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汽车制造工艺学ok

汽车制造工艺学总结

§1汽车拖拉机工艺过程概述

§1-1生产过程的概念

一、生产过程与工艺过程的概念

1、生产过程指将原材料转变为产品的过程。

2、工艺过程指在生产过程中，改变生产对象的尺寸、形状、相对位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。

二、工艺过程的组成

1、工序即一个或一组工人在一个工作地（机床设备），对一个或同时对几个工件所连接完成的那一部份工艺过程。

划分工序的依据：

工作地不变、加工连续完成。

2、安装

安装是指工件在一道工序通过一次装夹后所完成的那一部分工序。

一道工序内可有一次或多次安装。

安装会影响加工精度与生产率。

3、工位

工位是指为了完成一定工序内容，一次装夹工件后，工件与机床夹具或设备的可动部分一起，相对于刀具或设备的固定部分的位置变动后所占据的每一个位置上所完成的那部分工艺过程。

多工位加工可减少安装次数、提高生产率。

4、工步

工步是指在加工表面，切削刀具和切削用量中的主轴转速及进给量不变的情况下，所连续完成的那部分工艺过程

用多刀同时加工几个表面，也是一个工步，称之为复合工步。

§1-2工件尺寸及形状获得方法和加工经济精度

一、获得工件尺寸的方法

1、试切法：

小批量生产

2、静调整法：

大批量生产

3、定尺寸刀具法：

4、主动及自动测量控制法：

精密加工

二、获得工件形状的方法

1、轨迹法；利用切削运动中刀具刀尖的运动轨迹以形成工件被加工表面的形状

2、成形刀具法；利用成形刀具切削刃的几何形状切削出工件的形状

3、展成法；利用刀具和工件作展成切削运动时，由刀具切削刃连续运动的轨迹包络成工件形状的方法。

三、加工经济精度和表面粗糙度

加工经济精度是指在正常生产条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和使用标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的公差等级。

