典型汽车零件选材与工艺路线分析

《典型汽车零件选材与工艺路线分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《典型汽车零件选材与工艺路线分析（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、单元十一 典型汽车零件的,选材及工艺路线分析,项目内容,任务1 汽车生产过程的认识 任务2 零件的选材与失效分析 任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析 思考与练习,任务1 汽车生产过程的初步认识,汽车是社会生产大协作的产物，即由很多工厂共同协作完成的，现在更加形成了“全球化采供”、“全球化生产、销售”的格局。 汽车的生产过程就是各个协作的专业化工厂将原材料变成成品，然后在总装配厂装配成汽车过程的总和。某一个专业化工厂生产总成的过程，只是汽车生产过程的一部分。,1. 汽车生产的工艺过程及其组成,（1）工序,（2）工位,（3）工步,任务1 汽车生产过程的初步认识,2. 汽车制造厂的生产类型及工艺特

2、征,（1）单件生产,（2）大量生产,（3）成批生产,任务1 汽车生产过程的初步认识,2. 汽车制造厂的生产类型及工艺特征,任务1 汽车生产过程的初步认识,任务2 零件的选材与失效分析,1. 零件选材的原则,（1）实用性原则 实用性是保证零件完成规定功能的必要条件，一般首先考虑。实用性包括力学性能、物理性能和化学性能等，对一般机械零件，主要考虑力学性能。 （2）工艺性原则 材料的工艺性是指材料适应某种加工的难易度。良好的工艺性不仅可以保证零件的制造质量，而且有利于提高生产率和降低成本。,任务2 零件的选材与失效分析,1. 零件选材的原则,（3）经济性原则 1）材料本身价格应低 2）材料加工费用

3、3）材料利用率 4）合理代用 5）在一些大型零件上采用组合式结构 6）节约稀有材料,2. 零件的失效与选材分析,（1）失效的概念 每种机器零件都有自己一定的功能。当零件由于某种原因丧失预定的功能时，即它发生了失效。 所谓失效是指以下情况中的任何一种发生： 零件完全破坏，不能继续工作； 严重损伤，继续工作不安全； 虽能安全工作，但不能满意地起到预期的作用。,任务2 零件的选材与失效分析,2. 零件的失效与选材分析,（2）失效的形式及分类,任务2 零件的选材与失效分析,蠕变断裂,塑性变形,弹性失稳,磨损,1,2,3,4,应力腐蚀断裂,快速断裂,疲劳断裂,5,6,7,图11-1 疲劳断口的宏观形貌,

4、2. 零件的失效与选材分析,（2）失效的形式及分类,任务2 零件的选材与失效分析,零件失效的形式，可以归纳和区分为三大类型,变形失效,断裂失效,表面损伤失效,任务2 零件的选材与失效分析,1. 零件选材的原则,（3）失效与材料的关系 失效往往不只是单一原因造成的，而可能是多种原因共同作用的结果。 实际中零件失效的原因是很复杂的，设计、材料、加工和安装使用等问题都可能是导致零件失效的原因，但主要的和基本的原因是选材错误。,2. 零件的失效与选材分析,（4）机械零件失效的分析,任务2 零件的选材与失效分析,审查零件设计、材料、加工等资料,收集失效零件的残体，观测并记录,了解零件的工作环境和失效经过

5、,试验研究，取得数据,1,2,3,4,综合分析，判断失效的原因,5,2. 零件的失效与选材分析,（5）不同失效形式下的选材,任务2 零件的选材与失效分析,快速断裂的选材,弹性失稳的选材,过量塑性变形的选材,其它失效形式的选材,1,2,3,4,冲击韧性与温度变化的关系,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料是目前主要汽车工程材料。 对于不同类型、用途的汽车零件，选材有很大差异。 相比之下，金属材料具有优良的综合力学性能，并可通过热处理、加工硬化等手段大幅度调整其各种性能，降低生产成本，所以金属特别是钢铁，目前仍然是汽车工业中的主要结构材料。,1. 齿 轮,

