汽车制造工艺学

1、1汽车制造工艺学汽车制造工艺学绪论绪论1、生产生产：将生产要素转变成生产财富并创造效益的输入输出系统2、机械的制造工艺过程通常可区分为热加工工艺过程（包括铸造、塑性加工、焊接、热处理、表面改性等）及冷加工工艺过程。第一章第一章 切削与磨削过程切削与磨削过程1、金属切削加工的目的金属切削加工的目的：使被加工零件的尺寸精度尺寸精度、形状形状和位置精度位置精度、表面质量面质量达到设计与使用要求。2、金属切削加工两个基本条件金属切削加工两个基本条件：切削运动(造型运动)和刀具(几何形态)3、成形运动：成形运动：简单成形运动和符合成形运动4、发生线：发生线：由刀具和工件相对运动形成，分为母线和导线5、成

2、形方法：成形方法：成形法；展成法（包络法） ；轨迹法；相切法（旋转+轨迹运动）6、切削的三种运动：切削的三种运动：（1）主运动：使被切削层转变为切屑, 从而形成工件的新表面（2）进给运动:维持加工得以继续（3）合成切削运动：主运动+进给运动7、切削用量三要素？切削用量三要素？（1）切削速度切削速度 Vc：Vc= dwn/1000（2）进给量进给量 Vf：（式中 Vf为进给量，fz为每齿进给量）（3） 背吃刀量背吃刀量 ap：（dw工件上待加工表面直径； dm工件上已加工表面直径）三者的乘积得到切除率三者的乘积得到切除率：Qz=1000Vcfap8、刀具相关参数：刀具相关参数：fznfnzfV2

3、mwpdda2刀具的组成：刀具的组成：（1）前刀面：切屑流过的刀面。（2）主后刀面：与工件正在被切削加工的表面（过渡表面）相对的刀面。（3）副后刀面：与工件已切削加工的表面相对的刀面。（1）主切削刃 前刀面与主后刀面在空间的交线。（2）副切削刃 前刀面与副后刀面在空间的交线。刀尖刀尖：三个刀面在空间的交点9、定义刀具角度的参考系分为刀具静止参考系刀具静止参考系和刀具工作参考系刀具工作参考系两类。10、正交平面参考系：正交平面参考系：（1）基面 Pr：通过切削刃选定点与主运动方向垂直的平面。基面与刀具底面平行。（2）切削平面 Ps：通过切削刃选定点与主切削刃相切且垂直于基面 Pr的平面。（3）主

4、剖面 Po：通过切削刃选定点垂直于基面 Pr和切削平面 Ps的平面。11、刀具的标注角度：刀具的标注角度：（1）基面中测量的刀具角度：）基面中测量的刀具角度：1）主偏角r: 在基面内测量，是主切削刃在基面上投影与假定进给方向的夹角。2）副偏角r : r在基面内测量，是副切削刃在基面上的投影与假定进给反方向的夹角。（2）正交平面中测量的刀具角度）正交平面中测量的刀具角度:1）前角0:在主剖面内测量，是前刀面与基面的夹角。通过选定点的基面位于刀头实体之外时0定为正值；位于刀头实体之内时0定为负值。2）后角0：后角0在主剖面内测量，是主后刀面与切削平面的夹角。刀面刀面刀刃刀刃3（3）切削平面中测量的

5、刀具角度：）切削平面中测量的刀具角度：1）刃倾角s切削平面内测量，是主切削刃与基面的夹角。当刀尖是切削刃最高点时,s定为正值；反之为负。 （s 影响刀尖强度和切屑流动方向，角度粗负精正影响刀尖强度和切屑流动方向，角度粗负精正）所有角度的实际标注：所有角度的实际标注：12、刀具工作角度：刀具工作角度：刀具在工作参考系中确定的角度。13、刀具工作角度的影响因素？刀具工作角度的影响因素？（1）刀具工作参考系平面（2）刀具安装位置对刀具工作角度的影响（3）进给运动对工作前、后角的影响4涂层刀具14、常用刀具材料、常用刀具材料高速钢高速钢硬质合金硬质合金超硬刀具材料15、高速钢用途：高速钢用途：适用于制

6、造精密刀具制造精密刀具、大尺寸（滚刀、插齿刀）刀具、复杂成形刀具复杂成形刀具、拉刀等。16、硬质合金分类：硬质合金分类：（1）钨钴类硬质合金（YG） ：适合于加工脆性金属材料（2）钨钛钴类硬质合金（YT） ：适合于切削塑性材料（3）钨钛钽（铌）类硬质合金（YW） ：既适用于加工脆性材料，又适用于加工塑性材料17、硬质合金刀具化学稳定性好化学稳定性好，耐热性好耐热性好。允许的切削速度比高速钢刀具高 510 倍18、积屑瘤：积屑瘤：在中低速切削塑性金属材料时, 刀具前面刃口处粘结一些工件材料, 所形成硬度很高的楔块。19、积屑瘤的形成原因积屑瘤的形成原因：切屑的底层与前刀面呈现冷焊状态，而使滞流层

