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1、汽车制造业与制造技术1.1汽车生产的工艺过程1.2工件尺寸及形状的获得方法1.31.4工件的装夹 1.5生产纲领与生产类型1.1.1 我国汽车制造业现状和世界汽车工业发展历程及趋势，未来我国汽车产业的发展趋势主要有如下几点：汽车制造业与制造技术1.11、联合合并重组进程加速 2、积极参与全球化进程3、模块化生产和系统化供货将成为发展潮流 4、低污染、节能汽车是发展方向 2023/3/6 汽车生产的工艺过程 1.2.1 汽车生产过程及其特点 1.2 汽车的生产过程是指将原材料转变为汽车产品的全部过程，如图1-1所示。汽车的生产过程包括毛坯制造、机械加工、热处理、装配过程及试验等。1.2.2 汽车
2、制造工艺过程及组成汽车行驶 1.工艺过程 工艺过程：是指汽车生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等使其成为成品或半成品的过程。工艺过程包括毛坯制造工艺过程、热处理工艺过程、零件的机械加工工艺过程、部件或汽车的装配工艺过程，以工艺文件的形式确定下来的工艺过程称为工艺规程。2023/3/6 由原材料经浇铸、锻造、冲压或焊接而成为铸件、锻件、冲压件或焊接件的过程，分别称为铸造、锻造、冲压或焊接工艺过程，将铸、锻的毛坯或钢材经过各种机械加工方法，改变它们的形状、尺寸、表面质量，使其成为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程，在热处理车间,对汽车零件的半成品通过各种热处理方法，改变它们的材
3、料性质的过程，称为热处理工艺过程。最后，将合格的汽车零件和外购件、标准件装配成组件、部件和汽车的过程，则称为装配工艺过程。如图1-2所示的阶梯轴零件，其单件小批生产和大批大量生产的机械加工工艺过程分别见表1-1、表 1-2所示。2023/3/62023/3/6 2.工艺过程的组成 )工序 一个或一组工人在一个工作地对一个或同时对几个相同的工件所连续完成的那一部分工艺过程称为工序。)安装 在某一工序中，有时需要对零件进行多次装夹加工，工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。如表1-1中，工序1车阶梯轴外圆要进行两次装夹，先装夹工件一端，车端面、大端外圆及倒角，称为安装1，再掉头装夹工件，车
4、另一端面、小端外圆及倒角，称为安装2。2023/3/6 )工位 为了完成一定的工序内容，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。如图1-3所示，工序内容为钻孔、扩孔、铰孔，采用回转工作台安装工件，在工位 处进行工件安装，在工位处钻孔，在工位处扩孔，在工位处铰孔，回到工位完成全部工序内容，卸下工件并安装另一个工件。2023/3/62023/3/6 )工步 工步是指零件被加工表面不变、加工所使用的刀具不变、切削用量(、)不变时所连续完成的那部分工艺过程。如图1-4所示，在同一表面上钻 个相同的孔，可以写成一个工步，即钻 孔工步。2023/3/6
5、为了提高生产效率，采用几把刀具或一把复合刀具同时加工工件的一个或几个表面，可看作一个工步，称为复合工步，如图1-5所示，复合工步各表面的加工开始时间可以不同，但同时结束切削。2023/3/6 5）走刀 如图1-6所示，将棒料加工成阶梯轴，第二工步车右端外圆就分两次走刀进行加工。2023/3/6 工件尺寸及形状的获得方法 1.31.3.1 工件尺寸及形状的获得方法 调整法 调整法是在成批生产条件下采用的一种方法，即在加工一批工件之前，按规定的尺寸先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在加工一批工件的过程中保持这个相对位置不变的方法。图1-7所示为用规定尺寸镗刀镗削活塞销孔简图。2023/3/6
