机械制造基础实验指导书.docx
《机械制造基础实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造基础实验指导书.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
机械制造基础实验指导书
实验一：
手工电弧焊
实验目的
了解手弧焊的基本理论，熟练掌握手工电弧焊的基本操作及焊接规范参数调整的方法。
观察焊接电流，焊接电压及焊条直径对焊缝成型的影响。
实验内容
焊条类型的选择及焊接规范的正确预置，各种焊接位置的操作及焊接规范对焊接成型的影响。
实验要求
1、在5秒钟内完成引弧，并建立稳定电弧。
2、能够将一根完整的焊条不断弧烧完。
3、焊缝熔宽、堆高均匀，无气孔、夹渣。
4、测试分析焊接电流对焊缝成型的影响。
5、其它同学观看电弧形态
实验装置
1、电焊机1台
2、焊板若干
3、焊条（酸性）若干
4、锤1把
5、砂纸、钢丝刷1把
6、钢板尺1只
实验步骤
1、按下图将电焊机接好：
2、选定焊条类型及直径。
3、预调焊接电流值。
4、采用短路或划擦方法引燃电弧。
实验数据及处理
1、选择几组成型最好的焊接数据记录下表中。
2、记录所选焊件的堆高、熔宽、气孔、夹渣等。
电弧电压
电弧电流
成型分析
堆高
熔宽
电弧电压
电弧电流
成型分析
堆高
熔宽
电弧电压
电弧电流
成型分析
堆高
熔宽
实验报告要求
1、按以上记录说明最佳规范的参数。
2、分析手工电弧焊设备及工作原理。
3、说明焊接电流的调整方法。
4、说明手工电弧焊常见缺陷的种类。
实验二：
CO2气体保护焊接实验
实验目的
了解气体保护焊的基本理论，熟练掌握CO2焊接的基本操作及焊接规范参数的调整方法。
CO2电源与普通手工电弧焊电源的区别。
观察熔滴过度特点。
实验内容
正确安装焊丝及焊接规范的正确预置，保护气体流量调节，短路过渡时可用全位置焊接及不同焊接电流对成型的影响。
实验要求
1、能够使电弧稳定燃烧。
2、观察熔滴的过渡形态
3、焊缝宽度、堆高均匀无气孔、夹渣。
实验装置
1、电焊机1台
2、焊板若干
3、焊丝1盘
4、砂纸铁刷1把
5、CO2气1瓶
6、钢板尺1把
实验步骤
1、按下图将电焊机接好。
2、预装已选定的焊丝。
3、预调焊接电压和焊接电流。
4、打开保护气减压阀。
实验数据及处理
1、选择几组成型最好的焊件并将焊接数据记录下表中。
2、记录所选焊件的堆高、熔宽、气孔、夹渣等。
3、记录熔滴的过度形式。
电弧电压
焊接电流
送丝速度
气孔
夹渣
过渡形式
成型分析
电弧电压
焊接电流
送丝速度
气孔
夹渣
过渡形式
成型分析
电弧电压
焊接电流
送丝速度
气孔
夹渣
过渡形式
成型分析
实验报告要求
1、按以上记录说明最佳规范的参数。
2、细丝熔化极对电源外特性的要求。
3、说明CO2焊常见焊接缺陷的种类。
co2气体保护焊电流电压如何调试？
二氧化碳气体保护焊工艺参数的调节：
影响二氧化碳气体保护焊的工艺参数很多，但是焊工能够自行调节的只有焊接电压，焊接电流，焊丝直径，气体流量，焊丝伸出长度；
l焊接工艺参数参考值：
常用焊丝直径是1.2mm和1.0mm两种，此外还有1.6mm，0.9mm，0.8mm。
其他直径的焊丝很难遇到。
二氧化碳气体保护焊采取短路过渡，所以每一种直径的焊丝的焊接规范区都很宽，在这个区域中，焊接电流与焊接电压必须匹配。
不同直径焊丝二氧化碳气体保护焊参考规范
焊丝直径Φ1.0
焊接电压V19－22
焊接电流A90－180
焊丝伸出长度mm15
气体流量L/min20
