机械制造装备技术指导书20页Word格式.docx
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3.在由定位实验装置所确定的坐标平面中实现以下：
②在XZ坐标平面中确定圆销4、支承钉5的位置——消除
一个自由度；
至此，盘工件的沿X、Y、Z轴的移动和绕X、Y、Z轴的转动自由度已被消除，实现了工件的完全定位；
（三）柱工件的定位实验内容和步骤
1.认识柱工件定位实验的实验装置，V型块，支承钉，块，柱工件；
2．分别单独实现柱工件沿X、Y、Z轴的移动及绕X、Y、Z轴的转动；
3.将柱工件安放到V型块中，把支承钉和块组合在工件开槽处固定工件，实现柱工件的完全定位；
4、参照不完全定位，欠定位、过定位的定义并通过恰当的方法（增加或减少支承钉或其它）来实现上述定位方法；
四、实验说明及注意事项
在工业生产中，工件通常都是先被定位，后被夹紧。
在本实验中是工件的六点定位演示实验——限制工件的六个自由度，但是工件本身并没有被夹紧。
因此本实验只是对原理的演示，并不代表实际的工装夹具。
五、实验用仪器工具
平口钳
六、实验前的准备
预习实验指导书，复习教材的相关章节。
①六点定位原理：
工件在夹具中的定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这可以通过布置定位支承点限制工件相应的自由度获得。
任何一个工件（刚体）在空间直角坐标系中都具有六个自由度，见图1-4。
以
分别表示沿三个坐标轴的轴向移动（称移动自由度），以
，
分别表示绕三个坐标轴的转动（称为转动自由度）。
由此可见，要使工件在夹具中占有确定的位置，就是要在空间直角坐标系中，通过合理的布置定位元件限制工件的六个自由度。
在x—y平面上布置三个支承钉，把工件放在三个支承钉上，就可限制工件的两个转动自由度
和一个移动自由度
；
在y—z平面上上布置两个支承钉，使工件靠在两个支承钉上，就可限制一个移动自由度
和一个转动自由度
在x--z平面上布置一个支承钉，使工件靠在这个支承钉上，又可限制工件一个移动自由度
。
通过工件与六个支承点接触，限制其六个自由度。
图1-4刚体在空间的六个自由度
②完全定位：
工件定位时，其六个自由度全部被限制的定位称为完全定位．
③不完全定位:
工件定位时，如果该工件根据加工要求只需要限制其部分自由度，虽然工件在空间不占有一个完全确定的位置，但不影响该工序加工要求时称为不完全定位。
④欠定位：
工件实际定位所限制的自由度数目，少于按该工序加工加工要求必须限制的自由度数目称为欠定位。
⑤过定位：
工件定位时，如果出现两个或两个以上的定位支承点重复限制工件上的同一个自由度则称为过定位。
七、思考题
1．一个物体在三维空间中可能有几个自由度，以符号
分别表示沿三个坐标轴的移动，以符号
分别表示绕三个坐标轴的转动。
2．什么是完全定位和不完全定位，二者有什么区别？
3．什么是欠定位和过定位，二者有什么区别？
2偏心夹紧夹具实验
一、实验目的
通过偏心夹紧夹具实验，学习和掌握偏心夹紧夹具的定位和夹紧原理。
二、实验装置及工量具
实验装置：
偏心夹紧夹具机构，工件，见图1-4
工具：
装卸/装配所用工具
I号偏心夹紧夹具：
II号偏心夹紧夹具
图1-4偏心夹紧夹具
1—扳手2—夹具体3—套4—工件5—拉杆6——偏心轮7—手柄8—板手
9—杆10—销11—偏心轮12—垫
三、实验内容及步骤
（一）、I号偏心夹紧夹具实验内容及步骤
1.认识偏心夹紧夹具实验的实验装置；
2．将手柄转到水平位置，把工件安放到夹具体夹槽内；
3.按不同角度转动手柄，即在工件上施加相应的夹紧力；
4．可拆卸夹具，并按照图1-4进行组装；
（二）、II号偏心夹紧夹具实验内容及步骤
偏心夹紧机构是靠偏心轮回转时其半径逐渐增大而产生夹紧力来夹紧工件。
偏心夹紧的偏心轮已标准化，其夹紧行程和夹紧力在夹具设计手册上也给出了，可以选用。
偏心夹紧机构的优点是结构简单，操作方便，动作迅速。
其缺点是自锁性能差，夹紧行程和增力比小。
五实验用仪器工具
六实验前的准备
偏心夹紧的夹紧力可用下式计算：
其中W——夹紧力（N）
Q——手柄上动力（N）
L——动力力臂（mm）
____转动中心
到作用点P间距离（mm）
____夹紧楔角（°
）
——转轴处的摩擦角（°
七思考题
1、偏心夹紧夹具的定位和夹紧原理？
2、结合六点定位原理，分析本实验的定位自由度。