6、1.4 生产纲领与生产类型汽车产品中某零件的生产纲领可按下式计算，即 2023/3/6 不同生产类型的工艺特征不同。表1-3列出了各种生产类型的工艺特点。2023/3/62023/3/61.5 工件的装夹1.5.1 基准的概念 .设计基准：零件图上标注设计尺寸及要求所采用的基准，称为设计基准。2023/3/6 2.工艺基准：零件在工艺过程中所采用的基准。按照作用不同，工艺基准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。（1）工序基准：工序卡的工序图上，用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、位置所采用的基准。2023/3/6（2）定位基准：加工时，用以确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的基准
7、。（3）测量基准：在测量时所采用的基准。如图1-10所示。（4）装配基准：在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。如图1-11所示。2023/3/61.5.2 工件的加工方法 1.找正装夹法 )直接找正装夹 )划线找正装夹 2023/3/6 .机床夹具装夹法 制定机械加工工艺规程的方法及步骤2.1零件的工艺性分析和毛坯选择2.2工艺过程的设计2.32.4工 序 设 计工艺尺寸链的计算工艺过程的生产率和经济性分析计算机辅助工艺过程设计2.62.52.72.1.1 零件机械加工工艺规程的格式 .机械加工工艺过程卡 制定机械加工工艺规程的方法及步骤2.1机械加工工艺过程卡简称
8、工艺过程卡，又称工艺路线卡。其格式见表2-1。2023/3/62023/3/62023/3/6 .机械加工工序卡 机械加工工序卡简称工序卡，是为每道工序所编制的一种工艺文件，其格式见表 2-2。2023/3/6 .检验工序卡 .机床调整卡 2.1.2 机械加工工艺规程的作用 （1）组织车间生产的主要技术文件；（2）生产准备和计划调度的主要依据；（3）新建或扩建工厂、车间的基本技术文件。2023/3/62.1.3 指定工艺规程的步骤 制定工艺规程的主要步骤如下:()计算零件生产纲领，确定生产类型。()分析图样，主要进行零件的结构工艺性分析和技术要求分析。()选择毛坯种类，确定毛坯制造方法。()制
9、定工艺路线，包括选择定位基准，选择表面加工方法，划分加工阶段，安排加工顺序等。()确定各工序所用机床及工艺装备。()确定各工序的加工余量及工序尺寸。()确定各工序的切削用量和工时定额。()填写工艺文件，即认真填写工艺过程卡、工序卡、检验卡等。1、零件的工艺性分析 零件的工艺性分析和毛坯选择2.22.2.1零件的工艺性分析和毛坯选择（1）审查零件结构的工艺性（2）审查零件尺寸标注的工艺性（3）审查零件的各项技术要求，提出必要的改进意见。图2-1所示为零件多个加工表面与非加工表面间尺寸标注实例，零件毛坯为锻件。2023/3/62.2.2 毛坯的选择 .毛坯类型 )铸件 )锻件 )型材件 )焊接件
10、2.选择毛坯应考虑的因素 )生产类型 )零件的结构形状与外形尺寸 )零件材料的性能及工艺性 )生产条件 )充分考虑利用新技术、新工艺和新材料工艺过程的设计 2.32.3.1 定位基准的选择 .精基准的选择 )基准重合原则 )基准统一原则 )自为基准和互为基准原则 )便于安装原则 2.粗基准的选择 )选择最终不加工的表面作粗基准 )选择重要表面作粗基准 )便于安装原则 )粗基准避免重复使用原则2023/3/62023/3/62.3.2 零件表面加工方法的选择 .根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 .考虑工件材料的性质 .考虑工件的结构形状和尺寸大小 .考虑生产率和经济性要求
11、.考虑工厂或车间的现有设备情况和技术条件2.3.3 加工阶段的划分 .粗加工阶段 .半精加工阶段 .精加工阶段 .光整加工阶段2023/3/62.3.4 加工顺序的安排 .机械加工顺序的安排 .热处理工序的安排 )退火与正火；)时效处理；)淬火；)渗碳与渗氮；)表面处理()作为精基准的表面应在工艺过程一开始就进行加工，因为后续工序中加工其他表面时要用它来定位，即“先基准后其他”原则。()精基准加工好以后，接着应对精度要求较高的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工，精度要求特别高的表面还需要进行光整加工。()先面后孔原则。2.4.1 机床和工艺装备的选择 .机床的选择 .工艺装备的选择2.4.
