7_汽車產(chǎn)品設(shè)計的工藝性.ppt

1,第七章 汽車產(chǎn)品設(shè)計的工藝性,第一節(jié) 概 述 在汽車產(chǎn)品設(shè)計時，除了應滿足產(chǎn)品的使用性能要求，還應滿足制造工藝要求，即所設(shè)計的整車或零部件應具有良好的工藝性。 所謂產(chǎn)品設(shè)計的工藝性，就是所設(shè)計的產(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、最少的勞動量及材料消耗、最低的生產(chǎn)成本制造出來。,2,第一節(jié) 概 述,產(chǎn)品設(shè)計的工藝性是一個廣義的概念，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、標準化、生產(chǎn)類型等諸多方面有關(guān)。 產(chǎn)品設(shè)計的工藝性在某種意義上還有相對性，它隨著生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件的不同，以及科學技術(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) 零件的機械加工工藝性,零件的機械加工工藝性主要從兩個方面進行分析：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注的工藝性。 本節(jié)僅分析零件材料及結(jié)構(gòu)的機械加工工藝性。 評價零件結(jié)構(gòu)的工藝性，可以從以下幾方面入手： 一、零件結(jié)構(gòu)要素的標準化 零件結(jié)構(gòu)要素標準化包括：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，都應該符合國家標準和行業(yè)標準的規(guī)定。 標準化的零件結(jié)構(gòu)要素可用通用機床及工裝進行加工，周期短，成本低。,5,第二節(jié) 零件的機械加工工藝性,二、盡量采用標準件和通用件 所謂標準件是指按照國家標準、行業(yè)標準或企業(yè)標準制造的零件。所謂通用件是指在同一類型不同規(guī)格的或者不同類型的產(chǎn)品中，部分零件相同，它們彼此可以交換通用的零件。 采用標準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、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)濟性。對材料的切削加工性要求是：粗加工時能獲得較高的生產(chǎn)率；精加工時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和夾緊表面 產(chǎn)品設(shè)計者在設(shè)計零件時，必須認真考慮零件在機械加工時可能采用的定位和夾緊方案，應該盡可能使定位基準與裝配基準重合。為保證零件的加工要求，對定位基準規(guī)定出合理的尺寸和位置公差要求等。,7,第二節(jié) 零件的機械加工工藝性,如果零件結(jié)構(gòu)上沒有合適的裝配基準可作為定位基準（或基面），應該考慮在零件上的適當位置處設(shè)置一個定位基準（或基面）輔助基準；或在零件上的適當位置處增加一個結(jié)構(gòu)表面加工出定位基準（或表面）附加基準。,綜上所述可知，作為汽車產(chǎn)品設(shè)計者，只有熟悉零件制造工藝，才能正確地設(shè)置定位基準（或基面），并合理地規(guī)定定位基準的尺寸和位置公差等。,8,第二節(jié) 零件的機械加工工藝性,六、易于保證零件的加工精度 保證汽車零件的加工要求，不僅僅是制造工藝人員的責任，也是產(chǎn)品設(shè)計人員的任務(wù)。在很多情況下，由于產(chǎn)品設(shè)計者所設(shè)計的汽車零件沒有充分考慮到零件制造中可能出現(xiàn)的問題，不能可靠的保證零件的加工要求。,9,第二節(jié) 零件的機械加工工藝性,七、保證能以高生產(chǎn)率加工 汽車零件結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應該保證零件能以高效率生產(chǎn)加工。 （1）零件加工的表面應盡量簡單 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表面，應該盡量分布在同一方向上。圖示,10,第二節(jié) 零件的機械加工工藝性,（4）減少加工時的工作行程次數(shù) 有的零件的多個表面，雖然在同一個方向上，但由于結(jié)構(gòu)的限制，不能在一次工作行程中加工出來，影響生產(chǎn)效率。 （5）將復雜的零件分解成若干個簡單零件 有些汽車零件較為復雜，加工時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)應該保證刀具正常工作 在汽車零件結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員應考慮某表面采取何種加工方法，使用何種刀具進行加工，在結(jié)構(gòu)上應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 由于刀具不便進入或接近箱體內(nèi)壁平面，應盡可能避免內(nèi)壁平面加工。,14,第二節(jié) 零件的機械加工工藝性,（3）零件結(jié)構(gòu)應該使刀具具有良好的工作條件 在汽車零件結(jié)構(gòu)中，例如汽缸體、曲軸、部分連桿、傳動軸總成的十字軸等零件上都有潤滑油深孔，這些深孔加工比較困難，因此在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計上，應該盡量改善深孔結(jié)構(gòu)或是用其他結(jié)構(gòu)代替深孔。,15,第二節(jié) 零件的機械加工工藝性,九、零件加工時應該具有足夠的剛性 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)計的要求，也是零件制造過程中的要求。零件切削加工時，由于受到切削力和加緊力的作用，可能會產(chǎn)生較大的變形，對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率都會有影響。,16,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,零件設(shè)計尺寸及其極限偏差的標注，是產(chǎn)品設(shè)計的重要工作內(nèi)容之一，對保證產(chǎn)品的使用性能和零件機械加工的難易程度都有很大影響。因此，它是一項復雜而細致的工作，產(chǎn)品設(shè)計人員要合理地標注零件設(shè)計尺寸及其偏差。 設(shè)計尺寸的標注，應該既能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，又能滿足工藝要求，不能人為地提高公差等級。標注的設(shè)計尺寸是否合理，反應了產(chǎn)品設(shè)計人員工藝水平的高低。,17,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,一、對設(shè)計尺寸標注的要求 對零件圖樣上設(shè)計尺寸及其極限偏差的標注，應滿足以下要求： （1）符合相關(guān)國家標準 （2）滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 零件設(shè)計尺寸及其極限偏差的標注應滿足功能要求和裝配精度要求。 （3）滿足工藝要求 零件設(shè)計尺寸及其極限偏差的標注，應使零件機械加工時便于裝夾，調(diào)整和測量等。,18,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,二、零件設(shè)計尺寸的分類 根據(jù)對裝配精度的影響，設(shè)計尺寸可分為兩類： （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，這類尺寸除有特殊要求（如表面作為定位基準）外，不需要標注尺寸極限偏差。,19,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,三、主要尺寸標注的方法 合理標注設(shè)計尺寸，首先要選擇尺寸標注的基準即設(shè)計基準。設(shè)計尺寸的標注方法主要有兩種： （1）根據(jù)設(shè)計要求標注設(shè)計尺寸 主要尺寸從該零件的裝配基準標注，即這些設(shè)計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)計尺寸的標注方法沒有考慮到工藝上的要求。,20,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,三、主要尺寸標注的方法 從裝配基準標注設(shè)計尺寸的特點是： 1）由于設(shè)計尺寸是按尺寸鏈最短原則標注的，設(shè)計尺寸的公差較大。 2）便于對零件尺寸和裝配精度進行計算或校核。 3）由于沒有考慮到制造工藝要求，有些尺寸可能不便于調(diào)整刀具或測量等。,21,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,三、主要尺寸標注的方法 （2）根據(jù)設(shè)計和工藝要求標注設(shè)計尺寸 按設(shè)計要求標注的尺寸，不可能全部滿足工藝要求。對其中不滿足工藝要求的尺寸，應按工藝要求進行改注。 這里需指出，設(shè)計人員在標注零件的主要尺寸時，滿足設(shè)計要求是主要的。按工藝要求換算的尺寸，其公差要求比按設(shè)計要求直接標注的尺寸要嚴格，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按制造工藝要求標注。,22,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,四、尺寸標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. 零件自由尺寸的標注 自由尺寸都是按照制造工藝要求標注的，即從定位基準或測量基準標注。,23,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,五、尺寸標注時應考慮的一些工藝問題 1. 尺寸的標準化及尺寸的統(tǒng)一 零件圖樣上標注的設(shè)計尺寸數(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，都應盡量符合國家標準“標準尺寸”中的規(guī)定，這樣的尺寸便于使用標準刀具制造和標準量規(guī)測量。 此外，對零件結(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，都應盡可能取統(tǒng)一數(shù)值。,24,25,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,2. 考慮加工尺寸順序標注尺寸 零件圖上的設(shè)計尺寸，一般都是通過機械加工保證的。當這些設(shè)計尺寸能順序地作為工序尺寸時，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)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,3.由定位基準或調(diào)整基準標注尺寸 標注零件時，應該使加工誤差盡可能小。為此，尺寸標注的設(shè)計基準應該與定位基準重合，還應使刀具調(diào)整方便,27,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,4. 從實際存在的和易測量的表面標注尺寸 零件設(shè)計基準與定位基準、測量基準應盡量重合，因此零件設(shè)計基準應盡量是實際存在的幾何要素，即設(shè)計尺寸應盡量從實際存在的幾何要素標注，這樣可簡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)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,5. 箱體及殼體類零件尺寸的標注 變速器（箱）殼體、后橋殼體、離合器殼體一類的箱體及殼體類零件，由于結(jié)構(gòu)較為復雜，往往在某一方向上難以找到一個滿足工藝要求的實際存在的表面作為尺寸標注基準。 對于如水泵殼體、差速器殼體和減速器殼體一類的回轉(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注基準。,30,31,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,對于變速器殼體、汽缸體一類的箱體零件，由于在外形表面上沒有合適的定位基準，一般采用輔助基準工藝孔或工藝凸臺作為尺寸標注基準。,32,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,6. 對稱表面尺寸的標注 汽車零件中，有不少表面相對基準中心平面（或中心線軸線）是對稱分布的，其對稱尺寸的不同標注方法將影響制造工藝和對稱度誤差。,33,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,7. 組合刀具同時加工多表面的尺寸 在汽車制造中，廣泛使用組合刀具同時加工多個表面，如使用復合鉆頭或復合擴孔加工階梯孔，多刀車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)表面間的尺寸標注應與刀具的相應尺寸相同，并且用零件上的一個加工表面與其定位基準或調(diào)整（工序）基準建立聯(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)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,8. 非加工表面與加工表面之間的尺寸標注 汽車零件中，一般都有多個加工表面和非加工表面，它們之間應該建立合理的尺寸關(guān)系。要想合理的標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程。,36,37,第三節(jié) 零件設(shè)計尺寸、極限偏差 和表面粗糙度的合理標注,六、表面粗糙度的合理選擇 零件表面粗糙度對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，同時還應該考慮表面加工的經(jīng)濟性。因為表面粗糙度值越小，其表面加工工藝越復雜，成本越高。一般可按如下原則選擇表面粗糙度