7_汽車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性.ppt

1,第七章 汽車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性,第一節(jié) 概 述 在汽車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，除了應(yīng)滿足產(chǎn)品的使用性能要求，還應(yīng)滿足制造工藝要求，即所設(shè)計(jì)的整車(chē)或零部件應(yīng)具有良好的工藝性。 所謂產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性，就是所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品或零部件，在一定的生產(chǎn)條件和保證使用性能的前提下，能以高生產(chǎn)率、最少的勞動(dòng)量及材料消耗、最低的生產(chǎn)成本制造出來(lái)。,2,第一節(jié) 概 述,產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性是一個(gè)廣義的概念，它不僅包括結(jié)構(gòu)工藝性，還與原材料及毛坯的選擇、制造方法、質(zhì)量和技術(shù)要求、標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)類(lèi)型等諸多方面有關(guān)。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性在某種意義上還有相對(duì)性，它隨著生產(chǎn)類(lèi)型和生產(chǎn)條件的不同，以及科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展而變化。,3,第一節(jié) 概 述,隨著新工藝、新技術(shù)、新材料的不斷涌現(xiàn)，工藝性的觀念也要隨之更新。,4,第二節(jié) 零件的機(jī)械加工工藝性,零件的機(jī)械加工工藝性主要從兩個(gè)方面進(jìn)行分析：一是分析零件的材料及結(jié)構(gòu)的工藝性，二是分析零件尺寸及公差標(biāo)注的工藝性。 本節(jié)僅分析零件材料及結(jié)構(gòu)的機(jī)械加工工藝性。 評(píng)價(jià)零件結(jié)構(gòu)的工藝性，可以從以下幾方面入手： 一、零件結(jié)構(gòu)要素的標(biāo)準(zhǔn)化 零件結(jié)構(gòu)要素標(biāo)準(zhǔn)化包括：螺紋、花鍵、齒輪、中心孔、各種空刀槽等結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸，都應(yīng)該符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 標(biāo)準(zhǔn)化的零件結(jié)構(gòu)要素可用通用機(jī)床及工裝進(jìn)行加工，周期短，成本低。,5,第二節(jié) 零件的機(jī)械加工工藝性,二、盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件 所謂標(biāo)準(zhǔn)件是指按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制造的零件。所謂通用件是指在同一類(lèi)型不同規(guī)格的或者不同類(lèi)型的產(chǎn)品中，部分零件相同，它們彼此可以交換通用的零件。 采用標(biāo)準(zhǔn)件或通用件可以減少自制零件數(shù)。 三、提高產(chǎn)品的繼承性 提高產(chǎn)品的繼承性能夠充分利用原有產(chǎn)品中合理的結(jié)構(gòu)和先進(jìn)、成熟的技術(shù)，也可以充分利用原有的制造工藝、工藝裝備和生產(chǎn)設(shè)備。,6,第二節(jié) 零件的機(jī)械加工工藝性,四、采用切削加工性好的材料 材料的切削加工性是指在一定的條件下，材料切削加工的難易程度和經(jīng)濟(jì)性。對(duì)材料的切削加工性要求是：粗加工時(shí)能獲得較高的生產(chǎn)率；精加工時(shí)能獲得較高的加工精度和較小的表面粗糙度值。 五、具有可靠定位用的定位基準(zhǔn)和夾緊表面 產(chǎn)品設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)零件時(shí)，必須認(rèn)真考慮零件在機(jī)械加工時(shí)可能采用的定位和夾緊方案，應(yīng)該盡可能使定位基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)重合。為保證零件的加工要求，對(duì)定位基準(zhǔn)規(guī)定出合理的尺寸和位置公差要求等。,7,第二節(jié) 零件的機(jī)械加工工藝性,如果零件結(jié)構(gòu)上沒(méi)有合適的裝配基準(zhǔn)可作為定位基準(zhǔn)（或基面），應(yīng)該考慮在零件上的適當(dāng)位置處設(shè)置一個(gè)定位基準(zhǔn)（或基面）輔助基準(zhǔn)；或在零件上的適當(dāng)位置處增加一個(gè)結(jié)構(gòu)表面加工出定位基準(zhǔn)（或表面）附加基準(zhǔn)。