12、2 加工余量及工序尺寸的确定 .加工余量的确定 )加工余量的概念 工 序 设 计2.4 加工余量是指在加工过程中，从被加工表面上切除的金属层厚度。平面和回转面加工时的工序余量如图 2-11所示。2023/3/6 对于外表面单边余量如图2-11a)所示：对于内表面单边余量如图2-11b)所示：式中:本工序的工序余量，；前工序的工序尺寸，；本工序的工序尺寸，。对于轴双边余量如图 2-11)所示:对于孔双边余量如图 2-11)所示：式中:本工序的工序余量，；前工序的加工直径，；本工序的加工直径，。.工序尺寸及其公差的确定 )基准重合时，工序尺寸及公差的计算 )基准不重合时，工序公称尺寸及公差的计算
13、2023/3/62.4.3 切削用量和时间定额的确定 .切削用量的确定 )背吃刀量的选择 )进给量 的选择 )切削速度 的选择 2023/3/6 .时间定额的确定 时间定额包括下列组成部分:()辅助时间。()布置工作地时间。()休息与生理需要时间。大量生产时的单件工时定额为 ()准备与终结时间成批生产的单件计算定额为 ()基本时间。它是直接用于改变工件的尺寸、形状或表面质量等消耗的时间。工艺尺寸链的计算 2.52.5.1 尺寸链的基本概念 .尺寸链的概念 尺寸链就是由相互联系且按一定顺序排列的尺寸组成的封闭尺寸系统。.尺寸链的组成 .尺寸链的特征 ()关联性。()封闭性。在尺寸链中，每一个尺寸
14、称为尺寸链的环。尺寸链的环按性质不同可分为组成环和封闭环。2023/3/6 .尺寸链的分类 )按尺寸链各环尺寸的几何特征和所处空间位置不同分类 ()直线尺寸链。()角度尺寸链。如图2-21所示 ()平面尺寸链。如图2-22所示 ()空间尺寸链。2023/3/6 )按尺寸链相互关系分类 ()独立尺寸链 ()并联尺寸链。图2-23所示有三个尺寸链并联。2023/3/6 )按尺寸链的应用范围分类 ()装配尺寸链。如图2-24所示的装配图和装配尺寸链。()零件设计尺寸链。如图2-25a）和2-25b）所示。()工艺尺寸链 工艺尺寸链是指全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。如图2-25)所示的尺
15、寸链就是工艺尺寸链。工艺尺寸链的特点是，封闭环是零件加工后间接(或相应)得到的尺寸，加工中直接获得的尺寸是组成环。2023/3/6 如图 2-26)所示，它是零件设计尺寸链的封闭环。如图2-26)所示，就是工艺尺寸链简图。2023/3/62.5.2 尺寸链计算基本公式 尺寸链的计算方法有极值法和统计法两种。.极值法 2023/3/6()封闭环中间尺寸和中间偏差。2023/3/62023/3/6 .统计法 被加工零件的工序尺寸一般按正态规律分布。根据概率论乘法定理，多环尺寸链其极限尺寸重合的概率等于各组成环出现极限尺寸的概率的乘积，而且组成环环数越多，组成环极限尺寸相遇的概率就更小。表2-9列出
16、了几种常见的尺寸分布曲线。)封闭环的公称尺寸 )封闭环的公差 )封闭环的上、下极限偏差 2023/3/62.5.3 几种典型的工艺尺寸链分析与计算 .基准不重合时的尺寸换算 )定位基准与设计基准不重合 )测量基准与设计基准不重合 .余量校核的尺寸换算 .中间工序尺寸及极限偏差的换算 工艺过程的生产率和经济性分析 2.62.6.1 生产率及提高生产率的工艺途径 .缩短单件工时定额 )缩短基本时间 ()提高切削用量。()采用复合工步。多刀加工。如图2-34所示。2023/3/6 多件加工。多件加工有三种方式，即顺序多件、平行多件及平行顺序多件加工。(1)顺序多件加工如图2-36)所示。(2)平行多
17、件加工如图2-36)所示。(3)平行顺序多件加工如图2-36)所示。2023/3/6 )缩短辅助时间 ()减少辅助时间。()使辅助时间与基本时间重叠。)减少布置工作地时间。)减少准备与终结时间。.采用高效自动化加工及成组加工 在大批大量生产中，采用高效机床及自动生产线加工；在单件小批生产中，采用数控机床、加工中心以及成组加工。2023/3/6 2.6.2 工艺方案的技术经济分析 .生产成本与工艺成本 工艺成本又由可变费用和不变费用两部分组成。)可变费用 可变费用是与年产量成比例的费用，这类费用以 表示。)不变费用 不变费用是与年产量的变化无直接关系的费用，当年产量在一定 范围内变化时，全年的不
18、变费用基本保持不变，这类费用以 表示。一种零件的全年工艺成本可表示为单件工艺成本(元/件)可表示为2023/3/6 .工艺成本与年产量的关系 图2-38及图2-39分别表示全年工艺成本及单件工艺成本与年产量的关系。2023/3/6 .不同工艺方案的经济性评定 )基本投资相近或使用设备相同的情况。)两种工艺方案基本投资额相差较大的情况。()若两种工艺方案只有少数工序不同，可对这些不同工序的单件工艺成本进行比较。如图2-40所示。()当两种工艺方案有较多的工序不同时，可对该零件的全年工艺成本进行比较。如图2-41所示。2023/3/6第七节 计算机辅助工艺过程设计 2.72.7.1 的基本方法 .
