機械加工工藝規(guī)程的概念

汽車制造技術(shù)基礎(chǔ)車輛工程專業(yè)

中原工學(xué)院機電學(xué)院主講肖慶和汽車制造工藝特點機械加工工藝設(shè)計基礎(chǔ)機床夾具設(shè)計機械加工工藝系統(tǒng)(機床、刀具、工件、夾具)基本知識機械制造質(zhì)量分析與控制汽車裝配工藝規(guī)程的制訂汽車先進制造技術(shù)與系統(tǒng)1、本課程研究的內(nèi)容2、本課程的任務(wù)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(guī)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(shù)；（3）掌握機械加工精度和表面質(zhì)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(shù)的發(fā)展。

3、考核辦法4、參考教材：機械制造技術(shù)，牛永生等主編，陜西科技出版社，2002汽車制造工藝學(xué)，韓英淳主編，人民交通出版社，2009汽車制造工藝學(xué)，趙桂范主編，北京大學(xué)出版社，2008機械制造工藝學(xué)，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(guī)程的制定

1、汽車制造技術(shù)概述學(xué)習(xí)提示：汽車工業(yè)是一個綜合性行業(yè)，學(xué)習(xí)汽車制造技術(shù)首先要了解汽車的基本生產(chǎn)過程。汽車的生產(chǎn)方式由生產(chǎn)規(guī)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(xié)（外包）、外購的分工生產(chǎn)方案，確定自制加工工藝方法和加工設(shè)備的布置方案。機械制造含義原料產(chǎn)品方法設(shè)備、人機械制造熱加工：鑄造、塑性加工、焊接、熱處理、表面改性等。冷加工：切削加工使零件成為半成品或成品裝配：機械工程產(chǎn)品開發(fā)過程需求分析概念設(shè)計詳細設(shè)計工藝設(shè)計零件加工產(chǎn)品裝配產(chǎn)品銷售設(shè)計工藝制造CADCAECAPPCAMPDM產(chǎn)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(shè)備冶金機械建筑機械交通工具環(huán)保設(shè)備軍事裝備醫(yī)療設(shè)備機床制造農(nóng)業(yè)機械化工設(shè)備1.1汽車的生產(chǎn)過程汽車制造是在許多相關(guān)聯(lián)的工業(yè)和有關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。汽車上使用著許多部門的產(chǎn)品，從毛坯加工到整車裝配出廠，需要采用各種加工技術(shù)。汽車的生產(chǎn)過程是由若干不同專業(yè)的生產(chǎn)廠（車間）合作完成的。一般來說有實力的生產(chǎn)廠發(fā)動機、變速器、車軸車身等主要由本企業(yè)自己制造，而輪胎、玻璃、電器、車身內(nèi)飾件與其他小型零部件等多靠協(xié)作，由外面專業(yè)廠生產(chǎn)。

汽車生產(chǎn)過程框圖熱處理鑄造鍛造粉末冶金燒結(jié)部件裝配試驗調(diào)整協(xié)作件電氣系統(tǒng)，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(fā)動機變速器驅(qū)動橋轉(zhuǎn)向器缸體曲軸齒輪軸汽車的基本生產(chǎn)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(xié)件的制造工藝，通常又包括許多極其特殊的制造技術(shù)。汽車制造工藝的編制常以裝配工藝為核心，為了提高生產(chǎn)的效率，其趨向是盡量采用流水線生產(chǎn)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(xié)調(diào)。1.2生產(chǎn)方式與設(shè)備通常，生產(chǎn)方式由生產(chǎn)規(guī)模(產(chǎn)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(chǎn)方式：采用通用機床，進行單件或極小批量的多品種生產(chǎn)。(2)批量生產(chǎn)方式：采用通用機床或通用生產(chǎn)線，通過定期改變生產(chǎn)程序進行多品種中批量或小批量生產(chǎn)。(3)流水生產(chǎn)方式：采用專用機床或?qū)Ｓ蒙a(chǎn)線，進行單一品種或少品種的大量流水線生產(chǎn)。由于汽車生產(chǎn)本身的特性及其大量生產(chǎn)規(guī)模，其生產(chǎn)方式就整體而言屬于流水作業(yè)，但不同的工藝，可能具有程度上的差異。例如：(1)由于鑄造、鍛造、沖壓等工藝的生產(chǎn)周期短，采用容易變換程序進行批量生產(chǎn)的通用生產(chǎn)線比采用專用生產(chǎn)線更為有利。(2)機械加工與焊接工藝，就生產(chǎn)技術(shù)而言宜采用專用生產(chǎn)線進行流水生產(chǎn)。(3)涂漆與裝配工藝可進行混合生產(chǎn)。其產(chǎn)量雖小，一般仍可采用流水生產(chǎn)。汽車生產(chǎn)所用的設(shè)備應(yīng)該和生產(chǎn)方式相適應(yīng)。由于汽車以大量生產(chǎn)為原則，所選設(shè)備必須符合流水生產(chǎn)工藝的要求。裝配生產(chǎn)線使用輸送機進行流水作業(yè)，機械加工則多采用連續(xù)自動機床。為了適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模的擴大合理化與節(jié)省人力的要求，生產(chǎn)設(shè)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(yīng)，并控制生產(chǎn)線的運行。生產(chǎn)設(shè)備的選擇對比見表1-1。表1-1生產(chǎn)設(shè)備的選擇對比工藝原用設(shè)備最新設(shè)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(yīng)加熱裝置機械加工單能機連續(xù)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(xù)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1.3生產(chǎn)工藝與設(shè)備根據(jù)汽車生產(chǎn)準備階段編制的長期生產(chǎn)計劃，考慮現(xiàn)有的生產(chǎn)體制與內(nèi)外加工順序，應(yīng)事先對汽車生產(chǎn)工序與設(shè)備計劃進行周密分析，確定下述自制與外協(xié)的分工生產(chǎn)方案與設(shè)備布置方案。（1）自制、外協(xié)分工計劃與作業(yè)計劃