焊丝直径Φ1.2
焊接电压V20－30
焊接电流A150－300
焊丝伸出长度mm20
气体流量L/min25
l调节焊接规范的操作程序：
焊机的电流和电压按照下列程序调节；
打开保护气瓶阀门，确认气瓶压力正常；打开焊机电源，确认加热减压流量计工作；加热5分钟；
拆开焊丝包装，把焊丝盘装在送丝机构的盘轴上，打开压紧手柄，用钳子把焊丝头剪成平头，焊丝头应当从焊丝盘下方水平插入送丝滚轮的槽轮；插入送丝软管；
关闭压紧手柄，把焊枪平摊在地面上完全伸直，按动远控盒上的白色快速送丝按钮，送进焊丝直到从导电嘴露头为止，如果是旧焊枪，可以先卸下导电嘴，然后按动微动开关送丝，露头后再装上；
用钳子把焊丝端部剪成45度尖角；
准备好试验钢板，目视焊机的电压表和电流表，左手有意识的把远控盒上的电压调低一些，右手握住焊枪，在试验钢板上引弧施焊；
如果确实电压偏低，握枪的右手会感觉到焊枪头部的强烈振动，听到电弧啪啪的爆断声。
这是电压太低，送丝速度远远大于熔化速度，电弧引燃后又被焊丝踏灭时发出的响声；
如果实际上电压偏高，电弧可以引燃，但是弧长过长，焊丝端部形成巨大熔球，如果熔化速度超过送丝速度太多，电弧会一直返烧到导电嘴，把焊丝和导电嘴熔化在一起，送丝终止，电弧熄灭。
这对导电嘴和送丝机构都会造成损坏，所以引弧时应确认电压没有偏高；
调节焊接电压旋钮，慢慢提升焊接电压，焊丝熔化速度加快，爆断的噼啪声渐渐变成平稳的沙沙声；
观察电压表和电流表，如果电流低于预定值，先提高焊接电流，再提高焊接电压；如果电流高于预定值，先降低焊接电压，再降低焊接电流；
二氧化碳气体保护焊的气孔：
1.焊丝成分不均匀导致的微小气孔：
产生无规律，零星散乱。
立即更换焊丝。
2.气体保护不良导致的成群气孔：
这是最常见的现象。
一旦产生就是一长串气孔。
检查供气系统。
一般都是没气或者气阀故障喷嘴堵塞螺纹漏气流量表结冰等机械原因。
实验三电阻焊实验
一、实验目的
要求学生了解电阻焊的基本原理、周波控制方法及操作过程，焊接参数的设定。
二、实验内容
正确选择反馈方式及预压、通电、冷却、等参数的预调整及试运行，周波控制基本原理。
观察时间、电流等因素对焊接成型的影响。
三、实验要求
1、所有参数预置完成后，应将开关放在实验位置试运行；
2、保持电极形状及良好的导电性；
3、分析通电时间、通电电流对成型的影响。
四、实验装置
1、电阻焊机1台
2、试件若干
3、砂纸、铁刷1把
五、实验步骤
1、确保上下电极平整并通水冷却；
2、正确设定焊接规范参数；
3、观察焊点成型；
4、在时间许可的情况下学生可以自己操作。
六、实验数据及处理
1、分析焊接电流及通电时间对成型的影响；
2、选出几个成型较好的试件，数据记录在下表中。
选择压力
电流刻度
通电周波
缓升周波
缓降周波
焊点直径
成型
选择压力
电流刻度
通电周波
缓升周波
缓降周波
焊点直径
成型
选择压力
电流刻度
通电周波
缓升周波
缓降周波
焊点直径
成型
七、实验报告要求
1、按以上记录说明最佳规范的参数；
2、以上规范选择是采用什么反馈形式。
八、思考题
1、你所使用设备的反馈形式是电压还是电流？
2、缓升在阻焊时主要起什么作用？
3、阻焊除了焊接黑色金属外，还可以进行什么材料焊接？
4、阻焊设备除可进行焊接外，还可以用于那些加工工艺？
5、自命题。
电阻点焊实验报告（仅供参考）
一、实验目的
要求学生了解电阻焊的基本原理、周波控制方法及操作过程，焊接参数的设定。
二、实验内容
正确选择反馈方式及预压、通电、冷却、等参数的预调整及试运行，周波控制基本原理。
观察时间、电流等因素对焊接成型的影响。
