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1、2023/3/11,汽车制造工艺学,汽车制造工艺学,汽车制造工艺学,它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片。这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹具、量具，工时定额等。主要用于单件小批生产以及生产管理中。,（1）机械加工工艺过程卡片,汽车制造工艺学,汽车制造工艺学,简称工序卡，是为每道工序编制的一种工艺文件。包括工序简图、定位基准、工序尺寸、表面粗糙度等技术要求，并说明各工步顺序和内容、使用设备、规定的切削用量和时间定额等，用于指导工人进行生产。,（2）机械加工工序卡片,汽车制造工艺学,汽车制造工艺学,机械加工工序卡片(续）,汽车制造工艺学
2、,（3）调整卡片,（4）检验卡片,指导检验人员对零件进行检验的工艺文件，包括检验内容、使用设备或工量具等。,指导调整工件、机床、刀具相互位置的工艺文件。,汽车制造工艺学,产品整套装配图、零件图质量标准生产纲领、生产类型毛坯情况本厂现有生产条件先进技术、工艺有关手册、图册,汽车制造工艺学,（1）机械加工工艺规程制定的原则,（1）保证加工质量，保证技术要求（2）保证生产效率，满足生产纲领（3）较低制造成本（4）良好劳动条件，保障生产安全,汽车制造工艺学,（2）步 骤,分析研究产品图纸工艺性分析选择毛坯拟订工艺路线选择设备、工装技术经济分析确定工序余量、工序尺寸确定切削用量、工时定额填写工艺文件,汽
3、车制造工艺学,定义零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足要求的前题下，制造的可行性和经济性。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。零件结构工艺性的分析，包括零件尺寸和公差的标注、零件的组成要素和整体结构等方面的分析。,零件的结构工艺性分析,汽车制造工艺学,铸件：便于造型、拔模斜度璧厚均匀、无尖边、尖角锻件：形状简单、无尖边、尖角、飞刺，便于出模,在毛坯制造方面,在装配方面,便于装配、减少修配量,结构工艺性内容,在加工方面,合理标注零件的技术 要求便于加工、减少加工,汽车制造工艺学,减轻零件重量保证加工的可行性、经济性零
4、件尺寸、规格、结构要素标准化正确标注图纸尺寸及加工技术要求。,在装配方面,提高零件结构工艺性措施,在加工方面,便于分解独立装配单元便于平行、流水作业调整方便、减轻装配劳动便于达到装配精度,汽车制造工艺学,定位基准,1、粗基准2、精基准3、辅助基准,定位基准选择,采用毛坯上未经加工的表面作为定位基准。,采用经过加工的表面作为定位基准。,第二节 工艺路线的制订,汽车制造工艺学,一、粗基准选择,重点考虑：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,两者有时很难兼顾，甚至矛盾，需要根据具体情况确定，以满足主要要求。,汽车制造工艺学,1.尽可能选用精度要求高的主要表面作为粗基准，以保证
5、以后加工主要表面时有足够且均匀的加工余量。,汽车制造工艺学,变速器壳体的轴承座孔作为粗基准a)铣削接合面时的定位b)钻铰接合面上两定位销孔时的定位1圆锥销2菱形圆锥销3支承板4支承钉,2.用非加工表面作为粗基准，这可以使非加工表面与加工表面间位置误差最小。,汽车制造工艺学,以活塞不加工的内腔为粗基准,汽车制造工艺学,若所有表面均要加工，且没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，应尽量选择加工余量最小的表面做粗基准。,阶梯轴粗基准的选择,汽车制造工艺学,3.粗基准应平整、光滑、便于装夹。尽量避免飞边、浇铸冒口等缺陷。,4.粗基准应避免重复使用，尤其在同一尺寸方向上，否则重复装夹时很难保证位置的
