汽车典型零件制造工艺分析

汽车制造工艺学汽车工程系第九章汽车典型零件制造工艺发动机连杆制造工艺第九章汽车典型零件制造工艺一）连杆的结构特点连杆是连接活塞与曲轴的动力功能件。连杆小头通过活塞销与活塞相连，连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，并把活塞承受的气体压力传送给曲轴，是活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。第九章汽车典型零件制造工艺通常按对口面（又称结合面）的结构形式分为两类：平切口对口面与连杆杆身轴线垂直，通常用于汽油机；斜切口对口面与连杆杆身轴线成一定的夹角，通常用于柴油机；第九章汽车典型零件制造工艺东风商用车发动机厂生产连杆第九章汽车典型零件制造工艺二）连杆的主要的技术要求同学们可下载该技术标准，详细研读第九章汽车典型零件制造工艺1)连杆小头孔的尺寸公差不低于IT7，表面粗糙度Ra值不大于0.80μm，圆柱度公差等级不低于7级。2)连杆大头孔的尺寸公差与所用轴瓦的种类有关。3)连杆小头孔及小头衬套孔轴线对连杆大头孔轴线的平行度：在大、小头孔轴线所决定的平面的平行方向上，平行度公差值应不大于100：0.03；垂直于上述平面的方向上，平行度公差值应不大于100：0.06。4)为了保证发动机运转平稳对于连杆的重量及装在同一台发动机中的连杆重量差都有要求。第九章汽车典型零件制造工艺三）连杆的材料与毛坯发动机连杆材料，一般采用45钢或45Cr、35CrMo，并经调质处理，以提高其强度及抗冲击能力。也有采用非调质钢如35MnVS，或采用55钢或球墨铸铁制造连杆的。使用非调质钢制造连杆可免去调质工艺，节约了工时和能源。钢制连杆一般采用锻造方法制造毛坯。大批大量生产中采用模锻。一般分为初锻和终锻。第九章汽车典型零件制造工艺连杆毛坯主要有两种类型：①连杆体与连杆盖合在一起的整体式锻件②连杆体、连杆盖分开的分开式锻件。分开锻造的连杆，金属纤维是连续的，因此具有较高的强度。整体锻造的连杆要增加切断连杆的工序，切断后连杆盖的纤维是断裂的，因而削弱了强度。但整体式连杆因为具有节材节能、锻造工艺简单且节省锻造模具以及接合面机械加工量小等特点而被广泛采用。第九章汽车典型零件制造工艺四）连杆的工艺性分析1）连杆盖和连杆体的连接方式。连杆盖和连杆体的定位，传统的方法主要有连杆螺栓、套筒、齿形和凸肩四种方式，斜切口连杆常用后三种方式。平切口连杆用连杆螺栓定位，螺栓和螺栓孔的尺寸公差要求都较高。用套筒定位，连杆体、连杆盖与套筒相配合孔的尺寸公差和孔中心距公差要求也都较高。用齿形或凸肩定位，接合稳定性好，制造工艺简单，连杆螺栓孔为自由尺寸，接合面上的齿形或凸肩可采用拉削方法加工，适于大批大量生产；成批生产时，可采用铣削方法加工。第九章汽车典型零件制造工艺图9-2连杆盖和连杆体连接的定位方式(2)连杆大、小头厚度考虑到加工时的定位、加工中的输送等要求，连杆大、小头一般采用相等厚度。(3)连杆杆身上油孔的大小和深度活塞销与连杆小头衬套孔之间需进行润滑，部分发动机连杆采用压力润滑。第九章汽车典型零件制造工艺二连杆机械加工工艺连杆结构工艺特点：外形复杂，不易定位；大、小头由细长的杆身连接，刚度差，容易变形；尺寸、形状和位置公差要求很严格，表面粗糙度值小，给加工带来许多困难。为区分非定位端面的杆身和连杆盖上各锻造出一个凸点，作为标记。第九章汽车典型零件制造工艺图9-3不同工艺凸台的连杆结构第九章汽车典型零件制造工艺有些连杆在大、小头侧面有三个或者四个中心孔作为辅助基准，该定位方法，不仅可以是加工过程基准不变，而且还可以实现大、小头同时加工第九章汽车典型零件制造工艺连杆为刚性较差工件，选择夹紧过程中要注意夹紧力的大小、方向及着力点位置的选择，以免受夹紧力作用而产生变形，降低加工精度。第九章汽车典型零件制造工艺连杆的主要加工表面为大头孔、小头孔、端面、连杆盖与连杆体的接合面以及连杆螺栓孔；次要加工表面为油孔、锁口槽等；辅助基准为工艺凸台或中心孔。