在制訂零部件或某些工序的自制、外協(xié)分工方案時，不僅應(yīng)考慮產(chǎn)品成本，還應(yīng)考慮產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，以及保密、投資計劃，對協(xié)作企業(yè)扶植方針等許多因素。表1-2為日本汽車企業(yè)自制、外協(xié)分工的一般情況，外協(xié)率占購入量的90%，占購入金額的70%。汽車工廠的生產(chǎn)時間一般為兩班制，每天一共生產(chǎn)14～6h，以降低設(shè)備的折舊費。在集體勞動程度高的裝配部門內(nèi)，也有采用一班制的。至于熱處理等預(yù)熱損失大的部門，則實行24h連續(xù)作業(yè)制度。表1-2自制、外協(xié)分工一般情況舉例

制造形式特征主要零部件自制生產(chǎn)的連續(xù)性縮短生產(chǎn)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(xié)混合減輕設(shè)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(xié)充分運用專業(yè)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(zhì)材料鑄鐵、鋁合金等原材料與坯料

（2）汽車制造方法與設(shè)備汽車制造中尤其以車身制造最具特點，如轎車車身從結(jié)構(gòu)特點上看，屬于無骨架車身。它的生產(chǎn)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(chǎn)時，一般根據(jù)生產(chǎn)計劃確定生產(chǎn)節(jié)拍，然后選定各種加工方法與設(shè)備，所應(yīng)考慮如下基本問題。1)通過對各工序的分解與合并，或?qū)庸l件的改進，盡量使各工序的生產(chǎn)周期與所需要的生產(chǎn)節(jié)拍相吻合，以形成一條同步生產(chǎn)的專用線。2)應(yīng)該注意減少總裝配量(適當分組裝配)，減少調(diào)整作業(yè)量，減少工序數(shù)目，并保持工藝過程的連續(xù)性，以提高大量生產(chǎn)線運行的平穩(wěn)性與生產(chǎn)速度。3)參照最佳節(jié)拍時間，確定生產(chǎn)線數(shù)量與流動方式。一般對大量生產(chǎn)線而言，機械加工生產(chǎn)線的最佳節(jié)拍時間為0.7～2.0min。裝配生產(chǎn)線為1.0～2.0min。4)選定加工方法時，應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)量進行經(jīng)濟核算，選擇經(jīng)濟性最好的加工方法。5)在可能范圍內(nèi)應(yīng)該盡量做到省力化與自動化。然而，為了適應(yīng)今后難于避免的生產(chǎn)變動，應(yīng)選用適應(yīng)性高的設(shè)備。6)雖然要求設(shè)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?shù)淖儎佑嗟亍ＴO(shè)備的標牌與型號應(yīng)保存齊全，以利于設(shè)備維護并掌握操作要點。7)工夾具對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)情況有很大影響，必須周密研究。（3）

設(shè)備布置

設(shè)備布置要保證工件流程的通暢。各種設(shè)備應(yīng)組成一個有機體，以提高設(shè)備的利用率。設(shè)備布置情況應(yīng)表示在設(shè)備平面布置圖上。布置設(shè)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(chǎn)線間，應(yīng)配備調(diào)節(jié)儲存裝置，以適應(yīng)工具更換、設(shè)備停頓，作業(yè)時間波動，換班貽誤等情況，這種補充設(shè)施與輸送機相結(jié)合，以達到自動化生產(chǎn)。在裝配線上，對多品種大量零部件的供應(yīng)采用輸送機、線側(cè)裝置與流動臺車，以保證適時供應(yīng)。2、機械加工工藝過程的基本概念