6、一致性，从而引起较大的定位误差。,汽车制造工艺学,二、精基准选择,重点考虑：减少定位误差保证加工精度,汽车制造工艺学,尽可能选用设计基准或工序基准作为定位基准，避免基准不重合而产生基准不重合误差。,基准重合原则的应用,汽车制造工艺学,即尽可能选用同一组定位基准加工各个表面，这有利于保证各加工表面间的相互位置关系，避免基准转换所产生的误差，且减少了专用夹具的种类，简化夹具的设计与制造。如轴类零件两定位中心孔、箱体零件的一面两孔（或销）等。,汽车制造工艺学,对于有相互位置公差要求的两个表面，可以采用互为基准的办法反复加工，每次加工都能是基准精度提高，从而保证精度要求。如精密齿轮的加工（淬火后的磨削
7、加工）。,齿形表面定位1卡盘2滚柱3齿轮,汽车制造工艺学,对于一些精加工，尤其是精整和光整加工，如绗磨、研磨、浮动镗等，由于加工余量很小，通常采用加工表面自身为定位基准。其重点是保证加工表面尺寸精度和表面粗糙度，而位置精度则主要由之前工序保证。,采用基准重合时，若会引起夹具复杂或定位不稳，则应重选基准。,汽车制造工艺学,机械加工经济精度与加工方法的选择,一、加工经济精度,加工经济精度：是指在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。正常的工作条件：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，不延长加工时间的条件。加工经济精度概念的发展,汽车制造工艺学,二、表面加工方法选择,1.加
8、工方法的经济精度、表面粗糙度与加工表面的技术要求相适应。,2.加工方法与被加工零件的性质相适应。,3.加工方法与生产类型相适应。,4.加工方法与本厂条件相适应。,三、机床的选择,汽车制造工艺学,典型表面的加工路线,汽车制造工艺学,汽车制造工艺学,汽车制造工艺学,加工阶段的划分,切除大量多余材料，主要提高生产率。,完成主要表面加工，为经加工准备（达到精度），然后加工次要表面(钻、攻丝、铣键槽等)，通常安排在热处理前。,主要表面达到图纸要求。,进一步提高尺寸精度降低粗糙度（IT5，0.2m)，但不能提高形状、位置精度,1、保证加工质量2、合理使用设备3、便于安排热处理工序4、便于及时发现毛坯缺陷5
9、、避免重要表面损伤。,汽车制造工艺学,工序的集中与分散,汽车制造工艺学,加工顺序的安排,汽车制造工艺学,退火：用于高碳钢、合金钢等，降低硬度，便于切削；正火：用于低碳钢，提高硬度，便于切削；调质：淬火后高温回火,淬火、渗碳、氮化等,自然时效人工时效,汽车制造工艺学,金属镀层非金属镀层氧化膜,质量检验特种检验（无损探伤、磁力探伤、水压、超速试验）,去毛刺、倒钝锐边去磁清洗涂防锈油,汽车制造工艺学,一、加工余量确定,1.加工余量概念,总加工余量是指零件加工过程中，某加工表面所切去的金属层总厚度。是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。,工序余量是一道工序内切除的金属层厚度，为相邻两工序的工序尺寸之差。
10、,机床加工工序的设计,汽车制造工艺学,公称余量是指相邻两工序的基本尺寸之差。,汽车制造工艺学,1、上工序的表面粗糙度和表面缺陷层（图）,3、上工序各表面间相互位置的空间偏差（图）,2、上工序的尺寸公差（图）,2.影响加工余量的因素,4、本工序安装误差（图),汽车制造工艺学,加工表面的粗糙度与缺陷层 1缺陷层；2正常组织,汽车制造工艺学,上工序误差,汽车制造工艺学,轴的弯曲对加工余量的影响,汽车制造工艺学,三爪卡盘上的装夹误差,汽车制造工艺学,1、计算法,3、经验法,2、查表法,3.加工余量的确定,汽车制造工艺学,二、工序尺寸与公差的确定,工序尺寸是零件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸，通常为
11、加工面至定位基准面之间的尺寸。,1.无需进行尺寸换算时工序尺寸的确定,2.需进行尺寸换算时工序尺寸的确定,汽车制造工艺学,某轴直径为50mm，其尺寸精度为IT5，表面粗糙度Ra0.04um,冰要求高频淬火，毛坯为锻件。其工艺路线为：粗车半精车高频淬火粗磨精磨研磨。计算各工序的工序尺寸及公差。,汽车制造工艺学,3.机床的规格与加工工件的尺寸相适应,5、合理选用数控机床。,2.机床的生产率与生产类型相适应。,1.机床的精度应与要求的加工精度相适应.,三、机床设备及工艺装备的选择,4、机床的选择应结合现场的实际情况。,一般：单件小批：通用机床、工装；大批、大量：专机、组机、专用工装数控机床：可用于各
