汽车制造工艺学(整理)

第一章汽车制造工艺过程的基本概念
1-1、机械产品常用的材料
钢板、钢材（型材）、铸铁、有色金属、工程塑料、复合材料、橡胶、玻璃、皮革、油漆以及铬、钨和木材等。

1-2、汽车的生产过程：将原材料转变为汽车产品的全过程。

包括生产准备、毛坯制作、零件加工、检验、装配、包装运输、油漆和试验调整等过程。

总成：是由若干零件按规定技术要求组装的装配单元。

如变速器总成、驱动桥总成、车架总成、发动机总成等。

工艺装备：是指产品制造时所需的刀具、夹具、量检具、附具、模具等各种工具的总称。

1-3、工艺过程：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。

1. 工艺过程可分为：
铸造工艺过程
锻造工艺过程
机械加工工艺过程：（在机床上利用刀具、机械力，将毛坯或半成品加工成零件的过程。

）
热处理工艺过程
装配工艺过程
……等等
2.工艺规程：以文件形式确定下来的工艺过程称为工艺规程。

1-4、机械加工工艺过程的组成
机械加工工艺过程是由若干个顺次排列的工序组成。

工序又可分为安装、工位、工步和走刀。

1）安装指在一道工序中工件经一次装夹后所完成的那部分工序内容。

2）工位工件在机床上占据每一个位置所完成的加工
3）工步指在加工表面、刀具和切削速度和进给量均保持不变的情况下完成的部分内容。

4）走刀刀具在加工表面上切削一次所完成的内容。

1-5、工件尺寸的获得方法
保证尺寸公差的方法主要有以下四种：
1．试切法
2．调整法
3．定尺寸刀具法
4．主动测量法
1-6、工件形状的获得方法
主要有以下三种：
1．轨迹法：依据刀具运动轨迹来获得所需要工件形状的一种方法。

2．成形法：使用成形刀具加工，获得工件表面的方法。

3．展成法
1-7、汽车零件的年生产纲领N的计算公式？
生产纲领：计划期内，包括备品率和废品率在内的产量称为生产纲领。

生产纲领N=Qn(1+a)(1+b)
式中Q——产品的年产量；
n——单台产品中该零件的数量；
a——备品率，以百分数计；
b——废品率，以百分数计。

1-8、三种生产类型
单件生产、成批生产、大量生产
第二章工件装夹与机床夹具
2-1、基本概念：
1. 定位：
在机床上加工，为使工件上加工出来的表面达到规定的尺寸和位置公差要求，必须使工件在机床上或夹具中占有一正确位置。

通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。

2. 夹紧：
当工件定位后，为避免在加工中受到切削力、重力等力的作用而破坏定位，还应该用一定的机构将工件牢牢固定住。

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。

2-2、基准的定义及分类
零件是由若干要素(点、线、面)组成，各要素之间都有一定的尺寸和位置公差要求。

用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。

按其作用的不同，可分为两大类，即：
2-3、工件的装夹方法有哪些？
共三种
1、直接装夹：工件定位基准面与机床上的装夹面紧密帖合而定位，进而夹紧的装夹方式。

2、找正装夹：以工件的有关表面或专门划出的线痕作为定位的依据，然后夹紧工件的装夹方式。

3、夹具装夹：先根据工件某一工序的加工要求设计、制造夹具，工件定位基准面与夹具上的定位面紧密帖合而定位，然后夹紧的装夹方式。

2-4、专用机床夹具的组成
由于机床种类不同，被加工工件的形状和被加工表面的技术要求等的差异，机床夹具相应有不同的结构形式，归纳起来，机床夹具的结构由彼此功能相互独立而又相互联系的以下六个部分组成：
1．定位元件或定位装置
确定工件在机床夹具中正确位置的元件称为定位元件。

如支承钉、支承板、V型块、定位轴、定位销等。

2．夹紧元件或夹紧装置
夹紧工件，并使其在加工时在外力作用下仍然保持工件在夹具中正确位置的元件或装置称为夹紧元件或夹紧装置。

它一般由动力装置（如气缸、油缸等）、中间传力机构（如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等）和夹紧元件（如卡爪、压板、压块等）组成。

