《汽车制造工艺学》实验指导书 - 图文

衢州职业技术学院

《汽车制造工艺学》

实 训 指 导 书

2015年9月

实训纪律要求

1、明确实训目的、端正态度、严格遵守校纪校规。 2、努力完成各项实训任务。

3、服从带队教师和实验室管理人员安排。 4、严格遵守实训时间。

5、不迟到、不早退、不打架斗殴。 6、实训期间不穿拖鞋。

7、做好自我身体安全保护，女生长发要扎起。 8、不做危险有害他人身体健康的事情。

9、学生在实训场地内未经许可不准随意搬动机件和乱按电器开关，损坏自赔，严格遵守有关的规章制度。

目 录

实验一 专用机床及机床夹具结构认识 .................................................... 1 实验二 汽车零部件装配工艺实验 ........................................................... 5 实验三实验四尺寸链的计算 ............................................................................... 9 机械加工工艺规程的制定 ......................................................... 12

实验一 专用机床及机床夹具结构认识

一、实验目的

1．认识车床和铣床，并掌握其夹具结构组成和装夹方法； 2．能够根据工件加工工艺说出的工序、工位、工步三者之间关系； 3．掌握工件装夹的六点定位原则。

二、实验设备或仪器

1. CA6140A卧式普通车床一台； 2. XA6132卧式升降台铣床一台； 3. 工装若干；

三、实验内容

1．CA6140A卧式普通车床及其夹具结构认识

（1）床身。床身固定在左右床腿上，用以支撑车床的各个部件，使它保持准确的相对位置。

（2）主轴箱。主轴箱固定在床身的左侧，内部装有主轴的变速传动机床。普通车床的工件通过卡盘等夹具装夹在主轴的前端，由主轴带动工件按照规定的转速旋转，以实现主运动。

（3）尾座。在普通车床的床身的右端装有尾座，其上可装后顶尖，以支承长工件的另一端，也可以安装孔加工刀具，以进行孔加工。尾座可沿床身顶面的一组导轨（尾座导转——作纵向调整移动，以适应加工不同长度工件的需要。

（4）刀架。刀架部件由纵向、横向溜板和小刀架组成，它可带着夹持在其上的车刀移动，实现纵向和横向进给运动。

（5）进给箱。进给箱固定在普通车床床身的左前侧，是进给运动传动链中主要的传动比变换装置，其功能是改变被加工螺纹的螺距或机动进给的进给量。

（6）溜板箱。溜板箱固定在纵向溜板的底部，可带动刀架一起作纵向运动，其功能是把进给箱带来的运动传递给刀架，使刀架实现纵向进给、横向进给、快速移动或车螺纹。在溜板箱上装有各种操纵手柄的按钮，工作时，工人可以方便地进行操作。

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2. XA6132卧式升降台铣床及其夹具结构认识

（1）床身。床身是铣床的主体，用来固定和支持其他部件。机床床身前壁有燕尾形垂直导轨，供升降台沿其已下移动，也可以固定立铣头；床身的上部有水平导轨，供横梁沿其导轨面前后移动。横梁可措机床床身上部燕尾形导轨水平移动，并可按需要调节其伸出机床床身的长度。

（2）挂架。挂架安装在横梁上，用以支撑刀杆的外端，增强刀杆的刚性。 （3）主轴。主轴是空心轴，前端锥度为7：24的圆锥孔，用来安装刀杆和铣刀，以便切削工件。

（4）纵向工作台。工作台面长1200mm、宽320mm，上面有三条T形槽，用来安装螺钉、固定夹具和工件，从而带动工件作纵向进给运动。工作台的中央T形槽又是安装夹具、附件和I件的基准。机床工作台前侧面有一条T形槽用来安装和固定自动进给停止挡铁。