7、金属不断堆积的结果。20、 积屑瘤的特点积屑瘤的特点： 与金属材料的硬化程度有关， 也与刀刃前区的温度和压力状况有关。 （不不稳定性稳定性）21、积屑瘤对切削过程的影响：积屑瘤对切削过程的影响：（1）实际前角增大；（2）增大切削厚度；（3）使加工表面粗糙度增大；（4）切削刀具的耐用度下降。22、一般积屑瘤对切削加工过程的影响是不利的，在精加工精加工时应尽可能避免尽可能避免积屑瘤的产生，但在粗加工粗加工时，有时可充分利用充分利用积屑瘤。23、抑制或消除积屑瘤的措施：抑制或消除积屑瘤的措施：（1）采用低速或高速切削（2）采用高润滑性的切削液（3）适当减少进给量、增大刀具前角（4）适当提高工件材料的

8、硬度（5）提高刀具的刃磨质量（6）合理调节各切削参数间关系，以防止形成中温区域24、切削三个变形区：切削三个变形区：第第变形区变形区：即剪切剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形塑性变形主要集中于此区域。5第第变形区变形区：靠近前刀面前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦（粘结区内摩擦粘结区内摩擦 滑动区外滑动区外摩擦摩擦） 。此变形区的变形是造成前刀面磨损前刀面磨损和产生积屑瘤积屑瘤的主要原因。第第变形区：变形区：已加工面受到后刀面后刀面挤压与摩擦，产生变形。此区变形是造成已加工面加工加工面加工硬化硬化和残余应力残余应力的主要原因。25、常见的切削类型：常见的切削类型：带

9、状切屑；挤裂切屑；单元切屑 ；崩碎切屑26、 切削力的分解切削力的分解： 切削力 Fc、 进给力 Ff、 背向力 FpFc=CFcapxfyvcz（ap影响最大；Vc影响最小，随切屑瘤变化）27、影响切削力的因素？影响切削力的因素？（1）工件材料（2）切削用量（切削速度和被吃刀量与进给量）（3）刀具几何参数：前角影响最大，前角增大，切削力减小； 主偏角增大背向力减小， 进给力增大；（加加工细长轴用工细长轴用 90偏刀减小背向力偏刀减小背向力）（4）刀具材料与切削液（5）刀具的磨损28、切削热和切削温度：切削热和切削温度：CVczfyapx（由影响指数 zyx, 切削速度影响最大）29、刀具磨损

10、三个阶段：刀具磨损三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；急剧磨损阶段30、刀具磨损的原因刀具磨损的原因：硬质点磨损；粘结磨损（与积削瘤有关与积削瘤有关） ；扩散磨损；化学磨损；相变磨损31、刀具耐用度定义：刀具耐用度定义：指一把刃磨好的新刀从投入使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间。32、刀具寿命的影响因素：刀具寿命的影响因素：（vfap）切削速度影响最大切削速度影响最大33、刀具角度选择：刀具角度选择：（1）前角大小取决于：工件材料、刀具材料及加工要求。（2）后角大小取决于：切削厚度、工件材料及工艺系统刚度。（3）工艺系统刚性较好时，主偏角取较小值，有利于降低表面粗糙度；反之取较大值。（

11、4）副偏角大小取决于表面粗糙度（515)，粗加工时取大值，精加工取小值。（5）主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。34、合理的额切削用量合理的额切削用量：保证加工质量的前提下，使刀具的切削性能和机床的动力性能得到充分发挥，并获得高生产率和低加工成本的切削用量。111vpmnpCTv f a635、选择切削用量的原则：选择切削用量的原则：（1）背吃刀量：选取尽可能大的被吃刀量粗加工时，一次走刀尽可能切除全部余量。精加工时，被吃刀量取为 0.10.4mm（2）进给量：选取尽可能大的进给量粗加工时，进给量由机床进给机构强度、刀具强度与刚性、工件的装夹刚度决定。精加工时，进给量由加工精度和表面粗糙度决

