机械制造--机床

第3章汽车零件常用制造工艺基础知识3.1汽车零件毛坏制造工艺的基本知识毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关。为了能合理选用毛坯，需清楚地了解各类毛坯的特点、适用范围及选用原则等。常用的汽车零件的毛坯种类有几种：铸件、锻压件、冲压件、焊接件及粉末冶金件等。常见的毛坯种类常用的汽车零件的毛坯种类有几种：铸造、锻压、焊接、冲压、粉末冶金、塑料成型等。铸造是将熔化后的金属液浇灌入铸型空腔中，待其凝固、冷却后，获得一定形状的零件或零件毛坯的成形方法。通过铸造成形方法获得的毛坯或零件称为铸件。在汽车制造过程中，采用铸造制成毛坯的零件很多，约占全车重量10％左右，仅次于钢材用量，居第二位。就材质而言，铸铁、铸钢、铸铝、铸铜等应有尽有，仅铸铁就采用了灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁及合金铸铁等多种材料。因此可以说，汽车工业使各种铸造材质达到物尽其用的地步。铸造是最常用的毛坯生产方法，对于形状复杂的各类汽车用铸件都可用铸造方法生产。一些要求耐磨、承压、减振、价廉的零件(如活塞、活塞环、气缸套、气缸体等)，及一些形状复杂、用其他方法难以成形的零件(如气缸盖、变速箱壳体及进、排气支管等)，只能通过铸造生产毛坯。随着铸造技术的不断发展，铸件的应用范围继续扩大，过去普通采用的锻件自曲轴、连杆、齿轮等零件，也开始被铸件逐渐替代。汽车用铸件的主要特点是壁薄、形状复杂、质量轻、可靠性好、尺寸精度高、年产批量大等。如气缸体、变速器箱体、转向器壳体、后桥壳体、制动鼓、各种支架等。锻造锻造是利用金属材料的可塑性，借助外力(加压设备)和加工模具的作用，使坯料或铸锭产生局部或全部变形而形成所需要的形状、尺寸和一定组织性能锻件的加工方法。锻压件是汽车零件制造业中的另一种常用毛坯。锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织，因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。锻压件是材料塑性变形的结果，因此锻压件晶粒较细，没有铸件的粗大组织和内部缺陷，所以一些要求强度高、耐冲击、抗疲劳的重要零件大多采用锻造毛坯。但由于它是在固态下塑性成型，难于获得复杂的形状，特别是一些复杂内腔的零件。锻压件广泛应用于汽车发动机、变速器、转向器、行走部分总成的零件上。焊接焊接是用或不用填充材料，将两片金属局部加热或同时加热、加压而接合在一起的加工方法。焊接件的特点是可以小拼大，气密性好，生产周期短，节省材料、不需重型设备、减轻重量，可生产有较好的强度和刚度、质量轻、材料利用率高的毛坯；缺点是抗振性较差、变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。因此，选用焊接件为毛坯，对一些性能要求高的汽车重要零件在机械加上前应采用退火处理，以消除应力、防止变形。焊接与其他连接方法有着本质的区别，焊接生产的特点主要有：①节省金属材料，结构重量轻；②以小拼大、化大为小，制造重型、复杂的机器零部件，简化铸造、锻造及切削加工工艺，获得最佳技术经济效果；③焊接接头具有良好的力学性能和密封性④能够制造双金属结构，使材料的性能得到充分利用。冲压冲压工艺是一种先进的金属加工方法，它建立在金属塑性变形基础上，在常温条件下使金属板料在冲模中承受压力而被切离或成形的加工方法。从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件。板料冲压的坯料厚度一般小于4mm，通常在常温下冲压，故又称为冷冲压。冲压材料（薄板等）的质量占据全部汽车材料的40％~45％，。采用冷冲压加工的汽车零件有：发动机油底壳，制动器底板，汽车车架以及大多数车身零件。车身本体的零件基本上采用冲压工艺生产出来。冲压材料（薄板等）的质量占据全部汽车材料的40％~45％，。汽车车身对其冲压件的尺寸精度和表面质量的要求高，只有合格的冲压件才能焊装出合格的车身，因此冲压件的质量是汽车车身制造质量的基础，冲压技术是汽车车身制造中的关键技术之一。粉末治金粉末冶金法是采用成形和烧结等工序将金属粉末，或金属与非金属粉末的混合物，通过固结使其成为具有一定形状金属制品的技术。其制品统称为粉末冶金零件或烧结零件。汽车工业中使用的各类粉末冶金零件，已占粉末冶金总产量的70％~80％。由于零部件的高强度化、高精度化及低成本化，使粉末冶金零件在汽车上的使用量越来越多，如汽车发动机的气门座、带轮、粉末冶金链轮、连杆等。粉末冶金工艺过程的基本工序有：①原料粉末的制取和准备，粉末可以是纯金属或它的合金、非金属、金属与非金属的化合物及其它各种化合物等；②将金属粉末及各种添加剂均匀混合后制成所需形状的坯块；③将坯块在物料主要组元熔点以下的温度进行烧结，使制品具有最终的物理、化学和力学性能。即粉料制备、成形、烧结及后续处理等工序。塑料成型工艺非金属材料是除金属以外的工程材料。工程上常用：塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等。在塑料成型生产中，塑料原料、成型设备和成型所用模具是三个必不可少的物质条件，必须运用一定的技术方法，使这三者联系起来形成生产能力，这种方法称为塑料成型工艺。注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、中空吹塑、热成型压延成型、浇铸成型、玻璃纤维热固性塑料的低压成型、滚塑(旋转)成型、泡沫塑料成型、快速成型等.国内外汽车用塑料件常见的成型加工方法有注塑（或称注射）成型、吹塑成型、反应注射成型和团状，片状模塑料（BMC/SMC）等。包括汽车保险杠，仪表板和车门内护板在内的大部分大型塑料件普遍采用注塑成型工艺，该工艺的主要优点是可成型形状比较复杂的产品、生产效率较高、制品刚性好等；缺点是要求制品原材料熔融后的流动性好、小批量生产成本高。3.2机械零件常用的机械加工方法汽车零件的表面形状千变万化，由不同的典型表面如外圆、内孔、平面、螺纹、花键和轮齿齿面等组合而成。这些典型表面都有一定的加工要求，大多数表面都需要经过专业加工来实现其机械制造过程。