130558272927108944第一章汽车制造工艺过程的基本概念

汽车制造工艺学中德合作高等双元制专业教研室陈诚教材及参考书教材：王宝玺贾庆祥《汽车制造工艺学》（第3版）机械工业出版社2007.3参考教材：王先逵《机械制造工艺学》（第2版）机械工业出版社2007.2顾崇衔《机械制造工艺学》第一章汽车制造工艺过程的基本概念

第二章工件的装夹和机床夹具第三章汽车零件表面的加工方法

第四章汽车零件的机械加工质量

第五章尺寸链原理与应用第六章机械加工工艺规程的制定

第七章汽车产品设计的工艺性

第八章典型零件制造工艺

汽车制造工艺学第一章汽车制造工艺过程的基本概念第一节汽车的生产过程和工艺过程

第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度

第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征第一章汽车制造工艺过程的基本概念一、汽车的生产过程将原材料转变为汽车产品的全部过程。汽车是由许多零件、部件、分总成等装配而成的。包括原材料的运输、保管，毛坯制造、机械加工及热处理，部件装配和汽车的总装配，产品的品质检验、调试、涂装及包装、储存等。第一章汽车制造工艺过程的基本概念汽车生产过程的组成：1）生产准备过程：指汽车产品在投入正式生产前所进行的各项技术工作和设备购置等准备工作过程。2）基本生产过程：指汽车产品由原材料经过各种工艺过程后转变为成品的过程。3）辅助生产过程：指为保证基本生产过程能正常运行所必需的辅助和维护生产的过程。4）生产服务过程：指为基本生产和辅助生产过程相配套的各项生产服务的过程。第一节汽车的生产过程和工艺过程图1-1载货汽车主要生产过程方框图第一节汽车的生产过程和工艺过程图1-2轿车主要生产过程方框图第一章汽车制造工艺过程的基本概念汽车产品基本生产过程的特点：1）以加工和装配为性质的过程

2）制造工艺的多样化和复杂化

3）设备及其工艺装备品种多、性能用途各异

4）生产周期较长，易受市场变化的影响第一节汽车的生产过程和工艺过程二、汽车制造的工艺过程及其组成工艺过程的定义：汽车制造工艺过程包括毛坯制造工艺过程、机械加工工艺过程、热处理工艺过程、汽车装配工艺过程等。改变原材料的形状、尺寸、相对位置和材料性能，使其成为成品或半成品的那部分生产过程，第一节汽车的生产过程和工艺过程机械加工工艺过程使指在机床上利用切削工具直接改变毛坯的形状、尺寸、相互位置精度和表面质量，使其成为成品的那一部分生产过程。毛坯制造工艺过程指原材料经过铸造、锻造或冲压等方法所完成的那一部分生产过程。汽车装配工艺过程指将加工好的汽车零件，按一定的装配技术要求，使其成为汽车产品的那一部分生产过程。第一节汽车的生产过程和工艺过程汽车加工工艺过程由若干个按顺序排列的工序组成。在各工序中还可由安装、工位、工步和走刀组成。汽车加工工艺过程的组成第一节汽车的生产过程和工艺过程图1-3铣削变速器第一轴两端面简图

a)同时铣削大、小头两端面b)在两道工序中分别铣削大、小头两端面

c)在一道工序中连续(顺序)铣削大、小头两端面第一节汽车的生产过程和工艺过程1.工序指一个（或一组）工人在一个工作地点（或一台设备），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。划分工序的标志是：看工作地点和工艺过程是否变动。工序是工艺过程的基本单元，是制定和计算设备负荷、工具消耗、劳动定额、生产计划和经济核算等工作的依据。第一节汽车的生产过程和工艺过程2.安装同一道工序中，零件在加工位置上装夹一次所完成的那一部分工序，称为安装。是指零件在机床上相对刀具进行的定位和夹紧所完成的那一部分工艺过程。安装的目的就是使工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置。在一道加工序中，应尽量减少安装次数。多次安装，不仅影响生产效率，而且还将影响零件被加工部位间的精度。

第一节汽车的生产过程和工艺过程3.工位指工件在一次安装中，工件在机床上相对于刀具占有的每一个加工位置。在一次安装中可以使工件占有多个加工位置。多工位零件加工方法减少了安装次数，提高了生产效率，特别适合于汽车零件的加工生产。第一节汽车的生产过程和工艺过程图1-4工件在回转工作台上的示意图