3．对刀及引导元件或装置
用于确定夹具和刀具正确位置的元件或装置，称为对刀、引导元件或装置。

它们的作用是用来保证夹具相对刀具的相对位置，或引导刀具的方向。

如对刀块、钻套、镗套、衬套、塞尺、对刀棒等。

4．夹具体
将夹具的元件或装置连接成一个具有装夹功能的整体的基础零件称为夹具体，如底座、本体等。

夹具体与机床有关部位相联接，以确定夹具相对于机床的位置。

5．联接元件
确定夹具在机床中处于正确位置的定位元件及联接紧固件；联接夹具上所有零部件组成一付完整的夹具的元件统称为联接元件。

如定位键、定位销、过渡盘、衬套、螺钉、螺栓等。

6．其他元件或装置
由工件的某些特殊加工要求而设置的其它元件或装置统统称为其他元件或装置。

如分度装置、靠模装置、上下料装置等。

以上夹具的各组成部分，并不是所有夹具上都应齐全，但定位元件、夹紧元件和夹具体却是每个夹具都必须具备的主要组成部分。

2-5、工件定位的六点定位规则
1. 完全定位
工件六个自由度被分别完全限制的定位，称为完全定位。

2. 不完全定位
根据具体的加工方法，在满足加工要求的前提下，把限制工件少于六个自由度的定位，称为不完全定位。

3. 过定位
几个定位支承点，同时限制同一个自由度的定位，称为过定位。

4. 欠定位
当定位支承点的数目，少于应限制的自由度数目，工件不能正确定位，不能满足加工要求。

这种定位方式，称为欠定位。

2-6、分析工件正确定位应限制的自由度
1.根据工件的加工要求，确定应限制的自由度
2. 第一类自由度，第二类自由度。

2-7、分析机床夹具定位元件及其所限制的自由度
工件上常见的定位基准（基面）主要有：平面、内圆、外圆、内锥面、外锥面、成形面等。

夹具中常见的定位元件主要有：支承钉、支承板、定位销（心轴）、定位套、V形块等。

2-8、定位误差的定义及其计算方法？
定义：由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。

计算方法：δ定位=δ位移±δ不重
2-9、夹紧装置的组成？
1）动力源
2）中间传力机构
3）夹紧元件
2-10、夹紧力的确定
确定一个夹紧机构的夹紧力，根据力学原理，要确定夹紧力的大小、方向和作用点。

2-11、常见的夹紧机构
斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心轮（及凸轮）夹紧机构，定心夹紧机构，铰链夹紧机构，联动夹紧机构等。

2-12、斜楔夹紧机构原理及计算（含自锁）
2-13、夹具总图应标注的尺寸及配合（五类）
（1）工件与定位元件的联系尺寸
常指工件以孔在心轴或定位销上（或工件以外圆在内孔中）定位时，工件定位表面与夹具上定位元件间的配合尺寸及公差等级。

（2）夹具与刀具的联系尺寸
用来确定夹具上对刀、引导元件位置的尺寸。

对于铣、刨床夹具，是指对刀元件与定位元件的位置尺寸；对于钻、镗床夹具，则是指钻（镗）套与定位元件间的位置尺寸，钻（镗）套之间的位置尺寸，以及钻（镗）套与刀具导向部分的配合尺寸等。

（3）夹具与机床的联系尺寸
用于确定夹具在机床上正确的尺寸。

对于车、磨床夹具，主要是指夹具与主轴端的连接尺寸；对于铣、刨床夹具，则是指夹具上的定向键与机床工作台上的T型槽的配合尺寸。

（4）夹具内部的配合尺寸
主要是为了保证夹具装配后能满足规定的使用要求，它们与工件、机床、刀具无关。

（5）夹具的外廓尺寸
一般指夹具最大外轮廓尺寸。

若夹具上有可动部分，应包括可动部分处于
极限位置所占的空间尺寸。

2-14、分析题
P：62-65 （三、分析题：1、2题）
2-15、计算题
1、P：65（四、定位误差的分析计算题：1、2题）
2、教材例题
第三章 汽车零件表面的加工方法
3-1、金属切削加工的种类
主要有：车削、铣削、刨削、磨削、钻削、镗削、拉削等。

