1、汽車制造技術基礎 車輛工程專業 中原工學院 機電學院 主講 肖慶和 汽車制造工藝特點機械加工工藝設計基礎機床夾具設計機械加工工藝系統(機床、刀具、工件、夾具)基本知識機械制造質量分析與控制汽車裝配工藝規程的制訂汽車先進制造技術與系統1、本課程研究的內容2、本課程的任務和要求（1）掌握汽車制造工藝流程及特點，掌握機械加工基本知識。（2）具備制訂機械加工工藝規程的能力，能選合理擇加工方 法和機床、刀具、夾具及工藝參數；（3）掌握機械加工精度和表面質量的基本知識；（4）初步具備分析解決機械制造過程中工藝問題的能力； （5）了解先進制造技術的發展。 3、考核辦法4、參考教材：機械制造技術，牛永生等主編

2、，陜西科技出版社，2002汽車制造工藝學，韓英淳主編，人民交通出版社，2009汽車制造工藝學，趙桂范主編，北京大學出版社，2008機械制造工藝學，顧崇銜主編，西安陜西科技出版社,1983第1講 機械加工工藝規程的制定1、汽車制造技術概述學習提示：汽車工業是一個綜合性行業，學習汽車制造技術首先要了解汽車的基本生產過程。汽車的生產方式由生產規模和工藝特性決定的。在汽車制造過程中，通過考慮各種因素來確定零部件的自制與外協（外包）、外購的分工生產方案，確定自制加工工藝方法和加工設備的布置方案。產品開發過程需求分析概念設計詳細設計工藝設計零件加工產品裝配產品銷售設計工藝制造CADCAECAPPCAMPD

3、M產品信息管理機械制造范圍機械制造紡織機械家用電器通訊設備冶金機械建筑機械交通工具環保設備軍事裝備醫療設備機床制造農業機械化工設備 汽車生產過程框圖熱處理鑄造鍛造粉末冶金燒結部件裝配試驗調整協作件電氣系統，輪胎及其他部件總裝配鋼材鑄鐵廢鋼鋁錠輔助材料機械加工鐵粉碳粉汽車鋼板沖壓裝配鉚、焊接油漆退火 正火淬火 回火發動機變速器驅動橋轉向器缸體曲軸齒輪軸汽車的基本生產過程包括下料、鑄造、鍛造、機械加工、熱處理、沖壓、冷擠壓、粉末冶金、焊接、涂漆、電鍍與裝配等多種。而外協件的制造工藝，通常又包括許多極其特殊的制造技術。汽車制造工藝的編制常以裝配工藝為核心，為了提高生產的效率，其趨向是盡量采用流水線生

4、產方式。要點在于同時進行各種零部件的制造加工，而以最終裝出整車為目標，彼此之間相互協調。 1.2 生產方式與設備通常，生產方式由生產規模(產量)與工藝特性兩方面決定，大致可分為以下三種。 (1) 單件生產方式：采用通用機床，進行單件或極小批量的多品種生產。 (2) 批量生產方式：采用通用機床或通用生產線，通過定期改變生產程序進行多品種中批量或小批量生產。 (3) 流水生產方式：采用專用機床或專用生產線，進行單一品種或少品種的大量流水線生產。 汽車生產所用的設備應該和生產方式相適應。由于汽車以大量生產為原則，所選設備必須符合流水生產工藝的要求。裝配生產線使用輸送機進行流水作業，機械加工則多采用連

5、續自動機床。為了適應生產規模的擴大合理化與節省人力的要求，生產設備的高性能化與自動化程度正在不斷提高。此外，還采用電子計算機來保證零部件的及時供應，并控制生產線的運行。生產設備的選擇對比見表 1-1。 表1-1 生產設備的選擇對比 工 藝 原 用 設 備 最 新 設 備 鑄 造 油砂型芯手工夯實擠壓造型 鋁合金金屬型鑄造殼芯機 高壓造型機 鋁合金壓鑄機鍛 造 鍛錘 重油加熱爐 壓力機 感應加熱裝置 機械加工單能機連續自動機床、自動線自動測量、修正、選擇機沖 壓通用壓床自動沖壓線 連續自動壓力機 焊 接 移動式電焊機多工位焊接壓力機 自動焊機 涂 漆手工噴涂、手工研磨自動靜電噴涂 電泳涂漆、自動