每一种加工方法的加工经济精度都与一定范围的公差等级相对应,也有相应的表面粗糙度。

就一般而言，尺寸公差等级和表面粗糙度是相对应的，公差等级愈高，表面粗糙度愈小。

但是，加工经济精度对应的公差等级并不是一成不变的；它将随着机械加工水平的不断提高、设备和工艺装备的改进而逐渐提高。

§1-3生产类型与工艺特征

一、生产纲领与生产类型

（一）生产纲领

指企业计划期内应当生产的汽车产品产量和进度计划。

（二）生产类型

1、生产类型的概念

生产类型，是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。

生产类型不同，零件加工工艺过程会有变化，工艺装备也不同。

2、生产类型的分类

生产类型可以分为三大类，即：

单件生产；

成批生产：

大批、中批、小批

大量生产。

第二章工件的安装和机床夹具

§2-1基准的概念

用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面称为基准

1.设计基准、

2.工艺基准（工序基准、定位基准（粗、精基准）、测量基准、装配基准

在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置的基准，称为工序基准

定位基准：

在加工中确定工件在机床或夹具中占有正确位置的基准

测量基准：

测量时所采用的基准，即用来确定被测量尺寸、形状和位置的基准

装配基准：

装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。

。

§2-2工件的装夹方法

1.找正安装：

直接找正装夹，划线找正装夹。

2.专用机床夹具装夹法

§2.3机床夹具概述

一、机床夹具的组成　

（1）.定位元件和夹紧装置：

确定工件在夹具中位置的元件。

（2）.对刀导向元件：

用以引导刀具或调整刀具相对于夹具的位置。

（3）.连接元件：

用以确定夹具在机床上的位置并与机床相连接。

（4）.其他装置或元件：

如分度机构。

（5）.夹具件：

基础件，用于安装其它元件，形成整体。

二、机床夹具的分类

专用机床夹具、组合夹具、成组夹具

§2.4工件在夹具中定位的基本规律

一、六点定位原理：

工件在夹具中通过定位元件限制工件相应的自由度，用六个支承点来限制工件的六个自由度

三个移动，三个旋转。

二、确定工件位置应限制的自由度

1.第一类自由度：

不考虑工件定位方式时，哪些自由度会影响加工要求尺寸和位置公差。

2.第二类自由度：

哪些自由度与保证加工尺寸或位置公差无关。

（1）固定支承

支承钉1自由度

支承板2自由度

（2）可调支承

（3）自位支承一个自由度

（4）辅助支承不限制自由度

3.过定位：

一个自由度由两个以上的定位元件限制。

4.欠定位：

在加工中，如果定位元件限制的自由度少于工件应限制的自由度。

会分析具体问题：

例§2（P.67）

2根据下列各题所列工件的加工要求，分析需要限制的第一类自由度。

1、在图2—86a所示的连杆上钻通孔φD时，需要保证：

（1）小头孔φD对端面A的垂直度公差t，

（2）小头孔φD对不加工外圆壁厚的均匀性。

试分析需要限制的第一类自由度。

答案：

（1）x旋转，y旋转

（2）x移动，y移动；x旋转，y旋转（圆柱体）

2、加工图2—86b所示汽车主减速器主动锥齿轮轴两端面及中心孔，需要保证：

（1）轴的尺寸47mm和300

mm，

（2）中心孔深度尺寸11.5

mm，

（3）两端面对轴线的垂直度，

（4）两端中心孔与加工之轴颈的同轴度，

分析各自需要限制的第一类自由度。

答案：

（1）X移动，Y旋转，Z旋转（300尺寸两端面对轴线的垂直度；平行度要求）

（2）X移动，Y移动，Z移动，Y旋转，Z旋转（同轴度）。

（3）Y旋转，Z旋转

（4）Y移动，Z移动，Y旋转，Z旋转（同轴度）。

3分析机床夹具定位所能限制的自由度。

试分析在立式钻床上扩活塞销孔时，采用图2—87a所示定位方案，定位元件所能限制的自由度。

答案：

件4（平面支承）X移动，Y旋转，Z旋转

件2（短园柱销）Y移动，Z移动

件3（浮动V型块）X旋转

7、分析十字轴在图2—87g所示的四个短V形块上定位时，定位元件是如何限制自由度的？

指出哪几个自由度是过定位自由度，如何改进定位方案才不出现过定位。

答案：

左图件2：

Y移动，Z移动，Y旋转，Z旋转。

右图件1：

X移动，Z移动，X旋转，Z旋转。

过定位：

Z移动，X旋转。

改进：

将件2，

V形块改为浮动V形块。

第三章机械加工质量

§3-1机械加工质量概述

一、加工精度的构成及相互关系

加工精度由尺寸、形状、位置精度构成。

三者之间相互联系，互相影响。

