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1、汽车制造工艺学,黄石理工学院 机电工程学院,教学课件,本课程的主要内容、学习目的和学习方法 1）本课程的主要内容,本课程所研究的对象主要是汽车零件制造中所涉及到的有关机械制造与装配工艺和典型设备及工艺装备中的一般规律和基本理论。课程内容包括:第1章汽车制造工艺过程的基本概念 第2章工件的装夹和机床夹具 第3章汽车零件的一些典型加工方法 第4章汽车零件的机械加工质量 第5章尺寸链原理与应用第6章机械加工工艺规程的制定第7章 汽车产品设计的工艺性 第8章 典型零件制造工艺,本课程的学习目的,通过本课程的理论教学、使学生达到掌握汽车零件机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床、具备制订工艺规程的能力
2、和掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识，初步具备分析解决现场工艺问题的能力，初步掌握如何围绕产品质量、生产率和经济性三者的辩证关系去研究生产中的工艺问题.,本课程具有很强的实践性和系统性，其内容多，涉及的知识面广，灵活性大。各章节的内容既具有其独立性，又有其关联性。因此学习过程中有一定难度。因此，提出以下三点要求： 1.重视本课程的课堂理论知识学习。 2.加强课前预习、课后复习，及习题训练。 3.重视实践环节，通过相关的实践教学环 节，以更 好地体会、理解和巩固理论知识。,本课程的学习方法,本课程总学时为48学时，本课程为考试课程（闭卷），平时作业占30%，考试成绩占70%。所学内容
3、应以分析、理解为主。考试的题型有：判断题、选择题、填空题、问答题、计算题、分析题等题型。,课程内容,第1章汽车制造工艺过程的基本概念 第2章工件的装夹和机床夹具第3章汽车零件的一些典型加工方法第4章汽车零件的机械加工质量 第5章尺寸链原理与应用第6章机械加工工艺规程的制定第7章 汽车产品设计的工艺性第8章 典型零件制造工艺,第1章汽车制造工艺过程的基本概念,1.1 汽车的生产过程和工艺过程 1.2 汽车零件尺寸及形状的获得方 法和加工经济精度,1.1 汽车的生产过程和工艺过程,1汽车产品生产过程 由原材料转变为汽车产品的各有关劳动过程的总和。 （1）汽车产品生产过程的组成 1）生产准备过程：指
4、汽车产品在投入正式生产前所进行的各项技术准备工作和设备购置等生产准备工作过程。 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，是汽车生产中的中心环节。 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。,载货汽车主要生产过程方框图,轿车主要生产过程方框图,（2）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,2.汽车制造的工艺过程及其组成,汽车制造
5、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。,工艺过程是指在生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、相互位置和性质等，使其成为成品或半产品的过程。工艺过程是机械产品生产过程的一部分。,（1）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。机械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。,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
6、，使其成为汽车产品的那一部分生产过程。,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、工步和走刀等内容组成。,（2）汽车加工工艺过程的组成,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：操作者、工作地点和加工对象是否变动。一个不满足即为另一道工序。 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。,表1-1 阶梯轴第一种工序安排方案,表1-2 阶梯轴第二种工序安排方案,2)安装,指在一个工序中，工件在机床上相对刀具进行的定位和夹
