第8讲：汽车典型零件制造工艺

TSINGHUAUNIVERSITY1现代汽车制造技术及管理第8讲汽车典型零件制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY2第八讲汽车典型零件制造工艺§１．制定工艺的基本知识一、机械加工工艺规程1.机械加工工艺规程◇概念机械加工工艺规程是规定零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。是指导工人操作和生产、工艺管理的各种技术规范。◇主要的工艺文件a.工艺过程卡片（也称工艺路线卡）b.工序卡片（也称工序卡）c.调整卡片d.检验工序卡TSINGHUAUNIVERSITY3第八讲汽车典型零件制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY4第八讲汽车典型零件制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY5第八讲汽车典型零件制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY6第八讲汽车典型零件制造工艺二、制订加工工艺规程时必须具备的原始资料1.零件图样和必要的产品或零部件（总成）装配图。2.产品的生产纲领（即年产量及品种）。3.现有的生产条件等。有了原始资料后，常常要依据生产任务，初步确定生产类型、投产批量、工艺手段等，规定一个工艺原则，供具体制定工艺的人员遵循和参考。TSINGHUAUNIVERSITY7第八讲汽车典型零件制造工艺三、制订加工工艺规程的步骤１．分析研究图纸２．选择毛坯３．拟定工艺路线４．确定各工序所采用的设备、工艺装备５．确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差６．确定各工序的切削用量和时间定额７．确定各主要工序的技术检验要求及检验方法８．填写工艺文件TSINGHUAUNIVERSITY8第八讲汽车典型零件制造工艺四、工序的集中与分散1.工序集中：在一台机床上完成较多的表面加工。•优点：•减少装夹次数，便于保证位置精度；•便于采用高效机床，极大地提高加工效率；•减少了工序数量、设备数量、操作工人和工作场地。•缺点：•机床结构复杂，同时工作的刀具数增加，降低了工作可靠性；•调整维修不便。•应用：多轴钻孔、多轴镗孔。2.工序分散：是和工序集中相对的。TSINGHUAUNIVERSITY9第八讲汽车典型零件制造工艺五、工序顺序安排原则1.精基准面的加工：基准先行原则；2.主要表面粗加工（例：箱体孔、羊角孔等一般都要先粗加工孔）3.主要表面半精加工和次要表面加工（如槽、孔的加工）4.精加工（保证精度和Ｒａ值）5.必要时光整加工（主要Ｒａ↓值）另外，去毛刺、热处理、清洗和检验等工序在主要工序确定之后，可根据需要在各阶段穿插进行。最后形成一个完整的工艺路线。TSINGHUAUNIVERSITY10第八讲汽车典型零件制造工艺六、检验工序安排的原则◇在关键表面加工的工序之后；◇粗、精加工之间，检验工序尺寸和加工余量；◇特殊的检验项目：如焊接后的磁力探伤，动平衡、渗漏等，一般在精加工之前进行；◇热处理之前；◇全部工序完成之后（完工检验、入库）。按照质量管理的要求，检验方式规定：首先自检，然后互检，最后检验人员终检。TSINGHUAUNIVERSITY11第八讲汽车典型零件制造工艺§2汽车典型零件制造工艺一、齿轮制造工艺二、连杆制造工艺三、箱体制造工艺四、曲轴制造工艺五、转向节制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY12第八讲汽车典型零件制造工艺一、齿轮制造工艺1.齿轮的结构特点及工艺性分析汽车、拖拉机中常用的齿轮，按照结构的工艺特点可分为：◇单联齿轮（长径比：L/D＞1）◇多联齿轮（长径比：L/D＞1）◇盘形齿轮(具有轮毂，长径比：L/D＜1)◇齿圈(具有轮毂，长径比：L/D＜1)◇轴齿轮齿轮的结构直接影响齿面加工方法的选择，也影响加工工艺过程的安排。TSINGHUAUNIVERSITY13第八讲汽车典型零件制造工艺2.