一定的尺寸精度必须有相应的形状和位置精度。

尺寸精度：

加工后，工件表面的实际尺寸与理想尺寸的接近程度。

（直径,长度,距离等

形状精度：

加工后，工件表面的实际形状与理想形状的接近程度

二、加工误差问题

1、加工误差及其分类

（1）误差的概念

加工误差是指零件加工后实际尺寸、形状及位置与理想值的差异程度。

加工误差是加工精度的量度。

机械加工后获得的零件表面尺寸、形状及位置，不可能绝对准确，总存在一定的误差，这就是加工误差。

三、零件的表面质量

（一）概念与组成

零件的表面质量是指机械加工后零件表面层的状况。

包括表面形态及表层性质。

常从表面粗糙度、波度，纹理方向，缺陷。

1、表面粗糙度

表面粗糙度多由于切削过程中产生的刀痕、表层变形等因素造成。

（三）、表面层性质及物理机械性能

零件表面层性质是由于各种不同的加工处理方法所形成的；包括不同元素的材

料与组织结构等。

物理机械性能的变化，主要包括以下方面：

表面层材料的塑性变形与冷作硬化

金相组织的变化

表面层材料残余应力

§3-2产生加工误差的主要原因

一、产生加工误差的工艺因素分析

造成加工误差的原始误差因素可分为工艺系统（由机床-夹具-刀具-工件构成的加工系统）本身的原始误差和加工过程中其它原始（因素）误差。

加工后，原始误差复映到工件上则成为表现误差。

产生加工误差的工艺因素可概括为七个方面,即：

原理误差、安装误差、工艺系统的制造精度与磨损、工艺系统的受力变形、工艺系统的受热变形、调整误差和度量误差。

（一）加工原理误差（简称原理误差）

　　原理误差是由于采用了近似的刀具形状或近似的加工运动方法而造成的误差。

例：

齿轮加工、丝杠加工。

（二）安装误差

安装误差是指工件定位、夹紧时所产生的误差。

（三）工艺系统的制造精度与磨损

主要包括：

1、机床的制造精度与磨损；

2、刀具的制造精度与磨损；

3、夹具的制造精度与磨损。

（四）工艺系统的受力变形

工艺系统在受（切削力、夹紧力等）力作用下产生变形，从而对加工精度造成影响。

例如，车细长杆件时，由于切削力作用产生变形；夹簿壁件时，由于夹紧力引起的工件变形；机床导轨由于内应力引起变形等。

误差复映规律：

偏心毛坯加工后所得到的表面仍然是偏心的，即毛坯误差被复映下来了，只不过误差减小了。

（五）工艺系统的受热变形

指工艺系统在受热（主要是切削热）时产生变形对加工精度产生的影响。

（六）调整误差

利用静调整法或动调整法来获得所需加工尺寸时，都会有调整误差，也会影响加工精度。

（七）度量误差

零件在加工时或加工后都要进行度量，总会产生度量误差。

这也会影响加工精度。

工艺系统由于受力大小的不同，变形的大小也相应发生变化，从而导致工件尺寸和几何形状的误差，加工出的工件形状与毛坯形状相类似，这种规律称为误差复映规律，所产生的误差为复映误差

二、表面质量对机器使用性能的影响

（一）表面质量对零件耐磨性的影响

一般说，表面粗糙度↓，强度与硬度↑，耐磨性↑；

（二）表面质量对零件疲劳强度的影响

一般说，表面粗糙度↓，强度与硬度↑，疲劳破坏↓。

表面残余压应力有利于提高零件疲劳强度。

（三）表面质量对零件抗腐蚀性的影响

一般说，表面粗糙度↓，强度与硬度↑零件抗腐蚀性↑。

冷作硬化有利于微观裂纹封闭，提高耐蚀性。

（四）表面质量对配合性质的影响

对有配合要求的表面，一般来说都要求较小的表面粗糙度。

例如：

镶套配合表面，滑动摩擦表面都有严格的表面粗糙度要求。

表面质量还影响密封。

表面层残余应力易于使零件在使用中变形，影响机器精度。

第五章机械加工工艺规程的制定

§5-1概述

一、机械加工工艺规程及其作用

1、概念

机械加工工艺规程是规定零件制造过程和操作方法的工艺文件。

2、形式

工艺规程通常以工艺卡片的形式表现。

如：

工艺过程卡、工序卡、调整卡、检验卡等。

3、工艺规程的主要作用

指导操作者操作和用于生产管理和工艺管理的技术文件

二、制定机械加工工艺规程的步骤和内容

（一）制定工艺规程的基本要求

按照工艺规程进行生产时，应保证工艺过程安全、优质、高效、低耗。

（二）制定工艺规程必须具备的原始资料

1、图纸资料

包括零件图及必要的装配图。

2、产品生产纲领

年产量及品种。

3、现有生产条件

包括厂房、设备、工装等。

（三）工艺规程制定的步骤和内容

1、规定工艺原则

根据已确定的生产任务，原则性地确定生产类型和安排工艺的基本原则。

包括：

初定生产类型、投产批量与批次、工艺手段、设备选用、流水线与自动线的考虑、是否采用成组技术等。

通过分析，了解零件在机器中的位置、功用及其技术要求。

找出零件的关键技术要求及结构特点，同时对零件进行工艺性审查。

（1）分析被加工零件功能及结构特点；.