1—工件2—机床夹具回转工作台

3—机床夹具固定底座4—分度机构第一节汽车的生产过程和工艺过程4.工步零件在一次安装中，在加工表面、加工刀具、切削用量（转速及进给量）不变的情况下，所连续完成的那一部分工序内容称为工步。划分工步的标志是：四个因素均不变。在汽车的零件加工生产中，为了提高生产效率，常在一次安装条件下，利用多个刀具同时加工多个加工表面，作为一个工步，称其为复合工步。第一节汽车的生产过程和工艺过程如采用复合刀具（如阶梯钻、钻扩、钻锪等）或多把刀具同时加工几个表面；用一个钻头顺序加工一组直径相同的孔等。第一节汽车的生产过程和工艺过程图1-5车削变速器第一轴阶梯外圆

a)在五个工步分别车削五个外圆表面b)在一个复合工步车削多个外圆及端面

第一节汽车的生产过程和工艺过程5.走刀零件一次安装后，在一个工步内，在零件加工表面所连续完成一次切削的那一部分工艺过程。当工件表面的加工余量较大时，在一个工步中可分为几次走刀。第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度一、工件尺寸的获得方法1）试切法特点：生产率低，工件尺寸误差取决于工人的技术水平。适用小批生产。2）调整法特点：生产率较高，加工尺寸的稳定性好，适用于大批生产。3）定尺寸刀具法利用刀具的相应尺寸来保证被加工部位的尺寸。如钻头、铰刀等刀具。4）主动测量法在精密机床上利用检测装置测量和控制加工表面尺寸的一种方法。第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度图1-6静调整法获得镗孔尺寸

a)镗刀调整器b)精镗活塞销孔第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度图1-7挂表式主动测量控制装置

1—活动触点2、3—固定触点

4—百分表5—量杆6—弹簧第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度二、工件形状的获得方法1.轨迹法nf

利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加工表面的形状。

n2.成形法利用成形刀具刀刃的几何形状切削出工件的形状。第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度工件齿轮滚刀包络线3.展成法（包络法）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面形成成形表面。第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度图1-8仿形法车削凸轮外形

1—凸轮(工件)2—车刀3—靠模凸轮4—调整车刀工作角度恒定的凸轮

5—摆杆6—横杆7—溜板8—滚轮9—车刀刀夹第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度三、工件位置公差的保证1.找正法

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。2.夹具装夹法利用专用的夹具，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，从而保证被加工工件的位置公差。该内容将在第二章讨论。第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度四、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尺寸、形状、位置精度是一定的。1.

加工经济精度是指在正常的生产条件（采用符合质量标准的设备、工装和标准技术等级的工人，不延长加工时间）下所能保证的公差等级。加工误差加工成本加工经济精度范围第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度2.

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(µm)适用范围粗车半精车精车滚压（或抛光）11～1320～808～95～106～71.25～2.56～70.04～0.32粗车→半精车→磨削粗磨→精磨超精磨

6～70.63～1.255～70.16～0.6350.02～0.16粗车→半精车→精车→金刚石车5～60.04～0.63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0.01～0.040.01～0.040.01～0.16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0.16～0.010.04～0.326～70.04～0.326～70.04～0.326～70.32～1.257～8粗镗（或扩）→半精镗→磨削粗磨→精磨大批大量生产（精度可因拉刀而定）1.25～2.57～82.5～5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(µm)适用范围内孔表面加工方案及其经济精度11～13≧2010～1110～2071.25～2.58～92.5～5钻→（扩）粗铰→精铰→珩磨拉→珩磨粗镗→半精镗→精镗→珩磨0.63～1.257～9钻→（扩）→拉0.08～0.63

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0.16～0.322.5～58～97～81.25～2.511～1310～208～96～70.63～1.25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6～7主要用于精度要求高的有色金属6～7第二节汽车零件尺寸及形状的获得方法和加工经济精度

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度和表面粗糙度，在具体条件下是会有差别的。随着生产技术的发展、工艺水平的提高，同一种加工方法所能达到的精度和表面粗糙度也会提高。例如：在普通外圆磨床上精磨外圆，一般情况下可达到标准公差6级的精度和Ra≥0.32µm的表面粗糙度，但是在采取适当的措施提高磨床精度以及改进磨削工艺后，可进行镜面磨削，精磨外圆时，能达到标准公差5级以上的精度和Ra=0.16～0.02µm的表面粗糙度。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征1．生产纲领指企业在一年的计划期内应当生产的产品产量（包括备品和废品在内的产品产量）。生产纲领是在生产准备时由决策者确定的，是生产准备的依据，工艺设计的依据。生产纲领不同于计划年产量和实际年产量，它标志着一个企业所具有的生产能力大小和企业的生产规模。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征生产纲领分为产品的生产纲领Q和零件的生产纲领N。零件的生产纲领N与该零件在产品中所用数量n，以及零件的备品率和废品率有关。

N=Qn（1+a%）

（1+b%）

第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征2．生产类型与生产方式将生产纲领所计划确定的零件数量，在一年里分批生产，每批生产的数量即为批量。生产纲领的制定，决定了产品的生产类型，即生产规模。生产类型：企业生产专业化程度的分类。生产专业化可分为产品专业化、零部件专业化和工艺方式专业化。一般分为大量生产、成批生产、单件生产三种生产类型。

