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1、,第五章典型汽车零件的机械加工工艺,5-1 齿轮制造工艺 5-2 连杆制造工艺 5-3 曲轴制造工艺,汽车齿轮按照其结构特点分为五类： 类 单联齿轮，孔的长径比L/D1 。 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。,5-1 齿轮制造工艺,一、齿轮的结构特点,类 盘形齿轮，具有轮毂，孔的长径比L/D1 。 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。 类 轴齿轮，轴齿轮上具有一个或一个以上的齿圈。,5-1 齿轮制造工艺,一、齿轮的结构特点,（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
2、加工时滚刀碰到大齿轮的端面。,二、齿轮结构工艺性分析,5-1 齿轮制造工艺,（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。,5-1 齿轮制造工艺,二、齿轮结构工艺性分析,（3）盘形齿轮在滚齿机上加工时，为了提高生产率，常采用多件顺序加工。,5-1 齿轮制造工艺,二、齿轮结构工艺性分析,（4）汽车主减速器轴齿轮(主动锥齿轮)的结构，有悬臂式和跨置式两种。,5-1 齿轮制造工艺,二、齿轮结构工艺性分析,（1）齿轮精度和表面粗糙度。轿车、微客变速器齿轮精度为68级，表面粗糙度为Ra1.6m；中重型货车及越野车变速器齿轮精度为79级，表面粗糙度为Ra3.2m。 （
3、2）齿轮孔或轴齿轮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Ra0.40.8m。,三、齿轮的主要技术要求,5-1 齿轮制造工艺,（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67级精度的汽车齿轮规定为0.0110.022mm。基准端面的表面粗糙度为Ra0.40.8m。非定位和非工作端面表面粗糙度为Ra6.325m。,（4）齿轮齿顶圆公差。当齿轮齿顶圆作为加工、测量
4、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。,三、齿轮的主要技术要求,5-1 齿轮制造工艺,（1）材料的选择。 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、45等。 非传力齿轮可用不淬火钢、铸铁、
5、夹布胶木、尼龙、工程塑料等制造。,四、齿轮的材料和毛坯,5-1 齿轮制造工艺,（2）毛坯的选择。 锻件、铸件、粉末冶金件等；传力齿轮毛坯一般采用模锻件。模锻后，内部纤维对称于轴线，可提高材料强度。模锻 齿轮毛坯模锻 采用精铸、精锻等工艺制造齿坯，可实现少、无切削加工。,四、齿轮的材料和毛坯,5-1 齿轮制造工艺,汽车第一速及倒档齿轮锻件毛坯图,模锻齿轮毛坯材料纤维排列,（3）齿轮热处理。 齿轮毛坯必须进行初步热处理，常采用正火或等温退火，以消除内应力，改善切削加工性。 齿轮齿面热处理： 对中碳钢或中碳合金钢常采用高频淬火和低温回火； 对低碳合金渗碳钢采用渗碳淬火热处理。,四、齿轮的材料和毛坯,
6、5-1 齿轮制造工艺,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；也符合基准统一原则。孔和端面哪一个作为主要定位基准，要根据定位的稳定性来决定。 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1/40001/6000）。,五、齿轮机械加工的定位基准,5-1 齿轮制造工艺,加工孔长径比L/D1的单联或多联齿轮时，应以孔作为主要定位基面。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。 预加工齿面时，可采用能自动定心的可胀心轴或分组
7、的小间隙心轴装夹。,五、齿轮机械加工的定位基准,5-1 齿轮制造工艺,齿轮孔长径比L/D1齿轮的定位,应先以端面为主要定位基面加工内孔和端面，并在一次装中完成，以保证其垂直度。 再以加工后的内孔和端面作为组合定位基面加工外圆和另一端面。 加工齿面时应采用内孔及端面定位。,五、齿轮机械加工的定位基准,5-1 齿轮制造工艺,齿轮孔长径比L/D1的盘形齿轮的定位,当加工轴的外圆表面、外螺纹、圆柱齿轮齿面和花键时，常选择轴两端的中心孔作为定位基准，把工件安装在机床的前、后（或上、下）两顶尖之间进行加工。 如以工件两端中心孔定位不方便或安装刚度不足时，常用磨削过的两轴颈定位，装夹在精密的弹性夹头中进行加
8、工。,五、齿轮机械加工的定位基准,5-1 齿轮制造工艺,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。,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,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
