汽车制造装配工艺.docx

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汽车制造装配工艺

汽车制造装配工艺

1.工件定位原理

（1）定位基准的概念

定位基准是指工件在机床上或夹具中进行加工时，用作定位的基准，称为定位基准。

严格地说，定位基准与定位基面有时并不是一回事，但可以替代，这中间存在一个误差问题。

定位基准有粗基准和精基准之分。

零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准，以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过表面为定位基准的称精基准。

（2）工件位置公差的保证方法

机械加工中，被加工表面对其他表面位置精度，主要取决工件的装夹。

工件位置公差的保证方法有下述两种：

（一）一次夹装获得法——即零件有关表面间位置是直接在工件的同一次装夹中，有各有关刀具相对工件的成形运动之间的位置关系保证的

（二）多次夹装获得法——即零件有关表面间的位置精度是由刀具相对工件的成形运动与工件定位基准面（亦是工件在前几次装夹时的加工面）之间的位置关系保证的。

多次夹装获得法中，又可根据工件的不同装夹方式划分为直接找正法、划线找正法、用夹具装夹即是三种。

a．直接找正装夹

此法是用百分表、划线盘或目测直接在机床上找正工件位置的装夹方法。

b．划线找正装夹

此法是先在毛坯上按照零件图划出中心线、对称线和各待加工表面的加工线，然后将工件装上机床，按照划好的线找正工件在机床上的装夹位置。

这种装夹方法生产率低，精度低，且对工人技术水平要求高，一般用于单件小批生产中加工复杂而笨重的零件，或毛坯尺寸公差大而无法直接用夹具装夹的场合。

c．用夹具装夹

夹具是按照被加工工序要求专门设计的，夹具上的定位元件能使工件相对于机床与刀具迅速占有正确位置，不需找正就能保证工件的装夹定位精度，用夹具装夹生产率高，定位精度高，但需要设计、制造专用夹具，广泛用于成批及大量生产。

（3）工件定位的基本原理

一．六点定则

工件在机床或夹具中的定位问题，可以采用类似于确定刚体在空间直角坐标系中位置的方法加以分析。

任一工件在夹具中未定位前，可以看成空间直角坐标系中的自由物体，它可以沿三个坐标轴平行方向放在任意位置，即具有沿三个坐标轴移动的自由度X，Y，Z；同样，工件沿三个坐标轴转角方向的位置也是可以任意放置的，即具有绕三个坐标轴转动的自由度X，Y，Z。

因此，要使工件在夹具中占有一致的正确位置，就必须限制工件的X，Y，Z；X，Y，Z六个自由度。

为了限制工件的自由度，在夹具中通常用一个支承点限制工件一个自由度，这样用合理布置的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定位规则”，简称“六点定则”。

使用六点定则时，六个支承点的分布必须合理，否则不能有效地限制工件的六个自由度。

在具体的夹具结构中，所谓定位支承是以定位元件来体现的。

二．对定位的两种错误理解

一种认为：

工件在夹具中被夹紧了，也就没有自由度而言，因此，工件也就定了位。

这种把定位和夹紧混为一谈，是概念上的错误。

我们所说的工件的定位是指所有加工工件在夹紧前要在夹具中按加工要求占有一致的正确位置，（不考虑定位误差的影响而夹紧是在任何位置均可夹紧，不能保证各个工件在夹具中处于同一位置。