（2）分析零件的各项技术要求；

（3）审查零件结构工艺性。

2、毛坯的选择。

3、拟定工艺路线。

4、确定各工序所用设备及工装。

5、确定各工序加工余量、工序尺寸

及公差。

6、确定各工序切削用量及时间定额。

7、确定各主要工序的技术检验要求

及其方法。

8、填写工艺文件。

工艺路线：

零件在生产过程中由毛柸到成品所经过工序的先后顺序

拟定工艺路线，是工艺规程制定中的关键。

其主要内容包括：

选择定位基准、定位夹紧方案、各表面的加工方法及其过程、安排零件加工和工序顺序。

一、定位基准的选择

选择定位基准的问题，常常就是选择定位基面的问题。

由于定位用的工艺基准分为粗基准和精基准，因而选择原则和方法各不相同。

1、选择定位基准的一般要求：

（1）选最大尺寸的表面为安装面；

（2）首先考虑保证空间位置精度；

（3）尽量选择零件的主要表面为定位基准；

（4）定位基准应使夹具结构简单、操作方便、装夹稳定可靠。

]2、粗基准的选择

两个出发点：

一是保证各加工表面有足够且均匀的加工余量；

二是保证非加工表面与加工表面的相对尺寸和位置符合设计要求。

选择粗基准的原则是：

（1）选择精度要求高的主要表面为粗基准；

（2）选择非加工表面为粗基准；

（3）粗基准的表面应尽可能平整；

（4）粗基准在同一尺寸方向上应尽可能避免重复使用。

3、精基准选择的原则

尽可能选用设计基准或工序基准作为定位基准

尽可能选用同一组定位基准加工各个表面，基准统一原则

应保证工件的装夹稳定可靠，机床夹具结构简单，工件装夹操作方便

当精加工或光整加工工序要求余量小且均匀时，可选择加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率

（1）基准重合；

（2）基准统一；

（3）互为基准；

（4）自为基准。

二、表面加工方法的选择

一定加工质量要求的表面，常由预加工和终加工获得。

表面加工方法主要依据

加工表面的结构特点及其技术要求、生产类型、设备条件等，经分析比较后选择确

定。

达到同样加工要求的加工过程及最终加工方法可有多个方案，因此，选择加工

方法要综合考虑各方面因素。

1、据加工表面的加工精度和表面粗糙度要求确定最终加工方法；

2、考虑零件结构、

3，零件加工材料和物理力学性能

3、考虑生产率及经济性；

4、考虑工厂生产条件及技术发展。

三、加工阶段的划分

加工精度要求较高的零件，其加工过程一般可分为以下几个阶段：

1、粗加工阶段主要任务是切除大部分加工余量，着重应考虑获得高的生产率。

2、半精加工阶段主要任务是减少粗加工留下的误差，为精加工作准备。

3、精加工阶段应使各主要表面达到图纸要求。

4、光整加工阶段主要用来减小表面粗糙度和进一步提高加工精度及表面质量。

划分加工阶段的原因：

1、有利于保证加工质量；

2、及时发现缺陷；

3、合理使用设备；

4、热处理工序的需要。

四、工序的集中与分散

确定了加工方法并划分了加工阶段以后，需要将各加工表面的各次加工，按不同加工阶段和加工顺序组合成若干工序，从而拟定出零件的加工工艺路线。

组合时，可采用工序集中或工序分散的原则。

工序集中，就是把零件的加工集中在少数几道工序中完成。

每道工序的加工内容较多。

工序分散，就是把零件的加工分散到很多工序内完成。

每道工序加工内容很少。

工序集中的特点：

1、减少装夹次数，有利于保证加工精度；

2、便于采用高生产率的机床；

3、有利于生产组织与计划工作；

4、过分集中会导致机床结构复杂、刀具数量增多等问题。

工序分散的特点与工序集中相反。

成批生产中一般不采用昂贵的专用机床设备，但应尽可能采用多刀半自动机床等，使工序适当集中。

也可采用镗铣加工中心、车削加工中心。

五、加工顺序的安排

1、机械加工工序顺序的安排

一般原则是：

（1）先基面后其它面；

（2）先粗后精；

（3）先主后次；

（4）先面后孔。

2、热处理工序的安排

主要取决于热处理的目的。

一般是：

（1）为改进材料的机械性能、切削性能（如正火、退火、调质）的热处理，放在粗加工前或后。

（2）为消除内应力的热处理（如时效、回火），放在粗加工后、精加工前较好；对机床床身、立柱等结构复杂铸件，应在粗加工前后进行时效；对精度要求很高的精密丝杠、主轴等零件，则应多次安排时效。