7、紧一次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。,表1-3 工序和安装,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。,4)工步,指在一个工序中，当加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都保持不变时所完成的那一部分工艺过程。划分工步的标志是：四个因素均不变。 对于那些连续进行若干个相同的工步，为使工艺文件简化，通常用一个工步表示。如用一个钻头顺序加工一组直径相同的孔。 如果采用复合刀具（如阶梯钻、钻扩、钻锪等）或多把刀具同时加工几个表面的工步称为复合工步。,5）走刀,指在一个工步中
8、，切削刀具在加工表面上连续切削一次所完成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。,图3-6 棒料加工成阶梯轴的多次行程,1.2 汽车零件尺寸及形状的获得方法 和加工经济精度,1. 工件尺寸的获得方法,可分为试切法、调整法、定尺寸刀具法和自动控制法四种方法。 1）试切法 其过程是初调刀具，试切一小段，测量试切所得尺寸并与所要求的尺寸比较，按其差值再调整刀具，再试切、再测量，如此反复数次，直至达到符合要求的尺寸后，再切削整个待加工表面。 试切法可以达到较高的加工精度，但要求工人有较高的技术水平，而且加工效率也很低，所以，一般只用于单件小批生产。,试切法,2）调整
9、法,先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证被加工尺寸的方法。调整法广泛用于各类半自动、自动机床和自动线上，适用于成批、大量的生产。 其方法可分为两类：用样件或对刀块对刀的静对刀法和试切工件的动对刀法。而在以后的重复加工中使刀具到位的控制方法是借助于机床进给机构的刻度盘、挡铁、行程开关等来实现的。 静对刀法就是在机床不切削时用样件或对刀块和塞尺来找正刀具位置。又有线内对刀和线外对刀两种。线外对刀就是在线外调控刀具、刀架或刀夹等装置，装到机床以后马上可以加工，这样可减少停机时间。,动对刀法就是试切一个或数个工件，在工件的尺寸位于要求尺寸的公差带合适位
10、置时，作为刀具的正确位置。 调整法因能节省辅助时间，故生产效率比试切法高，又因其排除了试切法加工中可能存在的人为因素，从而使加工的工件尺寸在无其它误差时呈正态分布。因而在汽车零件的大量生产中，获得普遍的应用。,3）定尺寸刀具法,就是以刀具的相应尺寸来保证加工表面的尺寸精度。如铰孔、拉孔和攻螺纹或铣槽等，这种方法的加工精度，主要决定于刀具的制造、刃磨质量和切削用量。其优点是操作简单，生产率高，尺寸比较稳定，但刀具制造较复杂，常用于孔、螺纹和成形表面的加工。但在保证孔的位置精度方面不如镗孔加工，也不宜于特大孔的加工。,4）自动控制法,自动控制法的实质就是试切法的自动化。这种方法是用度量装置、进给机
11、构和控制系统构成加工过程的自动循环，即自动完成加工中的切削、度量、补偿调整等一系列的工作，当工件达到要求的尺寸时，机床自动退刀,停止加工。 其中一种是自动测量，就是将测量，调整和切削加工等机构综合为一个相互联系、相互协调的自动化系统。 另一种是靠数控装置按事先经数控程序运算得到的数控指令来进行自动控制刀具或工作台的位置，以得到尺寸精度。,2. 工件形状的获得方法,可分为刀尖轨迹法 、成形刀具法和展成法三种方法。1）刀尖轨迹法 就是靠刀尖(点)的运动轨迹来获得所要求的表面几何形状。刀尖的轨迹取决于刀具与工件的相对成形运动。如普通车削是工件旋转形成母线和刀具移动形成导线。刀尖的合成轨迹是紧密相连的
12、螺旋线。又如内、外圆磨削，是工件旋转与移动构成成形运动，由若干个刀尖(磨粒)形成的轨迹而形成。刨削的成形运动是刀尖与工件在两个相互垂直方向上的移动。 刀尖轨迹法所得到的表面形状精度取决于成形运动的精度，即母线和导线的形成精度。包括机床的运动精度、刚度、刀尖的磨损等。,刀尖轨迹法,2）成形刀具法,利用成形刀具加工的方法称为成形刀具法。以刀具切削刃在切削基面的投影为母线。由此母线的相对运动来形成加工表面。如用曲线刃成型车刀加工回转曲面，或用成型拉刀拉削成形面等。 用成形刀具法加工的表面几何形状精度取决于刃口的形状精度。后者取决于机床的运动精度。,3）展成法,又称范成法。就是以一定形状的刀刃与工件按