6、噴涂自動水研磨機 裝 配 鏈式輸送機推式懸掛輸送機 自動裝配機 （1）自制、外協分工計劃與作業計劃 在制訂零部件或某些工序的自制、外協分工方案時，不僅應考慮產品成本，還應考慮產品質量的穩定性，以及保密、投資計劃，對協作企業扶植方針等許多因素。表 1-2 為日本汽車企業自制、外協分工的一般情況，外協率占購入量的 90%，占購入金額的 70%。 汽車工廠的生產時間一般為兩班制，每天一共生產 146h，以降低設備的折舊費。在集體勞動程度高的裝配部門內，也有采用一班制的。至于熱處理等預熱損失大的部門，則實行 24h連續作業制度。 表1-2 自制、外協分工一般情況舉例 制造形式特 征 主要零部件 自制生

7、產的連續性 縮短生產周期 總成裝配與主要零部件加工 (鑄造、鍛造、機械加工) 自制外協混合 減輕設備負荷 坐墊、燃油箱、盤式車輪、制動盤等 飛輪制動鼓等簡單的機械加工零件 護板件裝配(中型) 大的電鍍件 外協 充分運用專業工廠 輪胎、玻璃、電器、儀表等 彈簧、軸承等 活塞、離合器、散熱器等 橡膠、塑料、裝飾品等軟質材料 鑄鐵、鋁合金等原材料與坯料 （2）汽車制造方法與設備汽車制造中尤其以車身制造最具特點，如轎車車身從結構特點上看，屬于無骨架車身。它的生產工藝流程大致為：沖壓焊接涂裝總裝四大工藝流程 大量生產時，一般根據生產計劃確定生產節拍，然后選定各種加工方法與設備，所應考慮如下基本問題。1)

8、 通過對各工序的分解與合并，或對加工條件的改進，盡量使各工序的生產周期與所需要的生產節拍相吻合，以形成一條同步生產的專用線。 2) 應該注意減少總裝配量(適當分組裝配)，減少調整作業量，減少工序數目，并保持工藝過程的連續性，以提高大量生產線運行的平穩性與生產速度。3) 參照最佳節拍時間，確定生產線數量與流動方式。一般對大量生產線而言，機械加工生產線的最佳節拍時間為 0.72.0min。裝配生產線為 1.02.0min。4) 選定加工方法時，應該根據產量進行經濟核算，選擇經濟性最好的加工方法。5) 在可能范圍內應該盡量做到省力化與自動化。然而，為了適應今后難于避免的生產變動，應選用適應性高的設備

9、。6) 雖然要求設備的可靠性高，但是希望在帶剛性的機械與單能機的刀具配置和加工條件方面，保持適當的變動余地。設備的標牌與型號應保存齊全，以利于設備維護并掌握操作要點。7) 工夾具對產品質量和生產情況有很大影響，必須周密研究。 （3） 設備布置 設備布置要保證工件流程的通暢。各種設備應組成一個有機體，以提高設備的利用率。設備布置情況應表示在設備平面布置圖上。布置設備時，為了便于搬運、維護與管理，一般要求單一化、直線化。在工序間與生產線間，應配備調節儲存裝置，以適應工具更換、設備停頓，作業時間波動，換班貽誤等情況，這種補充設施與輸送機相結合，以達到自動化生產。在裝配線上，對多品種大量零部件的供應采

10、用輸送機、線側裝置與流動臺車，以保證適時供應。 2、機械加工工藝過程的基本概念 圖2-1機械制造系統圖原料或毛坯存儲運輸制造檢驗成品信 息 系 統能源能 量 系 統物流信息流能量流2.2零件制造的工藝過程1) 制造工藝概念2) 毛坯制造工藝過程3) 機械加工工藝過程4) 熱處理工藝過程5) 裝配工藝過程 制造工藝：加工產品的方法（手段、過程）。是利用生產工具對原材料、毛坯、半成品進行加工，改變其幾何形狀、外形尺寸、表面狀態和內部組織的方法。零件制造的工藝過程1. 零件制造工藝方法（1）材料去除工藝（m0） 按照一定的方式從毛坯上去除多余材料形成符合技術 要求的零件的工藝方法。主要包括切削加工和

