汽车制造工艺小结
汽车制造工艺小结（1）
第一章汽车制造过程概论
1 汽车生产过程
1 ）狭义的汽车生产过程是指把原材料转变为汽车产品的全过程。它包括：原材料的运输、保管，毛坯制造、机械加工及热处理，部件装配和汽车总装配，产品的品质检验、调试、涂装及包装、储存等。2）广义的汽车生产过程是从产品设计开始到成品出厂的全过程。包括以下内容：
（1）生产与技术的准备过程；（2）基本生产过程；（3）辅助生产过程；（4）生产服务过程
2 汽车制造所需详细工艺
主要包括铸造、锻造、冲压、焊接、金属切削加工、检验、热处理、装配、汽车试验等。
3 工艺过程
工艺过程，就是改变原材料(或毛坯) 的形状、尺寸、相对位置和材料性能，使其成为成品或半成品的方法和具体过程，它包括铸造、锻造、热处理、机械加工和装配等工艺过程。铸造和锻造工艺过程统称为毛坯制造工艺过程。
4 机械加工工艺过程
机械加工工艺过程是由若干个顺序排列的工序组成的。机械加工工艺过程主要分为工序、安装、工位、工步、走刀等工作内容。
1）工序是工艺过程的基本组成单元，它是指一个(或一组)工人在一台设备上对一个或同时对几个零件所连续完成的那一部分加工过程。
2）同一道工序中，零件在加工位置上装夹一次所完成的那一部分工序，称为安装。一道工序中可以有一次或多次安装。
3) 零件在每个位置上完成的那一部分加工过程，称为一个工位。
4) 零件在一次安装中，在加工表面、加工刀具、切削用量(转速及进给量)不变的情况下，所连续完成的那一部分工序内容称为工步。
5 生产纲领和生产类型
1) 生产纲领
一个汽车制造厂，根据市场需求、销售和本企业的生产能力制订的年产量和进度计划，就是该汽车制造厂的生产纲领。
2) 生产类型
汽车产品的销售与工厂的生产能力，决定了工厂的生产纲领，生产纲领的制定，决定了产品的生产类型，即生产规模。一般分为大量生产、成批生产、单件生产三种生产类型。
6 组织汽车产品的生产方式
汽车制造的生产方式，主要有以下三种：
1) 生产全部零部件，并且组装整车。
如传统上的一些大型、超大型汽车制造企业，这些企业拥有汽车所有零部件设计、加工制造能力，
在一个局部地区形成大而全、小而全的托拉斯汽车制造企业。这种生产方式，对市场的适应性极差，难以做到生产设备负荷的平衡，固定资产利用率低，工人工作极不均衡，是一种呆板、落后的生产方式。
2) 只负责汽车的设计和销售，不生产任何零部件。
固定资产投人少，充分适应市场变化快的特点，转产容易，使汽车生产彻底社会化、专业化，如国外敏捷制造中的动态联盟。其实质就是在互联网信息技术支持下，在全球范围内实现这一生产方式。这种生产方式突出了知识在现代制造中的作用和地位，是一种将传统的汽车制造由资金密集型向知识密集型过渡的先进生产方式。
3) 生产一部分关键的零部件(如发动机等)，其余的向其他专业生产厂(公司)成套采购。
克服了第一种方式所具有的投资大，对市场适应性差的缺点，也克服了第二种方式不能控制掌握汽车制造中的核心技术和工艺的不足，成为当今汽车制造最普遍的生产方式之一。
7 加工经济精度
某种加工方法的经济加工精度，是指在正常的生产条件下(机床设备、工艺装备、切削用量、工人等级，工时定额)所能达到的公差等级。
加工精度等级的高低是根据使用要求决定的，零件的成本是与加工精度密切相关的。追求经济精度就是要在满足使用要求的条件下以最低的精度、最低的成本，达到追求利益最大化的目的。设计安排工艺过程时要重点考虑经济精度。加工经济精度是指一个精度范围而不是一个值。
8 机械加工质量
机械加工质量包括加工精度和表面质量两个方面。
1）加工精度
零件经过机械加工后，各表面的实际尺寸、实际形状和实际相互位置与其理想值的接近程度称为加工精度。
零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面。通常以公差值的大小或公差等级表示零件的机械加工精度要求。
