印效率的关键因素。 三、实验设备 1、HOFI-X1 FDM 3D打印机 2、去支撑用工具钳、工具 四、实验原理 FDM（Fused Deposition Modeling）中文全称为熔融沉积成型3D打印技术，使用丝状材料(塑料、树脂、低熔点金属)为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度，在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面。
一层成形后，喷头上移一层高度，随后开始加工下一层，由此逐层堆积形成三维工件，打印原理如图1所示。 图1 FDM三维打印技术原理图 在打印过程中，线材通过打印喷头挤出的瞬间将会快速凝固，根据材料的不同以及模型设计温度的不同，打印头的温度也不尽相同。为了防止打印零件出现翘曲变形等问题，一般还需在喷头温度升温后对打印平台进行预热处理，以此降低零件加工过程中的温度梯度。为便于零件加工完成后从打印平台上剥离，一般需在打印平台上预先置放隔层，喷头挤出的线材直接在隔层上成形。 FDM 3D打印技术的优点是材料利用率高、材料成本低、可选材料种类多、工艺简洁。缺点是精度较低、复杂构件不易制造、零件悬垂区域需加支撑、表面质量较差。该工艺适用于产品的概念建模及功能测试，适合中等复杂程度的中小原型，不适合制造大型零件。 五、实验步骤 1、熟悉打印控制软件的操作界面及主要功能模块； 2、熟悉HOFI-X1 FDM 3D打印机的主要结构及操作方法，通过USB 数据线连接计算机和打印机，连接电源适配器给打印机供电，如图2所示： 图2 打印机线路连接 3、在控制软件中选择端口并连接打印机，将指导教师指定的标准零件模型、以及任选的个性化模型导入控制软件；
机械制造基础实验3D 打印
快速成形加工实验 班级：9131011404 姓名:马骁哲学号：913000710022 一、实验目的 1、了解FDM 3D打印工艺的成形原理； 2、熟悉FDM 3D打印机的机械结构及操作方法； 3、学习3D打印软件的使用方法。 二、实验内容 1、选择适合打印的三维模型，利用FDM 3D打印机完成加工； 2、测量打印件的尺寸精度； 3、分析影响打印精度及打印效率的关键因素。 三、实验设备 1、HOFI-X1 FDM 3D打印机 2、去支撑用工具钳、工具 四、实验原理 FDM（Fused Deposition Modeling）中文全称为熔融沉积成型3D打印技术，使用丝状材料(塑料、树脂、低熔点金属)为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度，在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成
工件的一层截面。一层成形后，喷头上移一层高度，随后开始加工下一层，由此逐层堆积形成三维工件，打印原理如图1所示。 图1 FDM三维打印技术原理图 在打印过程中，线材通过打印喷头挤出的瞬间将会快速凝固，根据材料的不同以及模型设计温度的不同，打印头的温度也不尽相同。为了防止打印零件出现翘曲变形等问题，一般还需在喷头温度升温后对打印平台进行预热处理，以此降低零件加工过程中的温度梯度。为便于零件加工完成后从打印平台上剥离，一般需在打印平台上预先置放隔层，喷头挤出的线材直接在隔层上成形。 FDM 3D打印技术的优点是材料利用率高、材料成本低、可选材料种类多、工艺简洁。缺点是精度较低、复杂构件不易制造、零件悬垂区域需加支撑、表面质量较差。该工艺适用于产品的概念建模及功能测试，适合中等复杂程度的中小原型，不适合制造大型零件。 五、实验步骤 1、熟悉打印控制软件的操作界面及主要功能模块；
题目：先进制造技术实验 学院：工学部_____ 学号：__ 姓名：_____ 班级： 13机工__ 指导教师：李庆梅_____ 日期： 2016年5月28日
