汽车制造工艺学

1、1. 教学安排* 学时：32学时 学分：学分： 2 考核标准: 考试（闭卷闭卷, ,80）平时成绩（20） 考试题型：判断题、选择题、问答题、分析题、考试题型：判断题、选择题、问答题、分析题、计算题和绘图题共六大类。计算题和绘图题共六大类。汽车制造工艺学汽车制造工艺学2 .课程主要内容绪论：汽车制造工艺概述绪论：汽车制造工艺概述第2章 工件的定位和机床夹具（*）第3章 机械加工质量分析第4章 机械加工工艺规程的制定（*）*绪论：汽车制造工艺概述绪论：汽车制造工艺概述*(1)1774年，威尔金森发明了镗床(3)1887年，美国的汤普森发明电阻焊(2)18301850年，惠特沃思制造出螺纹差动原理

2、检具(4)1935年出现液压压延工艺例：影响汽车发展的几项制造技术汽车发展与制造技术的关系 汽车的发展与制造技术水平密切相关，后者对前者既促进又制约。*汽缸* 电阻焊就是将工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态.*(3）18301850年，惠特沃思制造出螺纹差动原理检具由两个螺旋副组成的使活动的螺母与螺杆产生差动（即不一致）的螺旋传动称为差动螺旋传动。可产生极小的位移，而其螺纹的导程并不需很小，加工较易。所以差动螺旋传动机构常用于测微器、计算机、分度机及诸多精密切削

3、机床、仪器和工具中。*(4）1935年出现液压压延工艺*l * * 汽车的发展与制造技术水平密切相关，后 者对前者既促进又制约. 制造业是国民经济的支柱产业；为各个 部门提供先进的手段和装备。 制造技术的水平标志一个国家的经济实 力、科技水平、生活水准和国防实力。*1.1 1.1 生产过程生产过程 生产过程生产过程是指将原材料转变为汽车产品的全过程。包括原材料的运输、产品的技术生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理、部件及产品的装配、检验、调试、油漆与包装，产品的销售和售后服务等。 生产过程可以分为主要生产过程和辅助生产过程。原材料原材料毛坯毛坯热处理热处理机加工机加工装配装配试验试验调

4、整调整汽车汽车产品产品锻造锻造铸造铸造粉末冶金粉末冶金冲压冲压正火正火退火退火淬火淬火回火回火车削车削铣削铣削磨削磨削镗削镗削合件合件组件组件部件部件整车整车 1 生产过程与工艺过程注：热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的晶相组织结构，来控制其性能的一种金属热加工工艺。机械加工是指通过一种机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。 工艺过程的基本概念 工艺过程设计是产品设计和制造过程的中间环节，是企业生产活动的核心，也是进行生产管理的重要依据。 工艺过程工艺过程：生产过程中直接改变生产对象的形状、尺寸、形状、尺寸、相对位置和力学物理性能相对位置和力学

5、物理性能等，使其成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。该过程可以通过不同的工艺方法来完成，因而工艺过程又可具体分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、特种加工、热处理、装配等工艺过程。 1.2 机加工的工艺过程机械加工工艺过程机械加工工艺过程 机械加工工艺过程指主要生产过程中的零件机械加工、产品装配，是生产过程中的一个局部过程。 其特点是直接改变原材料或毛坯形状、尺寸、性能。本书主要讲解汽车零件机加工工艺。 机械加工工艺过程分为若干工序，既毛坯到零件的转变过程是由一个或若干个工序组成，并按照一定顺序依次完成所有加工内容。机械加工工艺规程机械加工工艺规程 在具体的机械加工条件下，对于某个零件或产品

6、，用文字按规定的表格形式书写成的工艺文件，称为机械加工工艺规程。 其特点是在理论和实践基础上制定，用于规定产品或部件制造工艺过程与操作方法，是组织生产与进行技术准备的依据。 1.2 机加工的工艺过程1.3 机加工艺过程的组成 组成工艺过程的基本单元是工序。工序是由工步、走刀、安装（装夹）及工位组成的。 12.5其余0.81.6 机械加工工艺过程和装配工艺过程都是由按一定顺序排列的工序组成的。对于机械加工工艺过程，毛坯依次通过各道工序逐渐变成所需要的零件。切端面打中心孔切端面打中心孔外圆加工倒角倒角键槽加工工序1工序2工步1工步2工序3工艺过程走刀工序：是指一个（或一组）工人，在一台机床上（或一