9、）； 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。,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,1.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。,齿坯加工方案的选择取决于齿轮的轮体结构和生产类型：,大批量生产的齿坯加工：钻拉多车刀 以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或者扩孔；拉孔； 以孔定位在多刀半自动车床上粗、精外圆、端面及倒角； 成批生产齿坯加工：车拉车 以毛
10、坯外圆或轮毂定位，粗车外圆、端面和内孔；以端面支承拉孔；以孔定位精车外圆及端面等；,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,1.齿坯加工,双面铣端面、钻中心孔,采用双工位专用机床夹具在专用机床上先加工好，如图所示。,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,2.齿形加工 加工方法：成形法和展成法； 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) 67级精度齿轮 淬硬齿轮采用：滚齿齿端加工淬火校正基准 磨
11、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,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,2.齿形加工 对于齿圈或盘形圆柱齿轮的齿形加工，采用展成法在滚齿机或插齿机上利用齿轮滚刀或齿轮插刀的相对运动进行切削加工，如图所示。,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,2.齿形加工 对于多联齿轮，当两齿轮间距足够大时，采用在滚齿机上滚切加工；当两齿轮间距较小或为内齿时，在插齿机上进行插削加工，如图所示。,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,2.齿形加工 齿端加工，其内容有倒圆、倒棱和去毛刺等，其目的是使齿轮沿轴向移动时容易进入啮合
12、状态。一般在齿轮倒角机进行加工，如图所示。,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,3.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，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。,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,3.齿端倒角加工,斜齿轮倒锐角简图,换挡齿轮齿端铣圆角,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-
13、1 齿轮制造工艺,3.齿端倒角加工,大量生产汽车第一速及倒车齿轮的工艺过程,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,成批生产汽车第一速及倒车齿轮的工艺过程,六、齿轮主要加工表面的工序安排,5-1 齿轮制造工艺,数控机床加工齿轮,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。,5-2 连杆制造工艺,一、连杆的结构特点,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
14、于柴油机；,5-2 连杆制造工艺,一、连杆的结构特点,东风商用车发动机厂生产连杆,5-2 连杆制造工艺,一、连杆的结构特点,5-2 连杆制造工艺,二、连杆的工艺性分析,1.连杆盖和连杆体的连接方式,a）螺栓定位连接 b）套筒定位连接 c）齿形定位连接 d）凸肩定位连接,5-2 连杆制造工艺,2.连杆大、小头的厚度,二、连杆的工艺性分析,5-2 连杆制造工艺,3.连杆杆身的润滑油孔,一般为48mm的深孔，润滑油从连杆大头内沿杆身油孔通向小头衬套孔。由于深孔加工困难，有些连杆以阶梯孔代替小直径通孔，从而改善了工艺性。 小头及衬套上钻小孔或开槽，因而避免了深孔加工。,两种润滑连杆小头孔的结构,二、连
15、杆的工艺性分析,5-2 连杆制造工艺,三、连杆的主要技术要求,（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0.80m，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。,5-2 连杆制造工艺,三、连杆的主要技术要求,发动机连杆材料，一般采用45钢或45Cr、35CrM
16、o，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。 有的连杆采用辊锻-模锻工艺，其工艺过程为： 辊段制坯 热模锻（预锻、终锻）切边、冲孔。 20世纪80年代以后，大批量生产的连杆采用粉末冶金锻造法在汽车发动机上相继使用。粉末冶金锻造连杆的特点是力学性能优良，尺寸精度高，质量较轻及质量偏差很小等。,5-2 连杆制造工艺,四、连杆的材料与毛坯,连杆毛坯主要有两种类型： 连杆体与连杆盖合在一起的整体式锻件 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。,5-2 连杆制造工艺,四、连杆的材料与毛坯,5-2 连杆制