19、交互式 系统 .变异式 系统 .创成式 系统 .混合式 系统 2023/3/62.7.2 的功能 ()具有工艺设计功能 ()具有对资源的利用和管理功能 ()具有工艺汇总功能 ()能对工艺设计进行管理 ()基于产品 ()能对工艺流程进行管理 ()具有标准工艺、标准工序或标准工步 ()能提供系统的角色和权限机制 ()能提供与其他应用系统集成的接口 2023/3/62.7.3 应用实例 下面以交互式 系统为例，介绍其主要功能及应用。()基础数据维护功能 ()工艺规程编制功能 ()工艺文件管理功能 ()系统维护功能 第三章 汽车零件的机械加工质量 汽车制造工艺学汽车制造工艺学机械加工质量的基本概念 3
20、.1影响机械加工精度的主要因素 3.2表面质量的形成及对零件使用性能的影响 3.33.1.1 机械加工质量的基本概念 1.加工精度 ()尺寸精度。()形状精度。()位置精度。.加工误差 3.1 机械加工质量的基本概念 加工误差与加工精度相反，零件加工误差是指零件加工后的实际几何参数对其理想几何参数的偏离程度。保证和提高加工精度，实际上就是限制和减小加工误差。2023/3/63.1.2 表面质量在机械加工中表面质量是指:机械加工后零件表面层的微观几何结构及表层金属材料性质发生变化的情况.表面微观几何形状特征 ()表面粗糙度。()表面波度。()纹理方向。()表面缺陷。表面微观几何形状特征主要包括四
21、个部分，如图3-1所示。2023/3/6 .表面层的物理力学性能和化学性能 ()加工硬化。()表面层的残余应力。()表面层金相组织变化。在切削力和切削热的作用下，表面层的物理力学性能和化学性能将发生一定的变化，主要体现在以下三个方面:3.2.1 影响机械加工精度的主要因素 .机床误差对加工精度的影响 )机床导轨的直线度误差对加工精度的影响。如图3-5所示。)机床主轴旋转轴线与导轨的平行度对加工精度的影响。)导轨间平行度误差对加工精度的影响。)导轨磨损对加工精度的影响，如图3-9所示。3.2影响机械加工精度的主要因素 2023/3/62023/3/6 .刀具的制造、安装误差与磨损产生的误差 )定
22、尺寸刀具。)成形刀具。)展成刀具。)一般刀具。对于一般刀具其制造误差对工件加工精度没有直接影响，但磨损后对工件尺寸或形状精度有一定影响。如图3-10所示。2023/3/6 .工艺系统的受力变形(压移)对加工精度的影响。如图3-11所示。)工艺系统的刚度。)工艺系统刚度及对其加工精度的影响。()机床刚度及对其加工精度的影响。()工件刚度对加工精度的影响。工件在两顶尖间装夹。如图3-13所示。工件在卡盘中装夹。如图3-14所示。工件装夹在卡盘上并用后顶尖支撑。如图3-15所示。()刀具刚度对加工精度的影响。2023/3/62023/3/6 )工艺系统的受力对加工精度的影响 ()切削力作用位置变化对
23、加工精度的影响。工件板井的加工误差可确定如下：()切削力大小变化引起的误差。如图3-16所示。根据切削原理，外圆纵车、横车背向力 与切削力 有如下关系：2023/3/6 将 值代入式(3-14)得 其中 为了表示工件加工后精度提高的程度，引入误差复映系数，以 表示为:2023/3/6 .工艺系统热变形对加工精度的影响 )工艺系统热源。()内部热源。内部热源来自切削过程，主要包括以下三个来源。切削热。摩擦热和动力装置能量损耗产生的热。派生热源。()外部热源。环境温度。热辐射。2023/3/6 )工件热变形对加工精度的影响。()工件均匀受热。可根据其平均温升来估算工件热变形量():加工盘类、套类或
24、较短轴类零件的热变形。加工细长轴类零件的热变形。加工薄壁类零件的热变形。()工件不均匀受热。2023/3/6 )刀具热变形对加工精度的影响。图3-17)所示为连续切削时车刀的热变形伸长 与切削时间 的关系曲线。在车削加工一批短轴时，由于车刀加工完一件后停止加工，待装夹好另一个工件后在进行加工，车刀受热时间短，散热时间也短，车刀的温升曲线如图 3-17)所示呈锯齿形。2023/3/6 .工件内应力对加工精度的影响 工件产生内应力的原因，从工艺过程来说，是由于零件材料不均匀的体积变化所引起的，它来源于:零件不均匀的加热和冷却，零件材料金向组织的转变，强化时塑性变形的结果。在有内应力的情况下对铸铁进
25、行机械加工，由于切去一层金属，内应力将重新分布而使工件形状改变。因此，加工某些复杂铸件的重要表面(如发动机缸体的缸孔)时，在粗加工后，要经过很多别的工序才安排精加工，目的就是让内应力充分重新分布，待工件变形稳定后再进行精加工。2023/3/6.其他原因引起的误差。)原理误差。)测量误差。()计量器具本身精度的影响。()温度的影响。()人的主观原因。)调整误差 调整法中，对刀有误差，挡块、电器行程开关、行程控制阀等的精度和灵敏度都影响调整的准确。3.2.2加工误差的综合分析 .加工误差的分类 )系统性误差。)随机性误差。.加工误差的统计分析法 )分布曲线法。)点图分析法。()个值点图。()点图。