12、种生产类型。刀具尽可能用标准的。,1.选择机床设备的基本原则,汽车制造工艺学,2.工艺装备的选择,夹具的选择,汽车制造工艺学,刀具的选择,汽车制造工艺学,量具的选择,汽车制造工艺学,第四节 工艺尺寸链,一、尺寸链的定义、组成,尺寸链就是在零件加工或机器装配过程中，由相互联系且按一定顺序连接的封闭尺寸组合。,汽车制造工艺学,（1）在加工中形成的尺寸链工艺尺寸链,A2,1.加工面,2.定位面,3.设计基准,汽车制造工艺学,（2）在装配中形成的尺寸链装配尺寸链,汽车制造工艺学,2、特征,1、封闭性 2、关联性。,汽车制造工艺学,4、增、减环判别方法,在尺寸链图中用首尾相接的单向箭头顺序表示各尺寸环，
13、其中与封闭环箭头方向相反者为增环,与封闭环箭头方向相同者为减环。,举例：,汽车制造工艺学,二、尺寸链的分类,1）工艺尺寸链全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。2）装配尺寸链全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。3）零件尺寸链全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链。4）设计尺寸链装配尺寸链与零件尺寸链，统称为设计尺寸链。,汽车制造工艺学,1）长度尺寸链全部环为长度的尺寸链2）角度尺寸链全部环为角度的尺寸链3）直线尺寸链 全部组成环平行于封闭环的尺寸链。4）平面尺寸链 全部组成环位于一个或几个平行平面内，但某些组成环不平行于封闭环的尺寸链。5）空间尺寸链组成环位于几个不平行平面内
14、的尺寸链。,汽车制造工艺学,三、尺寸链的建立,汽车制造工艺学,1.极值法（1）极值法各环基本尺寸之间的关系 封闭环的基本尺寸A0等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和，即,（2）各环极限尺寸之间的关系 封闭环的最大极限尺寸A0max等于增环的最大极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸之和，即,四、尺寸链计算的基本公式,汽车制造工艺学,封闭环的最小极限尺寸A0min等于增环的最小极限尺寸之和减去减环的最大极限尺寸之和，即,(3)各环上、下偏差之间的关系 封闭环的上偏差ES(A0)等于增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和，即,封闭环的下偏差EI(A0)等于增环下偏差之和减去减环的上偏差之和，即,
15、汽车制造工艺学,（4）各环公差之间的关系 封闭环的公差T(A0)等于各组成环的公差T(Ai)之和，即,极值法解算尺寸链的特点是：简便、可靠，但当封闭环公差较小，组成环数目较多时，分摊到各组成环的公差可能过小，从而造成加工困难，制造成本增加，在此情况小，常采用概率法进行尺寸链的计算。,汽车制造工艺学,2.概率法 特点：以概率论理论为基础，计算科学、复杂，经济效果好，用于环数较多的大批大量生产中。,(2)各环平均尺寸之间的关系,(1)各环公差之间的关系,(3)各环平均偏差之间的关系,当计算出各环的公差、平均尺寸、平均偏差之后，应按将该环的公差对平均尺寸按双向对称分布，即写成，然后将之改写成上下偏差
16、的形式，即,假定各环尺寸按正态分布，且其分布中心与公差带中心重合。,汽车制造工艺学,(1)正计算已知各组成环，求封闭环。正计算主要用于验算所设计的产品能否满足性能要求及零件加工后能否满足零件的技术要求。(2)反计算已知封闭环，求各组成环。反计算主要用于产品设计、加工和装配工艺计算等方面，在实际工作中经常碰到。反计算的解不是唯一的。如何将封闭环的公差正确地分配给各组成环，这里有一个优化的问题。（3）中间计算已知封闭环和部分组成环的基本尺寸及公差，求其余的一个或几个组成环基本尺寸及公差（或偏差）。中间计算可用于设计计算与工艺计算，也可用于验算。,3.尺寸链计算的几种情况,汽车制造工艺学,1）等公差