齿轮的材料和毛坯◇常用材料汽车、拖拉机中的传动齿轮，常用的材料有：20CrMnTi20CrNiMo20CrMo20MnVB40Cr40MnB45号钢等。◇毛坯◆中小批量生产时在空气锤上采用胎模锻造。◆大量生产时一般均采用模锻。◆当孔径大于25mm，长度不大于孔径的两倍时，也可锻出（卧式锻造机上可锻造长径比大于5的深孔）。TSINGHUAUNIVERSITY14第八讲汽车典型零件制造工艺◆钢材经模锻后，内部纤维组织对称于轴线，可提高材料的使用强度。◆为减小齿轮在渗碳和淬火时的热变形，要求毛坯的金相组织和晶粒大小均匀。所以，锻件毛坯一定要经过初步热处理（正火或退火），消除内应力并提高切削性能。◆精密锻造、粉末冶金锻造（即粉末冶金精密锻造）的齿轮毛坯，在我国汽车、拖拉机工业中也得到了一定的应用。因为齿面不需要机械加工，降低了生产成本、节约了大量原材料，也大大提高了劳动生产率。◆粉末冶金锻造的齿轮，不需很多的机械加工，与原工艺比较，生产率提高近三倍，材料利用率提高一倍以上。但粉末材料成本高，设备投资大，推广应用受到限制。TSINGHUAUNIVERSITY15第八讲汽车典型零件制造工艺3.齿轮坯的加工◇带孔齿轮的机械加工◆单件小批生产一般在普通车床上进行。◆产量较大时在六角车床上进行。（也称转塔车床）此方案生产效率较低，适用中批量以下。TSINGHUAUNIVERSITY16第八讲汽车典型零件制造工艺◆大批量生产：⑴钻－拉－多刀方案此种加工方法先加工好孔（常采用钻或扩、拉孔），以孔定位加工外圆和端面。TSINGHUAUNIVERSITY17第八讲汽车典型零件制造工艺⑵立式六轴半自动车床（两台配合顺序加工）可进行多工位同时加工。TSINGHUAUNIVERSITY18第八讲汽车典型零件制造工艺⒉轴齿轮的机械加工◇单件生产：普通车床，车端面－钻中心孔－车外圆。◇成批生产：卧式铣床铣端面－卧式双面中心孔钻床。◇大量生产：双面铣端面钻中心孔－液压仿形车床车外圆。TSINGHUAUNIVERSITY19第八讲汽车典型零件制造工艺二、连杆制造工艺1.连杆的结构特点◇连杆构成连杆体◆大头（装轴瓦）连杆盖◆小头（装衬套，一般为青铜）◆杆身（有些杆身钻有油孔）◇需要加工的表面◆小头孔、大头孔、两头端面、杆体与盖结合面、螺栓孔。◆次要表面：油孔、锁口槽等。TSINGHUAUNIVERSITY20第八讲汽车典型零件制造工艺◇特点连杆盖和连杆体的连接定位方式TSINGHUAUNIVERSITY21第八讲汽车典型零件制造工艺◇连杆机械加工的定位基准TSINGHUAUNIVERSITY22第八讲汽车典型零件制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY23第八讲汽车典型零件制造工艺◇材料和毛坯◆材料：45号钢、40Cr、35CrMo，并经调质处理。◆◇主要加工工序安排（一般情况下）毛坯：锻件整体锻造，而后分开分开锻造大、小头端面（主要定位基准）基准孔（小孔）和工艺凸台粗、半精加工主要表面（大孔、结合面、螺栓孔）将连杆盖和连杆体装配在一起精加工总成校正总重量大、小孔精加工和光整加工大头孔最终工序珩磨小头孔最终工序金刚镗（材料：青铜）TSINGHUAUNIVERSITY24第八讲汽车典型零件制造工艺2.连杆的机械加工工艺过程（主要的）◇零件图TSINGHUAUNIVERSITY25第八讲汽车典型零件制造工艺◇毛坯图TSINGHUAUNIVERSITY26第八讲汽车典型零件制造工艺◇主要工艺过程TSINGHUAUNIVERSITY27第八讲汽车典型零件制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY28第八讲汽车典型零件制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY29第八讲汽车典型零件制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY30第八讲汽车典型零件制造工艺3.连杆主要表面的机械加工TSINGHUAUNIVERSITY31第八讲汽车典型零件制造工艺五轴圆台平面磨床TSINGHUAUNIVERSITY32第八讲汽车典型零件制造工艺精磨时的定位方式和夹紧方式TSINGHUAUNIVERSITY33第八讲汽车典型零件制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY34第八讲汽车典型零件制造工艺三、箱体制造工艺1.