,綜上所述可知，作為汽車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)者，只有熟悉零件制造工藝，才能正確地設(shè)置定位基準(zhǔn)（或基面），并合理地規(guī)定定位基準(zhǔn)的尺寸和位置公差等。,8,第二節(jié) 零件的機(jī)械加工工藝性,六、易于保證零件的加工精度 保證汽車(chē)零件的加工要求，不僅僅是制造工藝人員的責(zé)任，也是產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的任務(wù)。在很多情況下，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)的汽車(chē)零件沒(méi)有充分考慮到零件制造中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，不能可靠的保證零件的加工要求。,9,第二節(jié) 零件的機(jī)械加工工藝性,七、保證能以高生產(chǎn)率加工 汽車(chē)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該保證零件能以高效率生產(chǎn)加工。 （1）零件加工的表面應(yīng)盡量簡(jiǎn)單 盡量采用平面、外圓柱表面和內(nèi)圓柱孔表面，保證能以高生產(chǎn)效率進(jìn)行加工。圖示。 （2）盡量減少表面的加工面積 圖示 （3）減少零件的安裝次數(shù) 零件在一道工序中需加工多個(gè)表面，應(yīng)該盡量分布在同一方向上。圖示,10,第二節(jié) 零件的機(jī)械加工工藝性,（4）減少加工時(shí)的工作行程次數(shù) 有的零件的多個(gè)表面，雖然在同一個(gè)方向上，但由于結(jié)構(gòu)的限制，不能在一次工作行程中加工出來(lái)，影響生產(chǎn)效率。 （5）將復(fù)雜的零件分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單零件 有些汽車(chē)零件較為復(fù)雜，加工時(shí)定位和加工較為困難；有的零件由于結(jié)構(gòu)受限，使其加工的生產(chǎn)率較低。,11,下圖所示零件整體加工鍛造和機(jī)械加工的工藝性均較差。一般可將零件分解然后分別加工后組裝在一起，這樣可以簡(jiǎn)單生產(chǎn)節(jié)省材料還可以提高生產(chǎn)效率。,12,第二節(jié) 零件的機(jī)械加工工藝性,八、保證刀具能正常工作和改善刀具工作條件 （1）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)該保證刀具正常工作 在汽車(chē)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮某表面采取何種加工方法，使用何種刀具進(jìn)行加工，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)該給予何種條件方能保證刀具正常工作。,13,第二節(jié) 零件的機(jī)械加工工藝性,（2）盡量避免箱殼體內(nèi)壁平面的加工 由于刀具不便進(jìn)入或接近箱體內(nèi)壁平面，應(yīng)盡可能避免內(nèi)壁平面加工。,14,第二節(jié) 零件的機(jī)械加工工藝性,（3）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)該使刀具具有良好的工作條件 在汽車(chē)零件結(jié)構(gòu)中，例如汽缸體、曲軸、部分連桿、傳動(dòng)軸總成的十字軸等零件上都有潤(rùn)滑油深孔，這些深孔加工比較困難，因此在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，應(yīng)該盡量改善深孔結(jié)構(gòu)或是用其他結(jié)構(gòu)代替深孔。,15,第二節(jié) 零件的機(jī)械加工工藝性,九、零件加工時(shí)應(yīng)該具有足夠的剛性 零件結(jié)構(gòu)具有足夠的剛性不僅是產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，也是零件制造過(guò)程中的要求。零件切削加工時(shí)，由于受到切削力和加緊力的作用，可能會(huì)產(chǎn)生較大的變形，對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率都會(huì)有影響。,16,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,零件設(shè)計(jì)尺寸及其極限偏差的標(biāo)注，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要工作內(nèi)容之一，對(duì)保證產(chǎn)品的使用性能和零件機(jī)械加工的難易程度都有很大影響。因此，它是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員要合理地標(biāo)注零件設(shè)計(jì)尺寸及其偏差。 設(shè)計(jì)尺寸的標(biāo)注，應(yīng)該既能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，又能滿足工藝要求，不能人為地提高公差等級(jí)。標(biāo)注的設(shè)計(jì)尺寸是否合理，反應(yīng)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員工藝水平的高低。