三、实验要求
1、所有参数预置完成后，应将开关放在实验位置试运行；
2、保持电极形状及良好的导电性；
3、分析通电时间、通电电流对成型的影响。
四、实验装置
1、电阻焊机DN1-501台
2、试件若干
3、砂纸、铁刷1把
4、防护帽1顶
五、实验原理
1、电阻焊定义：
点焊待焊件装配成搭接接头，并被压紧在两电级之间，利用电阻热熔化母材金属，使之熔化，形成焊点的电阻焊连接方法。
2、电阻焊连接接头的形成过程：
将焊件压紧在两电级之间，施加电极压力后，阻焊变压器向焊接区通过强大的焊接电流，在焊件接触面上形成的物理接触点随着通电加热的进行而逐渐扩大。
塑变能与热能使接触点的原子不断激活，接触面逐渐消失。
继续加热形成熔核，结合界面迅速消失。
停止加热后，核心液态金属以自由能最低的熔核边界为晶核开始结晶，然后沿与散热相反方向不断以枝晶形式向中间延伸，直至生长的枝晶相互接触，获得牢固的金属键结合。
3、电阻焊的特点：
（1）优点：
电阻焊时，熔核的形成，始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔绝，冶金过程简单；加热时间短、热能量集中，故热影响区小，变形与应力也小，通常在焊后不必矫正和热处理；不需焊丝、焊条等填充金属，成本低；操作简单，易于实现机械化和自动化；生产效率高。
（2）缺点：
缺乏可靠的无损检测方法；接头的抗拉强度和疲劳强度均较低；设备功率大，投入成本大，维修较困难。
4、电阻焊电源：
点焊电流以交流电为主，后期主要采用直流电流，其特点为低电压，一般为1~9V，大电流，可为几千至几万安。
5、应用：
主要应用于电阻焊、不同材料的点焊、钎焊、预热退火等。
6、焊接规范：
（1）预压时间
（2）通电时间及电流
（3）保持时间
六、实验步骤
1、确保上下电极平整并通水冷却；
2、正确设定焊接规范参数；
3、焊接过程，数字化，精度控制
预压：
使两电极接触压实，与时间和压力有关
通电
保持
4、观察焊点成型
七、实验数据及处理
选择压力
电流刻度
预压周波
通电周波
保持周波
焊点直径
成型
0.2MPa
55
20
5
20
8mm
良好
选择压力
电流刻度
预压周波
通电周波
保持周波
焊点直径
成型
0.2MPa
55
20
3
20
7mm
良好
选择压力
电流刻度
预压周波
通电周波
保持周波
焊点直径
成型
0.2MPa
65
20
2
20
6mm
良好
实验数据分析：
1、焊接电流：
点焊时，一般在数万安培以内。
焊接电流过小，导致热源强度不足而不能形成熔核，造成未熔合或未完全熔合缺陷；反之，电流过大，使加热过于强烈，引起金属过热、喷溅、压痕过深等缺陷，接头性能下降。
2、通电时间：
只有通电时间超过某最小值时才开始出现熔核；而后随通电时间的增长，熔核快速增大；再进一步增加通电时间熔核增长变慢，渐趋恒定。
如果加热时间过长，组织变差，会使接头塑性指标下降。
八、思考题
1、你所使用设备的反馈形式是电压还是电流？
答：
我所用设备的反馈形式是电压反馈。
2、缓升在阻焊时主要起什么作用？
答：
缓升是为了预压，使两电极接触压实。
3、阻焊除了焊接黑色金属外，还可以进行什么材料焊接？
答：
阻焊除了焊接黑色金属外，还可以焊接有色金属中的铝合金和铜合金。
4、阻焊设备除可进行焊接外，还可以用于那些加工工艺？
答：
还可以用于钎焊、预热退火等加工工艺。
实验四注射成型实验
一、实验目的
（1）分析制品成型工艺条件之间的关系，
（2）明确制品工艺分配关系和拟定合理的工艺条件
（3）查找导致废品的成型工艺因素，学会调整成型参数；