金属切削加工是用刀具将金属毛坯逐层切削；使工件得到所需要的形状、尺寸和表面粗糙度的加工方法。金属切削加工包括钳工和机械加工两种方法。现代机床设备机床机床是对金属、其他材料的坯料或工件进行加工，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。机床区别于其他机器的特点机床是制造机器的机器，也能加工机床自身。所以称为工作母机或工具机。金属切削机床机床锻压机床木工机床机床的分类用于对金属进行切削及特种加工。如：车、铣、刨、磨、拉等用于对坯料进行压力加工。如：锻造、积压、冲裁等用于对木材进行切削加工希望从这一节课开始金属切削机床的分类与型号编制逐步了解和掌握机床的基本知识一、金属切削机床的分类•按加工方法和刀具分11大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床和其他机床。•按万能性程度：通用机床、专门化机床、专用机床。•按精度：普通精度机床、精密机床、高精度机床。还有按照重量和尺寸、自动化程度等等分类方法。机床的型号编制机床的类别代号用该类机床名称汉语拼音的第一个字母表示，如：类别车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床锯床其他机床代号CZTM2M3MYSXBLGQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉割其二、金属切削机床型号的编制方法机床通用特性及其代号通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心仿型轻型加重型简式或经济型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCJRXS读音高密自半控换仿轻重简柔显速型号表示方法（△）○（○）△△△（×△）（○）/（⊙）（-⊙）企业代号其他特性代号重大改进顺序号主轴数或第二主参数主参数或设计顺序号系代号组代号通用特性、结构特性代号类代号分类代号机床的组、系代号每类机床分为10组，每组又分为10系。在同一类机床中，主要布局或使用范围基本相同的机床为同一组；在同一组机床中，其主参数相同、主要结构及布局形式相同的机床为同一系。机床的类、组、系划分见附录。主参数或设计顺序号主参数用阿拉伯数字给出，折算系数各不相同11/101/100以棒料为直径的自动车床以最大钻孔直径的钻床以额定拉力为主的参数的拉床车床齿轮加工机床铣床镗床、磨床立式车床龙门铣床三、金属切削机床的技术规格每一类机床，都应该能够加工不同尺寸的工件。所以它不能做成只有一种规格。现以卧式车床为例加以说明。卧式车床的主参数是：在床身上工件的最大回转直径，有250、320、400、500、630、800、1000、1250mm八种规格；主参数相同的往往又有几种不同的第二参数——最大工件长度。如,CA6140最大回转直径为400mm，而最大工件长度有750、1000、1500和2000mm四种。车床车床是切削加工的主要设备，是应用最广泛的机械加工设备，车床占机床总数的20%--35%。按照用途和结构不同，可分为：卧式车床、立式车床、转塔车床、多轴自动和半自动车床、多刀车床、仿形车床、数控车床和车削中心等。机床的特点及用途通用性好，加工范围广，适于加工中、小型轴类、盘套类零件的内外回转面、端面，能加工米制、英制、模数制、径节制四种标准螺纹及加大螺距、非标准螺距螺纹等。但结构复杂，自动化程度低，适于单件小批生产及修配车间。二、CA6140型卧式车床立式车床适于加工高度小于直径的大型盘套类零件转塔车床（六角车床）适用范围：成批加工形状复杂的盘套类零件结构特点：没有丝杠和尾座，而在床尾装有一个可纵向移动刀架，其上可装多把刀，工作中周期性转位，顺序地对工件进行加工。刀具行程由挡块控制，易保证精度，提高生产率。1.挡块限送料长度；2.双刀同时车外圆；3.车外圆及倒角；4.打中心孔；5.钻孔；6.套车外螺纹；7.前刀架刀切槽；8.前刀架刀倒角；9.前刀架刀滚花；10.切断刀切下工件CM1107型精密单轴纵切自动车床1.机床的用途形状较复杂，精度要求高，一次成形的小型轴类零件。用于成批大量生产的钟表、仪器仪表行业。毛坯为棒料2.机床的工作原理送料、夹紧、放松、纵向和横向进给皆由分配轴上的鼓轮或凸轮分别进行控制。分配轴转一转，完成一个工作循环。单轴纵切自动车床加工范围：轴、盘套零件上内外回转面、端面、螺纹面等；运动特征：主运动为主轴带动工件作回转运动；所用刀具：车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥等；加工精度：经济加工精度I..T8~IT7,表面粗糙度Ra1.25-2.5数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。铣床铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；1884年前后又出现了龙门铣床；二十世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-决速”或“决速-进给”的自动转换。1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。铣床种类很多，一般是按布局形式和适用范围加以区分，主要的有升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、仪表铣床、工具铣床等铣床卧式铣床（X6125）立式铣床X5030升降台铣床有万能式、卧式和立式几种，主要用于加工中小型零件，应用最广；龙门铣床包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件；单柱铣床的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；单臂铣床的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。单柱铣床和单臂铣床均用于加工大型零件