因为工件的定位是以工件的定位基准面与定位元件相接触为前提条件，如果工件离开了定位元件也就不成为其定位，也就谈不上限制其自由度了。

至于工件在外力的作用下，有可能离开定位元件，那是由夹紧来解决的问题。

另一种错误的理解认为工件定位后，仍具有沿定位支承相反的方向移动的自由度，这种理解显然也是错误的。

因为工件的定位是以工件的定位基准面与定位元件相接触为前提条件，如果工件离开了定位元件也就不成为其定位，也就谈不上限制其自由度了。

至于工件在外力的作用下，有可能离开定位元件，那是由夹紧来解决的问题。

三．定位的几种通常情况

a．完全定位：

工件在机床或夹具中定位，若6个不定度都被限制时，称为完全定位。

b．部分定位：

工件在机床或夹具中定位，若6个不定度没有完全被限制，称为部分定位。

c．欠定位：

工件在机床或夹具中定位时，若定位支撑点数少与工序加工要求应予以限制的不定度数，则工件定位不足，称为欠定位。

d．重复定位（过定位）：

工件在机床或夹具中定位，若几个定位支撑点重复限制同一个或几个不定度，称为重复定位。

过定位在一般情况下，由于定位不稳定，在夹紧力的作用下会使工件或定位元件产生变形，影响加工精度和工件的装卸，应尽量避免；但在有些情况下，只要重复限制自由度的支承点不使工件的装夹发生干涉及冲突，这种形式上的过定位，不仅是可取的，而且有利于提高工件加工时的刚性，在生产实际中也有较多的应用。

（4）定位误差分析：

一．定位误差的概念：

定位误差：

是指由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。

用

表示。

定位误差只产生在采用调整法加工一批工件的条件下，若按试切法加工则不考虑定位误差。

对某一定位方案经分析计算可能产生的定位误差，只要小于工件有关尺寸或位置公差的1/3或满足夹具装夹中加工加工误差不等式，即认为此方案能满足工序加工精度要求。

二．定位误差的产生原因及组成：

定位误差是由于工件定位不准而产生的加工误差。

它的表现形式为工序基准相对加工表面可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。

它的产生原因是工件的制造误差、定位元件的制造误差、两者的配合间隙及基准不重合。

定位误差由基准位置误差和基准不重合误差两部分组成，但并不是在任何情况下两部分都存在。

当定位基准无位置变动，则δ位置=0；当定位基准与工序基准重合，则δ不重=0。

三．定位误差的计算：

定位误差的计算了按定位误差的定义，根据所画的一批工件定位可能产生的定位误差两种极端位置，再通过几何关系直接求得。

也可按定位误差的组成，由公式δ定位=δ位置±δ不置计算得到。

但计算时应特别注意，一批工件的定位由一种可能的极端位置变为另一种可能的极端位置时δ位置和δ不置的方向的同异，以确定公式中的加减号。

（5）加工误差的合成及影响因素

工件的加工误差是多种原始误差影响的综合结果。

影响加工精度的因素往往是错综复杂的，需要用数理统计的方法来找出主要影响因素，寻求解决问题的途径.

一.根据统计性质的不同，加工误差可以分为系统性误差和随机性误差

a.系统误差:

系统性误差又分为常值系统性误差和变值系统性误差两大类：

常值系统性误差在一批工件的加工过程中误差的大小、方向不变。

例如原理误差、机

床或夹具的制造误差、工艺系统静态变形、机床一次调整情况下的调整误差等都属于常值系

统误差。

变值系统性误差在一批工件的加工过程中误差的大小、方向按一定规律变化。

例如，一般刀具的磨损误差、热平衡之前的热变形误差等都属于变值系统性误差。

b.随机性误差:

随机性误差也称为偶然性误差。

它是指在一批工件的加工过程中，误差的大小、方向不同，且呈现不规则变化。

二.加工误差的影响因素

a.工艺系统的原有误差：

主要有加工原理误差、机床误差、夹具和刀具误差、工件误差、测量误差、以及定位和安装调整误差等；

b.加工过程中的其它因素:

主要有工艺系统的受力变形、工艺系统的热变形、工艺系统的磨损和工艺系统的残余应力等。

2．尺寸链原理及其运用

（1）尺寸链的基本概念

一．尺寸链的定义——在机器装配或零件的加工过程中，由相互联接的尺寸构成的封闭尺寸组，称为尺寸链。

其基本特征如下：

①封闭性——即必须由一系列相互有关的尺寸连接成一个封闭的尺寸图形

②制约性——即尺寸链中某一尺寸的变化，将引起其他尺寸发生变化，这些尺寸彼此关联，相互制约。

二．尺寸链的组成

尺寸链中的各个尺寸都称为环，按环的性质分为

①封闭环——最后被间接获得的那个尺寸

②组成环——封闭环以外的各个环。

分为增环和减环。

（2）尺寸链计算的基本公式

尺寸链计算的基本公式——极值法和概率法。

两种计算方法的优缺点：

极值法的优点是简单可靠，但由于它是根据极大极小的极端情况下推导出来的封闭环与组成环的关系式，所以在封闭环为既定值的情况下，计算得到组成环公差过于严格。

特别是当封闭环精度要求高，组成环数目多时，计算出的组成环公差甚至无法用机械加工来保证。

在大批量生产且组成环数目较多时可用概率法来计算尺寸链，这样可扩大零件的制造公差，降低制造成本。

一．极值法

1解直线尺寸链的基本公式：

基本尺寸之间的关系：

即封闭环基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和

极限尺寸之间的关系：

即封闭环最大极限尺寸等于所有增环最大极限尺寸之和减去所有减环最小极限尺寸之和，封闭环最小极限尺寸等于所有增环最小极限尺寸之和减去所有减环最大极限尺寸之和

极限偏差之间的关系：

即封闭环上偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和，封闭环下偏差等于所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和

公差之间的关系：

即封闭环公差等于各组成环公差之和

平均尺寸之间的关系：

即封闭环平均尺寸等于所有增环平均尺寸之和减去所有减环平均尺寸之和

②解平面尺寸链的基本公式

基本尺寸之间的关系：

即封闭环的基本尺寸等于各组成环的传递系数与其基本尺寸的乘积之和

公差之间的关系：

即封闭环的公差等于各个组成环的传递系数与其公差的乘机之和

二．概率法

概率法解尺寸链，基本尺寸的计算与极值法相同，所不同的是公差和极限偏差的计算。

（3）装配尺寸的建立

一．装配尺寸链的种类：

装配尺寸链可以按各环的几何特征和所处空间位置分为、角度尺寸链、平面尺寸链及空间尺寸链

长度尺寸链：

全部环为长度尺寸链就是长度尺寸链

角度尺寸链：

全部环为角度的为角度尺寸链

平面尺寸链：

是由成角度关系布置的长度尺寸构成，且处于同一或彼此平行的平面内

空间尺寸链：

是由成角度关系布置的长度尺寸构成，且不处于同一或彼此平行的平面内

二．建立尺寸链的步骤：

①确定封闭环：

装配尺寸链的封闭环是装配精度要求

②查找组成环：

装配尺寸链的组成环是相关零件的相关尺寸。

所谓相关尺寸就是指相关零件上的相关设计尺寸，它的变化会引起封闭环的变化

③画尺寸连尺寸链图

（4保证装配精度的方法

在生产中常用的保证装配精度方法有：

完全互换装配法、选择装配法、修配法和调节法。

一、完全互换装配法

这种方法，就是在装配时，对参加装配的零件，直接按其加工所得的尺寸进行装配。

不经过任何选择、修配或调节都能达到装配精度的要求。

按互换程度不同，互换装配法分为完全互换装配法与大数互换装配法。

①完全互换装配法（极值法）：

在全部产品中装配时各组成环零件不需挑选或改变其大小或位置，装入后即能达到封闭环的公差要求，这种装配方法称为完全互换装配法。

②大数互换装配法（概率法）：

大数互换装配法是指在绝大多数产品中，装配时的各组成环零件不需要挑选或改变其大小或位置，装入后即能达到封闭环的公差要求，这种装配方法称为完全互换装配法。

二、选择装配法

选择装配法是将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行程度，然后选择合适的零件进行装配，以保证规定的装配精度要求。

