汽车制造工艺学总结.docx

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汽车制造工艺学总结

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§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）工人在一台机床上（或一个工作地），对一个（或同时对几个）工件所连续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所占据的每一个位置。

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和加工工具不变的情况下，所连续完成的那部分工序。

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、调整法：

大批量生产

3、定尺寸刀具法：

4、主动测量法：

精密加工

二、获得工件形状的方法

1、轨迹法；

2、成形法；

3、展成法；

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产品产量和年度计划。

（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

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

§2-2工件的装夹方法

1.找正安装：

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）.夹具连接元件：

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

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。

三、常见加工型式为保证加工要求应限制的自由度

P.18表2-1：

铣平面、键槽、钻孔

四、常用的定位元件及其所限制的自由度

1.常见的定位基准：

平面、内圆、外圆

2.常用的定位元件及其所限制的自由度：

P.26表2-2

（1）固定支承

支承钉

（1）、

支承板

（2）、

定位销（心轴）（长4、短2、削边销1）

定位套（长4、短2）

V形块（长4、短2、浮动1）等

（2）可调支承

（3）自位支承（浮力）

（4）辅助支承

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。

§2.5定位误差

一、定位误差产生原因

1.基准位移误差Δj，y：

是由于定位基面（孔）和定位元件（心轴）制造不准确，而使定位基准在工序尺寸方向上产生最大位置变化，引起的加工误差）

2.基准不重合误差Δj，b：

是由于工序基准与定位基准不重合引起的，即工序基准在工序尺寸方向上产生的最大位置变化。

）

3.定位误差Δd=Δj，y+Δj，b

注意：

公差T

=上偏差-下偏差≥0，定位误差Δd≥0，Δj，y≥0，Δj，b≥0

二、定位误差的计算

1、用几何方法计算定位误差

用极限位置进行计算

2、用公式进行定位误差的计算（复杂问题简单化处理）

定位误差Δd=Δj，y+Δj，b

3.基本公式

（1）工件以平面定位时的定位误差

P.34F.2-33Δd=0（尺寸垂直于定位平面）

Δd=2htgΔα（尺寸平行于定位平面）

（2）工件以圆孔定位时的定位误差

心轴水平放置：

圆心的定位误差Δd=基准位移误差Δy=1/2（TDg+Tdx+X）

心轴垂直放置：

圆心的定位误差Δd=基准位移误差Δy=（TDg+Tdx+X）

TDg——孔公差

Tdx——销公差

X——孔和销的最小配合间隙。

（=孔的下偏差-销的上偏差）

（3）工件以外圆定位时的定位误差（V形块）

以轴线O为工序基准：

Δd=1/2（Td/sinα/2）

以外圆下母线为工序基准：

Δd=1/2（Td/sinα/2-1）

以外圆上母线为工序基准：

Δd=1/2（Td/sinα/2+1）

复杂问题简单化处理：

组合外圆定位时的定位误差（V形块）=以轴线O为工序基准时的基准位移误差Δj，y+基准不重合误差Δj，b=1/2（Td/sinα/2）+相对轴线O的基准不重合误差Δj，b