3-2、零件的表面形状
机械零件常见的基本表面有：平面、成形表面、圆柱面、圆锥面、球面、圆
环面、螺旋面等。

3-3、机床的运动
机床的运动分为切削运动和辅助运动。

切削运动：是指为了切除工件上多余的金属，以获得形状、尺寸精度和表面
质量都符合要求的工件的运动。

它必须使用切削刀具，并且刀具与工件之间必须
具有相对运动。

切削运动包括主运动和进给运动。

辅助运动：是指为了保证加工的正常进行所需要的运动。

如开停机床、变速、
换向、对刀换刀和快进快退等。

3-4、切削用量三要素
切削用量的大小，反映了单位时间内金属切除量的多少，它是衡量生产率的
重要参数之一。

所谓切削用量是指切削速度vc 、进给量f （或进给速度vf ）和背
吃刀量asp ，也常称为切削用量三要素。

3-5、常用刀具材料
常用刀具材料有碳素工具钢（T10A ，T12A ）、合金工具钢（9SiCr 、CrWMn ）、
高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。

3-6、重点掌握高速钢、硬质合金刀具的性能
3-7、刀具切削部分的结构
虽然不同刀具的结构形状不一样，但是切削部分的结构主要由“三面、两刃
和一刀尖”组成。

3-8、刀具切削角度的主要参考平面
确定刀具几何角度的参考平面和参考系
刀具切削角度的参数平面：
基面r P ： 过切削刃上选定点，垂直于该点合成速度ve 的平面称为基面。

切削平面
s P ： 过切削刃上选定点，切于加工表面的平面称为切削平面。

切削平面也可以认为是由刀刃上选定点的切线和该点的合成速度矢量ve 构成的平
面。

正交平面 (主剖面)o P
(a)主剖面参考系(b) 法剖面参考系(c) 进给切深剖面参考系3-9、在刀具标注角度参考系中确定的刀具角度称为刀具标注角度。

3-10、铣刀的分类
（1）圆柱平面铣刀
（2）端铣刀
（3）盘铣刀：单面刃、双面刃、三面刃、错齿三面刃
（4）锯片铣刀
（5）立铣刀
（6）键槽铣刀
（7）角度铣刀
（8）成形铣刀
3-11、钻孔工艺特点
1）钻孔是孔的粗加工方法；
2）可加工直径0.05～125mm的孔；
3）孔的尺寸精度在IT10以下；
4）孔的表面粗糙度一般只能控制在Ra12.5μm。

3-12、高速钢麻花钻的结构
钻头切
削部分
5个刀刃
6个刀面两条主切削刃
两条副切削刃
一条横刃
两个螺旋形前刀面
两个圆弧段的副后刀面
3-13、扩孔工艺特点
1）扩孔是孔的半精加工方法；
2）一般加工精度为IT10～IT9；
3）孔的表面粗糙度可控制在Ra6.3 ～3.2μm。

3-14、铰孔工艺特点
1）铰孔是孔的精加工方法；
2）可加工精度为IT7、IT8、IT9的孔；
3）孔的表面粗糙度可控制在Ra3.2 ～0.2μm；
4）铰刀是定尺寸刀具；
5）切削液在铰削过程中起着重要的作用。

3-15、平面常用的加工方法
车平面；
铣平面；常用的粗加工方法
刨平面；
拉平面；
磨平面；常用的精加工方法
刮研平面；
研磨平面。

平面的光整加工方法
3-16、常用铣刀的类型及用途
1）加工平面的铣刀：圆柱铣刀加工、面铣刀加工
2）加工沟槽的铣刀：三面刃铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀
3）其他类型的铣刀：成形铣刀及锯片铣刀
3-17、磨削加工的特点
1）磨削是一种精加工方法。