6、弯曲疲劳强度和接触疲劳强度好,1,齿轮心部有足够高的强度和韧性,3,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,作为齿轮材料应满足：,1. 齿 轮,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,齿轮的选材要求：,无冲击、不重要齿轮和开式齿轮,5,力很小、传递运动不复杂的小齿轮,6,1. 齿 轮,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,（1）汽车齿轮的结 构特点及技术要求,轴齿轮,5,1. 齿 轮,齿轮孔或轴颈的精度和表面粗糙度,2,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,（1）汽车齿轮的结 构特点及技术要求,齿轮的热处理要求,5,1. 齿 轮,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,（2）齿轮的材料和毛坯,齿轮的

7、材料由其工作条件决定。 汽车中的传力齿轮，传统上常用的材料是20CrMnTi(18CrMnTi)、40Cr和45号钢等。,图11-4 在卧式锻造机镦锻 图11-5 汽车变速器第一速 图11-6 镦锻齿轮毛坯 齿坯的过程 及倒车齿轮的锻件毛坯 材料纤维排列情况,1. 齿 轮,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,（3）不同生产类型中， 齿轮的典型工艺过程,大量生产汽车第一速及倒车齿轮的工艺过程,1. 齿 轮,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,（3）不同生产类型中， 齿轮的典型工艺过程,成批生产汽车第一速及倒车齿轮的工艺过程,1. 齿 轮,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,（3）不同生产类

8、型中， 齿轮的典型工艺过程,齿轮加工工艺过程虽归纳,毛坯加工； 基准面(齿轮内孔及端面或轴齿轮端面及中心孔)的加工； 外表面及其他表面的加工； 轮齿的粗、精加工； 热处理； 修复定位基准面及精加工装配基准面(内孔及端面、轴颈、花键等)； 必要时对轮齿进行热处理后的精加工； 主要工序后，对工件清洗、中间检验和最终检验。,2. 曲 轴,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,轴类零件由于结构不同、使用条件不同，其选材和加工方法有很大差异。 轴类零件选材时主要考虑强度，同时兼顾材料的冲击韧性和表面耐磨性。,比较重要或承载较大的轴,不重要或承载不大的轴,承载较大而无很大冲击的重要轴,强度和韧性均要求较高

9、、表面要求耐磨的轴,形状复杂的轴(如曲轴等),2. 曲 轴,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,内燃机曲轴的功用是承受连杆传来的力，形成绕曲轴主轴线旋转的力矩，向外输出。 1）主轴颈和连杆轴颈通常为2级精度 2）连杆轴颈轴线对主轴颈轴线的平行度 3）长度小于15米的曲轴，以两端的主轴颈支承时，中间主轴颈的径向跳动 4）曲柄半径公差 5）主轴颈、连杆轴颈与曲柄连接圆角的表面粗糙度,主要技术要求,2. 曲 轴,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,6）多缸发动机曲轴各连杆轴颈轴线之间的角度偏差 7）曲轴必须经过平衡 8）曲轴的主轴颈及连杆轴颈应经过表面淬火或氮化 9）曲轴需经探伤,主要技术要求,

10、2. 曲 轴,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,传统的汽车发动机曲轴材料以调质锻钢为主，常用材料有碳素结构钢、合金钢和球墨铸铁。 对曲轴用材料提出如下性能要求：,（2）曲轴的材料和毛坯,良好的综合机械性能,高的疲劳强度，防止疲劳断裂,良好的耐磨性，防止轴颈磨损,2. 曲 轴,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,锻钢和铸铁曲轴耐磨性比较,（2）曲轴的材料和毛坯,2. 曲 轴,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,大量生产汽车曲轴机械加工工艺过程(主要工序),（3）不同生产类型中曲轴机械加工的工艺过程,2. 曲 轴,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,大量生产汽车曲轴机械加工工艺过程(主要