17、原则 按等公差值分配的方法来分配封闭环的公差时,各组成环的公差值取相同的平均公差值Tav：即 极值法 Tav=T0/（n-1）,4.确定组成环公差大小的误差分配方法,这种方法计算比较简单，但没有考虑到各组成环加工的难易、尺寸的大小，显然是不够合理的。,概率法,汽车制造工艺学,2）按等精度原则 按等公差级分配的方法来分配封闭环的公差时,各组成环的公差取相同的公差等级，公差值的大小根据基本尺寸的大小，由标准公差数值表中查得。3）按实际可行性分配原则 按具体情况来分配封闭环的公差时,第一步先按等公差值或等公差级的分配原则求出各组成环所能分配到的公差，第二步再从加工的难易程度和设计要求等具体情况调整各
18、组成环的公差。,汽车制造工艺学,1)按“入体”原则标注 公差带的分布按“入体”原则标注时，对于被包容面尺寸可标注成上偏差为零、下偏差为负的形式（即-T）；对于包容面的尺寸可标注成下偏差为零、上偏差为正的形式（即+T）。2）按双向对称分布标注 对于诸如孔系中心距、相对中心的两平面之间的距离等尺寸，一般按对称分布标注，即可标注成上、下偏差绝对值相等、符号相反形式（即T/2）。当组成环是标准件时，其公差大小和分布位置按相应标准确定。当组成环是公共环时，其公差大小和分布位置应根据对其有严格要求的那个尺寸链来确定。,5.工序尺寸的标注,汽车制造工艺学,工艺基准（工序、定位、测量等）与设计基准不重合，工序
19、基准就无法直接取用零件图上的设计尺寸，因此必须进行尺寸换算来确定其工序尺寸。,五、工艺过程尺寸链的分析与解算,1.基准不重合时的尺寸换算,汽车制造工艺学,1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算,A 设计基准,C 定位基准,例73,B,汽车制造工艺学,例1:某零件如图示，设计尺寸50-0.17、10-0.36，因10-0.36不好测量，而改为测量A2，试确定工序尺寸A2。,A2,A0封闭环,解:1)确定封闭环、建立尺寸链、判别增减环。,2）尺寸及偏差计算：A2=40+0.19,3)假废品情况：当A2=40+0.36(按上述计算应为超差),此时A1=50,A0=10-0.36(合格)这种废品为假废
20、品。,2）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,汽车制造工艺学,只要测量尺寸的超差量小于或等于其余组成环尺寸公差之和，就有可能出现假废品，为此应对该零件各有关尺寸进行复检和验算，以免将实际合格的零件报废而导致浪费。假废品的出现，给生产质量管理带来诸多麻烦，因此，不到非不得已，不要使工艺基准与设计基准不重合。,假废品的出现,汽车制造工艺学,例2 如图所示轴套，其加工工序如图所示，试校验工序尺寸标注是否合理。,2.多尺寸保证时的尺寸换算,汽车制造工艺学,解:1)分析 从零件图上看,设计尺寸有10-0.3mm、150.2mm 以及50-0.34。根据工艺过程分析是否全部达到图纸要求.其中10-0.3、
21、50-0.34直接保证，150.2间接保证，为封闭环，必须校核。,2）查找组成环，建立尺寸链,3）计算尺寸及偏差 求得 A0=15-0.4+0.5(超差),4)解决办法:改变工艺过程，如将钻孔改在工序40之后；提高加工精度，缩小组成环公差。,5）重新标注尺寸，校核计算现将尺寸改为：10.4-0.1，14.6 0.1,10-0.1 可求得:A0=150.2 符合图纸要求.,汽车制造工艺学,3.校核工序间余量,例3 一轴其轴向工艺过程如图所示，现要校核工序30精车B面的余量。,粗车端面A、B，直接得到A1=28-0.52 A2=35-0.34,调头，粗、精车C面，直接得到尺寸 A3=26-0.28
22、,调头，精车A、B，直接得到A4=25-0.14 A5=35-0.17,汽车制造工艺学,解:根据工艺过程作轴向尺寸形成过程及余量分布图，寻找封闭环，建立尺寸链求解。,Z为封闭环,求得，,Zmin=0.380,合适。,汽车制造工艺学,4、跟踪法建尺寸链,对于工件形状复杂、工艺过程很长、工艺基准多次转换、工艺尺寸链环数多时，就不容易迅速、简便地列出相应的工艺尺寸链来进行工序尺寸的换算，而且还容易出差错。采用跟踪法，就能够更直观、更简便地去解工艺尺寸链的问题。而且也便于利用计算机进行辅助工艺设计。,汽车制造工艺学,1）跟踪图的绘制,汽车制造工艺学,2）符号说明,工序尺寸,3）举 例,为封闭环A0,C