生产率：较低。

2）尺寸精度可达IT5～IT6。

3）表面粗糙度能达到0.8～0.08.
4）可加工较硬的金属材料和非金属材料，如淬火钢、硬质合金和陶瓷等。

3-18、常用的磨削方法
1）外圆磨削2）平面磨削3）内圆磨削4）成型磨削5）无心外圆磨削
3-19、了解精整、光整加工方法（超精加工方法）
3-20、了解特种加工技术的加工方法
3-21、数控机床的组成部分
3-22、圆柱齿轮轮齿齿面加工常用加工方法：
3-23、加工中等精度齿轮（6-7级）常用加工工艺路线
1、滚齿或插齿——热处理——精磨定位基面（内孔及端面）——磨齿 或
2、滚齿或插齿——热处理——精磨定位基面（内孔及端面）——珩齿 3-24、齿轮加工方法
按轮齿成形原理分两大类：
1.成形法
加工精度和生产率较低，适于单件小批生产。

2.展成法
加工精度和生产率较高，一把刀可加工相同模数、相同压力角的任何齿数的齿轮。

3-25、齿轮加工机床
圆柱齿轮：滚齿机、插齿机等；直齿锥齿轮刨齿机、铣齿机、拉齿机 ；弧齿锥齿轮铣齿机。

剃齿机、珩齿机、磨齿机
齿面的 切削加工
齿轮轮齿
齿面的加工
齿面的无
切削加工 展成法
扎齿（热扎齿、冷扎齿） 冷挤压（精扎齿） 精磨锻造齿轮 滚齿 插齿 剃齿 珩齿 磨齿 研齿
预加工（粗加工） 热前精加工 热后精加工
成形法——拉齿、铣齿 （7级 8级）
第四章汽车零件的机械加工质量
4-1、研究机械加工质量的具体内容：
包括机器零件的加工精度和表面质量两个方面。

4-2、加工精度包括三个方面：
1）尺寸精度：指加工后零件的实际尺寸与理想零件的尺寸相符合的程度。

2）形状精度：指加工后零件表面的实际几何形状与理想零件的几何形状相符合的程度。

3）位置精度：指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置相符合的程度。

4-3、我们把工艺系统的各种误差称之为原始误差，原始误差的种类有哪些？
1、工艺系统的几何误差：机床几何误差（主轴回转误差、导轨误差和传动链误差）、刀具几何误差、夹具几何误差等。

2、工艺系统受力变形引起的误差
3、工艺系统热变形引起的误差：机床热变形、工件热变形和刀具热变形。

4、工件的残余应力引起的误差
5、伺服进给系统位移误差等
4-4、何为误差敏感方向？
沿着加工方向的法向延长线
4-5、减少传动链误差的措施
1）尽量缩短传动链。

2）提高传动件的制造和安装精度，尤其是末端零件的精度。

3）尽可能采用降速运动，且传动比最小的一级传动件应在最后。

4）消除传动链中齿轮副的间隙。

5）采用误差校正机构
4-6、系统刚度的计算
yxt= yjc+ydj+yjj+ygj
kxt=Fp/yxt, kjc= Fp/yjc ，kdj= Fp/ydj , kjj= Fp/yjj，kgj= Fp/ygj
工艺系统刚度的一般式为：
kxt= 1/(1/kjc+1/ kdj+1/ kjj+1/ kgj)
工艺系统的总变形量为：
Y系统(xt)=Fp［1/k刀架+1/k头(L-x/x)2+1/k尾(x/L)2 +(L-x)2x2/3EIL］工艺系统的刚度为：
Kxt=Fp/yxt=1/ ［1/k刀架+1/k头(L-x/x)2+1/k尾(x/L)2 +(L-x)2x2/3EIL］4-7、切削力大小变化引起的加工误差（误差复映）
若经过n次走刀加工后，则误差复映为
△w=ε1ε2…εn△m
总的误差复映系数
εz=ε1ε2…εn
4-8、工件热变形对加工精度的影响
△L=αL△t
式中α——工件材料的热膨胀系数，单位为1/℃；
L——工件在热变形方向的尺寸，单位为mm；
△t——工件温升，单位为℃。