11、特種加工。（2）材料成形工藝（m=0） 利用模型使原材料形成毛坯或零件的工藝方法。 常用成形工藝方法有鑄造、鍛造、沖壓、注塑等。（3）材料累加工藝（m0） 將零件以微元疊加的方式逐漸累加形成的工藝方法。 常用的工藝方法有:光固化法（SLA） 疊層制造法（LOM）激光選區燒結法（SLS）熔積法（FDM）三維打印法等2. 零件制造過程 零件制造是機器制造過程的基本單元。零件的制造主要利用材料去除工藝方法（包括切削加工及特種加工）和材料成形工藝方法形成零件所需形狀，并且適時的將熱處理工藝穿插在其中完成。即通過改變毛坯的尺寸、形狀、及材料特性的過程。 絕大部分零件是通過機械加工完成的。2.3 機械加工

12、工藝過程的組成2.3.1 工序(工步和走刀） 一個或一組工人在一個工作地（機械設備）對同一個或同時對幾個工件所連續完成的那一部分工藝過程，稱為工序。（一道工序可以由一個工步或多個工步組成，一個工步也可以由多次走刀來完成。） 例：表2-1 單件小批生產的工藝過程工序號工 序 內 容設 備1 車一端面，鉆中心孔*；調頭，車另一端面，鉆中心孔車床I2 車大外圓及倒角；調頭，車小外圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、去毛刺銑 床表2-2 大批大量生產的工藝過程工序號工 序 內 容設 備1銑兩端面，鉆兩端中心孔*銑端面鉆中心孔機床2 車大外圓及倒角車床 I3車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床 5去

13、毛刺鉗工臺圖23 階梯軸討論： 生產規模不同，工序的劃分不一樣。2.3 機械加工工藝過程的組成2.3.2 安裝 工件經一次裝夾后所完成的那一部分工序內容，稱為安裝。 例：表2-1 單件小批生產的工藝過程工序號工 序 內 容設 備1 車一端面，鉆中心孔*；調頭，車另一端面，鉆中心孔車床I2 車大外圓及倒角；調頭，車小外圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、去毛刺銑 床表2-2 大批大量生產的工藝過程工序號工 序 內 容設 備1銑兩端面，鉆兩端中心孔*銑端面鉆中心孔機床2 車大外圓及倒角車床 I3車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床 5去毛刺鉗工臺圖23 階梯軸兩次兩次一次一次一次一次一次討論：

14、 安裝次數多好還是少好？2.3 機械加工工藝過程的組成2.3.3 工步 工步是指在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續完成的那一部分工序內容。 例：表2-1 單件小批生產的工藝過程工序號工 序 內 容設 備1 車一端面，鉆中心孔*；調頭，車另一端面，鉆中心孔車床I2 車大外圓及倒角；調頭，車小外圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、去毛刺銑 床表2-2 大批大量生產的工藝過程工序號工 序 內 容設 備1銑兩端面，鉆兩端中心孔*銑端面鉆中心孔機床2 車大外圓及倒角車床 I3車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床 5去毛刺鉗工臺圖23 階梯軸四個五個一個兩個三個兩個一個2.3 機械加工工藝過程的

15、組成2.3.4 走刀 在一個工步中，有時因所需切除的金屬層較厚而不能一次切完，需分幾次切削，則每一次切削稱為一次走刀。 2.3 機械加工工藝過程的組成2.3.5 工位 為了完成一定的工序內容，工件一次裝夾后，與夾具或設備的可動部分一起，相對于刀具或設備的固定部分所占據的每一個位置稱為工位。 2.3 機械加工工藝過程的組成2.3.5 工位 圖24 在三個工位上鉆、鉸圓盤零件上的孔工件機床夾具回轉部分夾具固定部分分度機構例：圖2-5 多工位加工 返回2.4 生產綱領與生產類型2.4.1. 生產綱領 生產綱領是指企業在計劃期內應當生產的產品產量。 零件在計劃期一年中的生產綱領N可按下式計算： 式中