第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征表1-1确定生产类型的参考数据(1)大量生产每年生产的汽车零件品种少而稳定，每个产品产量很大。

(2)单件生产每年生产的汽车产品品种很多或不确定，每个产品品种的产量很少或只有几台辆份。

(3)成批生产每年生产的汽车产品品种较多，每一种产品产量较大，汽车产品或汽车零件呈周期性地成批投入生产。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征（1）单件生产单个生产不同结构和不同尺寸的产品或零件。工作地点的生产重复性很小。在汽车产品试制阶段，一次生产一台或几台汽车，不重复或很少重复制造的一种生产方式。如专用设备、工艺装备的生产方式。单件生产在生产组织上很灵活，加工设备为通用设备，专用夹具使用很少，而更多的是采用组合夹具。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征（2）成批生产长期分批轮番生产若干种产品或零件，工作地点的生产呈一定的周期性。在成批生产中，产品成批地、周期性地投入生产，每一工作场地或加工设备分批完成不同零件的一道工序或同一工件的几道相似工序。批量是指每批投产的同一品种的产品或零件的数量。根据批量的大小，成批生产可分为小批生产、中批生产和大批生产。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征（3）大量生产长期重复生产某个产品或零件。产品的年生产数量很大，每台设备或工作地重复地进行一种零件或几种相似零件的某一工序的生产。如汽车、拖拉机等行业的生产方式。由于大量生产的零件数量很多，在生产组织上，按零件的结构或部件的独立功能作用专业化进行，如发动机、变速箱、车身等。为提高生产效率，生产设备常采用专用机床设备、工艺装备，并按工艺规程顺序排列。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征三种不同的生产类型，在实际的生产中可能同时发生在一个企业或一个车间内。这样，既可使多品种小批量零件生产统一起来变为成批大量生产，又可采用先进的生产工艺和生产组织形式。当生产从一种零件转换到另一种零件时，设备或生产线不需调整或稍作调整即可。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征传统汽车的生产，选用生产类型与生产方式的准则是质量、成本、生产率三要素。随着生产技术的发展，消费水平与个性化的提高，以及汽车制造竞争日趋激烈，使传统的大批量生产类型正逐步被多品种变批量生产模式所取代。从而在汽车制造领域内，提出了新的交货时间（T）、质量（Q）、成本（C）、服务（S）准则。根据TQCS的要求，在满足用户需求的前提下，为了在市场竞争中占领优势地位，快速响应制造的概念正在汽车制造业界内推广开来。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征因此，确定一种汽车产品的生产类型、生产方式及制造工艺时，既要对汽车制造技术有深刻的掌握，还要从汽车生产管理的角度作出有战略眼光的选择。现代汽车制造的生产方式，主要有以下三种：1）生产全部零部件，并且组装整车。2）只负责汽车的设计和销售，不生产任何零部件。3）生产一部分关键的零部件(如发动机等)，其余的向其他专业生产厂(公司)成套采购。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征第一种生产方式，如传统上的一些大型、超大型汽车制造企业，这些企业拥有汽车所有零部件设计、加工制造能力，在一个局部地区形成大而全、小而全的托拉斯汽车制造企业。这种生产方式，对市场的适应性极差，难以做到生产设备负荷的平衡，固定资产利用率低，工人工作极不均衡，是一种呆板、跟不上时代的、落后的生产方式。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征第二种生产方式，固定资产投入少，充分适应市场变化快的特点，转产容易，使汽车生产彻底社会化、专业化，如敏捷制造中的动态联盟。其实质就是在互联网信息技术支持下，在全球范围内实现这一生产方式。这种生产方式突出了知识在现代制造中的作用和地位，是一种将传统的汽车制造由资金密集型向知识密集型过渡的先进生产方式。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征第三种生产方式，克服了第一种方式所具有的投资大，对市场适应性差的缺点，也克服了第二种方式不能控制掌握汽车制造中的核心技术和工艺的不足，成为当今汽车制造最普遍的生产方式之一。按这种生产方式运作，汽车生产只控制整车、车身、发动机等核心零部件的设计、生产，其余零部件由专业生产厂家提供。如一些品牌汽车公司，在各自公司周围密布了成百上千的专业生产企业，承担了汽车零、配件和汽车生产所需的专用工装夹具、模具、专用设备的生产供应。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征3．不同生产类型的工艺特征生产类型的不同，生产组织、管理，生产车间的布置，毛坯的制作，设备、工装夹具、加工方法的选择以及对工人技术等级等各方面的要求均不同。制定工艺规程时，必须考虑与生产类型相适应，这样才能取得最大的经济效益。第三节汽车制造企业(公司)的生产类型及其工艺特征各种生产类型的汽车零件机械加工工艺特征生产类型工艺特征成批生产大批大量生产机床设备

单一汽车产品或多品种汽车产品，产品数量较多，产品成批轮番投