4.工件以组合表面定位时的定位误差（一面两销）P.37

纵向定位误差：

Δd（A，E）=（TDg+Tdx+X）=（TD1+Td1+X1）

TDg——主定位孔公差（TD1）

Tdx——主定位销公差（Td1）

X——主定位孔和主定位销的最小配合间隙（X1）。

（=孔的下偏差-销的上偏差）

A—平行于两销的连心线，且位于两销的外侧与主定位销的水平距离。

E—平行于两销的连心线，且位于两销的内侧与主定位销的水平距离。

垂直定位误差：

垂直于两销的连心线，且位于两销的外侧的转角误差Δα。

tgΔα=〔（TD1+Td1+X1）+（TD2+Td2+X2）〕/（2L）=（Δ1+Δ2）/（2L）

垂直于两销的连心线，且位于两销的内侧横向转角误差Δγ。

tgΔγ=〔（TD2+Td2+X2）-（TD1+Td1+X1）〕/（2L）=（Δ2-Δ1）/（2L）（一般Δ2＞Δ1）

∴tgΔα＞tgΔγ

垂直于两销的连心线，且位于两销的外侧的垂直定位误差：

Δd（B）=（TD1+Td1+X1）+2AtgΔα=Δ1+2AtgΔα

B—垂直于两销的连心线，且位于两销的外侧与主定位销的垂直距离。

垂直于两销的连心线，且位于两销的外侧的垂直定位误差：

Δd（F）=（TD1+Td1+X1）+2EtgΔγ=Δ1+2EtgΔγ

F—垂直于两销的连心线，且位于两销的内侧与主定位销的垂直距离。

例：

1.在阶梯轴上铣一平面，其工序尺寸为30

mm，有如图2—88所示五种定位方案。

试计算

（1）当不考虑阶梯轴两外圆同轴度公差时，五种定位方案的定位误差。

答案：

图a基准位移误差Δj，y=1/2×T

=1/2×0.10=0.05（定义：

基准位移误差Δj，y是由于定位基面（孔）和定位元件（心轴）制造不准确，而使定位基准在工序尺寸方向上产生最大位置变化，引起的加工误差）

基准不重合误差Δj，b=1/2×T

=1/2×0.16=0.08（定义：

基准不重合误差Δj，b是由于工序基准与定位基准不重合引起的，即工序基准在工序尺寸方向上产生的最大位置变化。

）

定位误差Δd=Δj，y+Δj，b=0.05+0.08=1.03

注意：

公差T

=上偏差-下偏差≥0，定位误差Δd≥0，Δj，y≥0，Δj，b≥0

图b基准位移误差Δj，y=1/2×T

=1/2×0.10=0.05

基准不重合误差Δj，b=1/2×T

=1/2×0.16=0.08

定位误差Δd=Δj，y+Δj，b=0.05+0.08=0.13

图c基准位移误差Δj，y=T

/2/Sin（α/2）=0.10/2/Sin45°=0.1414

基准不重合误差Δj，b=1/2×T

=1/2×0.16=0.08

定位误差Δd=Δj，y+Δj，b=0.1414+0.08=0.2214

=C1C2=O1O2+O2C2-O1C1=T

/2/Sin（α/2）+d1/2-（d1-T

）/2

=T

/2/Sin（α/2）+T

/2

图d基准位移误差Δj，y=0

基准不重合误差Δj，b=1/2×T

=1/2×0.16=0.08

定位误差Δd=Δj，y+Δj，b=0.08

图e基准位移误差Δj，y=0

基准不重合误差Δj，b=1/2×T

=1/2×0.16=0.08

定位误差Δd=Δj，y+Δj，b=0.08

（2）当考虑阶梯轴两外圆同轴度公差时，五种定位方案的定位误差

则基准不重合误差Δj，b=原基准不重合误差Δj，by+同轴度公差，而基准位移误差Δj，y不变，

注意：

同轴度公差是双向值（即全值标注公差带），如同轴度公差◎φ0.1是表示两轴心线向上（或向下）的最大偏离值=Td/2=0.1/2=0.05。

2、在一箱体零件上加工孔φ107H7mm和平面P，其加工要求如图2—93所示。

箱体零件采用一面两孔定位，两个工艺孔直径为φ16

mm，孔中心距为336±0.04mm。

夹具定位销直径为φ16

mm，菱形定位销直径为φ16

mm。

试：

1决定哪一个工艺孔应与圆柱销配合？

答案：

见P.37式（2—9）Δ

见P.37式（2—10）Δ

应选E（或A）小的孔即A孔。

3.阶梯轴上铣一平面，其工序尺寸为30

mm，两外园直径为Φ45±0.05，Φ35

，当不考虑两外园同轴度公差时，其定位误差=？

（用V形块定位）。

答案：

定位误差Δd=T

/（2sinα/2）+T

/2

Δd={0.05-（-0.05）}/（2sin45

）+{0-（-0.16）}/2=0.1414+0.08=0.2214（mm）

4、一批工件如图3-21所示以圆孔

用心轴

定位，在立式铣床上用顶尖顶住心轴铣槽。

其中外圆

、

内孔及两端面均已加工合格，外圆对内孔的径向跳动在0.02mm之内。

今要保证铣槽的位置精度要求为：

（1）槽距端面尺寸为

；