7、个工作地点），对一个（或同时几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。 工人、工作地、工件、连续作业是构成工序的四个要素，其中任一要素改变即构成新的工序。连续作业是指在该工序内的全部工作要不间断地连续完成。例如：一个工人在车床对传动轴的加工 夹持大头，车小头外端面、倒角、外圆柱面、退刀槽 调头夹持小头，车大头外端面、倒角、外圆柱面一道工序注意注意：若把1、2的车削工作分成二人，分别在二台机床去加工，则为二道工序。12思考思考：若二人分别在二台机床都上做1、2工作，那么，应划分几个工序？安装（装夹）：安装是指工件经过一次装夹（即定位与夹紧）后所完成的那一部分工艺过程。在一个工序中，有的工件只需装夹

8、一次，也有需多次装夹的。如果从减少装夹误差及装夹工件花费的工时考虑，应尽量减少装夹次数。1-2 工艺过程12工件工位：当应用转位（或移位）加工的机床（或夹具）进行加工时，在一次装夹中，工件（或刀具）相对机床要经过几个位置依次进行加工，在每一个工作位置上所完成那一部分工艺过程，称为工位。一道工序可以有一个工位，也可以由多个工位。123例如：在旋转工作台上，1位和2位分别对工件进行不同部位或内容的加工，3位为装卸工件，则工件加工有三个工位。立轴式回转工作台：立轴式回转工作台：一个安装有四个工一个安装有四个工位。位。工位工位I：装卸工件，：装卸工件，工位工位IIIV：分别加：分别加工零件的三个表面。

9、工零件的三个表面。思考思考：采用多工位加工有什么优点？工步：在加工表面、切削刀具、切削用量都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程，称为工步。 三个条件中，只要有一个条件发生变化，就是另一个工步。有时为了提高生产率，把几个待加工表面用几把刀具同时加工，这也可看作一个工步，称为复合工步 。f n 复合工步一次转位形成一次转位形成一个工步（复一个工步（复合工步）合工步）复合钻头复合钻头同时铣几个平面同时铣几个平面思考思考：采用复合工步有什么优点？切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。一个工步可包括一次或数次走刀.走刀次数又称行程次数。走刀 2.1 生产纲领生产纲领 生产纲领生产

10、纲领是指企业在计划期（通常为一年）内应是指企业在计划期（通常为一年）内应当生产的当生产的产品产量产品产量和和进度计划进度计划。当计划期为一年时，。当计划期为一年时，零件的生产纲领零件的生产纲领N可按下式计算：可按下式计算：%)1%)(1 (baQnN式中，式中， Q：产品的年产量（台：产品的年产量（台/年）；年）； n：每台产品中该零件的数量（件：每台产品中该零件的数量（件/台）；台）； a%：备品的百分率；：备品的百分率； b%：废品的百分率。：废品的百分率。 2 生产类型与工艺特征2.2 生产类型生产类型 生产类型是指企业生产专业化程度的分类。一般分为生产类型是指企业生产专业化程度的分类。

11、一般分为单件小批单件小批量生产、成批生产、大批大量生产量生产、成批生产、大批大量生产三种类型。三种类型。（1 1）单件小批量生产单件小批量生产 产品的种类多而同一产品的产量很小，加工地点的加工对象完全不重复产品的种类多而同一产品的产量很小，加工地点的加工对象完全不重复 或很少重复。（重型机器、专用设备或新产品试制）或很少重复。（重型机器、专用设备或新产品试制）（2 2）成批生产成批生产 成批生产的主要特征是：工作地点的加工对象周期性地进行轮换。成批生产的主要特征是：工作地点的加工对象周期性地进行轮换。 （普通机床、纺织机械等）（普通机床、纺织机械等）（3 3）大批大量生产大批大量生产 产品的数

12、量很大，大多数工作地点长期进行某一零件的某一道工序的产品的数量很大，大多数工作地点长期进行某一零件的某一道工序的 加工。（汽车、轴承、自行车等）加工。（汽车、轴承、自行车等）生产纲领与生产类型的关系生产纲领与生产类型的关系 表表 1-4 各种生产类型的规范各种生产类型的规范零件的年生产纲领零件的年生产纲领（件（件/年）年）生产类型生产类型重型机械重型机械中型机械中型机械轻型机械轻型机械单件生产单件生产小批生产小批生产中批生产中批生产大批生产大批生产大量生产大量生产551001003003001000100020202020200200200200500500500500500050005000