11、工序),（3）不同生产类型中曲轴机械加工的工艺过程,3. 连 杆,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,连杆为活塞式发动机的主要零件之一，它用于将作用于活塞上的气体膨胀的压力传给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞，压缩气缸中的气体。 汽车发动机连杆主要技术要求如下：,（1）连杆的工作特点及技术要求,小头衬套底孔加工精度为2级,连杆大头孔的加工精度与所用轴瓦的种类有关,小头衬套孔轴线与大头孔轴线,连杆的重量及一台发动机中的连杆重量差,3. 连 杆,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,汽车发动机连杆的材料一般采用45钢(精选含碳量为042%047%)或40Cr，并经调质处理，以提高其强度及抗冲击能力

12、。近来我国有些工厂也逐渐用球墨铸铁制造连杆。 钢制连杆一般采用锻造，要求金属纤维的方向沿着连杆杆身轴线并与连杆的外形轮廓相适应，并且没有旋涡状和中断现象。 连杆毛坯的制造目前还是以封闭式模锻为主。,（2）连杆的材料和毛坯,3. 连 杆,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,（3）不同生产类型中，连杆机械加工的工艺过程,大量生产生产连杆机械加工工艺过程,3. 连 杆,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,（3）不同生产类型中，连杆机械加工的工艺过程,成批生产连杆机械加工工艺过程,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,4. 箱 体,主要孔尺寸、表面形状精度和粗糙度,1,主要孔与孔、孔与平面的位置精

13、度,2,主要平面尺寸精度、平面度和粗糙度,3,（1）箱体零件的结构特点及技术要求,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,4. 箱 体,（2）箱体零件的毛坯,箱体零件的毛坯通常采用铸铁件。有些承受载荷较大的箱体，有时采用铸钢件。还有一些箱体件，为了减轻箱体重量，用轻金属合金铸造而成，如铝合金缸体、缸盖、节气门体等。 此外，还有一些箱体为了缩短毛坯的制造周期，有时采用焊接件，如轻型汽车后桥壳。 毛坯的铸造方法，取决于生产类型和毛坯的尺寸。 毛坯在机械加工之前需经时效处理。,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,4. 箱 体,（3）变速器壳体的材料及毛坯制造,某汽车变速器壳体的材料为低牌号灰铸铁(H

14、T150)，硬度为HB163229，该变速器的生产类型为大批大量生产，因此采用金属模机器造型。,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,4. 箱 体,（3）变速器壳体的材料及毛坯制造,任务3 典型汽车零件的选材及工艺分析,4. 箱 体,（4）气缸体的材料及毛坯制造,气缸体材料传统的采用铸铁制造，近年来为了减轻重量，轿车大多采用铝合金气缸体。宝马公司也曾采用铝镁合金气缸体，但由于腐蚀等原因而不成功。 气缸体加工的主要工艺问题是如何保证各主要孔（气缸孔、曲轴主轴承座孔等）的形状公差和位置公差，而这些又取决于如何选用正确的定位基准。 具体加工时按照粗、精加工平面粗、精加工孔，最后再精加工顶面。,思考与

15、练习,1. 合理选材的一般原则是什么? 2. 指出下列零件在选材和制定热处理技术条件中的错误，并提出改正意见。 (1)表面耐磨的凸轮，材料用20钢，热处理技术条件：淬火+回火，6063HRC； (2)直径30mm，要求良好综合力学性能的传动轴，材料用40Cr钢，热处理技术条件：调质，4045HRC； (3)弹簧(直径15mm)，材料用45钢，热处理技术条件：淬火+回火，5560HRC；,思考与练习,(4)转速低、表面耐磨及心部强度要求不高的齿轮，材料用T12钢，热处理技术条件：渗碳+淬火，5862HRC； (5)要求拉杆(直径70mm)截面上的性能均匀，心部RP0.2900MPa，材料使用40Cr钢，热处理技术条件：调质200300HBS。 3. 在实习中选出23种具有代表性零件，在本书所述的材料范围内作选材。要求： (1)说明工作条件和性能要求； (2)选出材料； (3)确定热处理技术条件； (4)制定工艺路线； (5)热处理工艺及工序位置的分析。,感谢关注！,