(1) 尺寸精度是指加工后零件表面本身或表面之间的实际尺寸与理想尺寸之间的符合程度，如长度、宽度、高度、直径等。
(2) 几何形状精度是指加工后零件各表面本身的实际形状与理想零件表面形状之间的符合程度，如平面度、直线度、圆度、圆柱度、锥度等。
(3) 位置精度是指加工后零件各表面间的实际相互位置与理想零件各表面之间位置的符合程度，如平行度、垂直度、同轴度等。
2）机械加工表面质量
零件的表面质量包括表面粗糙度和表面层的物理力学性能。其具体内容是：
(1) 表面几何学特征是指零件最外层表面的微观几何形状，通常用表面粗糙度、波度表示；
(2) 表面层材质的变化是指在一定深度的零件表面层出现与基体材料组织不同的变质，主要指表面层因塑性变形引起的冷作硬化、表面层因切削热引起的金组织变化、表面层产生的残余应力。
9 工艺规程
比较合理的工艺过程确定下来后，按一定的格式（通常是表格或图表）和要求写成文件形式，要求企业有关人员严格执行的指令性文件，称为工艺规程。
机械加工工艺规程是规定零件制造、装配工艺过程和操作方法有关内容的工艺文件，是总结生产实践和科学经验，结合先进制造生产工艺技术和具体生产条件，在合理的工艺理论和必要的生产工艺试验的基础上，制定并指导生产组织、生产管理、工艺管理和生产操作等的技术文件。
1）机械加工工艺规程包括的内容：
(1) 拟定机加工工艺路线(零件的生产过程中依次通过的全部加工内容称为工艺路线)，即确定机械加工各道工序的加工方法和顺序；
(2) 确定各道工序的具体内容，即规定各道工序具体的操作内容和完成方法。
2）机械加工工艺规程文件形式
汽车生产中，由于生产类型不同，工艺文件的形式灵活多样，工艺规程的内容也不尽相同，总结起来，主要有以下几种工艺文件：工艺过程卡、工序卡、调整卡、检验工序卡等。
第二章汽车制造中的机械加工工艺
1 工件的定位和夹紧
1）工件的定位
工件在加工进行之前，必须使工件在机床上或夹具中占有正确位置。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为工件的定位。
2）夹紧
工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。
3）夹具
在成批大量生产中，工件装夹是通过机床夹具来实现的。夹具就是能迅速把工件定位并固定在准确位置或同时确定操作工具位置的一种辅助装置。而在金属切削机床上采用的夹具称为机床夹具。
2 基准
一个零件是由若干要素(点、线、面)组成的，各要素之间都有一定的尺寸和位置公差要求。用来确定工件(零件)上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面就被称作基准。基准按其作用的不同，可分为两大类，即
1）设计基准是设计图样上所采用的基准。
2）工艺基准是在工艺过程中采用的基准。它可分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准、对刀基准等。
（1）在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置和形状的基准，称为工序基准。
（2）工件在机床上或夹具中装夹时，使工件占有正确位置所采用的基准，称为定位基准。
（3）测量时所采用的基准，即用来确定被测量尺寸、形状和位置的基准，称为测量基准。
（4）装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准，称为装配基准。
（5）在加工过程中调整刀具与机床夹具相对位置所采用的基准就叫对刀基准。
3 工件的安装与安装方式
1）工件的安装
工件通过一次装夹后所完成的那一部分工序，就是安装。一道工序中可有一次或多次安装。要完成一次正确的安装，就必须完成下述两个方面的工作：
（1）工件必须正确定位
