第九章汽车典型零件的制造工艺ppt课件

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1、.,第九章 汽车典型零件的制造工艺,汽车制造工艺学,.,本章以汽车中常见的典型零件连杆、齿轮、曲轴和箱体为例，综合运用以上各章所学知识，从分析零件结构特点和审查零件结构工艺性入手，根据零件技术要求和材料，阐述毛坯选择、定位基准、典型表面的加工以及零件的机械加工工艺过程，并列举了国内生产厂具有代表性的典型工艺。,.,9.1 连杆制造工艺,一、连杆的结构特点及结构工艺性分析 1.连杆的组成： 连杆由大头、小头和杆身等部分组成。 2. 连杆的结构特点 大头为分开式结构，连杆体与连杆盖用螺栓连接。大头孔和小头孔内分别安装轴瓦和衬套。连杆杆身的截面多为工字形，其外表面不进行机械加工。 连杆的大头和小头端

2、面，一般与杆身对称。有些连杆在结构上规定有工艺凸台、中心孔等。,.,3.连杆结构工艺性 1)连杆盖和连杆体的连接方式 连杆盖和连杆体的定位方式 主要有连杆螺栓、套筒、齿形和凸肩四种方式 用连杆螺栓定位，螺栓和螺栓孔的尺寸公差都较小，螺栓孔尺寸公差一般为H7，Ra 1.6m 。 用套筒定位，连杆体、连杆盖与套筒配合的孔，精度为H7级，Ra 1.6m 。 用齿形或凸肩定位，定位精度高，接合稳定性好，制造工艺也较简单，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，适用于大批大量生产；成批生产时，可用铣削方法加工。,.,2)连杆大、小头厚度 一般采用相等厚度。对于不等厚度的连杆，为了加

3、工定位和夹紧的方便，在工艺过程中先按等厚度加工，最后再将连杆小头加工至所需尺寸。 3)连杆杆身油孔的大小和深度 油孔一般为d4d8mm的深孔。由于深孔加工困难，有些连杆以阶梯孔代替小直径通孔，从而改善了工艺性等。,.,二、连杆机械加工工艺 1连杆的主要技术要求 1)小头孔的尺寸精度为IT7，Ra 0.8m ；圆柱度公差等级不低于7级。小头衬套孔的尺寸精度为IT6，Ra 0.4m，圆柱度的公差等级不低于6级。 2)连杆大头孔的尺寸公差与所用轴瓦的种类有关，当直接浇铸巴氏合金时，大头底孔为IT9；当采用厚壁轴瓦时，大头底孔为IT8；当采用薄壁轴瓦时，大头底孔为IT6，Ra 0.8m，圆柱度公差等级

4、不低于6级。,.,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。 连杆大、小头孔距的极限偏差为土005mm。 连杆大头两端面对连杆大头孔轴线的垂直度公差不应低于8级，Ra1.25m。 4)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。 对运转平稳性要求高的发动机，对连杆小头重量和大头重量分别给以规定。,.,2连杆的材料和毛坯 一般采用45、 40Cr、35CrMo，并经调质处理，以提高其强度及抗冲击能力。有时用

5、球墨铸铁制造连杆的。 钢制连杆一般采用锻造，球墨铸铁采用铸件。 3连杆机械加工的定位基准 1）连杆的工艺特点是： 外形较复杂，不易定位，大、小头是由细长的杆身连接，刚度差，容易变形；尺寸公差、形状和位置公差要求很严，表面粗糙度小等。,.,2）连杆定位基准的选择 保证大头孔与端面垂直，加工大、小头孔时，应以一端面为定位基准。 为保证两孔位置公差要求，加工一孔时，常以另一孔作为定位基准，即互为定位基准。 连杆加工中，大多数工序以大、小头端面，大孔或小头孔，零件图中规定的工艺凸台为精基准的。 有的连杆在大、小头侧面有三个或四个中心孔作为辅助基准。采用三个或四个中心孔的定位方法，实现大、小头孔同时加工

6、。,.,4连杆主要加工表面的工序安排 连杆的主要加工表面为大、小头孔、端面、连杆盖与连杆体的接合面和连杆螺栓孔；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。非机械加工的技术要求有探伤和称重。此外，还有检验、清洗、去毛刺等工序。 连杆小头孔压入青铜衬套后，多以金刚镗孔作最后加工，连杆大头孔多以珩磨作最后加工。,.,1）大头孔的加工顺序 一般为粗镗一半精镗一金刚镗一珩磨。 2）各表面的加工顺序大致可归纳如下： 加工大、小头端面；加工基准孔(小头孔)和工艺凸台；粗、半精加工主要表面(包括大头孔、接合面及螺栓孔等)；把连杆盖和连杆体装配在一起；精加工连杆总成；校正连杆总重量；对大、小头孔