二、实验内容
1、实验内容
（1）观察典型塑料零件注射加工过程，弄清注射周期各步骤状况，包括，预塑、注射、保压、冷却、开模、推出、取件、合模。
在此周期中，冷却时间与预塑时间的一段重合。
（2）观察模具与注射机的关系。
（3）认识注射工艺参数
温度：
注射过程控温部分及原理，温度的设定方法及调节方法、温度与注射产品质量的影响。
压力：
注射过程压力控制部位及原理，压力的设定方法及调节方法、压力对注射产品质量的影响。
时间：
注射过程时间控制部位及原理，时间控制的设定方法及调节方法、时间对注射产品质量的影响。
2、实验程序
（一）开机与调试
打开电源，预热注塑机。
同时设定料温，让模具试运行，在升温过程中，通过开、闭模具,空顶出模具观察模具是否安装、调试停当，同时观察模具与注塑机关系。
（二）闭模
动模快速进行闭合，与定模将要接触时，合模动力系统自动切换成低压（即试合模压力）以低速靠拢后，再切换成高压将模具合紧。
（三）注射装置前移动和注射
确认模具合紧后，注射装置前移，使喷嘴与模具贴合。
液压油进入注射油缸，推动与油缸活塞杆相连接的螺杆，将螺杆头部均匀塑化的物料以规定的压力和速度注入模具型腔，熔料充满模腔的时间极短。
熔体能否充满模腔与注射压力、注射速度、料温密切相关。
注射压力使熔体克服料筒、喷嘴、浇注系统流道、模腔等处流动阻力，以一定的充模速度注射模腔，一经注满，模腔等处的压力即会迅速增大到最大值，而充模速率迅速下降，熔料受到压实。
在其它工艺条件不变时，注射压力过高，则熔料在模腔内充填充过量；注射压力过低，则熔料充模不足，在制品外观质量和内在性能上都有相应影响。
确定注射压力、注射速度大小时，需考虑原料、制品、模具、注射机、以及其它工艺条件等情况，参考经验数据，分析成型过程及制品外观，通过实际成型检验，最终确定。
（四）保压
注射模腔的熔料，由于冷却作用，物料产生收缩，出现空隙，为此须对熔料保持一定的压力使之继续流入进行补缩、增密。
这时，螺杆作用面的压力为保压压力。
保压时螺杆位置将会少许前移。
保压程序中主要控制的工艺条件是保压压力和保压时间。
它们对于提高制品密度，稳定制品形状，改善制品质量均有关系。
保压压力可以等于或低于注射压力，大小以施行压实、补缩作用为量度。
保压时间以保持到浇口刚封闭为好。
过早卸压会引起物料倒流，产生制品不足的毛病；而保压时间过长或保压压力过大，过量的填充会使浇口周围形成内应力，易引起开列，还会造成脱模困难。
（五）冷却和预料
完成保压过程，卸除保压压力之后，模腔内的塑料还需要一段时间来与模具进行热交换冷却定型。
该段冷却时间的长短与塑料的结晶性能、状态转变温度、制品厚度、刚性、模具冷却效率、模温等有关。
最短冷却时间应以制品在脱模时，具有抗拒退顶变形的足够刚性为限。
在保证制品质量的前提下，为获得良好的设备效率和劳动效率，要尽量减少冷却时间和其它程序的时间，以求缩短成型周期。
影响冷却过程的重要因素，除了冷却时间外，还有模温度控制。
提高模温度不仅有助于保持熔体温度，便于溶体流动，对充模有益，而且可以调整塑料的冷却速度，使之均匀一致。
模具温度还利于松弛分子取向，减少壁厚或流程长、形状复杂的制品因补缩不足、收缩不均、内应力高引起的弊病。
但是，模温高与缩短冷却时间又是相矛盾的。
对于结晶性塑料，模温直接影响其结晶度和晶体构型。
塑料在模腔内冷却定型的温度上限处成型塑料的玻璃化温度或热变形温度确定。
制品在模内冷却定型的同时，注射机的螺杆在液压马达驱动下带动塑料流动，由于螺杆头部熔料压力作用，使螺杆在转动的同时又向后腿（螺杆后移距离反映出螺杆头部所积存的熔料体积），当达到成型制品所需的计量值时，螺杆即停止转动和后移，完成预塑程序，准备再次注射。