（3）为提高零件表面硬度的热处理（如淬火、渗碳、渗氮），安排在精加工前。

淬火后一般只磨削加工。

应当注意的是：

淬火前须将铣槽、钻孔、攻丝、去毛刺等工序进行完毕。

渗碳、淬火会使工件变形较大，常将此工序放在次要表面加工前进行，以减少表面间的位置误差。

氮化、氰化可根椐加工要求排在粗、精磨之后进行。

装饰性镀层、发兰处理，在机械加工完成后进行。

3、辅助工序的安排

辅助工序，主要是指清洗、去毛刺、倒角、平衡、去磁等。

清洗在终检前，也可在光整加工前。

去毛刺多在钻、铣、拉削等工序后进行。

4、检验工序的安排

专门的检验工序一般安排在：

（1）粗加工后、精加工前；

（2）重要工序前后；

（3）由其他车间送来的成品在进行加工以前；

（4）零件全部加工完毕以后。

§5-3工序具体内容的确定

本节主要内容：

一、加工余量与工序尺寸的确定；

为保证工件加工质量，需要从加工表面上切除一层金属，这层金属的厚度称为加工余量

1）上道工序留下的表面粗糙度Ra及表面缺陷层Ha。

2）上道工序的尺寸公差Ta。

3）工件各表面相互位置的空间偏差ρa。

。

4）本道工序安装误差εb

二、机床（设备）及工艺装备的选择；

.选择机床设备的基本原则

1机床的精度应与要求的加工精度相适应

2.机床的生产率与生产类型相适应。

3.机床的规格与加工工件的尺寸相适应

4、机床的选择应结合现场的实际情况。

5、合理选用数控机床

三、切削用量的确定。

§5-5提高机械加工劳动生产率的工艺途径

劳动生产率是指一个工人在单位时间内生产出合格产品的数量。

劳动生产率与时间定额互为倒数。

提高机械加工生产率的工艺途径主要有以下方面：

一、采取缩短单件计算定额的工艺措施；

二、采用高效及自动化加工。

第六章尺寸链原理与应用

§6-1尺寸链的定义和组成

一、定义

尺寸链，是指机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组。

二、尺寸链的特征及组成

（一）特征：

　　　尺寸链具有以下特征：

　　（１）尺寸的封闭性　即组成尺寸链的尺寸是按一定顺序排列的封闭图形。

（２）尺寸的关联性　即指尺寸连中的一个尺寸大小受其它尺寸的影响。

　　（３）至少由三个尺寸（或角度量）构成。

（二）尺寸链的组成

尺寸链中的每一个尺寸称之为环。

尺寸链由组成环和封闭环组成。

１）封闭环　指尺寸链中，在装配或加工过程的最后形成的那一个尺寸。

　２）组成环　即尺寸链中，对封闭环有影响的全部环。

或者说是尺寸链中除封闭环以外的其它尺寸。

三、尺寸链图及增、减环的判断

根据组成环对封闭环的影响不同，又可将组成环分为增环和减环。

（１）增环　指在尺寸链中，该环的变动会引起封闭环同向变动的组成环。

（２）减环　指在尺寸链中，该环的变动会引起封闭环反向变动的组成环。

　　计算尺寸链时必须首先确定封闭环和组成环，并正确判断增、减环。

回路法　是根据尺寸链的封闭性和尺寸的顺序性判断尺寸链的增、减环的方法。

具体作法是：

Ａ、画出尺寸链图并找出封闭环；

　　Ｂ、对封闭环尺寸标单向箭头，方向任定；

　　Ｃ、沿封闭环箭头方向，环绕尺寸链回路

对每一个组成环尺寸标上箭头；

Ｄ、根据箭头方向判断增、减环。

即：

与封闭环箭头方向相同的尺寸（组成环）是减环，反之为增环。

四、尺寸链的分类

１、按尺寸链各环的几何特征和所处的空间位置不同，可分为：

（１）直线尺寸链　　

其特点是：

全部组成环平行于封闭环。