（2）工件必须合理夹紧
2）工件的安装方式
工件安装的中心任务是装夹。实现工件正确装夹的方法主要有：找正装夹法和机床专用夹具装夹法。
（1）找正装夹法它可分为直接找正装夹和划线找正装夹。
（2）机床专用夹具装夹法是指为某零件的某道工序而专门设计制造的夹具。
4 机床夹具
1）机床夹具的组成
机床专用夹具是为某零件的某道工序而专门设计制造的，机床夹具应由以下几个部分组成：
（1）定位元件；（2）夹紧装置；(3) 对刀、导向元件；（4）夹具连接元件；（5）夹具体；
（6）其他装置或元件
2）机床夹具的分类（p74）
5工件的定位原理(p77)
1）工件定位的六自由度规则
2) 工件正确定位应限制的自由度
6 常用定位元件（p81-106）
常用的定位基准（或基面）主要有平面、内圆面、内锥面、外锥面及成形面（如渐开线表面）等。
常用的定位元件主要有：支承钉、支承板、定位销(心轴)、定位套、V形块等。
7 夹紧装置
1) 夹紧装置组成
一般夹紧装置由动力装置、中间传力机构和夹紧元件组成。
(1) 动力装置它是产生夹紧力的动力源，所产生的力为原始动力。若夹紧装置的夹紧力来自人力的，称为手动夹紧；而夹紧力来自气动、液压和电力等动力源的，则称为机动夹紧。
(2) 中间传力机构变原始动力为夹紧力的中间传力环节称为中间传力机构。如铰链杠杆、斜楔等。它们的作用主要有三个：①改变夹紧力的大小；②改变夹紧力的方向；③实现自锁。
(3) 夹紧元件夹紧元件是执行夹紧的最终元件，如各种螺钉、压板等，它们是直接与工件接触的。
2) 夹紧力的确定原则
(1) 夹紧力的作用点；(2)夹紧力的方向；(3)夹紧力的大小
3）几种常用典型夹紧机构(p109)
8 定位基准的选择
工件首次加工所使用的定位基准（面）都是未经加工过的表面，这样的定位基准被称为粗基准；当采用已加工过的表面作为定位基准（面）的，称为精基准；纯粹为机械加工工艺的需要而专门在工件上设计制造出来的定位基准称为辅助基准（如轴类零件端面上的中心孔等）。
1）粗基准的选择原则
2）精基准的选择原则
9 工序集中与分散
1) 工序集中就是将工件加工内容集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。
(1) 减少工件安装次数，在一次安装中完成零件多个表面的工，保证产品的相互位置精度；
(2) 减少工序数目，缩短工艺路线，简化生产计划工作；
(3) 机床数量少，节省车间面积，简化生产计划和生产组织工作；
(4) 操作工人较少，工人操作技术要求较高；
(5) 专用机床和工艺设备成本高，调整维修费大，生产准备工作量大；
(6) 适用于单件生产。
2）工序分散就是将工件加工内容分散在较多的工序中进行，每道工序的加工内容较少，最少时每道工序只包含一个简单工步。
(1) 每台机床只完成一个工步，易于组织流水生产；
(2) 机床设备及工艺装备简单，生产准备工作量少，便于平衡工序时间；
(3) 设备数量多，占用场地大，生产计划和生产组织工作较复杂；
(4) 操作工人较多，工人操作技术要求较低；
(5) 采用结构简单的高效机床和工装，易于调整；
(6) 适用于批量生产，尤其是汽车零件的流水线批量生产。
10 加工余量
1）加工余量和工序余量
加工余量是指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度。零件某一表面相邻两道工序尺寸之差称为工序余量，而该表面所有工序余量之和等于加工总余量。
2）基本余量Zi 、最大余量Zimax；最小余量Z imin
当工序尺寸用基本尺寸计算时，所得到的加工余量称为基本余量或公称余量（Zi）。最小余量Z min 是保证该工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层最小厚度。最大余量Z max是该工序余量的最大值。