实验一 三坐标机测量 一、实验目的 通过三坐标测量机的演示性实验，了解三坐标测量机在先进制造工艺技术中所起的作用。 二、实验要求 （1）了解三坐标测量机的组成； （2）了解三坐标测量机的测量原理； （3）了解反求工程的概念。 三、实验原理及设备 图1为Discovery Ⅱ D-8 型桥式三坐标测量机外形图，三坐标测量机的三组导轨相互垂直，形成了 X,Y,Z 三个运动轴，各方向的行程分别由高分辨率精密光栅尺测量，从而组成了机器的空间直角坐标系统，原点位于测量机左前上方。测量工件时，探头（测头）相对坐标系运动，用它来探测处于坐标系内的任 何待测工件表面，即可确定该测点的空间坐标值, 经计算机采集 得到测点数据，按程序规定的要求探测若干点后, 计算机即可对采样数据进行处理，从中计算出被测几何要素的尺寸、形状误差和 在坐标系中的位置, 在对若干要素探测后, 计算机可根据不同的测量要求计算出这些几何要素间的位置尺寸和位置误差。 Discovery Ⅱ D-8 型三坐标测量机配有MeasureMax+（Version 6.4）测量软件，该软件功能强大，内容丰富，整个测量操作过程可由计算机控制自动完成，也可以由操纵杆（见图2.）配合计算机完成部分手动操作。
图2 操作杆四、实验步骤 图3 测量操作流程
实验二快速原型制造 一、实验目的 目前快速原形制造技术已成为各国制造科学研究的前沿学科和研究焦点。通过快速成型机演示性实验，了解快速原型制造在先进制造工艺技术中所起的作用。 二、实验要求 （1）了解快速成型机的组成； （2）了解快速成型机的实体成型原理； （3）通过参观实验室现有快速成型零件，了解快速原型制造的应用。 三、实验原理及设备 快速成形制造工艺采用离散/堆积成型原理成型，首先利用高性能的CAD软件设计出零件的三维曲面或实体模型；再根据工艺要求，按照一定的厚度在Z 向(或其它方向)对生成的CAD模型进行切面分层，将三维电子模型变成二维平面信息（离散过程），然后对层面信息进行工艺处理，选择加工参数，系统自动生成刀具移动轨迹和数控加工代码；并对加工过程进行仿真，确认数控代码的正确性；再利用数控装置精确控制激光束或其它工具的运动，在当前工作层(三维)上采用轮廓扫描，加工出适当的截面形状；将各分层加工的每个薄层自动粘接，最后直至整个零件加工完毕。可以看出，快速成形技术是个由三维转换成二维(软件离散化)，再由二维到三维(材料堆积)的工作过程。 快速原形制造技术的主要工艺方法有光敏液相固化法LSA( Stero Lithography Apparatus)，选区片层粘接法LOM(Laminated Object Manufacturing)，选区激光烧结法SLS(Selective Laser Sintering)和熔丝沉积成型FDM(Fused Deposition Modeling)。本实验采用熔丝沉积成型FDM工艺方法进行快速原形制造，该方法使用ABA丝为原料，利用电加热方式将ABA丝熔化，由喷嘴喷到指定的位置固化。一层层地加工出零件，该方法设备简单，零件精度较高，污染小。 图1为结构图，它由喷头、喷咀、导杆、Z轴丝杆、Z工作台、成型材料盒、支撑材料盒、废料桶、显示面板（Prodigy Plus型机的控制面板在材料盒
机械制造实训方案
机械制造实训方案 一、实习性质、目的和任务 课程性质：机械制造实训是机械类专业学生熟悉冷热加工生产过程、培养实践动手能力、学习《机械制造技术基础》等后续课程的实践性教学环节是必修课。 实习目的：通过实习，培养学生热爱劳动，遵守纪律的品德，培养经济观点和理论联系实际的严谨作风；使学生的基本素质、创新能力、创新意识得到培养和锻炼，并为学习《金属工艺学》、《机械制造工艺学》等后续课程打下实践基础。 实习任务：使学生熟悉机械制造的一般过程，掌握金属加工的主要工艺方法和工艺过程，熟悉各种设备和工具的安全操作使用方法；了解新工艺和新技术在机械制造中的应用；掌握对简单零件冷热加工方法选择和工艺分析的技能；培养学生认识图纸、加工符号及了解技术条件的能力；使学生懂得并能正确地使用常用机床、工具、量具和夹具；锻炼和培养学生的动手能力。 二、实习内容与要求 （一）实习概论课： 1．机械制造在国民经济中的地位。 2．机械制造过程。机械制造实习的内容和安排。 3．机械制造实习的目的和要求。 4．机械制造实习的学习方法。 5．机械制造实习的主要规章制度。 6．入厂安全教育。