3、本实验中的定位是哪一种类型的定位？
3螺旋夹紧夹具实验
一实验目的：
通过螺旋夹紧夹具实验，学习和掌握螺旋夹紧夹具的定位和夹紧原理。
螺旋夹紧夹具机构，扇形工件，见图1-5
三实验内容及步骤：
1.认识螺旋夹紧夹具机构，
（在本实验中，加工内容是扇形工件的三个Φ8H8的孔）
2.工件端面与定位销轴2的大圆柱面靠紧，工件的右侧面靠紧档销3；
3.用扳手拧动螺母10使工件夹紧，通过开口垫圈将工件夹紧在定位销轴2上；
4．三个Φ8H8孔的分度是由固定在定位销轴2的转盘11来实现的。
当分度定位销5分别插入转盘的三个分度定位套4，4′和4〞时，工件获得三个位置，来保证三孔均匀分布。
分度时，拧动手柄7，可松开转盘11，拔出分度定位销5，由转盘11带动工件一起转过20°
后，将定位销5插入另一分度定位套中，然后顺时针拧动手柄7，将工件和转盘夹紧；
5．可拆卸夹具，并按照图1-5进行组装；
6.清理实验台、装置、工具。
图1-5螺旋夹紧图
1—工件2—定位销轴3—挡销4—定位套5—分度定位销6—手钮7—手柄
8—衬套9—开口垫圈10—螺母11—转盘12—钻模套13—夹具体
本夹具为进行工件钻、铰孔工序的钻床夹具。
工具：
装卸/装配所用工具。
预习实验报告，复习教材的相关章节。
机床夹具的基本组成：
（1）定位元件及定位装置：
用于确定工件正确位置的元件或装置。
（2）夹紧元件及夹紧装置：
用于固定工件已获得的正确位置的元件或装置。
（3）导向及对刀元件。
用于确定工件与刀具相互位置的元件。
（4）在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液压等动力装置。
（5）夹具体：
用于将各种元件、装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。
（6）其他元件及装置：
根据加工需要来设置的元件或装置，
总体来说，对于一个具体的家具，定位、夹紧和夹具体三部分一般是不可缺少的。
（7）夹紧力的计算：
单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按下式计算：
其中，F—单个螺旋夹紧时产生的夹紧力（N）
Q—原始作用力
L—作用力臂（mm）
r’—螺旋副的当量摩擦半径（mm），其值视螺旋副的结构形式而定
—螺杆端部与工件键的摩擦角（°
—螺纹中径之半（mm）
—螺纹升角（°
—螺旋副的当量摩擦角（°
），
=arctan（tan
/cos
）,式中
为螺旋副的摩擦角（°
为螺纹牙型半角（°
1、分析本螺旋夹紧夹具机构的组成并分别指出定位、夹紧和夹具体三部分。
实验二微加工中心选刀换刀
1、实验目的：
1．学习和掌握机电一体化教学实验系统基本组成结构及其工作原理；
2．了解机电一体化设备在选刀换刀过程所用到各种控制用电子元器件和各种位置检测元件的功能及其作用。
2、实验内容及步骤：
本实验是加强学生对机电一体化设备，加工中心（数控机床）的基本组成、工作原理及功能部件、电子元器件、位置检测元件的感性认识。
由学生现场接线调试软件并进行设备运动操作控制选刀换刀的整个过程。
1．加工中心运动控制：
学生可作各轴选择、点动控制、自动控制、正向、反向及回原位控制等运动过程；
2．了解加工中心系统的组成结构及各种功能部件：
PC机，PLC，步进电机，伺服电机，三相异步电动机及液压控制系统等的作用；
选刀换刀动作顺序
微加工中心的选刀换刀主要包括有：
刀库的选刀、Y轴的前进和后退、刀库的旋转定位以及主轴的夹刀和松刀等动作。
选刀换刀的整个动作顺序以及执行机构的动作如表1所示：
表1机械手选刀和换刀动作状态表
序号
名称
主轴松刀
1YA
刀库前进
2YA
选刀命令
M128
刀库旋转
命令
转换主令
Y轴原位
定位完成
1
Z轴原位
2
Y轴定位
4
＋
1SQ
5
3SQ
7
Y轴后退
8
选刀完成
10
Y轴前进
11
主轴夹刀
－
4SQ
12
刀库后退
2SQ
1）按表2所示接好线；
2）将PLC与PC之间的通讯线接好，并弄清通讯端口；
（已接好）
3）将已提供的PLC选刀换刀实验程序打开，写入PLC，并使PLC处于运行状态；
4）运行PC机中的选刀换刀程序；
5）根据提示，设置通讯端口；
（com1）
6）根据提示，进入选刀界面，并选择刀号；
7）根据提示，进入换刀界面；
8）鼠标点击PC界面上的“油泵电机启动”按钮，使油泵电机通电；
9）选择单步或连续工作方式；