26、()点图分析法的应用。3.3.1影响表面质量的因素及其控制 .影响表面粗糙度的因素 )几何因素 3.3 表面质量的形成及对零件使用性能的影响 如图3-24)所示，对于直线刃刀具其切加工形成表面残留面积的最大高度可用下式求得2023/3/6 如图3-24)所示，若刀尖制成圆弧，其切削加工形成的表面残留面积的最大高度可用下式求得 2023/3/6 式中，当中心角 很小时，可用 故得从上述分析可知，采用小的进给量和改变车刀几何参数(，)均可以减小表面粗糙度值。2023/3/6 )物理因素 主要是因为在加工过程中还存在塑性变形等物理因素的影响。物理因素的影响一般比较复杂，与切削原理中所叙述的加工表面形
27、成过程有关，如在加工过程中产生的积屑瘤、鳞刺和振动等对加工表面粗糙度均有很大影响。如图3-25。2023/3/6 .改善表面粗糙度的方法 )刀具的几何形状、材料及刃磨质量的影响。)加工条件的影响。()进给量 的影响。()切削速度的影响。()切削深度 的影响。()工艺系统振动。)工件材料的影响 工件材料的韧性和塑性变形倾向越大，切削加工后的表面粗糙度值越高。2023/3/63.3.2表面质量对零件使用性能的影响 .对零件耐磨性的影响 .对零件疲劳强度的影响 零件的耐磨性与摩擦副的材料、润滑条件和表面质量有关。特别是在前两个条件已确定的情况下，表面质量将起决定性的作用。如图3-26所示是表面粗糙度
28、对初期磨损量影响的试验曲线。由此可知，在一定条件下，摩擦副表面存在着最佳粗糙度值，再则无论过大或过小的粗糙度值都会使初期磨损量增大。在交变载荷作用下，表面粗糙度波谷、划痕和裂纹等部位极易引起应力集中，产生疲劳裂纹，导致其疲劳破坏。2023/3/6 .对配合质量的影响 对有配合要求的结合表面都应选用较小的表面粗糙度值。.对零件耐腐蚀性的影响 在潮湿的空气中或在腐蚀性介质中工作；表面粗糙度；在应力状态下。.对其他使用性能的影响 表面粗糙度对零件的密封和摩擦性能的影响也很大；表面质量对零件的使用性能有着重大影响。第四章 工件的定位及机床夹具设计汽车制造工艺学汽车制造工艺学机床夹具的组成及分类 4.1
29、工件的定位 4.2常用定位方式与定位元件 4.34.44.74.64.5工件在夹具中的定位误差分析 工件在夹具中的夹紧 典型机床夹具的设计要点 专用机床夹具的设计方法 计算机辅助夹具设计 4.84.14.1.1 机床夹具的组成机床夹具的组成及分类.定位元件 定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。.夹紧装置 .对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保持工件在定位时所占据的正确位置，并在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不发生变化(即位移及振动)。2023/3/6.连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。.夹具体 夹具体
30、是机床夹具的基础件。.其他装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。2023/3/64.1.2 机床夹具的分类.按夹具的通用特性分类 )通用夹具 )专用夹具 )可调夹具 )成组夹具 )组合夹具 )自动线夹具 自动线夹具一般分为两种:一种为固定式夹具；另一种为随行夹具。2023/3/6.按夹具使用的机床分类 .按夹具动力源来分类 按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。按使用的机床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具等。2023/3/64.2.1 工件定位原理 .六点定位规则。如图4-3所示。.工件定位应限制的
31、自由度。如图4-4所示。4.2 工件的定位 2023/3/64.2.2 工件正确定位与自由度的关系 为使工件具有一个正确位置，所以定位元件必须满足以下几点要求:()应具有一定的精度。()应具有良好的耐磨性。()应具有足够的刚性。()应具有良好的工艺性。2023/3/64.3.1 工件以平面定位 .固定支承 )支承钉。如图4-5所示。4.3 常用定位方式与定位元件 工件以平面定位时，定位元件常用三个支承钉或两个以上支承板组成的平面进行定位。2023/3/6)支承板 多用于精基准定位，有时可用一块支承板代替两个支承钉，如图4-6所示。2023/3/6.可调支承 它是指顶端位置可在一定高度范围内调整