无论是外表面还是内表面，本工序余量公差总是等于本工序尺寸公差与上工序尺寸公差之和。
3）确定加工余量的方法
1)分析计算法；2)经验估算法；3)查表修正法。
11 工序尺寸及其公差的确定
工序尺寸是指某一工序加工应达到的尺寸，其公差即为工序尺寸公差。运用尺寸链的知识对其进行分析，是合理确定工序尺寸及其公差的基础。
1）尺寸链
在机器设计、装配及零件加工过程中，一组互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链。（1）装配尺寸链；（2）工艺尺寸链；（3）设计尺寸链。
2）尺寸链的组成
组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸链的环，环又分为组成环与封闭环。
（1）封闭环
尺寸链中封闭环是由组成环尺寸所决定的，因此，它的存在依赖于组成环而间接形成，在零件加工或机械产品装配过程中，最后自然形成(间接获得)这一尺寸。一个尺寸链中只有一个封闭环。
（2）组成环
尺寸链中，除封闭环以外的其他环都称为组成环，它是在加工或装配中直接获得的尺寸。根据组成环对封闭环影响的不同，又把组成环分为增环与减环。
（a）增环
尺寸链中，某组成环的变动将引起封闭环的同向变动，则称该环为增环。所谓同向变动，是指组成环增大，封闭环也增大，组成环减小，封闭环也减小。
(b) 减环
尺寸链中，某一组成环的变动将引起封闭环的反向变动，这一组成环称为减环。反向变动是指组成环增大，将引起封闭环减小。
3）尺寸链的计算
（1）计算类型
(a) 正计算法（公差校核计算）：已知组成环，求封闭环。根据各组成环基本尺寸及公差(或偏差)，来计算封闭环的基本尺寸及公差(或偏差)。这类计算主要用来验算设计的正确性，故叫校核计算。
(b) 反计算法（公差设计计算）：已知封闭环，求组成环。根据设计要求的封闭环基本尺寸及公差(偏差)，反过来计算各组成环基本尺寸及公差(偏差)。这类计算主要用在产品设计或工艺设计上，即根据机器的使用要求来分配各零件的公差。
(c) 中间计算法：已知封闭环及部分组成环，求其余组成环。根据封闭环和其他组成环的基本尺寸及
公差(偏差)来计算尺寸链中某一组成环的基本尺寸及公差(偏差)。
（2）尺寸链的计算步骤
(a) 确定尺寸链计算的类型(设计计算、校核计算)。
(b) 画尺寸链图：从某加工或装配的基准开始画，所有尺寸都画上，包括基本尺寸为零的尺寸，尺寸不能重叠，最后尺寸要形成封闭图形。
(c) 确定封闭环：封闭环是装配或加工后自然形成的，所以要知道装配过程和零件加工工艺过程。
(d) 确定组成环的增环、减环。(e) 选择公式进行计算。(f) 校核。
12 工艺尺寸链、装配尺寸链的应用
工艺尺寸链的分析计算，首先确定封闭环；其次建立工艺尺寸链；最后利用尺寸链计算公式解算工艺尺寸链。
（1）工序基准、测量基准与设计基准重合时工序尺寸的确定
（2）工序基准、测量基准与设计基准不重合时工序尺寸的确定
（3）装配尺寸链的建立及其计算
13 设备、工艺装备的选择确定
1）机床设备的选择
2）工艺装备的选择
工艺装备，即是指零件加工时所用的刀具、夹具、量检具、模具等各种工具的总称。
14 切削用量的确定
切削用量是制定工艺规程的基本参数，它包括三个方面：1）吃刀量即切削深度；
2）进给量即加工设备每旋转一周加工刀具切削的距离；3）切削速度V c即刀具每分钟切削的距离。14 时间定额的确定
每一个生产企业根据自身的生产条件，对每一种零件生产的每一道工序都规定了所需耗费的时间，称为时间定额。完成一个零件加工的某道工序所耗用的时间，称为单件时间定额Tt ，由以下各部分组成：
(1) 基本时间Tb ；(2) 辅助时间Ta；（3)布置工作地时间Ts；（4) 休息与生理需要时间Tr
(5) 准备与终结时间
第三章典型汽车零件的机械加工工艺
1 齿轮机械加工的定位基准