实际生产中还可分成各种不同情况。

①直接选配 从配对的零件群中，选择二个符合规定要求的零件进行装配。

这种方法劳动量大，与工人的技术水平和测量方法有关。

②分组互换 将装配的零件按公差预先进行分组，同一组号的零件便可按互换的原则装配。

这是生产中常用的方法，分组愈多，则所获得的装配质量愈高。

③分组选配 分组后再成对选配零件，它可比分组互换法获得更高的质量。

④分组选配后研配 对特别精密的装配（如圆柱面或圆锥面的配合要求密封性，在进行分组选配后，往往还采用装配接触表面相互研磨的方法，以保证密合。

三、修配法

修配法是用钳工或机械加工的方法修整产品某个有关零件的尺寸以获得规定装配精度的方法。

这种方法常用于产品结构比较复杂（或尺寸链环数较多）、产品精度要求高、以及单件和小批生产等情况。

修配法的主要优点是既可放宽组成环的制造公差，又能保证装配精度。

其缺点是增加了一道修配工序，对工人技术要求较高

修配法有三种方式：

即独件修配法、合并加工修配法和就地加工修配法。

①独件修配法就是选定某一固定零件为修配件，在装配时进行修配以保证装配精度。

②合并加工修配法是将数个零件预先装配在一起进行加工修配，此组成尺寸为一个组成环。

用这种方法可以减少组成环数，并相应地减少了修配劳动量。

3.就地加工修配法是在机床总装时常用的自己加工自己以达到总装精度的方法。

对于某些装配精度要求很高的产品或部件，由于严格控制各组成零件的公差较难，且不易选择一个适当的修配件，为此，在装配时采用专门的加工工序，可直接抵消装配后产生的累积误差以保证装配精度，这种方法又称综合抵消法。

四、调节法（调整法

调节法的特点也是按经济加工精度确定零件的公差，由于每一个组成环的公差取得较大，就必然会使装配部件超差。

为了保证装配精度，可改变一个零件的位置（动调节法，或选定一个（或几个适当尺寸的调节件（也称补偿件加入尺寸链（固定调节法），来补偿这种影响。

动调节法是通过移动或旋转来改变零件的位置，可较方便地达到装配精度。

固定调节法是在尺寸链中选定一个或加入一个零件作为调节环。

作为调节环的零件是按一定尺寸间隙级别制成的一组专门零件，根据装配时的需要，选用其中的某一级别的零件来作补偿，从而保证所需要的装配精度。

通常使用的调节件有垫圈、垫片、轴套等。

3.汽车装配工具

（1装配工具的种类：

一、装配工具的概念

装配工具就是装配中用于零部件定位找正测量及辅助工作的工具的统称。

二、装配工具的分类

①按驱动方式分：

手动装配工具、风动装配工具、电动装配工具

常用的手动装配工具有：

棘轮套筒扳子和组套工具、改锥、扳子、扭矩改锥和扭矩扳子、台虎钳、锤、凿子、挫、锯、镊子、钳子、剪子、焊接和气割工具、开孔器、拉拔器、加油枪、铆枪等等；

常用的气动工具有气动棘轮扳子、气动冲击扳子、气锤、气动切割工具和修磨工具、气动钻和气动螺丝刀、气动铆枪等；

常用的电动动工具有电钻、电改锥、电锯、电动打磨机、电动扭力改锥、电动扳子等等

电动工具的特点：

a结构轻巧，携带使用方便；

b比手动工具可提高劳动生产率数倍到数十倍；

c比风动工具效率高，费用低，振动小和易于控制

②按工具使用功能分：

拧紧工具、扭矩工具、检测工具、校验工具、钻孔工具、定位工具、打磨工具、夹紧工具、攻丝工具等等。

（2工具的适用范围

一、气动、电动工具的适用范围：

钻孔，攻丝，锯割，去锈，磨光，抛光，胀管及螺钉，螺栓和螺母的紧固等。

二．气动工具的等级系统：

STD-标准等级工具：

是一种耐用工具，适合于一般使用频率的场合，具有较好的性能价格比

HVY-重级工具：

是一种高质量的工具。

能产生更大的动力，适合使用频率较高的，以及关键场合。

SUP-超级工具：

最好质量的工具，能满足各种使用场合，并具有好的动力性，速度控制，准确性和舒适性。

ULT-特级工具：

是一种特别的、采用新材料和新技术的工具，它重新规范了这种工具的性能标准。

TNT-钛金属工具：

钛和扭矩的成功结合，提供无与伦比的强度、耐用性和扭矩。

三．紧固和扭矩工具的选择要素：

工具的使用场合、方头的传动尺寸、扭矩范围、重量、长度、进气口尺寸、连接软管尺寸、自由转速、耗气量、噪声等级等