32、的支承，适用于形状、尺寸变化较大的粗基准定位，亦可用于同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件。如图4-7所示。.自位支承 它是在工件定位过程中，能随工件定位基准面位置的变化而自动与之适应的多点接触的浮动支承，其作用相当于一个定位支承点，限制工件的一个自由度。如图4-8所示。2023/3/64.3.2 工件以圆孔定位 常用定位元件有以下几种：.定位销 )固定式定位销。如图4-10所示。2)可换式定位销。如图4-11所示。2023/3/6.定位心轴 )圆柱心轴。如图4-14所示。)锥度心轴。2023/3/64.3.3 工件以外圆柱面定位.形块。形块可分固定式与活动式两种。如图4-15所示。1）固定式
33、：长V形块限制工件四个自由度，短V形块限制工件两个自由度。2）活动式：短V形块只限制一个自由度。2023/3/6.定位套筒 定位套筒的结构形式如图4-17所示，图4-17)结构用于工件以端面为主要定位基准；图 4-17)结构用于以工件外圆柱为主要定位基面；图4-17)结构用于工件以圆柱端面为定位基面。2023/3/64.3.4 工件以组合表面定位 .一个平面和两个与其垂直的孔的组合 在成批和大量生产中加工箱体、杠杆、盖板等零件时，常常采用以一平面和两定位孔作为定位基准实现组合定位，该组合定位方式简称为一面两孔定位。如图4-18所示。2023/3/6.一孔与一端面组合 ()如图4-20所示，通常
34、采用端面为第一定位基准。()如图4-21所示，以孔中心线作为第一定位基准。2023/3/64.4.1 定位误差产生的原因 工件在夹具中定位时，各个工件位置不一致的原因主要有两种情况:（1）定位基准与限位基准不重合，产生的基准位移误差，（2）定位基准与工序基准不重合，产生的基准不重合误差。.基准位移误差 。如图4-22所示。可按下式计算:4.4 工件在夹具中的定位误差分析 2023/3/6.基准不重合误差 。如图4-23所示。基准不重合误差为 2023/3/64.4.2 定位误差的分析与计算.平面定位时的定位误差 工件以平面定位时可能产生的定位误差，主要由基准不重合引起。分析和计算基准不重合误差
35、的重点，在于找出联系设计基准和定位基准间的定位尺寸，然后按下式计算即可求出基准不重合误差的大小。.工件以圆孔定位时的定位误差 ()工件上圆孔与刚性心轴或心轴间隙配合，定位元件水平放置。()工件圆孔与刚性心轴或定位销间隙配合，定位元件垂直放置。()工件圆孔与刚性心轴或定位销过盈配合，定位元件水平或垂直放置。.工件以外圆表面定位时的定位误差2023/3/64.5.1 夹紧装置的组成 一般夹紧装置由三部分组成。如图4-28所示。()力源装置。()夹紧元件。()中间传力机构。4.5 工件在夹具中的夹紧 2023/3/64.5.2 工件夹紧的基本要求()在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。(
36、)夹紧应可靠和恰当，夹紧机构一般要有自锁作用，保证在加工过程中不会产生松动或振动，夹紧工件时不允许工件产生不适当的变形和表面损伤。()夹紧机构的复杂程度、工作效率应与生产类型相适应，尽量做到结构简单，便于制造和维修，并尽量采用标准化元件。()夹紧装置应操作方便，省力、安全。2023/3/64.5.3 夹紧力的确定.夹紧力作用点的选择原则 ()夹紧力的作用点应正对定位元件或作用在定位元件所形成的支承面内。如图4-29所示。()夹紧力的作用点应位于工件刚性好的部位。如图4-30所示。()夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。如图4-31所示。2023/3/6.夹紧力作用方向的选择原则 ()夹紧力的方向
37、应垂直于主要定位基面，以保证加工精度。如图4-32所示。()夹紧力方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件的夹紧变形。如图4-33所示的加工时的两种夹紧方式。2023/3/6()夹紧力方向应尽量与切削力、重力等力的方向一致，以减小夹紧力。如图4-34所示。.夹紧力大小的估算 在确定夹紧力时，可将机床夹具和工件看成为一个整体，将作用在工件上的切削力、夹紧力、重力和惯性力等列出静力平衡方程式，求出理论夹紧力。为使夹紧可靠，应再乘以一安全系数。考虑到切削力的变化、切削条件的变化、夹紧装置产生的夹紧力的稳定性等因素的影响，一般在粗加工时取 .，精加工时可取 .。2023/3/64.5.4几种典型夹紧