13、500010010010010050050050050050005000500050005000500050000 从工艺特点上看，小批量生产和单件生产的工艺特点相似，大批生产和大量生产的工艺特点相似.表 1-5 各种生产类型的工艺特点 特 类型 点项 目单件小批生产中批生产大批生产加工对象经常变换周期性变换固定不变毛坯的制造方法及加工余量木 摸 手 工 造型；自由段。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属模；部分铸件用模锻，毛坯精度中等。加工中等广泛采用金属模机器造型、压铸、精铸、模锻，毛坯精度高，加工余量小机床设备及其布置形式通用机床，按类别和规格大小，采用机群式排列布置部分采用通用机床，部

14、分采用专用机床，按零件分类，部分布置成流水线，布置成机群式广泛采用专用机床，按流水线或自动线布置夹具通用夹具或组织夹具，必要时采用专用夹具广泛使用专用夹具，可调夹具广泛使用高效的专用夹具生产类型不同，其工艺特点有很大差异生产类型不同，其工艺特点有很大差异刀具和量具通用刀具和量具按零件产量和精度部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具广泛使用高效专用刀具和量具工件的装夹方法划线找正装夹，必耍时采用通用夹具或专用夹具装夹部分采用划线找正、广泛采用通用或专用夹具装夹具广泛使用高效率专用刀具和量具装配方法广泛采用配刮少量采用配利，多采用互换装配法采用互换装配法操作工人平均技术水平高一般高生产率低

15、一般低成本高一般低工艺文件用简单的工艺过程卡管理生产有较详细的工艺规程，用工艺卡管理生产详细制订工艺规程，用工序卡、操作卡及调整卡管理生产各种生产类型都朝柔性化方向发展生产过程发展趋势：智能化 柔性化3.1 工件尺寸的获得方法工件尺寸的获得方法1). .试切法试切法 先试切出很小一部分加工表面，测量试切所得的先试切出很小一部分加工表面，测量试切所得的尺寸，按照加工要求作适当调整，再试切、测量，如此尺寸，按照加工要求作适当调整，再试切、测量，如此经过两、三次试切和测量，当被加工尺寸达到要求后，经过两、三次试切和测量，当被加工尺寸达到要求后，再切削整个待加工表面。再切削整个待加工表面。 3 加工精

16、度的获得方法2). .定尺寸刀具法定尺寸刀具法 用具有一定尺寸精度的刀具（如铰刀、扩孔刀、用具有一定尺寸精度的刀具（如铰刀、扩孔刀、钻头等）来保证工件被加工部位（如孔）的尺寸精度。钻头等）来保证工件被加工部位（如孔）的尺寸精度。 n n3). 调整法调整法 利用机床上的定程装置或对刀装置或预先调整好的利用机床上的定程装置或对刀装置或预先调整好的刀架，使刀具相对于机床或夹具达到一定的位置精度，刀架，使刀具相对于机床或夹具达到一定的位置精度，然后加工一批工件。然后加工一批工件。 在大批量生产中，多用定程挡块、样件、样板等对在大批量生产中，多用定程挡块、样件、样板等对刀装置进行调整。刀装置进行调整。

17、f n4). 自动控制法自动控制法 使用一定的装置，在工件达到要求的尺寸时，自动使用一定的装置，在工件达到要求的尺寸时，自动停止加工。停止加工。（1）自动测量：机床上有自动测量工件尺寸的装置，）自动测量：机床上有自动测量工件尺寸的装置，在工件达到要求的尺寸时，自动测量装置即时发出指令在工件达到要求的尺寸时，自动测量装置即时发出指令使机床自动退刀并停止工作。使机床自动退刀并停止工作。（2）数字控制：机床中有控制刀架或工作台精确移动）数字控制：机床中有控制刀架或工作台精确移动的步进马达、滚珠丝杠螺母副及整套数字控制装置，尺的步进马达、滚珠丝杠螺母副及整套数字控制装置，尺寸的获得（刀架的移动或工作台