（2）槽底位置尺寸为

；试分析其定位误差对保证各项技术要求的影响。

解：

（1）

的定位误差

基准不重合误差Δb=0

基准位移误差Δy=0

基准定位误差Δd=Δb+Δy=0

（2）

的定位误差

基准不重合误差Δb=外圆

对内孔的径向跳动+

的尺寸公差的一半=0.02+〔0-（-0.013）〕/2=0.02+0.0065=0.0265mm

基准位移误差Δy=1/2（TDg+Tdx+X）=1/2｛（0.021-0）+〔（-0.007-（-0.020）〕+〔0-（-0.007）

〕｝=1/2（0.021+0.013+0.007）=0.0205mm

基准定位误差Δd=Δb+Δy=0.0265+0.0205=0.047mm

§2.6工件的夹紧

一、工件夹紧的基本要求

首先必须合理确定夹紧力的三要素：

大小、方向和作用点。

二、典型夹紧机构的特点

1.斜楔夹紧

2.螺旋夹紧

　　螺旋夹紧结构简单，增力比大，自锁性好，夹紧可靠，所以在夹具中得到最广泛的应用。

3.偏心夹紧

螺旋夹紧的主要缺点安装、拆卸工件的辅助时间太长，而偏心夹紧是一种快速的夹紧机构。

4.多件夹紧

加工时采取多件夹紧，可以大大提高生产率，尤其在小件加工时应用更为广泛。

5.螺旋式双V形块定心夹紧机构：

结构简单，工作行程大，通用性好，但定心精度不高。

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。

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。

（2）误差的分类

据误差出现的规律是否被人们掌握，加工误差可分为系统误差和随机误差（又称偶然误差）。

据误差是否与切削状态有关，又可分为静态误差、切削状态误差和动态误差。

A、系统误差

系统误差是指误差的大小、方向和规律性均已被人们掌握的误差。

系统误差又可分为常值系统误差和变值系统误差。

常值系统误差的数值不变；变值系统误差的大小、方向按一定规律变化。

B、随机误差（偶然误差）

指其变化规律尚未被人们掌握的误差。

系统误差可以用代数和进行综合。

随机误

差不能用代数和形式综合，只能用数理统

计方法处理。

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、波度和表面层的物理机械性能两方面评价。

（二）零件的表面形态及表面粗糙度、波度

零件经机械加工后，表面总会留下切削痕迹，其实际轮廓是一系列不同形状和不同大小的微小峰谷。

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。

零件经机械加工后表面层会发生组织结构的变化而导致相应的物理机械性能的

变化。

由于切削过程中各种力的作用，热的作用，零件表层除了产生形态上的变化

外，同时也产生物理机械性能的变化。

物理机械性能的变化，主要包括以下方面：

1）表层金相组织的变化；

2）表层残余应力分布状态的变化；

3）表面层的强化（或弱化）。

§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。

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

1）新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据；

2）组织生产和计划管理的重要文件；

3）新建或扩建工厂（车间）的依据；

4）生产技术的简明总结。

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。

§5-2工艺路线的制定

工艺路线的制定，是工艺规程制定中的关键。

其主要内容包括：

确定定位基准、选择加工方法、划分加工阶段、安排加工顺序、确定工序的集中与分散。

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的余量；

二是保证非加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。

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）粗基准应宽大稳定，且有一定的精度；

（4）粗基准一般不重复使用。

3、精基准选择的原则

（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、据加工表面的加工质量要求确定最终加工方法；

2、考虑零件结构、加工表面特点和材料等因素；

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