1）带孔的齿轮，加工齿面时，用光孔(或花键孔)及端面作为定位基准(基面)，且符合基准重合原则。
（1）当齿轮孔的长径比L／D>1时，应以孔作为主要的定位基面；
（2）当齿轮孔的长径比L／D<1时，如图a所示，应以端面作为主要的定位基准；
2）对于轴齿轮，当加工轴的外圆表面、外螺纹、圆柱齿轮面和花键时，常选择轴两端的中心孔作为定位基面，把工件安装在机床的前后(或上、下)顶尖之间进行加工。
2 齿坯加工方案
齿坯加工的主要内容包括：齿坯的孔加工、端面和中心孔的加工(对于轴类齿轮)以及齿圈外圆和端面的加工；对于轴类齿轮和套筒类齿轮的齿坯，其加工过程和一般轴、套类基本相同。
3齿形加工
齿形加工方案的选择，主要取决于齿轮的精度等级、结构形状、生产类型和齿轮的热处理方法及生产工厂的现有条件。常用的齿形加工方案如下：
(1) 8级精度以下的齿轮
调质齿轮用滚齿或插齿就能满足要求。对于淬硬齿轮，可采用滚(插)齿→剃齿或冷挤→齿端加工→淬火→校正孔的加工方案。
(2) 6～7级精度齿轮
对于淬硬齿面的齿轮可采用滚(插)齿→齿端加工→表面淬火→校正基准→磨齿(蜗杆砂轮磨齿)，该方案加工精度稳定；也可采用滚(插)、剃齿或冷挤→表面淬火→校正基准→内啮合珩齿的加工方案，这种方案加工精度稳定，生产率高。
(3) 5级以上精度的齿轮
采用粗滚齿→精滚齿→表面淬火→校正基准→粗磨齿→精磨齿的加工方案。大批大量生产时也可采用粗磨齿→精磨齿→表面淬火→校正基准→磨削外珩的加工方案。这种加工方案加工的齿轮精度可稳定在5级以上，且齿面加工质量好，噪声极低，是品质极高的齿轮。
4 齿端倒角加工
(1) 去掉直齿轮或斜齿轮齿端的锐角
(2) 加工变速器滑动变速齿轮齿端倒圆角
5 曲轴加工的先进技术
1) 质量中心孔技术加工； 2) 车拉技术； 3) 圆角深滚压技术
第四章汽车先进制造技术
1 汽车制造技术的发展过程和发展趋势
1）汽车制造技术的发展过程
（1）刚性制造自动化；（2）柔性制造自动化；（3）集成制造自动化；（4）智能制造自动化
2）汽车制造技术的发展趋势
主要是敏捷化、网络化、虚拟化、智能化、全球化和制造绿色化。
2 计算机辅助工艺过程设计（CAPP）
1) CAPP系统功能
①检索标准工艺文件；②选择加工方法；
③工序安排；④选择机床、刀具、量具、夹具、辅具等；
⑤选择装夹方式、装夹表面和定位基准；⑥优化选择切削用量；
⑦计算加工时间和加工费用；⑧确定工序尺寸和公差；
⑨选择毛坯；⑩绘制工序图及编写工序卡。
2）CAPP系统的分类
(1) 派生法；(2) 创成法；(3) 半创成法
3 数控加工和加工中心
1）数控加工
数控机床加工是指在数字程序控制机床(简称数控机床)上，按照事先编好的零件加工程序对工件进行的自动化加工。图为数控加工过程的框图。
从图中可以看出，拥有数控机床和编制零件的数控加工程序是实现数控加工的最基本条件。
2) 数控机床的组成
(1) 主机数控机床的主体，包括床身、立柱、主轴、进给机构等机械部分。
(2) 计算机数控(CNC)装置它是数控机床的控制核心，主要由计算机系统、位置控制器、PLC接口板、通信接口板、纸带阅读机、扩展功能模块以及响应的控制软件等模块组成。
(3) 伺服单元和驱动装置包括主轴伺服驱动装置和主轴电动机以及进给伺服驱动装置和进给电动机。
(4) 数控机床的辅助装置数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的正常运行。它包括液压和气动装置、排屑装置、冷却装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置。
(5) 编程机及其他一些附属设备
3）数控机床的工作过程