4-9、加工误差的性质及分类
4-10、正太分布曲线的特征参数
4-11、表面质量包含的主要内容
4-12、表面质量对零件使用性能的影响
4-13、影响表面层物理力学性能的主要因素
4-14、表面层的冷作硬化、表面层残余应力概念
1）表面层加工硬化：机械加工时，工件表面层金属受到切削力的作用产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长、纤维化甚至碎化，从而使表面层的强度和硬度增加，这种现象称为加工硬化，又称冷作硬化和强化。

2）表面层残余应力：机械加工中工件表面层组织发生变化时，在表面层及其与基体材料的交界处会产生互相平衡的弹性力。

这种应力即为表面层的残余应力。

4-15、表面层残余应力的产生原因
1）冷态塑变：工件表面受到挤压与摩擦，表层产生伸长塑变，基体仍处于弹性变形状态。

切削后，表层产生残余压应力，而在里层产生残余拉伸应力。

2）热态塑变：表层产生残余拉应力，里层产生产生残余压应力。

3）金相组织变化：比容大的组织→比容小的组织→体积收缩，产生拉应力，反之，产生压应力。

（密度小，比容大）
4-16、磨削烧伤的三种形式
1）淬火烧伤
磨削时工件表面温度超过相变临界温度Ac3时，则马氏体转变为奥氏体。

在冷却液作用下，工件最外层金属会出现二次淬火马氏体组织。

其硬度比原来的回火马氏体高，但很薄，其下为硬度较低的回火索氏体和屈氏体。

由于二次淬火层极薄，表面层总的硬度是降低的，这种现象称为淬火烧伤。

2）回火烧伤
磨削时，如果工件表面层温度只是超过原来的回火温度，则表层原来的回火马氏体组织将产生回火现象而转变为硬度较低的回火组织（索氏体或屈氏体），这种现象称为回火烧伤。

3）退火烧伤
磨削时，当工件表面层温度超过相变临界温度Ac3时，则马氏体转变为奥氏体。

若此时无冷却液，表层金属空冷冷却比较缓慢而形成退火组织。

硬度和强度均大幅度下降。

这种现象称为退火烧伤。

第五章 尺寸链原理与应用
5-1、尺寸链的定义、组成 定义：尺寸链就是在零件加工或机器装配过程中，由相互联系且按一定顺序连接的封闭尺寸的组合。

封闭环——在零件加工或装配过程中间接获得或最后形成的环。

增环——若该环的变动引起封闭环的同向变动，则该环为增环 减环——若该环的变动引起封闭环的反向变动。

则该环为减环。

5-2、增、减环判别方法
在尺寸链图中用首尾相接的单向箭头顺序表示各尺寸环，其中与封闭环箭头方向相反者为增环,与封闭环箭头方向相同者为减环。

5-3、尺寸链的分类
1）工艺尺寸链——全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。

2）装配尺寸链——全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。

3）零件尺寸链——全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链。

4）设计尺寸链——装配尺寸链与零件尺寸链，统称为设计尺寸链。

5-4、直线尺寸链的计算 1、极值法 2、概率法
5-5、确定组成环公差大小的误差分配方法 1）等公差原则 2）按等精度原则
1 A 0 A
2
A
3 封闭环
减环
增环
3）按实际可行性分配原则
5-6、工序尺寸的标注
1) 按“入体”原则标注
公差带的分布按“入体”原则标注时，对于被包容面尺寸可标注成上偏差为零、下偏差为负的形式（即-T）；对于包容面的尺寸可标注成下偏差为零、上偏差为正的形式（即+T）。

2）按双向对称分布标注
对于诸如孔系中心距、相对中心的两平面之间的距离等尺寸，一般按对称分
T/2）。

当组成环是标准件时，其公差大小和分布位置按相应标准确定。

当组成环是公共环时，其公差大小和分布位置应根据对其有严格要求的那个尺寸链来确定。

5-7、装配尺寸链的建立
1.装配尺寸链的查找方法
首先根据装配精度要求确定封闭环。

再取封闭环两端的任一零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为查找线索，分别找出影响装配精度要求的零件（组成环），直至找到同一基准零件或同一基准表面为止。