38、机构.斜楔夹紧机构 如图4-35所示为几种斜楔夹紧机构示例。其中如图4-35)所示为夹具直接采用斜楔夹紧，如图4-35)所示为斜楔、滑柱与杠杆组合夹紧机构，如图4-35)。2023/3/6.螺旋夹紧机构 螺旋机构既可以单独组成夹紧机构(图4-37)，也可以与其他机构联合组成夹紧机构(图4-38)。.偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是通过偏心作用原理或与其他元件组合而夹紧工件的，属斜楔夹紧机构的一种变形。如图4-39所示为偏心压板夹紧机构。2023/3/6.定心夹紧机构 如图4-41所示。()是利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性元件，使定位夹紧元件作等速位移来实现定心夹紧，常见的有三爪定心卡盘、齿
39、轮式偏心机构等。图4-42所示为螺旋活动 形块式夹紧机构。图4-43所示为齿轮偏心式定心夹紧机构。()利用薄壁弹性元件受力后产生的均匀变形，使工件定位夹紧的机构。如图4-44所示。2023/3/62023/3/6.铰链杠杆增力机构 如图4-45所示为单作用铰链杠杆夹紧机构。2023/3/6.多件多位夹紧机构 )多件平行夹紧机构；)多件顺序夹紧机构；)多位夹紧机构.夹紧装置的动力源 夹紧装置的夹紧方式有两种，手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧时的动力源是人力。在大批量生产中均使用气动、液压、气液联动等动力源的机动夹紧方式，以代替手动夹紧。2023/3/64.6.1钻床夹具4.6 典型机床夹具的设计要点
40、.钻床夹具的类型 )固定式钻床夹具。)回转式钻床夹具。.钻套 ()固定式钻套。如图4-53)、)所示。()可换式钻套。如图4-53c)所示。()快换式钻套。如图4-53d)所示。()特殊钻套。如图4-54a)是供钻凹坑内孔用的。图4-54b)是供钻圆弧或斜面上孔用。.钻模板.钻套的高度和排屑间隙 2023/3/62023/3/64.6.2铣床夹具 .单件加工的铣床夹具。图4-57所示为用于铣削槽的铣床夹具。.多件加工的铣床夹具。图4-58所示是铣削连杆小头两个端面的夹具。2023/3/6.铣床夹具的结构特点 )对刀元件：对刀元件是专用铣床夹具上确定铣刀相对于夹具定位元件间正确位置的元件。如图4
41、-59所示。)定位键：定位键是保证铣床夹具对铣床工作台间相对位置的连接元件。如图4-60所示。2023/3/6 4.7.1设计准备 在决定夹具总体方案之前，应该搜集和掌握下列必要的资料。()生产纲领 ()零件图及工序图 ()零件工艺规程 ()夹具结构及标准 4.7.2 定位方案的确定 4.7 专用机床夹具的设计方法 在考虑定位方案时，应该按工件的精度要求，工序内容，来决定应限制的自由度数目，进而选择好定位基准，并考虑所需的定位元件。2023/3/64.7.3 夹紧方案的确定 考虑夹紧方案时，应该遵循前面讲过的夹紧原则，运用夹紧的有关的知识，确定夹紧力的方向，施力点的布局，进行夹紧力的估算，设计
42、或选择动力源，并初步考虑夹紧机构的具体结构。2023/3/64.7.4对刀装置和夹紧装置的确定 具体结构如图4-63、4-64所示。2023/3/64.7.5夹具总图的绘制 夹具总图上应标出夹具名称、零件编号、填写零件明细表等，其余和一般机械装配图相同，如图4-65所示。2023/3/64.7.6有关尺寸和技术要求的标注.应标注的尺寸 ()工件与定位元件的联系尺寸 ()夹具与刀具的联系尺寸 ()夹具与机床的联系尺寸 ()夹具内部的配合尺寸 ()夹具的外廓尺寸 .应标注的技术条件 ()定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求。()定位元件、对刀元件与连接元件(或找正基面)间的位置要求。()
43、定位元件与导向元件的位置要求，如图4-66所示。2023/3/64.8.1计算机辅助夹具设计基本原理 4.8 计算机辅助夹具设计 图4-67所示为计算机辅助夹具设计系统的总体框图。2023/3/64.8.2计算机辅助夹具设计应用软件 计算机辅助夹具设计系统(图4-67)通常要求配置如下软件:()系统软件 ()支撑软件 ()应用软件 4.8.3程序库及其建立方法()用于定位元件尺寸设计计算与定位精度分析的程序。()用于导向和对刀元件尺寸设计计算与导向精度分析的程序。()用于夹紧力计算与夹紧元件设计计算的程序。()用于其他夹具元件设计计算的程序。()用于夹具设计中平面及空间角度和坐标的计算程序。(