数控加工的工作：首先将被加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程中主轴速度和进给速度的变换、切削液的开关、工件和刀具的交换等控制和操作，都按规定的代码和格式编成加工程序，然后将该程序送入数控系统。数控系统则按照程序的要求，进行相应的运算、处理，发出控制命令，使各坐标轴、主轴以及辅助动作相互协调，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。
4）加工中心
加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种多功能数控机床。加工中心具有工序集中，可以减少调整机床、搬运工件和装夹工件的时间，加工质量高，生产效率及自动化程度高等特点。加工中心常用于零件结构比较复杂，加工工序多，批量加工的零件生产场合。
4 柔性制造系统(FMS)(Flexible Manufacturing System-FMS)
FMS是由若干台数控设备、物料运储装置以及计算机控制系统组成的，并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。它包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等)，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。FMS的控制、管理功能比FMC强，对数据管理与通信网络的要求高。
柔性制造系统(FMS)通常包括以下三部分：
1) 数控机床或加工中心。2) 运送零件和刀具的传送系统。3) 计算机控制系统。
5 计算机集成制造系统(CIMS)
CIMS由四个应用分系统及两个支撑分系统组成：
（1）管理信息分系统(MIS) ；(2) 技术信息分系统(TIS) ；(3) 制造自动化分系统(MAS) ；(4) 质量信息分系统(QIS)；(5) 计算机网络分系统(NES) ；(6) 数据库分系统(DBS)
6 智能制造系统(IMS)
1）智能制造系统组成
智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它将人工智能技术融合进制造系统中的各个环节，通过模拟人类专家的智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等，从而取代或延伸制造环境中应由人类专家来完成的那部分活动，同时，收集、存储、完善、共享、继承和发展人类专家的智能，使系统具有智能特征。智能制造系统是由制造技术、人的智能活动和智能机器等3部分组成。
2）智能制造的特征
1) 自组织能力。2) 自律能力。3) 灵境(Virtual Reality)技术。
4) 自学习和自维护能力。5) 整个制造环境的智能集成。
3）智能制造的研究热点
1) 无污染工业制造技术。2) 全球制造业的并行工程。
3) 21世纪全球集成制造技术。4) 自律性制造系统。
5) 快速产品开发支持系统。6) 知识系统。
7 先进制造技术、工艺和方法
1）先进制造技术
在现代制造战略的指导下，传统制造技术不断吸取计算机、信息、自动化、新材料和现代系统管理技术，并将其综合应用于产品的研究与开发、设计、生产、管理和市场开发、售后服务，并取得社会经济效益的综合技术，统称为先进制造技术。
2）成组技术
充分利用事物之间的相似性，将许多具有相似信息的研究对象归并成组，并用大致相同的方法来解决这一组研究对象的生产技术问题，这样就可以发挥规模生产的优势，达到提高生产效率、降低生产成本的目的，这种技术统称为成组技术。
尹安东138********；魏道高139********
第五章汽车车身覆盖件冲压工艺(地板、顶盖、前围板、后围板、侧围板、仪表板) 第六章车轮及某些厚板零件的冲压工艺（车架纵梁与横梁、车轮的冲压工艺）
第七章汽车典型零件的模锻成型工艺（连杆、齿轮、曲轴的模锻成型工艺）
第八章汽车制造中的轻量化与塑料化（塑料制品及其成型工艺、粘接工艺）