2.查找装配尺寸链应注意的问题
1）装配尺寸链应进行必要的简化
2）应遵循最短路线原则；
3）装配尺寸链的方向性。

5-8、常用装配方法
1）互换法：完全互换法（用极值法计算）；不完全互换法（用概率法计算）2）选配法：直接选配法、分组选配法、复合选配法
3）修配法
4）调整法
5-9、工艺尺寸链的计算
1）工序基准与设计基准重合时工序尺寸的确定
2）工序基准与设计基准不重合时工序尺寸的确定
3）以待加工表面为工序基准时工序尺寸的确定
4）一次加工同时保证多个设计尺寸时工序尺寸的确定
5）控制加工余量间接保证设计尺寸时工序尺寸的确定
6）对称度、同轴度为设计要求时有关工序尺寸的确定
5-10、计算题
1）P：218 （三、分析计算题：1、2、3、6、10、14、25）
2）教材例题
第六章机械加工工艺规程的制定
6-1、常用工艺文件的种类
1）机械加工工艺过程卡片
2）机械加工工艺卡
6-2、粗基准的选择原则
选择粗基准一般应遵循以下原则：
1）尽可能选用精度要求高的主要加工表面为粗基准
2）选择不加工面为粗基准
3）合理分配加工余量的原则选择粗基准
4）同方向上粗基准只能使用一次
6-3、精基准的选择原则
选择精基准一般应遵循以下原则：
1）“基准重合”原则设计(工序)与定位
2）“基准统一”原则各工序的基准相同
3）“互为基准”原则两表面位置精度高
4）“自为基准”原则加工余量小而均匀
6-4、表面加工方法选择的一般原则
1）尽量采用经济加工精度方案进行加工
2）首先考虑主要表面的加工方案
3）确定加工方案时应考虑零件的材料、硬度、结构形状、尺寸大小等。

4）加工方案要和生产类型、生产率的要求相适应，考虑现有技术力量和设备。

6-5、加工阶段的划分
1、加工阶段
1）粗加工阶段：切除大量多余材料，主要提高生产率。

2）半精加工阶段：完成次要表面加工(钻、攻丝、铣键槽等)主要表面达到一定要求，为精加工作好余量准备，安排在热处理前。

3）精加工阶段：主要表面达到图纸要求。

4）光整加工阶段：进一步提高尺寸精度降低粗糙度，但不能提高形状、位置精度
2、划分加工阶段的原因
1）、保证加工质量
2）、合理使用设备
3）、便于安排热处理工序
4）、便于及时发现毛坯缺陷
5）、避免重要表面损伤。

6-6、工序的集中与分散的含义及特点
1）工序集中就是将工件的加工，集中在少数几道工序内完成。

每道工序的加工内容较多。

2）工序分散就是将工件的加工，分散在较多的工序内进行。

每道工序的加工内容很少，最少时每道工序仅一个简单工步。

工序集中的特点是：
（1）可减少工件装夹次数，易保证位置精度
（2）工序数少，减少了设备数量、操作工人和生产面积
（3）可采用高效专用设备、工艺装备，提高加工精度和生产率。

（4）设备的一次性投资大、工艺装备复杂工序分散的特点是：
（1）设备、工装比较简单，调整、维护方便，生产准备工作量少。

（2）每道工序的加工内容少，便于选择最合理的切削用量，对操作工人的技术水平要求不高。

（3）工序数多，设备数量多、操作人员多、占用生产面积大。

6-7、工序顺序的安排
1）先基准后其它
2）先平面后孔
3）先主后次
4）先粗后精
6-8、热处理工序的安排退火：用于高碳钢、
合金钢等，降低硬度，
便于切削；
正火：用于低碳钢，
提高硬度，便于切削；
调质：淬火后高温回
火
自然时效
人工时效
6-9、选择机床设备的基本原则
1. 机床的精度应与要求的加工精度相适应.
2. 机床的生产率与生产类型相适应。

3. 机床的规格与加工工件的尺寸相适应
4、机床的选择应结合现场的实际情况。

5、合理选用数控机床。

6-10、加工余量确定和工序尺寸的确定。