（5）横向工作台。横向工作台用来带动纵向工作台作横向进给运动。通过回转盘与纵向工作台连接，转动回转盘可使工作台左右回转45°的角度，铣削斜面和螺旋面零件。

（6）升降台。升降台用来支撑工作台，带动工作台作垂向进给运动。升降台后部有燕尾形导轨，与机床床身垂直导轨连接，升降台上部有矩形导轨，与床鞍导轨相连。

（7）主轴变速机构。主轴变速机构用来调整和变换主轴转速，可使主轴获得30—1500r/min的18种不同转速，适应铣削的要求。

（8）进给变速机构。进给变速机构用来调整和变换机床工作台的进给速度，可使工作台获得23.5一1180mm/min的18种不同进给速度，以适应铣削的要求。

（9）底座。底座用来支撑床身，承受铣床全部重量，盛放切削液。 3.工件的夹紧与安装

夹紧是工件装夹过程中的重要组成部分。工件定位后必须通过一定的机构产生夹紧力，把工件压紧在定位元件上，使其保持准确的定位位置，不会由于切削力、工件重力、车床离心力或惯性力等的作用而产生位置变化和振动，以保证加工精度和安全操作。这种产生夹紧力的机构称为夹紧装置。

（1）夹紧装置应具备的基本要求

1）夹紧过程可靠，不改变工件定位后所占据的正确位置。

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2）夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变、振动小，又要使工件不会产生过大的夹紧变形。

3）操作简单方便、省力、安全。

4）结构性好，夹紧装置的结构力求简单、紧凑，便于制造和维修。 （2）夹紧力方向和作用点的选择

1)夹紧力应朝向主要定位基准。工件被镗孔与A面有垂直度要求，因此加工时以A面为主要定位基面，夹紧力F的方向应朝向A面。如果夹紧力改朝B面，由于工数控车床件侧面A与底面B的夹角误差，夹紧时工件的定位位置被破坏，影响孔与A面的垂直度要求。

2)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，并靠近支承元件的几何中心。夹紧力作用在支承面之外，导致工件的倾斜和移动，破坏工件的定位。

3)夹紧力的方向应有利于减小夹紧力的大小。钻削A孔时，夹紧力J与轴向切削力F、工件重力C的方向相同，加工过程所需的夹紧力为最小。

4)夹紧力的方向和作用点应施加于工数控车床件刚性较好的方向和部位。薄壁套筒工件的轴向刚性比径向附陛好，应沿轴向施加夹紧力；薄壁箱体夹紧时，应作用于刚数控车床厂性较好的凸边上；箱体没有凸边时，可以将单点夹紧改为三点夹紧。

5)夹紧力作用点应尽量靠近工件加工表面。为提高工件加工部位的刚性，防止或减少工件产生振动，应将夹紧力的作用点尽量靠近加工表面。拨叉装夹时，主要夹紧力F垂直作用于主要定位基面，在靠近加工面处设辅助支承，在施加适当的辅助夹紧力F'，可提高工件的安装刚度。

四、实验讨论答疑

1．工序、工位、工步的区别

（1）工序：是指一个（或一组）工人，在一台机床上（或一个工作地点），对一个（或同时几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。

（2）工步：在加工表面、切削刀具、切削用量都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程，称为工步。

（3）工位：当应用转位（或移位）加工的机床（或夹具）进行加工时，在一次装夹中，工件（或刀具）相对机床要经过几个位置依次进行加工，在每一个工作位置上所完成那一部分工艺过程，称为工位。

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2．夹具定位元件的类型及应用

（1）平面的定位。支承钉、支承板、可调支承、自位支承、辅助支承、 （2）内孔的定位。心轴、定位销

（3）外圆的定位。V型块、定位套、定心夹紧机构。 3．基准的确定和六点定位

（1）基准。设计基准和工艺基准尽可能重合。

（2）六点定位。工件完全定位就必须限定工件在空间的六个自由度。

五、实验课后思考

1．欠定位和过定位如何区分，那个定位在工件装夹中决不允许？ 2. 工件加工中产生加工误差的原因有哪些？

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实验二 汽车零部件装配工艺实验

一、实验目的

1. 通过实验使学生对汽车变速器，车用发动机、驱动桥和传动系，转向系等部件结构有更详细、更深刻的认识；

2. 通过对汽车部件的拆卸、测绘、装配，使学生对几个主要汽车部件的构造、工作原理、主要零件的制造工艺、装配工艺等理论知识进行全面的验证和巩固；

3. 通过实践操作技术的锻炼，提高动手能力和分析实际问题的能力。

二、实验设备或仪器

1. 桑塔纳2000系列手动变速器一台； 2. 拆装专用工具一套

三、实验内容

1. 对汽车变速器，车用发动机、驱动桥和传动系，转向系等部件进行拆装； 2. 通过拆装实验，熟悉所拆装零部件的结构及其工作原理，通过测绘，绘制出指定型号变速器的结构图并标注出相应的配合尺寸（含公差）。然后进行相关尺寸链的计算与分析。