10）当选择连续运行方式时，鼠标点击PC界面上的“循环启动”按钮，自动选刀换刀开始直到换刀结束。
当选择单步工作方式时，鼠标点击PC界面上的“循环启动”按钮一次，换刀选刀执行一步，再点击一次，再往下执行一步，……。
3.注意事项
1．夹刀机构动作前，液压电动机必须先启动；
2．本实验中，溢流阀作为安全阀，对整个液压系统起安全保护作用，溢流阀已经调好。
为确保安全，不可擅自调动溢流阀！
3．注意安全！
表2选刀换刀实验面板接线表
连接端点
部件
PLC
面板
部件
刀库（步进）
其它
端
子
名
称
X10
Y轴前极限（右端）
端子
1
＋5V
X11
Y轴后极限（右端）
FP
X12
Y轴原位（右端）
3
RP
X40
主轴松刀（右端）
S/S
24V地
X41
刀库前进（右端）
DOG
刀库原位（右）
X42
刀库后退进（右端）
VIN
Y0
C轴（步进）2
COM0
5V地
Y1
Y轴伺服－脉冲4
Y2
C轴（步进）3
Y轴交流伺服
Y3
Y轴伺服－方向6
＋24V
Y4
Y轴伺服使能29
Y10
X轴正向手动
Y11
X轴负向手动
Y轴前极限（右）
Y12
X轴回原位
9
Y轴后极限（右）
Y14
Z轴正向手动
Y15
Z轴负向手动
Y16
Z轴回原位
COM
Y轴前极限（左端）
COM1
5V地、Y轴交流伺服41
C轴（步进）
直流电源
COM2
端子名称
COM3
COM4
X轴COM1
注：
各部件之间的重复接线不再标出
4．实验前的准备
预习实验指导书并画出控制程序梯形图。
5．实验报告要求
1．简要说明工具软件FX-WIN和选刀界面的作用及其先进性；
2．画出控制程序梯形图并写出相应指令；
3．分析实验结果。
6．思考题
1．微加工中心包括几大部分？
每个部分的作用及工作原理？
；
2．微加工中心机械工作台包括那几个坐标轴，试说明每个轴的驱动原理；
3．试说明液压系统的组成及工作原理；
4．试说明主轴夹刀、松刀的作用及工作原理；
具体操作
1按要求接线，一人接线，一人审核，最终再由老师审核通过才可以开启实验台电源。
2启动桌面的FXGPWIN，打开PLC梯形图中的PC控制程序，将程序传送至PLC，遥控运行。
3启动桌面的HJD_JZ2程序，选择端口com1，操作相关按钮，并仔细观察夹具变化。
实验三PC控制实验
一、实验目的：
1、利用VC编程实现PC对PLC的控制。
2、在VC界面上实现对液压夹具和电动机构的点动和自动控制。
一套完整的动力卡盘组件及零件
一套完整的联动夹具组件及零件
一套铰链夹具组件及零件
一套斜楔夹具组件及零件
一套完整的数控分度头组件及零件
一套完整的数控回转台组件及零件
三、实验内容及步骤：
1、认识实验装置；
2、学生根据接线表接线（为安全起见，主回电路以及PLC外围的继电器KA3输出线路已接好）；
3、征得老师同意后，合上断路器QF1、QF2、QF3和QS；
”
4、使用电源开关SA1给系统供电；
5、根据原理图编写PLC程序传送到PLC，并运行PLC程序；
（注：
本实验PLC梯形图保存路径为E:
\JZ2夹具实验台\PLC梯形图\PC控制。
详细操作步骤参考“数控分度头实验”。
6、双击桌面上VC控制界面的图标；
7、按照VC控制界面的按钮对实验台进行控制；
8、清理实验设备、工量具及实验台。
四实验说明及注意事项
本实验为综合实验，可以实现一次接线而控制全部机构的电动和自动功能。
PC机1台
PLC1台
编程电缆1根
断路器（QF1、QF2，QF3）3个
接触器（KM2）1个
接触器（KM1）1个
继电器（KA1，KA2，KA3）3个
插线若干
三相异步交流电机1台
七思考题
1试说明液压系统的组成和工作原理。
2为什么必须在液压电机启动一段时间后，夹具才能动作？
3在PLC中怎样改变延时时间？
4说明此实验PLC工作的过程。
PC控制实验接线表
面板
X3
动力卡盘行程开关红
动力卡盘行程开关黑
X4
联动夹具行程开关红
联动夹具行程开关黑
X5
铰链夹具行程开关红
铰链夹具行程开关黑
X6
斜楔夹具行程开关红
斜楔夹具行程开关黑
X14
回转台原位红
回转台原位黑
X15
分度头原位红
分度头原位黑
分度头2
回转台2
回转台3
分度头3
动力卡盘继电器上
铰链夹具继电器上
动力卡盘继电器下
24V正
分度头1
5V正
铰链夹具继电器下
回转台1
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