16、N-零件的年生產綱領，單位：件/年 Q產品的年生產綱領，單位：臺/年； n每臺產品中所含零件的數量，單位：件/臺； a%備品率，對易損件應考慮一定數量的備品，以供用戶修配的需要； b%廢品率。 2.4 生產綱領與生產類型2.4.2 生產類型及其工藝特征 生產類型是指企業（或車間、工段、班組、工作地）生產專業化程度的分類。一般分為：1）大量生產2）成批生產3）單件生產 50000 5000 1000大量生產 500050000 5005000 3001000大批生產 5005000 200500 100300中批生產 100500 202005100小批生產 100 205單件生產輕型機械中型機

17、械重型機械零件生產綱領（件/年）生 產 類 型表2-3 生產類型與生產綱領的關系表2-4 各種生產類型工藝過程的重要特點 類型特點單件（小批）生產成批生產大量生產加工對象經常變換周期性變換固定不變毛坯木模造型、自由鍛金屬模造型、模鍛金屬模機器造型、模鍛機床設備通用設備、數控設備通用、專門及部分專用設備專用、自動設備及 自動線機床布局按機群式布置按零件類別、按工段排列按流水線或自動線排列夾具通用或組合夾具專用夾具高效率的專用夾具刀具量具通用刀具和量具專用或通用刀具量具專用刀具量具、自動測量裝配方法零件不互換，鉗工修配多數互換，部分試配或修配全部互換或分組互換生產周期不一定周期重復長時間連續生產生

18、產率低，用數控機床可提高中等高成本高中等低工人技術高中等一般工藝文件簡單比較詳細詳細編制1）大量生產 產品的數量很大，產品的結構和規格比較固定，產品生產可以連續進行，大部分工作地的加工對象是單一不變的。例如，汽車、拖拉機、軸承等產品的制造，通常是以大量生產方式進行的。2.4 生產類型及其工藝特征2）成批生產 產品數量較多，每年生產的產品結構和規格可以預先確定，而且在某一段時間內是比較固定的，生產可以分批進行，大部分工作地的加工對象是周期輪換的。 根據批量的大小，成批生產又可分為小批生產、中批生產和大批生產。例如，通用機床（一般為車、銑、刨、鉆、磨床）等產品制造往往屬于這種生產類型。2.4 生產

19、類型及其工藝特征3）單件生產 產品數量少，但種類、規格較多，多數產品只能單個或少數幾個地生產，很少重復。 例如，重型機器、大型船舶制造及新產品試制等常屬于這種生產類型。企業組織生產模式1）生產全部零部件，自主裝配整機。 大而全，過去一些大型國企，一拖、一汽、二汽2）生產部分關鍵零部件，其余由其它企業供應。 目前大多數制造企業屬于這一種生產模式3）完全不生產零部件，自己只負責設計和銷售。 兩頭在內，中間在外；或兩頭大中間小，啞鈴式2.4 機械加工工藝規程設計 Process Planning For Mechanical Machining 2.4.1. 機械加工工藝規程的作用 什么是工藝規程？

20、 規定機械產品（或零件）制造工藝過程和操作方法的相關工藝文件，稱為工藝規程。 其中規定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機械加工工藝規程。 高質量、高效率、低成本（工藝規程的評價標準） 2.4 機械加工工藝規程設計 機械加工工藝規程組成機械加工工藝過程工序1工序2工序n安裝1安裝2工位1工位2工步1工步2工步1工步1工步2工步1走刀1走刀2走刀1走刀2走刀32.4 機械加工工藝規程設計2.4.1 機械加工工藝規程的作用(1)機械加工工藝規程是機械加工過程的主要技術文件，是指揮現場生產的依據。 (2)機械加工工藝規程是新產品投產前，進行有關的技術準備和生產準備的依據。 (3)機械加工

21、工藝規程是新建、擴建或改建廠房（車間）的依據。 2.4 機械加工工藝規程設計2.4.2. 機械加工工藝規程的格式(1)工藝過程卡片 工藝過程卡片是以工序為單位簡要說明零件加工過程的一種工藝文件。 2.4 機械加工工藝規程設計 機械加工工藝過程卡片(2)工序卡片 工序卡片是為每一道工序編制的一種工藝文件。2.4 機械加工工藝規程設計 機械加工工序卡片2.4 機械加工工藝規程設計2.4.3. 制定機械加工工藝規程的原始資料1）零件工作圖及其產品裝配圖；2）產品驗收的質量標準；3）零件的生產綱領；4）現場的生產條件（毛坯制造能力、機床設備、工藝裝備、工人技術水平，專用設備和工裝的制造能力）；5）國內