箱体零件的结构特点◇汽车箱体零件分类（按形状）◆回转体型的壳体零件如：水泵、差速器、汽车后桥壳体等。◆平面型箱体零件如：气缸体、变速器壳体、车床床头箱等。◇结构特点◆形状复杂、尺寸较大、壁厚较薄。◆平面和孔系精度要求较高。◆有较多的螺纹孔（联接用）◇平面型箱体加工时最常用的两种精基准方案◆一面两孔◆三个互相垂直的平面TSINGHUAUNIVERSITY35第八讲汽车典型零件制造工艺2.机械加工工艺◇材料◆常用材料：灰口铸铁。特点：耐磨性、减振性、铸造性和切削性能均较好，价格低廉等。◆承载较大时，也用可锻铸铁件和铸钢件。◆为了减轻重量，有时也用铝合金铸造。◆为了缩短毛坯制造制造周期，有时也采用焊接件。◇毛坯制造◆单件小批：多采用木模手工造型。◆成批大量：广泛采用金属模机器制造。◆为了减小铸件内应力，机加工前需经退火处理。TSINGHUAUNIVERSITY36第八讲汽车典型零件制造工艺◇主要加工表面的工序安排◆先面后孔先加工平面以面定位加工其它表面。优点：平面面积大，定位可靠，减小装卡变形；平面多为装配和设计基准，基准重合、减少误差。◆粗、精分开当毛坯刚性、内应力、精度都适合时，先粗、精加工平面再粗、精加工孔。当毛坯刚性、内应力、精度都不好时，应粗、精加工分开。◆工序集中成批大量生产的流水线上，采用组合机床或高生产率的机床，以工序集中方式进行加工，有效提高生产率。TSINGHUAUNIVERSITY37第八讲汽车典型零件制造工艺◆主要加工工序安排（一般情况下）加工定位平面和孔（一面两孔定位）粗精加工其它表面钻各表面螺纹底孔粗镗主要孔钻、铰其余孔精镗主要孔攻螺纹平面型箱体TSINGHUAUNIVERSITY38第八讲汽车典型零件制造工艺◇箱体的机械加工工艺过程（以平面型箱体为例）◆铸件毛坯TSINGHUAUNIVERSITY39第八讲汽车典型零件制造工艺◆主要工艺过程TSINGHUAUNIVERSITY40第八讲汽车典型零件制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY41一、工艺方案的经济分析首先应明确，工艺方案不是唯一的，在一定的生产条件下，可以进行分析、评比。工艺方案的经济分析方法一般按：技术经济指标和工艺成本。１．技术经济指标（一般）◆每一产品（零件或部件）所需的劳动量（工时或台时）；◆每一工人的年产量（单位：台／人或件／人）；◆每平方米生产面积的年产量（单位：台／ｍ2）。通过指标分析、对比，选定一个最佳工艺方案。第八讲汽车典型零件制造工艺TSINGHUAUNIVERSITY42§3工艺方案的经济分析与提高生产率的途径一、工艺方案的经济分析首先应明确，工艺方案不是唯一的，在一定的生产条件下，可以进行分析、评比。工艺方案的经济分析方法一般按：技术经济指标和工艺成本。１．技术经济指标（一般）◆每一产品（零件或部件）所需的劳动量（工时或台时）；◆每一工人的年产量（单位：台／人或件／人）；◆每平方米生产面积的年产量（单位：台／ｍ2）。通过指标分析、对比，选定一个最佳工艺方案。TSINGHUAUNIVERSITY43第八讲汽车典型零件制造工艺2．工艺成本工艺成本是生产成本中的一部分。生产成本是制造一台产品或一个工件所需要的一切费用的总合。生产成本的组成材料费及毛坯费与年产量有关的操作机床的工人工资第一类费用可变费用V万能机床和通用夹具维修折旧费生（工艺成本）刀具折旧费及电力消耗产与年产量无关的专用机床、专用夹具和专用刀具成不变费用C的折旧维修费本调整工人工资行政人员工资第二类费用厂房的折旧维修费照明取暖和通风等TSINGHUAUNIVERSITY44第一章机械制造的基本理论第八讲汽车典型零件制造工艺◆全年工艺成本Sa＝VN＋CSa—全年工艺成本(单位:元)N—年产量(单位:件)V—可变费用(单位:元／件)C—不变费用(单位:元)图中Nk为“临界产量”当NNk时，宜选方案II当NNk时，宜选方案I。TSINGHUAUNIVERSITY45第一章机械制造的基本理论第八讲汽车典型零件制造工艺◆单件工艺成本S＝V＋C／NS—单件工艺成本(单位:元／件)N—年产量(单位:件)