18、移动）由预先编制好的寸的获得（刀架的移动或工作台移动）由预先编制好的程序通过计算机数字控制装置自动控制。程序通过计算机数字控制装置自动控制。3.2 工件形状的获得方法工件形状的获得方法1). .轨迹法轨迹法 nf 利用切削运动中刀利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加尖的运动轨迹形成被加工表面的形状。工表面的形状。 n2). .成形法成形法 利用成形刀具刀刃的几何利用成形刀具刀刃的几何形状切削出工件的形状。形状切削出工件的形状。工件齿轮工件齿轮滚滚刀刀包络线包络线3). 展成法（包络法）展成法（包络法） 利用刀具和工件作展成切削运动时，刀刃利用刀具和工件作展成切削运动时，刀刃在被加工表面上的包络

19、面形成成形表面。在被加工表面上的包络面形成成形表面。 节圆处的相对速度为节圆处的相对速度为0，即为瞬时转动中心，故，即为瞬时转动中心，故称此方法为有瞬心包络法。称此方法为有瞬心包络法。3.3 工件位置公差的保证工件位置公差的保证1). .找正法找正法 利用测量工具及辅助工具，确定工件相对于刀具利用测量工具及辅助工具，确定工件相对于刀具的位置，从而保证被加工工件的位置公差。的位置，从而保证被加工工件的位置公差。2). .夹具装夹法夹具装夹法 利用专用的夹具，确定工件相对于夹具的位置，利用专用的夹具，确定工件相对于夹具的位置，而夹具与机床的相对位置易于保证，从而保证被加工而夹具与机床的相对位置易于

20、保证，从而保证被加工工件的位置公差。工件的位置公差。3.3 加工精度和表面粗糙度加工精度和表面粗糙度 工件经机械加工后获得的表面，其尺寸、形状、相工件经机械加工后获得的表面，其尺寸、形状、相对位置总会存在一定的加工误差。对位置总会存在一定的加工误差。 在正常的生产条件下，不同的加工方法所能达到的在正常的生产条件下，不同的加工方法所能达到的尺寸、形状、位置精度是一定的。尺寸、形状、位置精度是一定的。 1). 加工经济精度加工经济精度是指在是指在正常的生产条件（采用正常的生产条件（采用符符合质量标准的设备、工装合质量标准的设备、工装和标准技术等级的工人，和标准技术等级的工人，不延长加工时间不延长加

21、工时间）下所能）下所能保证的公差等级。保证的公差等级。加工误差加工误差加工成本加工成本 12341c2c3c4c加工经济精度范围2). 表面粗糙度表面粗糙度工件表面的几何微观不平程度。 一般情况下，每种加工方法的加工经济精度，具有相对应的表面粗糙度范围，即尺寸公差等级和表面粗糙度等级是相对应的。 在特殊情况下，加工经济精度与表面粗糙度范围不相对应。nP往复平动磨条工件外圆表面加工方案及其经济精度加工方案经济精度公差等级 (IT)表面粗糙度Ra(m)适用范围粗车 半精车 精车 滚压（或抛光）1113208089510671.252.5670.040.32粗车半精车磨削 粗磨精磨 超精磨 670.

22、631.25570.160.6350.020.16粗车半精车精车金刚石车560.040.63粗车半精车粗磨精磨镜面磨 精车精磨研磨 粗研抛光 适用于除淬火钢以外的金属材料 除不宜用于有色金属外，主要适用于淬火钢件的加工 主要用于有色金属 主要用于高精度要求的钢件加工5级以上5级以上5级以上0.010.040.010.040.010.16浮动镗精镗（或铰）粗镗（或扩）粗铰精铰钻扩 铰粗铰精铰铰精度要求很高的孔，若以研磨代替珩磨，精度可达6级以上，Ra可降低到0.160.010.040.32670.040.32670.040.32670.321.2578粗镗（或扩）半精镗磨削 粗磨精磨大批大量生产

23、（精度可因拉刀而定）1.252.5782.55半精镗（或精扩）加工方案经济精度公差等级 (IT)表面粗糙度Ra(m)适用范围内孔表面加工方案及其经济精度1113201011102071.252.5892.55钻（扩）粗铰精铰珩磨 拉珩磨粗镗半精镗精镗珩磨0.631.2579钻（扩）拉0.080.63 加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属主要用于有色金属0.160.322.5589781.252.51113102089670.631.25粗镗半精镗精镗金刚镗主要用于淬火钢，不宜用于有色金属67主要用于精度要求高的有色金属67 值得注意的是，表中的数据都是生产实际中的统计资料，这是在一般情况下可能达到的精