3. 综合应用汽车构造、机械图学、汽车制造工艺学等课程有关方面的知识。

四、实验原理、方法和手段

汽车变速器由变速传动机构和操纵机构组成。主要包括轴类、齿轮类和轴承类零件等。对于不同车型的汽车变速器而言，尽管这些零部件有各种各样的区别，但都是在一定形状的基础上，对结构局部和零件局部进行修改。其整体结构基本上是类似的。

为满足变速器轴足够的刚性及装配公工艺性和换档方便，汽车变速器中低档一般布置在靠轴的后支撑处，并按低档到高档的顺序布置各档齿轮。一般对于前进档的采用同步器换档，对于倒档采用滑动齿轮换档。倒档布置方案根据倒档传动比及变速器外形尺寸要求确定发动机前置前轮驱动的轿车，若变速器传动比小，则采用两轴式变速器。图2.1为出两轴式变速器的传动方案。它的特点是:变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，当发动机纵置时，主减速器可用螺旋圆锥齿轮或双曲面齿轮，而发动机横置时用

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圆柱齿轮，因而简化了制造工艺；除倒档传动常用滑动齿轮外，其他档位均采用常啮合齿轮传动；各档的同步器多数装载输出轴上，这是因为一档齿轮尺寸小，同步器装在输入轴上有困难，而高档同步器可以装在输入轴后端。

图2.1 两轴式变速器传动方案

变速器零部件结构方案分析：

1.齿轮形式 变速器用斜齿轮和直齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮虽然制造时稍复杂、工作时有轴向力，但因其使用寿命长、噪声小而仍得到广泛使用。直齿圆柱齿轮用于低档和倒档。

2.换档结构形式 变速器换档结构型式有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换档等三种。汽车行驶时各档齿轮有不同的角速度，因此用轴向滑动直齿齿轮方法换档，会在轮齿端面产生冲击，并伴随有噪声。这使齿轮端部磨损加剧的过早损坏，同时使驾驶员精神紧张，而换档时的噪声的又使汽车的舒适性降低。因此尽管这种换档方法结构简单，除一档、倒档外也很少使用，由于变速器第二轴齿轮与中间轴齿轮处于常啮合状态，所以可用移动啮合套换档。这时，因同时承受换档冲击载荷的接合齿齿数多，而轮齿又不参与换档，他们都不会过早损坏，但不能消除换档冲击，所以仍然要求驾驶员有熟练的操作技术。使用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换档，而与其操作技术熟练程度无关，从而提高汽车的加速性，经济性和行驶安全性。所以，虽然它有结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大、同步环使用寿命较短等缺点。但仍然得到广泛应用。 变速器零部件图：包括变速器轴、齿轮及输出轴的三维零件图。