亦称线性尺寸链。

（２）角度尺寸链　

即由角度尺寸组成的尺寸链。

（３）平面尺寸链　

即组成环均位于一个或多个平行平面内，但有些组成环并不平行于封闭环。

空间尺寸链　

即组成环均位于几个不平行平面

２、按尺寸链间相互关系可分为：

（１）独立尺寸链　

即尺寸链中的所有组成环和封闭环都只属于一个尺寸链，不参与其它尺寸链。

（２）并联尺寸链　

即尺寸链中有一环或数环参与两个或两个以上的尺寸链。

这种联系形式为并联尺寸链。

参与多个尺寸链的环称之为公共环。

组成环和封闭环都可能成为公共环。

3、按尺寸链应用范围尺寸链又可分为：

（1）装配尺寸链即组成环为各不同零件的装配尺寸所形成的尺寸链。

装配尺寸链的封闭环常表现为装配精度要求。

（2）零件设计尺寸链即全部组成环为同一零件上的设计尺寸所形成的尺寸链，简称零件尺寸链。

尺寸标注，都存在尺寸链关系。

标注尺寸时，零件图上的封闭环一般不标注。

（3）工艺尺寸链即全部组成环为同一零件上的工艺尺寸所形成的尺寸链。

§6-2尺寸链的计算

一、尺寸链的极值法求解

极值法解尺寸链，是按误差综合的两种最不利的情况；即假设各组成环都是极限尺寸（极大值或极小值）的情况来计算的。

（一）封闭环基本尺寸的计算

（二）封闭环极限尺寸的计算

（三）封闭环上、下偏差的计算

（四）封闭环公差的计算

（五）封闭环的中间尺寸和中间偏差的计算

例：

分析计算下图所示的尺寸链：

（1）判断组成环中的增环、减环；

（2）用极值法计算封闭环的基本尺寸，公差及极限偏差。

答案：

（1）增环：

A

，A

，A

减环：

A

，A

（2）基本尺寸A

=

=30+20+40-55-35=0

公差

=0.46+0.52+0.22+0.033+0.62=1.733

上偏差

=-0.26-0.022+0.62-（-0.46+0.06）

=1.258

下偏差

=-0.26+（-0.055）+0-0-0.16=-0.475

二、尺寸链的统计法求解

统计法是应用概率论原理，进行尺寸链计算的一种方法。

统计法亦称概率法。

根据概率乘法定理，组成环极限尺寸重合的概率等于各组成环出现极限尺寸概率的乘积。

显然，当组成环环数越多，极限尺寸相遇的可能性就越小。

因此，对环数较多，封闭环精度又要求较高的尺寸链，用统计法计算就更为合理。

§6-3装配精度与装配尺寸链

一、装配精度

（一）装配精度的概念

装配精度，是指为保证结构功能而规定的必须和合理的技术要求。

通常表现为对装配尺寸链封闭环的要求。

（二）装配尺寸链封闭环的主要表现形式

1、各种装配结构中要求的配合间隙与过盈；

2、各种零件的工作位置尺寸及精度要求。

（三）确定装配精度的方法

1、据产品性能，参照有关标准及手册确定；

2、用类比法结合生产经验确定；

3、试验与分析计算确定。

二、装配尺寸链

（一）装配尺寸链的特点

1、装配尺寸链的组成环是一个零件（或部件）上的某一个尺寸；

2、一个零件上只有一个尺寸参加尺寸链，（即最短线路原则，或尺寸最少原则）；

3、组成环间的尺寸连接线就是零件间的装配结合面；

4、封闭环是装配后才存在的。

（二）装配尺寸链的建立

从装配图中“按结构基准联系”查找装配尺寸链。

方法步骤如下：

1、查找封闭环通过装配精度要求找出封闭环。

2、查找组成环从封闭环的一端开始，环绕尺寸链到封闭环的另一端结束，找出对封闭环有影响的所有相关零件及其相关尺寸（组成环）。

注意：

1）一个零件一个尺寸，不重复；