,17,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,一、對(duì)設(shè)計(jì)尺寸標(biāo)注的要求 對(duì)零件圖樣上設(shè)計(jì)尺寸及其極限偏差的標(biāo)注，應(yīng)滿足以下要求： （1）符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) （2）滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 零件設(shè)計(jì)尺寸及其極限偏差的標(biāo)注應(yīng)滿足功能要求和裝配精度要求。 （3）滿足工藝要求 零件設(shè)計(jì)尺寸及其極限偏差的標(biāo)注，應(yīng)使零件機(jī)械加工時(shí)便于裝夾，調(diào)整和測(cè)量等。,18,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,二、零件設(shè)計(jì)尺寸的分類(lèi) 根據(jù)對(duì)裝配精度的影響，設(shè)計(jì)尺寸可分為兩類(lèi)： （1）主要尺寸 它們是決定零件裝配位置的尺寸，是參與某一裝配尺寸鏈的組成環(huán)和影響裝配精度的尺寸，因此，他們都要標(biāo)注尺寸極限偏差。 （2）自由尺寸 它們是不參與任何裝配尺寸鏈和零件尺寸鏈的尺寸，這類(lèi)尺寸除有特殊要求（如表面作為定位基準(zhǔn)）外，不需要標(biāo)注尺寸極限偏差。,19,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,三、主要尺寸標(biāo)注的方法 合理標(biāo)注設(shè)計(jì)尺寸，首先要選擇尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。設(shè)計(jì)尺寸的標(biāo)注方法主要有兩種： （1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求標(biāo)注設(shè)計(jì)尺寸 主要尺寸從該零件的裝配基準(zhǔn)標(biāo)注，即這些設(shè)計(jì)尺寸是以裝配精度為封閉環(huán)，按尺寸鏈最短原則形成的裝配尺寸鏈的組成環(huán)。這種設(shè)計(jì)尺寸的標(biāo)注方法沒(méi)有考慮到工藝上的要求。,20,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,三、主要尺寸標(biāo)注的方法 從裝配基準(zhǔn)標(biāo)注設(shè)計(jì)尺寸的特點(diǎn)是： 1）由于設(shè)計(jì)尺寸是按尺寸鏈最短原則標(biāo)注的，設(shè)計(jì)尺寸的公差較大。 2）便于對(duì)零件尺寸和裝配精度進(jìn)行計(jì)算或校核。 3）由于沒(méi)有考慮到制造工藝要求，有些尺寸可能不便于調(diào)整刀具或測(cè)量等。,21,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,三、主要尺寸標(biāo)注的方法 （2）根據(jù)設(shè)計(jì)和工藝要求標(biāo)注設(shè)計(jì)尺寸 按設(shè)計(jì)要求標(biāo)注的尺寸，不可能全部滿足工藝要求。對(duì)其中不滿足工藝要求的尺寸，應(yīng)按工藝要求進(jìn)行改注。 這里需指出，設(shè)計(jì)人員在標(biāo)注零件的主要尺寸時(shí)，滿足設(shè)計(jì)要求是主要的。按工藝要求換算的尺寸，其公差要求比按設(shè)計(jì)要求直接標(biāo)注的尺寸要嚴(yán)格，增加了加工難度。因此，不能只考慮工藝要求。 零件圖樣上的自由尺寸一般應(yīng)按制造工藝要求標(biāo)注。,22,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,四、尺寸標(biāo)注的一般方法和步驟 具體方法步驟如下： 1. 零件主要尺寸的標(biāo)注 （1）根據(jù)尺寸鏈最短原則建立裝配尺寸鏈 （2）確定裝配方法并解算尺寸鏈 （3) 根據(jù)制造工藝，修改和最后確定主要尺寸以及極限偏差。圖示。 2. 零件自由尺寸的標(biāo)注 自由尺寸都是按照制造工藝要求標(biāo)注的，即從定位基準(zhǔn)或測(cè)量基準(zhǔn)標(biāo)注。,23,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,五、尺寸標(biāo)注時(shí)應(yīng)考慮的一些工藝問(wèn)題 1. 尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化及尺寸的統(tǒng)一 零件圖樣上標(biāo)注的設(shè)計(jì)尺寸數(shù)值，尤其是安裝尺寸、連接尺寸、配合尺寸和產(chǎn)品名義尺寸，都應(yīng)盡量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“標(biāo)準(zhǔn)尺寸”中的規(guī)定，這樣的尺寸便于使用標(biāo)準(zhǔn)刀具制造和標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)測(cè)量。 