22、外有關的先進制造工藝及今后生產技術的發展方向等；6）有關的工藝、圖紙、手冊及技術書刊等資料。 2.4.4 機械加工工藝規程設計原則 制訂的工藝規程應能保證零件加工質量，可靠地達到設計圖紙規定的各項技術要求。 在保證加工質量的基礎上，使工藝過程有較高的生產效率和較低的成本。 了解國內外本行業工藝技術的發展水平，積極采用先進的工藝技術和工藝裝備。 盡量減輕工人的勞動強度，保證安全生產，創造良好和文明的勞動條件。 在一定的生產條件下，可能會出現幾種能保證零件技術要求的工藝方案，此時應通過核算或相互對比，選擇經濟上最合理的方案，并要注重減少能源和原材料消耗，符合環境保護要求，實現綠色制造。 2.5 制

23、定機械加工工藝規程的步驟設計的內容和步驟1）分析零件圖和產品裝配圖； 2 ）工藝審查；3 ）確定毛坯； 4 ）擬定工藝路線 ； 5 ）確定各工序所用機床設備、工藝裝備等；6 ）確定各工序的加工余量、計算工序尺寸和公差；7 ）確定各工序的技術要求和檢驗方法；8 ）確定各工序的切削用量和工時定額；9 ）編制工藝文件。 2.5 制定機械加工工藝規程的步驟2.5.1.根據零件的生產綱領確定生產類型（P222 表143） 2.5.2.對被加工零件進行工藝性分析 （零件分析） 功用 零件表面的技術要求 結構工藝性2.5.2.對被加工零件進行工藝性分析 零件結構及尺寸應標準化和規格化 盡量采用標準件和通用件

24、 合理標注零件的尺寸、公差和表面粗糙度 保證加工的可能性和經濟性 加工面的尺寸、形狀及位置應便于加工 2.5.2.對被加工零件進行工藝性分析 保證加工的可能性和經濟性 被加工表面的形狀應盡量簡單，面積應盡可能小，規格應盡量標準 和統一。 零件的結構應保證能采用普通設備和標準刀具進行加工，且刀具易進入、退出和順利通過加工表面。 加工面與非加工面應明顯分開，加工面之間也應明顯分開。 盡量減小加工面積。這樣既減小了加工工作量，又保證接觸良好。 零件的結構應能盡量減少加工時的裝夾以及換刀次數。 零件的結構形狀應能定位準確、夾緊可靠、便于加工、便于測量。 有位置要求或同方向的表面能在一次裝夾中加工出來。

25、 零件要有足夠的剛性，便于采用高速和多刀切削。 2.5.2.對被加工零件進行工藝性分析 加工面的尺寸、形狀及位置便于加工 零件的結構布局要合理加工面的位置應便于加工孔的位置應便于刀具接近加工表面減少加工面的尺寸和避免深孔加工 2.5.2.對被加工零件進行工藝性分析兩種鍵槽的結構形狀 2.5.2.對被加工零件進行工藝性分析箱體零件耳座結構 2.5.2.對被加工零件進行工藝性分析零件平面結構 2.5.2.對被加工零件進行工藝性分析零件孔的結構設計 2.5.2.對被加工零件進行工藝性分析增設加強筋提高零件剛度2.5 制定機械加工工藝規程的步驟2.5.1.根據零件的生產綱領確定生產類型 2.5.2.對被加工零件進行工藝分析 2.5.3.確定毛坯 1）毛坯的制造類型； 2）毛坯的制造精度； 3）毛坯圖種類特 點鑄件多用于形狀復雜、尺寸較大的零件。其吸振性能好，但力學性能低。鑄造方法有砂型鑄造、離心鑄造等，有手工造型和機器造型。模型有木模和金屬模。木模手工造型用于單件小批生產或大型零件，生產效率低，精度低。金屬模用于大批大量生產，生產效率高、精度高。離心鑄造用于空心零件，壓力鑄造用于形狀復雜、精度高、大量生產、尺寸小的有色金屬零件鍛件用于制造強度高、形狀簡單