7、进行精加工和光整加工。 3）合装后，精镗大头孔之前，应精磨连杆大头端面(对于等厚度的连杆，精磨大、小头端面)，以提供可靠的定位基准。 5不同生产类型连杆机械加工的工艺过程 如表9-1成批生产连杆机械加工工艺过程,.,三、连杆主要表面的机械加工 1连杆大、小头端面的加工 1）连杆大、小头端面，是连杆机械加工中的主要定位基准。首先加工该表面，可以采用铣削、拉削或磨削加工。 2）在连杆盖和连杆体合装后，精磨大、小头端面，以保证连杆盖和连杆体的端面在同一平面上。 3）连杆大、小头两端面应对称于杆身轴线。毛坯精度低时，多以杆身定位，可以同时加工两端面；毛坯精度高时，可以用连杆一端面定位，加工另一端面，再

8、翻转180加工定位基面。,.,4）成批生产时，两端面加工多采用铣削后进行磨削。 5）在大批大量生产时，毛坯精度较高，加工余量较小时，可直接进行磨削。 6）连杆盖与连杆体合装后，必须精磨两端面。 7）精磨时可采取如下措施 2连杆辅助基准和其它平面的加 辅助基准主要是指连杆上的工艺凸台和连杆侧面。其它平面指的是连杆盖与连杆体的接合面和连杆盖、连杆体与螺栓头、螺母的支承面等。这些表面常用铣削或拉削加工，接合面的精加工一般用磨削。,.,3)大批大量生产时： 国内、外广泛采用连续式拉床拉削连杆。 连杆体与连杆盖的接合面，拉削后还需进行磨削。,.,3连杆大、小头孔的加工（分粗、半精和精） 1)连杆大、小头

9、孔的粗加工和半精加工 成批生产时：用转台式多工位组合机床完成小头孔的钻或扩孔、铰孔或镗孔及孔口倒角。 小批生产时：用立式钻床在一个工序中完成钻、扩、铰孔。加工时，用小头非加工外圆定位。 大量生产时：用钻(或扩)、拉完成小头孔的粗加工和半精加工。生产率高，且精度容易保证。 对整体式连杆毛坯，大头孔的粗加工，可在切开连杆盖前或在切开连杆盖后进行。 切开前加工，是当端面和小头孔加工后通过二次偏心扩孔或镗孔加工 切开前加工后，大头孔是在切开连杆盖后和连杆体合装在一起进行加工。,.,2)连杆大、小头孔的精加工和光整加工 a.连杆大、小头孔的金刚镗 保证连杆大、小头孔距公差和位置公差主要方法。镗大头孔和小

10、头衬套底孔，可分开进行，也可以在多轴镗床上同时进行。 b.连杆大头孔的珩磨 连杆大头孔的最后加工一般用珩磨。只能减少孔本身的尺寸、形状误差和粗糙度，不能减少孔的位置误差。 珩磨连杆大头孔时，保证轴线位置公差和防止产生喇叭形孔口，可加长油石长度，减小越程，使导向可靠。,.,第二节 齿轮制造新工艺,一、概述 （一）齿轮的结构特点 汽车的齿轮按照结构的工艺特点可分为五类，如图-8 1）单联齿轮，孔的长径比L/D1。 2）多联齿轮，孔的长径比L/D1。 3）盘形齿轮，具有轮毂，孔的长径比L/D1。 4）齿圈，没有轮毂，孔的长径比L/D1。 5）轴齿轮。 单联齿轮与多联齿轮也称筒形齿轮，内孔为光孔、键槽

11、孔或花键儿。盘形齿轮和齿圈的内孔，一般为光孔或键槽孔。,.,（二）齿轮的主要技术要求,为了保证齿轮正常工作和便于加工，齿轮主要表面的齿轮公差、位置公差和表面粗糙度均须达到一定的标准。 汽车传动齿轮的主要基础要求有： （1）齿轮精度和表面粗糙度 （2）齿轮孔或轴齿轮轴颈尺寸公差和表面粗糙度 （3）端面圆跳动,.,（4）齿轮外圆尺寸公差 （5）齿轮的热处理要求 （三）齿轮的材料和毛坯 汽车的传动齿轮，常用的材料是20GrMnTi、20CrNiMo、 20CrMo、 20MnVB、 40Cr、 40MnB和45钢等。 毛坯：在中小批生产中，齿轮毛坯可以在空气锤上用胎膜锻造。齿轮作为重要的机械传动零件