2.1、產(chǎn)品（零件）的生產(chǎn)過程（1）什么是生產(chǎn)過程？原材料成品（機器）圖2-1機械制造系統(tǒng)圖原料或毛坯存儲運輸制造檢驗成品信息系統(tǒng)能源能量系統(tǒng)物流信息流能量流2.1產(chǎn)品(零件）的生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程包括（物流過程）1)

原材料的運輸、保管和準備；2)

生產(chǎn)的準備工作；3)

毛坯的制造；4)

零件的機械加工與熱處理；5)

零件裝配成機器；6)

機器的質(zhì)量檢查及運行試驗；7)

機器的油漆、包裝和入庫。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(chǎn)品的方法（手段、過程）。是利用生產(chǎn)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(tài)和內(nèi)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（Δm＜0）按照一定的方式從毛坯上去除多余材料形成符合技術(shù)要求的零件的工藝方法。主要包括切削加工和特種加工。（2）材料成形工藝（Δm=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（Δm＞0）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(qū)燒結(jié)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(shè)備）對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)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(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車一端面，鉆中心孔*；

調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔車床I

2車大外圓及倒角；調(diào)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(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)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2–3階梯軸討論：生產(chǎn)規(guī)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(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序內(nèi)容，稱為安裝。

例：表2-1單件小批生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車一端面，鉆中心孔*；

調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔車床I

2車大外圓及倒角；調(diào)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(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)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2–3階梯軸兩次兩次一次一次一次一次一次討論：安裝次數(shù)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(xù)完成的那一部分工序內(nèi)容。

例：表2-1單件小批生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車一端面，鉆中心孔*；

調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔車床I

2車大外圓及倒角；調(diào)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(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)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2–3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(nèi)容，工件一次裝夾后，與夾具或設(shè)備的可動部分一起，相對于刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)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2–4在三個工位上鉆、鉸圓盤零件上的孔工件機床夾具回轉(zhuǎn)部分夾具固定部分分度機構(gòu)例：圖2-5多工位加工返回2.4生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型2.4.1.生產(chǎn)綱領(lǐng)

生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量。

零件在計劃期一年中的生產(chǎn)綱領(lǐng)N可按下式計算：

式中

N----零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，單位：件/年

Q——產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，單位：臺/年；

n——每臺產(chǎn)品中所含零件的數(shù)量，單位：件/臺；a%——備品率，對易損件應(yīng)考慮一定數(shù)量的備品，以供用戶修配的需要；b%——廢品率。

2.4生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型2.4.2生產(chǎn)類型及其工藝特征

生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。一般分為：1）大量生產(chǎn)2）成批生產(chǎn)3）單件生產(chǎn)

＞

50000＞

5000＞

1000大量生產(chǎn)＞

5000~50000＞

500~5000＞

300~1000大批生產(chǎn)＞

500~5000＞

200~500

＞

100~300中批生產(chǎn)

＞

100~500＞

20~200＞5~100小批生產(chǎn)≤

100≤

20≤5單件生產(chǎn)輕型機械中型機械

重型機械零件生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）

生產(chǎn)類型

表2-3生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系表2-4各種生產(chǎn)類型工藝過程的重要特點

類型特點單件（小批）生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)加工對象經(jīng)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(shè)備通用設(shè)備、數(shù)控設(shè)備通用、專門及部分專用設(shè)備專用、自動設(shè)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(shù)互換，部分試配或修配全部互換或分組互換生產(chǎn)周期不一定周期重復(fù)長時間連續(xù)生產(chǎn)生產(chǎn)率低，用數(shù)控機床可提高中等高成本高中等低工人技術(shù)高中等一般工藝文件簡單比較詳細詳細編制1）大量生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量很大，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和規(guī)格比較固定，產(chǎn)品生產(chǎn)可以連續(xù)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(chǎn)品的制造，通常是以大量生產(chǎn)方式進行的。2.4生產(chǎn)類型及其工藝特征

2）成批生產(chǎn)

產(chǎn)品數(shù)量較多，每年生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和規(guī)格可以預(yù)先確定，而且在某一段時間內(nèi)是比較固定的，生產(chǎn)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(jù)批量的大小，成批生產(chǎn)又可分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)。例如，通用機床（一般為車、銑、刨、鉆、磨床）等產(chǎn)品制造往往屬于這種生產(chǎn)類型。2.4生產(chǎn)類型及其工藝特征

3）單件生產(chǎn)

產(chǎn)品數(shù)量少，但種類、規(guī)格較多，多數(shù)產(chǎn)