此外，對(duì)零件結(jié)構(gòu)上的一些結(jié)構(gòu)要素，如空刀槽、螺紋、鍵槽等，如果它們的尺寸相差不大，都應(yīng)盡可能取統(tǒng)一數(shù)值。,24,25,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,2. 考慮加工尺寸順序標(biāo)注尺寸 零件圖上的設(shè)計(jì)尺寸，一般都是通過(guò)機(jī)械加工保證的。當(dāng)這些設(shè)計(jì)尺寸能順序地作為工序尺寸時(shí)，這些尺寸就能直接獲得，也很容易保證其精度。,26,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,3.由定位基準(zhǔn)或調(diào)整基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸 標(biāo)注零件時(shí)，應(yīng)該使加工誤差盡可能小。為此，尺寸標(biāo)注的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)應(yīng)該與定位基準(zhǔn)重合，還應(yīng)使刀具調(diào)整方便,27,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,4. 從實(shí)際存在的和易測(cè)量的表面標(biāo)注尺寸 零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)應(yīng)盡量重合，因此零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)應(yīng)盡量是實(shí)際存在的幾何要素，即設(shè)計(jì)尺寸應(yīng)盡量從實(shí)際存在的幾何要素標(biāo)注，這樣可簡(jiǎn)化工藝裝備并且容易保證加工精度。,28,29,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,5. 箱體及殼體類(lèi)零件尺寸的標(biāo)注 變速器（箱）殼體、后橋殼體、離合器殼體一類(lèi)的箱體及殼體類(lèi)零件，由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，往往在某一方向上難以找到一個(gè)滿足工藝要求的實(shí)際存在的表面作為尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)。 對(duì)于如水泵殼體、差速器殼體和減速器殼體一類(lèi)的回轉(zhuǎn)型殼體零件，在這種情況下，一般采用加工精度要求較高的主要孔中心線作為尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)。,30,31,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,對(duì)于變速器殼體、汽缸體一類(lèi)的箱體零件，由于在外形表面上沒(méi)有合適的定位基準(zhǔn)，一般采用輔助基準(zhǔn)工藝孔或工藝凸臺(tái)作為尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)。,32,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,6. 對(duì)稱(chēng)表面尺寸的標(biāo)注 汽車(chē)零件中，有不少表面相對(duì)基準(zhǔn)中心平面（或中心線軸線）是對(duì)稱(chēng)分布的，其對(duì)稱(chēng)尺寸的不同標(biāo)注方法將影響制造工藝和對(duì)稱(chēng)度誤差。,33,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,7. 組合刀具同時(shí)加工多表面的尺寸 在汽車(chē)制造中，廣泛使用組合刀具同時(shí)加工多個(gè)表面，如使用復(fù)合鉆頭或復(fù)合擴(kuò)孔加工階梯孔，多刀車(chē)削階梯軸端面和鏜階梯孔等。這些表面的形狀和尺寸都是由刀具直接保證的。這樣零件有關(guān)表面間的尺寸標(biāo)注應(yīng)與刀具的相應(yīng)尺寸相同，并且用零件上的一個(gè)加工表面與其定位基準(zhǔn)或調(diào)整（工序）基準(zhǔn)建立聯(lián)系，以便調(diào)整刀具加工終止位置。,34,35,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,8. 非加工表面與加工表面之間的尺寸標(biāo)注 汽車(chē)零件中，一般都有多個(gè)加工表面和非加工表面，它們之間應(yīng)該建立合理的尺寸關(guān)系。要想合理的標(biāo)注加工表面和非加工表面的尺寸，必須熟悉零件的制造工藝過(guò)程。,36,37,第三節(jié) 零件設(shè)計(jì)尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標(biāo)注,六、表面粗糙度的合理選擇 零件表面粗糙度對(duì)零件使用性能影響很大，必須合理選擇。表面粗糙度一般可根據(jù)表面使用功能和工作的條件確定，同時(shí)還應(yīng)該考慮表面加工的經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)楸砻娲植诙戎翟叫?，其表面加工工藝越?fù)雜，成本越高。一般可按如下原則選擇表面粗糙度