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中间轴

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六、实验步骤

1. 拆卸 在实验老师的指导下，正确地使用拆装工具，不损伤机器零件的前提下，接替汽车变速器，将其拆卸成最小组成单元；

2. 测量 对拆卸开的变速器零部件进行具体测量其结构尺寸；

3. 绘图 根据工程图学知识，按照自己所测量的尺寸，进行装配图的绘制，包括装配尺寸的标注；

4. 装配 根据汽车制造工艺学中得装配知识，将拆开的零部件进行组装，恢复到原来的状态；

5. 分析 分析变速器各零部件的工作原理、用尺寸链原理进行分析装配精度问题。

七、实验课后思考

1. 变速器的变速原理是什么？ 2. 同步器在变速过程中起什么作用？

3. 拆卸装配过程中遇到哪些技术性问题，并对其进行分析。

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实验三 尺寸链的计算

一、实验目的

1．掌握尺寸链的分析，学会辨别增环和减环；

2．学会用极值法计算封闭环的基本尺寸、公差和极限偏差； 3．掌握装配尺寸链的建立方法。

二、实验内容

1. 极值法计算封闭环的基本尺寸、公差和极限偏差；

例1：加工工艺过程：车削大端面与大外圆→车削小端面与小外圆→镗内孔及内端

?0.5250mm，故必须控400?0.1mm与 面→热处理→磨小端面。磨削时需保证设计尺寸

制工序尺寸C1及C2。

b图分析得加工余量为封闭环。

0.50封闭环： ?0.2mm0 减环： 40?0.1mm 增环：C1 求：C1

解：见右表。

C1 C2 C0 C1 C2 C0 Ci +40.5 –40 0.5 Ci –0.5 +25.5 25 ES –0.1 +0.1 0 ES +0.2 +0.3 +0.5 EI –0.2 0 –0.2 EI 0 0 0 T 0.1 0.1 0.2 T 0.2 0.3 0.5 c图分析得设计尺寸为封闭环。

?0.525封闭环： 0mm 减环： 0.50?0.2mm 增环：C2 求：C2

解：见右表。

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2.装配尺寸链的建立

（1）熟悉产品或部件、总成装配图。 （2）确定封闭环。 （3）确定组成环。

（4）画出尺寸链图，进行增、减环判定。 （5）满足尺寸链最短路线原则。 （6）列出尺寸链方程。

例2：如图为车床大拖板与导轨的装配简图，要求保证间隙：A0=0～0.07mm，现选择压板为修配件，修刮M平面保证间隙。已知：

A1?100?0.24，A2?300?0.12，T(A3)?0.1mm试以修配余量最小原则确定A3的尺寸与偏差，并确定最大修配余量为多少？

解：（1）建立尺寸链。

M 压板 AAAA当修配M平面时， A3尺寸变大， A0也变大，故：只有当封闭环的实际尺寸小

于封闭环所要求的尺寸时，才能通过修配来达到装配精度要求。

m?n?1? ?max??Ai?max??A?jminA0i?1j?m?1

1?max?A0maxA02

A3max?19.71

3

0.07?10.24?A3max?30?0.12 0 ?A3min?19.61封闭环误差规定值 封闭环误差实际值

T(A3)0.29A3?20? ?0.39 T0 T0?

? A0max A0min A0max ?minA0

A A A A 10

三、实验讨论答疑

1．如何判断增减环？

判断增减环采用回路判别法，即按尺寸链图中尺寸的连接顺序，从任意环为起点绕尺寸链回路连接顺序画出单箭头，凡是与封闭环箭头方向相反的环为增环，与封闭环箭头方向相同的环为减环。

2．建立装配尺寸链为何要遵循尺寸链最短原则？

尺寸链最短路线原则：就是装配尺寸链所包含的组成环数目最少。当装配尺寸链封闭环公差一定的条件下，如果组成环的数目少，则按极值法计算的组成环平均公差就大，零件加工就容易，加工成本就低；反之，如果组成环的公差一定条件下，组成环的数目少，则封闭环的公差就小，装配精度就高。一般，影响装配精度的零件只有一个尺寸作为组成环加入该装配精度的装配尺寸链中。

四、实验课后思考

1. 在产品设计时，如何体现遵循装配尺寸链最短这一原则？

2. 完全互换装配法与不完全互换装配法有何异同？

3. 采用分组互换装配法时，为何相配合零件制造公差与分组公差应相等？

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实验四 机械加工工艺规程的制定

一、实验目的

1．学会制定机械加工工艺规程的步骤； 2．掌握工艺路线的制定； 3．掌握工序设计的具体内容确定。

二、实验内容

1.审查零件图样的完整性及零件的工艺性

通过对图样的仔细审查，确认该零件视图完整、正确，尺寸、公差及技术要求合理、齐全。该齿轮从结构特点来看，属于盘类零件，零件各部分结构合理，各表面的加工工艺成熟，没有特殊加工要求，不存在加工困难。

图4.1 齿轮零件图

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fme6.html