预塑过程中，螺杆头部熔料压力及注射油缸内液压油回泄阻力分别称为塑化压力及背压。
提高背压，物料受剪切增强，熔料温度上升，熔料的均化程度改善。
但是，螺杆输送能力减小，和螺杆转速低时一样，会延长预塑时间；低背压与低螺杆转速下预塑时，因为转动惯量降低，利于提高螺杆计量和精确度。
背压一般为注射压力。
对于热稳定性差或者熔体粘度低的材料应该选择较低的背压。
对于热稳定性差或熔体粘度高的材料不适宜选择过高的螺杆转速。
料筒温度可以分为二至五段控制，由后段至前段逐渐增加温度，分布差通常在60摄氏度以内。
应避免喷嘴温度过低，发生物料凝结阻塞喷嘴现象，或喷嘴温度过高，出现“流涎”现象。
（六）注射装置后退和开模推出制品
预塑过程完成时，为避免喷嘴与模具长时间接触散热而形成冷料，可将注射装置后退，让喷嘴脱开模具。
模腔内物料冷却定型后，合模装置即行开模，由推出机构实现制品脱模动作。
并准备再次闭模。
三、原材料
聚丙烯
四、主要仪器设备
力马注射成型机LM90L3
注射模（一模两腔）
游标卡尺（精确度0.001mm）
五、实验方法和方案的制定
方法：
在原料、注射机、模具不变条件下，仅改变若干成型工艺条件制取制品。
方案指导思想：
要求改变三大工艺参数之一，观察对制品质量的影响。
同学们也可有目的地制定其它方案，如改变二个或三个工艺参数，观其综合效应（和要求方案比较）。
（一） 准备工作
1、阅读使用注射机的资料，了解设备的工作原理、安全要求和使用程序。
2、了解原料的成型性能和制品质量要求。
参考有关资料、初步拟定实验条件：
原料的干燥条件（根据学校情况可选择做）
料筒温度：
前段180~200℃
中段200~220℃
后段160~170℃
喷嘴温度170~190℃
螺杆转速0~170r/min
保压时间20~60S
模具温度40~80℃
冷却时间15~50S
制品的后处理条件（可选择做）
3、按实验设备使用说明书和操作规程要求，做好注射机的检查、维护工作。
4、动作/低压开、合模操作、安装好实验模具。
（二） 成型制品
1、用手动操作方式，在注射机温度仪器指示值达到实验条件时，再恒温10～20分钟，加入塑料施行预塑。
用慢速度进行对空注射，观察喷嘴流出的料条的离模膨胀和不均匀收缩现象。
料条若光滑明亮，无变色，银丝、气泡，说明原料质量及预塑条件基本适用，可以制取制品。
2、用手动操作方式，依次进行闭模------注射装置前移------注射（充模）------保压------预塑/冷却------注射装置后退------开模------推出制品------推出装置复位等操作。
读出注射压力（表值）、螺杆前进的距离及时间、保压（表值）、缓冲垫厚度、背压及驱动螺杆的液压力（表值）等数值，并记录料筒温度、喷嘴加热值、注射时间、冷却时间和成型周期。
3、用半自动操作方式，在确定的实验条件下，连接稳定地制取5模以上作为第一组制品。
然后依次变化下列工艺条件：
注射速度 注射压力 保压时间 冷却时间 料筒温度 （调节料筒温度后有适当的恒温时间）
制取第二、三、四、五、六组制品。
5、观察各组制品成型过程，记录发生情况和制品外观质量、尺寸变化。
六、实验报告
1、实验内容记录
（1）注射制品名称、塑料材料、颜色等。
（2）实验过程记录，实验过程分几步，每一步做什么工作。
（3）实验设备等，注射机、模具规格、型号。
（4）制品质量测量记录。
2、实验过程分析
分析温度、压力、时间三要素对塑料产品质量的影响。
升级会员 