（二）铸工实习要求： 1．熟悉铸造生产工艺过程及其特点和应用。 2．了解型砂、芯砂的组成及性能要求。 3．掌握手工造型的基本方法及其选择，熟悉砂型铸造的铸型工艺。 4．了解机器造型的过程及其工艺特点与应用。 5．了解铸造合金熔炼方法和所用设备、冲天炉的规格与炉料。 6．掌握浇注、落砂、清理、检验的方法。 7．掌握铸件常见缺陷及其产生的原因。 8．了解特种铸造主要方法的工艺过程及其特点与应用实例。 内容： ①手工造型：型砂的组成和性能要求。手工造型工具、模样、铸型结构，浇注系统的组成与功用。整模、分模、挖砂、假箱、活块、三箱造型方法示范。 ②机器造型：了解震压造型机与型板、机器造型的原理及操作。 ③砂芯制造：砂芯的作用，砂芯的定位与固定方法，芯砂的特点与组成，芯盒的结构，造芯工艺过程，造芯表演。 ④合金熔炼：铸造合金的种类及其熔化方法与设备，冲天炉的构造与熔化率，冲天炉炉料的组成、作用与加料次序。参观熔炼设备。 ⑤浇注、落砂、清理及检验等工序：各工序的作用及所用的方法与设备，浇注温度与浇注速度对铸件质量的影响，落砂时铸件的温度及其影响，铸件清理的内容与方法，浇、冒口的切除方法，常见铸造缺陷及其产生原因。 （三）焊接实习要求： 1．了解常见焊接方法和热切割的过程，所用的设备与材料，工艺特点。
三坐标测量机操作规程 一、启动前的准备 1.确保实验室温度在20±2℃，湿度在25%--75%RH； 2.确保电路、气路连接正常，机器导轨无障碍物； 3.用酒精擦拭导轨，由向外依次擦拭（严禁用酒精擦洗光栅）； 4.检查电压、地线等是否正常，对前置过滤器、冷干机等进行放水 检查，查看三坐标测量机上的三联过滤器是否干净； 5.打开UPS，再依次打开气源开关（总气阀开关—冷干机开关—三坐 标气源开关），保证气压在0.4MPa—0.6MPa（一般为0.48MPa），调节气压时，将压力表下的黑色旋钮拉下，左右旋转即可调节气压，调好气压后，将黑色旋钮按回原位。 二、测量机系统启动 1.启动计算机，打开测头控制器开关（黑色）； 2.打开控制柜电源开关，系统进入自检状态（操纵盒指示全亮），若
系统稳定，则控制柜里的数字为“7”不变，若系统不稳定，则控制柜里的数字在乱变，那就需要重新启动一次系统（重新关开控制柜电源开关即可，时间间隔需20秒以上）； 3.自检完后，点击PC-DMIS软件图标，启动软件系统； 4.冷启动时，软件窗口会提示进行及其回零操作。此时将操纵盒的 “加电”键(SERYO PWR ON)按下，再按下“自动”键（AUTO），再在软件窗口中点击确定，机器将自动回到零位； 5.待机器回到零位后（零位是系统默认的坐标原点）， PC-DMIS进入 正常工作界面。 三、测量机系统关闭 1.关闭系统时，先将测头移到安全高度； 2.退出PC-DMIS系统，关闭控制柜电源和测座控制器电源； 3.反顺序关闭气源开关（三坐标气源开关—冷干机开关—总气阀开 关），并对过滤器进行放水处理； 4.关闭计算机、UPS等电源。 四、软件界面 在软件窗口中点击“文件—打开/新建”（快捷键：打开CTRL+O,新建：CTRL+N），“新建”文件时需要在“新建零件程序”窗口中的“零件名”处输入名称（名称不能用中文）其余项不管；“打开”文件则只要找到所需文件的路径并双击，PC-DMIS进入正常工作界面。 视图窗口：点击“视图——图形显示窗口/编辑窗口/报告窗口”，按快捷键CTRL+TAB可用来切换“图形显示窗口”和“报告窗口”。“编
课程教学大纲 院(系)：机电工程学院 课程名称：机械制造基础 课程代号：B2011018 适用专业：机械类各专业 上海第二工业大学