12、定（3）切削速度：在被吃刀量和进给量确定后查表选定36、切削液的作用：切削液的作用：冷却（水溶性） 、润滑（非水溶性） 、清洗（水溶性） 、防锈（使用硬质合金刀具硬质合金刀具或者切削脆性材料切削脆性材料时，一般不用切削液）37、磨削特点：磨削特点：可加工高硬度材料；获得很高的加工精度；磨削的径向力大；磨削温度高38、磨削力磨削力（变形时的阻力和运动的摩擦力）可分解为三个分力：切削力切削力 Fc、背向力背向力 Fp和进给力进给力 Ff。 （背向力最大）39、影响磨削力的因素：影响磨削力的因素：（1）砂轮速度 v砂，磨削力（2）工件速度 v、fa，磨削力（3）径向进给量 fr，磨削力（4）砂轮磨损

13、，磨削力第二章第二章 制造工艺装备制造工艺装备1、刀具：刀具：车刀；铣刀；钻头；拉刀。2、钻头：钻头：麻花钻；扩孔钻；铰刀3、钻头前角不是固定值，由外缘向中心逐渐减小。由外缘向中心逐渐减小。4、铣刀用于平面平面、台阶台阶、沟槽沟槽和各种成形面各种成形面的加工。5、周铣法有两种铣削方式：逆铣法（进给速度平稳）和顺铣法。粗加工或是加工有硬皮的毛坯时，多采用逆铣。粗加工或是加工有硬皮的毛坯时，多采用逆铣。精加工时，加工余量小，铣削力小，不易引起工作台窜动，可采用顺铣。精加工时，加工余量小，铣削力小，不易引起工作台窜动，可采用顺铣。6、拉刀齿几何参数：拉刀齿几何参数：齿升量 af；齿距 p；前角0；后

14、角0；刃带宽度 ba17、拉削方式：拉削方式：分层式拉削；分块式拉削；综合式拉削8、拉削拉削应用于大量和批量生产的精加工。可加工孔孔；键槽键槽；平面平面；成形面成形面（优点：优点：拉削加工质量好，生产率高）79、齿轮加工的两类刀具：齿轮加工的两类刀具：成形刀具和展成法。10、齿轮的加工方法：齿轮的加工方法：插齿和滚齿（展成法） ；铣齿（成形法）11、砂轮的六大要素：砂轮的六大要素：磨料；粒度（网号越大粒度越小网号越大粒度越小） ；硬度；结合剂；组织；形状12、CA6140：所能加工最大回转直径为 400mm13、零件表面的形成发生线的方法：零件表面的形成发生线的方法：轨迹法; 成形法; 相切法

15、; 展成法14、无心磨外园组成：无心磨外园组成：砂轮；导板；托板（磨削时，工件以被加工表面自身定位）15、传动链：传动链：（1）外联系传动链运动源和执行件之间有严格的传动比关系（2）内联系传动链两个末端件的转角或移动量之间有严格的比例关系17、滚切斜齿圆柱齿轮：滚切斜齿圆柱齿轮：（1）差动运动传动链差动运动传动链：刀架（A21）1213uy1415-（合成）67 ux工作台（B22）（2）工件附加转动的方向工件附加转动的方向滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图818、基准及其分类基准及其分类： （填空）（填空）19、4 种定位术语：种定位术语：完全定位；不完全定位；欠定位；过定位3、分析定位方案，判断

16、定位是否合理分析定位方案，判断定位是否合理20、常见的定位方式：常见的定位方式：平面；外圆面；内孔；组合表面91021、定位误差的来源与组成：定位误差的来源与组成：基准不重合误差和基准制造（位移）误差22、定位误差的计算？定位误差的计算？（1）在采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。因此计算定位误差，首先要找出工序尺寸的工序基准，然后求其在工序尺寸方向上的最大变动量即可。（2）用几何方法计算定位误差通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动的极限位置；然后运用三角几何知识，求出工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量，即为定位误差。23、夹紧力的

17、原则：夹紧力的原则：夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不振动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形；24、确定夹紧力作用点的原则？确定夹紧力作用点的原则？（1）夹紧力的作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承平面内（2）夹紧力的作用点应位于工件刚性较好的部位（3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工面，以减小切削力对夹紧点的力矩防止或减小工件的加工振动或弯曲变形1125、典型夹紧机构：典型夹紧机构：（1）斜楔夹紧（2）螺旋夹紧（3）偏心夹紧（4）定心夹紧机构：三爪卡盘第第 3 章章 加工质量加工质量1、加工精度与加工误差的关系？加工精度与加工误差的关系？加工误差的大小反映了

18、加工精度的高低2、获得尺寸精度的方法：获得尺寸精度的方法：试切法；定尺寸刀具法；调整法；自动控制法3、获得形状精度的方法：获得形状精度的方法：刀尖轨迹法；成形刀具法；展成法4、获得位置精度的方法：获得位置精度的方法：直接找正；划线找正；夹具定位5、原始误差：原始误差：由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统的误差是工件产生加工误差的根源126、误差敏感方向误差敏感方向一般为已加工表面过切削点的法线方向。7、机床导轨水平面内直线度误差机床导轨水平面内直线度误差： （卧、立机床不同）（卧、立机床不同）当导轨向后凸出时，工件上产生鞍形加工误差；当导轨向前凸出时，工件上产生鼓形加工误差。8、机床