23、,A,B,A3,A4,Z4,Z2,A2,A1,Z1,A5,Z3,Z5,A03=36.250.25,工序2 以D面定位，精车A面，得A3；粗车C面，得A4,D,工序1 以A面定位，粗车D面，得A1；车B面，保证A2,工序3 以D面定位，磨A面，保证工序尺寸 A5；同时保证设计尺寸,汽车制造工艺学,4）尺寸链建立方法,汽车制造工艺学,以A03为封闭环得到的工艺尺寸链：,汽车制造工艺学,小测试,下图工件，如先以A面定位加工C面，得尺寸A1；然后再以A面定位用调整法加工台阶面B，得尺寸A2，要求保证B面与C面间尺寸A0。试求工序尺寸A2。,汽车制造工艺学,小测试,一批小轴其部分工艺过程为：车外圆至20
24、.6 0-0.04 mm，渗碳淬火，磨外圆至200-0.02 mm。试计算保证淬火层深度为0.71.0mm的渗碳工序的渗入深度。,汽车制造工艺学,第五节 加工工艺过程的生产率,（一）时间定额,单件时间,一、时间定额,汽车制造工艺学,基本时间：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产品或达到工序要求所需时间（包括切入、切出时间）,组成,辅助时间：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等,布置工作地时间：包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等。,休息和生理需要时间：工人在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所需时间,准备终结时间：如熟悉工艺文件、领取
25、毛坯、安装夹具、调整机床、发送成品等,汽车制造工艺学,T单=t基+t辅+t服+t休,基本时间是指直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。,辅助时间是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。如装卸工件。操作机床、改变切削用量、试切和测量工件、引进及退回刀具等动作所需时间都是辅助时间。,布置工作地时间是为使加工正常进行，工人照管工作地（如换刀、润滑机床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的时间。一般按作业时间的27估算。,休息和生理需要时间是指工人在工作班内恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。一般按作业时间的2估算。,汽车制造工艺学,在成批生产
26、中,大批大量生产时，每个工作地始终完成某一固定工序，tZ/N 0，故不考虑准备终结时间，即,th td,汽车制造工艺学,缩短基本时间：提高切削用量（切削速度、进给量、切削深度等）；采用多刀多刃进行加工（如以铣削代替刨削，采用组合刀具等）；采用复合工步，使多个表面加工基本时间重合（如多刀加工，多件加工等）。,缩短辅助时间：使辅助动作实现机械化和自动化（如采用自动上下料装置、先进夹具等）；使辅助时间与基本时间重叠（如采用多位夹具或多位工作台，使工件装卸时间与加工时间重叠；采用转位夹具或者转位工作台等）,（二）提高机械加工生产率的工艺措施,汽车制造工艺学,汽车制造工艺学,汽车制造工艺学,汽车制造工艺
27、学,汽车制造工艺学,汽车制造工艺学,缩短布置工作地时间：,缩短准备终结时间：,主要是减少换刀时间和调刀时间,采用自动换刀装置或快速换刀装置采用样板或对刀块对刀采用新型刀具材料以提高刀具耐用度,在中小批量生产中采用成组工艺和成组夹具在数控加工中，采用离线编程及加工过程仿真技术,汽车制造工艺学,第六节 工艺过程的技术经济分析,所谓技术经济分析，就是通过比较不同工艺方案的生产成本，选出最经济的工艺方案。,生产成本,工艺成本,汽车制造工艺学,工艺成本,可变费用,不变费用,汽车制造工艺学,零件全年工艺成本（式中 N 为零件年产量）：,CY=CV N+CN（5-31）,零件单件工艺成本：,CP=CV+CN/N（5-32）,比较工艺成本：需评价工艺方案均采用现有设备，或其基本投资相近，直接比较其工艺成本。各方案的临界年产量NC（图5-50）计算如下：,（5-33）,2023/3/11,汽车制造工艺学,演讲完毕，谢谢听讲!,再见，see you again,3rew,