非机械加工技术要求有探伤和称重、去重。还有检验、清洗、去毛刺等工序。第九章汽车典型零件制造工艺连杆大、小头两端面加工：采用粗铣——粗磨——精磨或粗磨——半精磨——精磨等加工工艺方案。连杆小头底孔的加工：一般采用钻孔——拉孔——镗孔或钻孔——扩孔——铰孔等加工工艺方案；压入青铜衬套后，多以金刚镗（细镗）衬套内孔作为最后加工。连杆大头的加工，一般采用粗镗——半精镗——精镗——珩磨工艺方案。连杆螺栓孔一般采用钻孔——扩孔——铰孔加工。第九章汽车典型零件制造工艺第九章汽车典型零件制造工艺第九章汽车典型零件制造工艺第九章汽车典型零件制造工艺齿轮制造工艺齿轮的结构特点汽车齿轮按照其结构特点分为五类：Ⅰ类单联齿轮，孔的长径比L/D1。Ⅱ类多联齿轮，孔的长径比L/D1。这两种齿轮亦称为筒形齿轮，内孔为光孔、键槽孔或花键孔。第九章汽车典型零件制造工艺Ⅲ类盘形齿轮，具有轮毂，孔的长径比L/D1。Ⅳ类齿圈，没有轮毂，孔的长径比L/D1。这两种齿轮的内孔一般为光孔或键槽孔。Ⅴ类齿轮轴，齿轮轴上具有一个或一个以上的齿圈。第九章汽车典型零件制造工艺齿轮的主要技术要求1）齿轮精度和表面粗糙度。轿车、微客变速器齿轮精度为6~8级，表面粗糙度为Ra1.6μm；中重型货车及越野车变速器齿轮精度为7~9级，表面粗糙度为Ra3.2μm。2）齿轮孔或齿轮轴的轴颈尺寸公差和表面粗糙度。6级精度齿轮，其内孔尺寸公差为IT6，轴颈尺寸公差为IT5；对于7级精度齿轮，内孔尺寸公差为IT7，轴颈尺寸公差为IT6；对基准孔或轴颈的尺寸公差和形状公差应遵循包容原则。表面粗糙度值为Ra0.4~0.8μm。第九章汽车典型零件制造工艺3）端面圆跳动。带孔齿轮齿坯轮毂端面是切齿时的定位基准，端面对内孔的跳动量对齿轮的加工精度有很大影响。对于6~7级精度的汽车齿轮规定为0.011~0.022mm。基准端面的表面粗糙度为Ra0.4~0.8μm。非定位和非工作端面表面粗糙度为Ra6.3~25μm。4）齿轮齿顶圆公差。当齿轮齿顶圆作为加工、测量的基准时，其尺寸公差要求比较严，一般为IT8。不作为加工、测量的基准时，其公差一般为IT11。5）齿轮的热处理要求。对常用的低碳合金钢材料的汽车齿轮，其热处理要求是渗碳淬火的有效硬化层深度、硬度和金相组织。第九章汽车典型零件制造工艺齿轮的材料和毛坯汽车用齿轮一般转速较高，齿轮的工作状况也很复杂，这就要求齿轮轮齿表面具有较高的硬度以提高耐磨性，心部具有良好的韧性以承受冲击载荷；又由于承受交变载荷而要求轮齿具有较高的疲劳强度。汽车传力齿轮常用材料多为低碳合金钢，少量使用低合金中碳钢，如20CrMnTi、20Cr、20CrMn等，第九章汽车典型零件制造工艺齿轮结构工艺性分析1）用滚刀加工双联齿轮小齿轮时，大、小齿轮之间的距离B要足够大，以免加工时滚刀碰到大齿轮的断面。第九章汽车典型零件制造工艺2）当齿轮较宽时，盘形齿轮的端面形状常做成凹槽形状，以减轻质量和减少机械加工质量。第九章汽车典型零件制造工艺3)盘形齿轮在滚齿机上加工时，为了提高生产率，常采用多件加工。第九章汽车典型零件制造工艺4)汽车主减速器轴齿轮(主动锥齿轮)的结构，有悬臂式和骑马式两种。第九章汽车典型零件制造工艺齿轮机械加工的定位基准带孔齿轮加工其轮齿齿面时采用齿坯内孔（光孔或花键孔）及端面定位。因为以这些表面作为定位基准符合基准重合原则；此时，孔和心轴间的间隙是引起加工误差的主要原因。作为定位基准的孔尺寸公差要求较严格，一般按H7加工。为了消除孔和心轴间的间隙的影响，精车齿坯时，常用过盈心轴或小锥度心轴（锥度为1/4000~1/6000）。第九章汽车典型零件制造工艺图9-15齿轮孔长径比L/D1齿轮的定位第九章汽车典型零件制造工艺图9-16齿轮孔长径比L/D1的盘形齿轮的定位第九章汽车典型零件制造工艺齿轮主要加工表面的工序安排三阶段：齿坯加工、轮齿齿面加工、热处理后的精加工。齿坯加工主要是为轮齿齿面加工准备好定位基准（基面）。轮齿齿面的加工方案主要取决于齿轮的精度等级，同时考虑到齿轮的结构特点、生产类型及热处理方法等。钢制齿轮的淬火工序，主要是使齿面具有较高的硬度。