19、主轴回转误差的基本形式：机床主轴回转误差的基本形式：轴向窜动；径向跳动；角度摆动9、车床（工件回转类车床（工件回转类） ：误差敏感方向不变；镗床（刀具回转类镗床（刀具回转类） ：加工时误差敏感方向和切削力方向随主轴回转而不断变化。10、工艺系统：工艺系统：机床、夹具、工件、刀具如车床可通过增加三爪卡盘和工件的刚度来增加系统的刚度11、误差复映：误差复映：由于工艺系统受力变形，使毛坯误差部分反映到工件上的现象12、切削力大小变化引起的加工误差：切削力大小变化引起的加工误差：工件细而长， 由于工件变形，使工件加工后成鼓形工件短而粗， 由于机床的变形，加工后成鞍形13、夹紧力影响：夹紧力影响：三爪卡

20、盘加工薄壁套夹紧变形 解决：加开口套14、重力影响：重力影响：龙门铣横梁 解决 1：重量转移；解决 2：变形补偿15、加工误差：加工误差：系统误差：常值系统误差；变值系统误差随机误差：16、机床静刚度：机床静刚度：加载，卸载是否重合。17、残余应力的产生残余应力的产生：毛坯制造中产生的残余应力；冷校直引起的残余应力；切削加工中引起的残余应力18、减少内应力引起变形的措施：减少内应力引起变形的措施：合理设计零件结构；增加消除残余应力的专门工序；合理安排工艺过程19、点图法：点图法：个值点图；点图20、工艺过程稳定性判别：工艺过程稳定性判别：同时满足没有点子超出控制限；大部分点子在中心线上下波动，

21、小部分点子靠近控制限；点子变化没有明显规律性21、零件表面质量零件表面质量包含表面微观几何形状特征和表面物理力学性能的变化xR1322、表面质量对零件使用性能的影响：表面质量对零件使用性能的影响：（1）表面质量对零件耐磨性的影响（2）表面质量对零件工作精度和配合质量的影响（3）表面质量对零件疲劳强度的影响（4）表面质量对零件耐腐蚀性能的影响23、表面层残余应力的产生表面层残余应力的产生：拉压：磨削+热态塑变；压压：切削加工硬化24、残余应力有拉应力和压应力之分：残余应力有拉应力和压应力之分：残余拉应力残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度；降低零件耐腐蚀性残余压应力残余压应

22、力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力， 延缓疲劳裂纹的扩展， 从而提高零件的疲劳强度；可增强零件的耐腐蚀性25、机械加工过程中振动的类型机械加工过程中振动的类型：自由振动；强迫振动（频率与干扰力的频率有关频率与干扰力的频率有关） ；自激振动（不会自行消失，频率等于或接近于系统的固有频率）（不会自行消失，频率等于或接近于系统的固有频率）26、磨削烧伤的三种形式：磨削烧伤的三种形式：淬火烧伤：工件表面温度超过相变临界温度，在冷却液作用下回火烧伤：工件表面层温度只是超过原来的回火温度退火烧伤：工件表面层温度超过相变临界温度，无冷却液第四章第四章 机械加工工艺规程机械加工工艺规程1、工艺过程：工艺过

23、程：生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和物理、力学性能等，使其成为成品或半成品的过程（零件加工零件加工+产品装配产品装配）2、机械加工工艺过程的组成：机械加工工艺过程的组成：工序、安装、工位、工步、走刀（一个或一组工人在一个工作地点， 对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程叫工序工序。 ）3、生产类型的划分：生产类型的划分：单件小批生产；大批大量生产；中批生产4、结构工艺性内容：结构工艺性内容：毛坯加工可行性；加工经济性。5、定位基准选择定位基准选择： （简答）（简答）粗基准选择原则粗基准选择原则： （加工表面与不加工表面的，相对位置精度（加工表面与不加工表面的，相对位置精度； ）各加工表面有足够的余量（1）选择与加工表面有关但不加工表面。（2）有多个加工表面时，合理分配各加工面的余量（3）作为粗基准表面应平整，以便工件定位准确，夹紧可靠（4）粗基准一般不重复使用精基准选择原则精基准选择原则： （减少定位误差，保证加工精度）（减少定位误差，保证加工精度）基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则；保证零件定位准确，夹紧可靠，操作方便原则146、加工阶段的划分：加工阶段的