课程教学大纲 课程名称 :机械制造基础 英文名称 : 课程代码 : B2011018 一．课程的性质和任务 《机械制造基础》课程是机械专业的一门专业基础课。本课程的任务是使学生掌握机械工程材料的容；了解铸造，锻造，焊接等工艺基础知识和应用，同时了解金属切削原理基本知识，刀具角度，刀具材料和机械零件表面加工等知识。 二．本课程的基本要求 掌握机械工程材料的性能特点；了解金属的晶体结构；掌握铁碳合金相图；掌握钢的热处理；掌握碳钢与合金钢；了解铸铁的分类，用途；掌握铸造，锻造，焊接等工艺基础知识；了解金属切削基本原理，刀具角度标注，刀具材料的要求；能熟悉平面加工，圆柱面加工，圆柱齿轮加工所需设备和加工工艺基本知识。 三．课程容 （一）金属材料的力学性能 教学容：拉伸试样，拉伸曲线，强度，塑性的测量方法及性能指标的意义；布氏硬度，洛氏硬度的测量方法及性能指标的意义；冲击试样，冲击功及冲击韧性的测量方法及意义。 教学要求：掌握强度，塑性，硬度，冲击韧性测量方法及意义。 教学重点：强度，塑性，硬度，冲击韧性测量方法。 实验容：材料硬度性能测量。 （二）金属的晶体结构与结晶 教学容：金属晶体结构；金属实际晶体结构；纯金属的结晶 教学要求：了解金属晶体结构；金属实际晶体结构；掌握纯金属的结晶 教学重点：纯金属的结晶 （三）铁碳合金相图 教学容：纯铁及铁碳合金基本组织；铁碳合金相图分析；典型铁碳合金的结晶过程及其组织；碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响及铁碳合金相图的应用。 教学要求：了解纯铁及铁碳合金基本组织；掌握铁碳合金相图分析，典型铁碳合金的结晶过程及其组织；熟悉碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响及铁碳合金相图的应用。 教学重点：铁碳合金相图分析和铁碳合金分类，典型铁碳合金的结晶过程及其组织，碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响，铁碳合金相图的应用。 教学难点：典型铁碳合金的结晶过程及其组织，碳的质量分数对铁碳合金组织，性能的影响。 实验容：铁碳平衡组织观察（显微组织的区别） （四）钢的热处理 教学容：共析碳钢过冷奥氏体的等温转变过程，转变产物的组织与性能；钢的退火，正火工艺及生产应用；钢的淬火，回火工艺及生产应用；钢的表面热处理。
《误差理论与数据处理》实验指导书 姓名 学号 机械工程学院 2016年05月
实验一误差的基本性质与处理 一、实验内容 1．对某一轴径等精度测量8次，得到下表数据，求测量结果。 Matlab程序： l=[24.674,24.675,24.673,24.676,24.671,24.678,24.672,24.674];%已知测量值 x1=mean(l);%用mean函数求算数平均值 disp(['1.算术平均值为：',num2str(x1)]); v=l-x1;%求解残余误差 disp(['2.残余误差为：',num2str(v)]); a=sum(v);%求残差和 ah=abs(a);%用abs函数求解残差和绝对值 bh=ah-(8/2)*0.001;%校核算术平均值及其残余误差,残差和绝对值小于n/2*A,bh<0，故以上计算正确 if bh<0 disp('3.经校核算术平均值及计算正确'); else disp('算术平均值及误差计算有误'); end xt=sum(v(1:4))-sum(v(5:8));%判断系统误差（算得差值较小，故不存在系统误差） if xt<0.1 disp(['4.用残余误差法校核，差值为：',num2str(x1),'较小，故不存在系统误差']); else disp('存在系统误差'); end bz=sqrt((sum(v.^2)/7));%单次测量的标准差 disp(['5.单次测量的标准差',num2str(bz)]);
p=sort(l);%用格罗布斯准则判断粗大误差，先将测量值按大小顺序重新排列 g0=2.03;%查表g(8,0.05)的值 g1=(x1-p(1))/bz; g8=(p(8)-x1)/bz;%将g1与g8与g0值比较，g1和g8都小于g0，故判断暂不存在粗大误差if g1
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