12、，工作时齿面承受接触压应力和摩擦力，齿根承受弯曲应力，有时还要承受冲击力，故轮齿须有较高的强度和韧性，齿面须有较高的硬度和耐磨性。 受力小的仪表齿轮在大批生产时，可采用板料冲压和非铁合金(如Zl202)压铸成形，也可用塑料（如尼龙）注射成形。在低速且受力不大或在多粉尘工作环境下的齿轮，可用灰铸铁（如HT200）铸造成形。 低速、轻载齿轮常用45、50Mn2、40Cr等中碳结构钢，经正火或调质提高综合力学性能。 高速、重载齿轮常采用20CrMnTi、20CrMo等合金结构钢制造且齿部经渗碳、淬火处理，也可采用38CrMoAl等渗氮钢制造且齿部经渗氮处理，从而获得良好的内韧外硬的性能。 大批量生产

13、齿轮时可采用热轧或精密模锻的方法生产齿轮毛坯，以提高齿轮的力学性能。单件或小批量生产时，直径100mm以下的形状简单的小齿轮可用圆钢为毛坯。直径大于400500mm的大型齿轮，锻造比较困难，可用铸钢或球墨铸铁件为毛坯，铸造齿轮一般以辐条结构代替模锻齿轮的辐板结构，在单件生产下，也可采用焊接方式制造大型齿轮的毛坯。,.,2齿轮的热处理 齿轮加工中根据不同的目的，安排两类热处理工序。 (1)毛坯热处理在齿坯加工前后安排预备热处理正火或调质。其主要目的是消除锻造及粗加工所引起的残余应力，改善材料的切削性能和提高综合力学性能。 (2)齿面热处理齿形加工完毕后，为提高齿面的硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火，

14、高频淬火，碳氮共渗和氮化处理等热处理工序。 （二）齿轮毛坯 齿轮毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求不太高的齿轮。当齿轮强度要求高，并要求耐磨损、耐冲击时，多用锻件毛坯。当齿轮的直径大于400600时，常用铸造齿坯。为了减少机械加工量，对大尺寸、低精度的齿轮，可以直接铸出轮齿；对于小尺寸，形状复杂的齿轮，可以采用精密铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿的齿坯，以提高劳动生产率，节约原材料。 四、齿坯加工 齿形加工之前的齿轮加工称为齿坯加工，齿坯的内孔(或轴颈)、端面或外圆经常是齿轮加工、测量和装配的基准，齿坯的精度对齿轮的加工精度

15、有着重要的影响。因此，齿坯加工在整个齿轮加工中占有重要的地位。,.,齿轮常用材料,齿轮是依靠本身的结构尺寸和材料强度来承受外载荷的，这就要求材料具有较高强度韧性和耐磨性；由于齿轮形状复杂，齿轮精度要求高，还要求材料工艺性好。常用材料为锻钢、铸钢、铸铁。 一、锻钢根据齿面硬度分为两大类HB350时，称为软齿面H8350时，称为硬齿面l齿面硬度HB350工艺过程：锻造毛坯正火-粗车调质、精加工常用材料；45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40M 特点：具有较好的综合性能，齿面具有较高强度和硬度，齿芯具有较好韧性。热处理后切齿精度可达8级。制造简单、经济、生产率高，对精度要求不高。,.,2

16、齿面硬度HB350采用中碳钢时：工艺过程：锻造毛坯常化粗切调质精切高、中频淬火低温回火珩齿或研磨剂跑合、电火花跑合。常用材料：45、40Cr、40CrNi。特点：齿面硬度高HRC48-55，接触强度高，耐磨性好。齿芯保持调质后的韧性，耐冲击能力好，承载能力较高。精度下降半数，可达7级精度。适用于大量生产，如：汽车、机床等中速中载变速箱齿轮。采用低碳钢时：锻造毛坯常化粗切调质精切渗碳淬火低温回火磨齿。达6级、7级。常用材料；20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo。特点：齿面硬度，承载能力强。芯部韧性好，耐冲击。适合于高速、重载、过载传动或结构要求紧凑的场合，机车主传动齿轮、航空齿轮。,.,二、铸钢当齿轮直径d400mm，结构复杂，锻造有困难时，可采用铸钢。材料ZG45.ZG55，正火处理。常化，調质。,.,（三）铸铁 抗胶合及抗点蚀能力强，但抗冲击耐磨性差。适合工作平稳，功率不大低速或尺寸较大形状复杂时用。能在缺油条件下工作，适于开式传动,.,四、非金属材料布质、木质、塑料、尼龙、适于高速轻载。选取材料时应考虑：齿轮的工作条件不同，轮齿的破坏形式不同，是确定