而心部要保持一定的韧性。第九章汽车典型零件制造工艺汽车齿轮机械加工的工艺过程1.定位基面（齿轮内孔及端面或齿轮轴端面及中心孔）的加工；2.外表面及其他表面的加工；3.轮齿齿面的粗、精加工；4.热处理；5.修复定位基面及精加工装配基准（内孔及端面、轴颈、花键等）；6.轮齿齿面进行热处理后的精加工。主要工序后，对工件进行清洗、中间检验及最终检验。第九章汽车典型零件制造工艺齿坯加工带孔圆柱齿轮的齿坯加工，可在单轴、双轴或多轴数控机床上进行。齿轮轴的定位基准是两端中心孔。钻中心孔前一般先加工轴的两端面，以防因锻件端面不平整使中心孔钻偏或折断中心钻头。齿轮机械加工工艺第九章汽车典型零件制造工艺齿坯加工方案的选择取决于齿轮的轮体结构和生产类型：1.大批量生产的齿坯加工：钻-------→拉-------→多车刀①以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或者扩孔；②拉孔；③以孔定位在多刀半自动车床上粗、精外圆、端面及倒角；2.成批生产齿坯加工：车-------→拉-------→车①以毛坯外圆或轮毂定位，粗车外圆、端面和内孔；②以端面支承拉孔；③以孔定位精车外圆及端面等；第九章汽车典型零件制造工艺齿形加工1.加工方法：成形法和展成法；2.加工方案：取决于齿轮的精度等级、结构形状、生产类型和齿轮的热处理方法及生产工厂的现有条件；（1）8级精度以下齿轮调质处理的齿轮用滚齿或插齿就能满足要求；对于已经淬硬齿轮采用：滚齿→剃齿→齿端加工→淬火→校正孔；（2)6~7级精度齿轮淬硬齿轮采用：滚齿→齿端加工→淬火→校正基准→磨齿；（3）5级精度以上一般采用滚齿→精滚齿→淬火→校正基准→粗磨齿→精磨齿第九章汽车典型零件制造工艺齿端倒角加工(1)去掉齿端锐角齿轮，特别是斜齿轮的齿端锐角部分g的强度很低(图9-18)，齿面经过淬火很脆，工作中锐角容易折断，断片会破坏齿轮箱内的零件，故必须预先把锐角去除。(2)滑动变速齿轮齿端倒圆角变速器齿轮换挡时，为了容易啮合，其齿端要有圆角。(3)修磨基准孔和端面作为齿轮定位基面的内孔和端面，淬火后其形状和尺寸都有—定变化，轮齿的相对位置也有新的误差。第九章汽车典型零件制造工艺图9-18斜齿轮倒锐角简图第九章汽车典型零件制造工艺图9-19换挡齿轮齿端铣圆角第九章汽车典型零件制造工艺表9-4大量生产汽车第一速及倒车齿轮的工艺过程第九章汽车典型零件制造工艺表9-5成批生产汽车第一速及倒车齿轮的工艺过程第九章汽车典型零件制造工艺第九章汽车典型零件制造工艺曲轴制造工艺曲轴结构特点曲轴在发动机内是一个高速旋转的长轴，它将活塞的直线往复运动变为旋转运动，进而通过飞轮把扭矩输送给底盘的传动系，同时还骆动配气机构及其它辅助装置，所以其受力条件相当复杂，除了旋转质量的离心力外，还承受周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷。为保证工作可靠，曲轴必须要有足够的强度和刚度，各工作表面要耐磨。而且润滑良好；第九章汽车典型零件制造工艺CA6102发动机曲轴毛坯材料及制造方法采用45“钢模锻方式制造，它具有较高的刚度、强度和良好的耐磨性。下图为其毛坯图。第九章汽车典型零件制造工艺曲轴的主要加工表面及技术要求1.主轴颈:曲轴共有7个主轴颈，它们是曲轴的支点。为了最大限度地增加曲轴的刚度，通常将主轴颈设计得粗一些，尽管这会增加重量，但是它可以大大提高曲轴的刚度，增加重叠度，减轻扭振的危害。4.曲柄臂:曲柄臂用于连接主轴颈和连杆轴颈，共有十二个。它呈长圆形，是曲轴的薄弱环节。容易产生扭断和疲劳破坏。曲柄半径为R(57.15士0.07)mm。5.各连杆轴颈轴心线的相位差在2.连杆轴颈：曲轴共有六个连杆轴颈，它与连杆总成大头相连接。轴颈为圆柱度公差为0.005mm。轴颈宽38H10mm，其与主轴颈的重叠度为11.35mm。3.油封轴颈：油封轴颈为第九章汽车典型零件制造工艺6260.32ahRm1007hmm30'54gcm6.主轴颈、连杆轴颈