44、)用于某些典型夹具(如齿面定位夹具、薄膜卡盘等)设计计算程序等。2023/3/64.8.4 数据库及其建立方法 数据库通常是指以一定组织方式存储在一起的相互有关的数据集合，它能以最佳方式为多种用途服务。计算机辅助夹具设计系统的功能:一是存储夹具设计所用的各种数据，二是保留夹具设计过程中产生的各种信息。夹具设计所用的数据主要包括两大类:一类是标准夹具元件的结构尺寸，另一类是设计中使用的各种表格数据、公式及线图数据等。这两类数据的存储均可利用现有的微机数据库系统来实现。当采用上述微机数据库系统时，各种数据均以二维数表的形式输入。数据库管理系统是数据库的核心，负责数据的存储、检索、修改及安全保护等。
45、同时，数据库管理系统的建立是一项很复杂的工作。2023/3/64.8.5图形库的建立方法 计算机辅助夹具设计系统的图形库主要内容有以下四类:()标准夹具元件及组件图形，如定位元件、导向元件、辅助支承、典型夹紧机构等。()夹具设计时用到的通用机械零件图形，如螺钉、螺母等。()夹具体等非标准夹具元件图形。()夹具设计时用到的各种标准符号、文字、框格等图形，如定位夹紧符号、形位公差标注等。4.8.6计算机辅助绘制夹具装配图介绍借助于 图形软件来绘制夹具装配图的要点 .夹具元件图形的编目与检索 .图形的拼接 2023/3/64.8.7 绘图步骤()用假想线画出零件轮廓图，并将定位、夹紧及加工部位表示出
46、来。()根据程序或菜单方法调出选用的定位元件图形，并将其布置在适当的位置上。()根据程序或菜单方法调出选用的导向元件图形，并将其布置在适当的位置上。()根据程序或菜单方法调出选用的夹紧元件或夹紧装置的图形，并将其布置在适当的位置上。()根据程序或菜单方法调出选用的夹具体，或利用图形软件的绘图命令来构造夹具，并将上述已调用的各元件图形通过夹具体拼接在一起。在此过程中要不断地采用消隐方法，将有关元件图形的重叠部分消去。2023/3/6()根据需要调用其他元件图形(或利用图形软件的绘图命令实时构造其他夹具元件图形)，并将其布置在适当的位置上。()采用剖视或局部剖视方法将有关元件的连接与配合清楚地表达
47、出来。()利用图形软件提供的标注尺寸命令标注夹具有关尺寸。()利用通用、专用程序或命令对夹具零件进行编号，编制明细表和标题栏。第五章 汽车部件的装配工艺 汽车制造工艺学汽车制造工艺学装配及装配结构工艺性 5.1保证装配精度的方法 5.2装配工艺规程的制定 5.35.4装配自动化及计算机辅助装配工艺设计 2023/3/65.1.1装配 汽车产品装配工作主要包括以下环节和内容。.零件的清洗和检查 .零件的连接 .平衡 .充注 .校正和调整 .试验与验收 5.1 装配及装配结构工艺性 2023/3/65.1.2装配的结构工艺性 .有正确的装配基准 .便于装配和拆卸 .正确选择装配方法 .尽量减少装配
48、时的修配和机械加工。.划分装配单元。图5-1所示为零件、合件、组件、部件和产品之间关系的装配单元系统图。2023/3/65.2.1装配精度在汽车总成和部件装配中，存在着尺寸、位置、运动和接触配合等类型的装配精度，通常有以下几种形式:()装配后零部件间出现的间隙，轴与孔配合的间隙或过盈量。()旋转零件与固定零件，或不同旋转速度零件之间的轴向间隙值。()为保证齿轮副、蜗轮蜗杆副正确啮合，提出的位置公差要求。()为保证旋转轴的旋转精度，对轴承的预紧量要求。()汽车离合器分离杠杆与分离轴承在离合器接合状态下存在的可调的间隙值。()发动机压缩比，取决于活塞运行到上止点与汽缸盖形成的燃烧室容积的大小。5.
49、2 保证装配精度的方法()零件在机构中需要轴向定位而规定的轴向间隙，或为保证固定用弹性挡圈安装而预留的轴向间隙。2023/3/65.2.2装配尺寸链的建立 .装配尺寸链的含义 .装配尺寸链的建立 建立装配尺寸链的方法和步骤如下:()明确封闭环。()查明组成环,绘装配尺寸链图。()遵循尺寸链最短原则。()判别组成环的性质(增、减环的判别方法同前)。2023/3/65.2.3装配方法和装配尺寸链的解算 .完全互换装配法 )组成环公差的确定 组成环公差修正的原则：()组成环中属于标准件尺寸的，其公差大小为相应标准中规定的既定值。()公共环的公差，应根据要求较严格的装配尺寸链来确定。()计算协调环的公
50、差，即()选择一个协调环，一般组成环公差(除协调环、公共环和标准件以外)按照尺寸大小和加工难易程度确定，尺寸相近、加工方法相同的可取公差相等，尺寸相差较大、加工方法相当的可取公差等级相等，加工精度不易保证的，可取较大公差值，为保证经济加工，一般零件的尺寸公差等级取 级或低于 级标准公差。2023/3/6 )组成环极限偏差的确定()组成环中属于标准件尺寸的，其极限偏差大小为相应标准中规定的既定值。()除了协调环和标准件以外的组成环的极限偏差，按“偏差注向体内”原则标注，孔距尺寸的公差带按对称形式标注，所有都尽量符合国家标准，便于组织专业化生产。()协调环极限偏差按照极值法计算获得。2023/3/