13、一定速比关系作展成运动。被加工表面是刀刃在展成运动中形成的与光滑曲面逼近的包络面，所以又称为包络法。采用展成法，刀刃必须是被加工表面轮廓曲线的共轭曲线。常用的滚齿，插齿等轮齿齿形加工均属于展成法。加工表面的形状精度取决于机床传动链的传动精度和刀刃的形状精度。,3. 获得表面相互位置精度的方法,获得加工表面之间位置精度有两种情况，一种是零件比较简单，可以在一次安装中，将有相互位置要求的几个表面同时加工出来。因此，其位置精度主要取决于机床部件之间的位置精度和运动精度，一般可获得较高的位置精度。另一种是零件比较复杂，有相互位置要求的表面不能在一次安装中连续加工。这时，由于需要多次安装，因此，其加工表
14、面的位置精度还与工件的安装精度有关。 常用的保证位置精度的安装方法有：直接找正安装法、划线找正安装法和机床夹具安装法。,4.加工经济精度和表面粗糙度,所谓加工经济精度是指在正常条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人、不延长加工时间）所能保证的加工精度。若延长加工时间，就会增加成本，虽然精度能提高，但不经济。经济表面粗糙度的概念类同于经济精度。经济精度和经济表面粗糙度均已制成表格，在有关机械加工的手册或资料中可以查到。 一般情况下，表面粗糙度与尺寸公差等级是相对应的。尺寸精度愈高，则表面粗糙度就愈小。只要查到加工经济精度，便可查得相应的表面粗糙度。,表1-4外圆柱面加工经济
15、精度,表1-5 孔加工方法,表1-6平面加工方法,1.3 汽车制造企业的生产类型及其工艺特征,1生产纲领：,指企业在计划期（如一年）内应当生产的产品产量（包括备品和废品在内的产品产量）和进度计划。 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。,2生产性质和生产节拍,1）生产性质 可分为产品试制、试生产、正式生产。2）生产节拍 指在流水生产线上相继完成两个制品之间的时间间隔。是设计流水生产线的依据。生产节拍可分为计算最大允许生产节拍和实际生产节拍。最大允许生产节拍T（min）是
16、按零件生产纲领N和零件加工流水线年有效工作时间Fn（h）及工时利用率计算得出。其计算公式为： T 60Fn N （min） Fn 又称设备年时基数，指一台设备在一年中，扣除设备修理所占用的时间和其它调整时间后，实际用于生产的小时数。 单班制生产Fn =2000小时/年左右，两班制生产Fn=4000小时/年左右,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 = Q n（1+%）（1%） = Q n（1+%）（1+%） = Q n（1+%+%）,2生产类型及其工艺特征,生产类型：企业生产专业化程度的分类。 划分
17、生产类型的主要标志是指企业以最经济的方法生产产品时，其大多数工作地点上所加工零件的品种及变更的频繁程度。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。 1) 大量生产：长期重复生产某个产品或零件。其年生产量很大，使大多数工作地点长期重复进行某个产品或零件的生产。如汽车、拖拉机等行业的生产方式。,表1-7 确定生产类型的参考数据,1) 大量生产：长期重复生产某个产品或零件。其年生产量很大，使大多数工作地点长期重复进行某个产品或零件的生产。如汽车、拖拉机等行业的生产方式。,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。如机床、电机等行业的生产方式。 批
18、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，成批生产可分为大批生产、中批生产和小批生产。 3) 单件生产：长期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。如专用设备、工艺装备的生产方式。,生产类型的划分一方面要考虑生产纲领；另一方面还必须考虑产品或零件尺寸的大小和结构的复杂性，以及零件的标准化、通用化和系列化程度。产品或零件的生产纲领越大，则生产专业化程度越高。 生产类型不同，则产品或零件的制造工艺过程也不同。从表1-8中可了解三种生产类型的工艺特点。根据生产类型及其工艺特点又可分为单件小批生产、大批大量生产和中批生产。,表1-8各种生产类型的工艺特征,本章结束,