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5典型机械零件加工工艺


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

§5-1 齿轮制造工艺 一、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/D>1 。 Ⅱ类 多联齿轮,孔的长径比L/D>1 。 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 Ⅲ类 盘形齿轮,具有轮毂,孔的长径比L/D<1 。 Ⅳ类 齿圈,没有轮毂,孔的长径比L/D<1 。 这两种齿轮的内孔一般为光孔或键槽孔。 Ⅴ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 二、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 端面。

§5-1 齿轮制造工艺 二、齿轮结构工艺性分析

(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 三、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 Ra0.4~0.8μm。

§5-1 齿轮制造工艺 三、齿轮的主要技术要求 (3)端面圆跳动。带孔 (4)齿轮齿顶圆公差。当 齿轮齿坯轮毂端面是切 齿轮齿顶圆作为加工、测 齿时的定位基准,端面 量的基准时,其尺寸公差 对内孔的跳动量对齿轮 要求比较严,一般为IT8。 的加工精度有很大影响。 不作为加工、测量的基准 对于6~7级精度的汽车齿 时,其公差一般为IT11。 轮规定为0.011~0.022mm。 (5)齿轮的热处理要求。 基准端面的表面粗糙度 对常用的低碳合金钢材料 为Ra0.4~0.8μm。非定位 的汽车齿轮,其热处理要 和非工作端面表面粗糙 求是渗碳淬火的有效硬化 度为Ra6.3~25μm。 层深度、硬度和金相组织。

§5-1 齿轮制造工艺 四、齿轮的材料和毛坯 (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、夹布胶木、尼 龙、工程塑料等制造。

§5-1 齿轮制造工艺 四、齿轮的材料和毛坯 (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。

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

§5-1 齿轮制造工艺 四、齿轮的材料和毛坯 (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。

§5-1 齿轮制造工艺 五、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;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 1/4000~1/6000)。

§5-1 齿轮制造工艺 五、齿轮机械加工的定位基准 加工孔长径比L/D﹥1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 组的小间隙心轴装夹。

齿轮孔长径比L/D>1齿轮的定位

§5-1 齿轮制造工艺 五、齿轮机械加工的定位基准

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。

齿轮孔长径比L/D<1的盘形齿轮的定位

§5-1 齿轮制造工艺 五、齿轮机械加工的定位基准 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 进行加工。

§5-1 齿轮制造工艺 六、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。

§5-1 齿轮制造工艺 六、齿轮主要加工表面的工序安排

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。

§5-1 齿轮制造工艺 六、齿轮主要加工表面的工序安排 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 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; 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;

§5-1 齿轮制造工艺 六、齿轮主要加工表面的工序安排 1.齿坯加工

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。

双面铣端面、钻中心孔

§5-1 齿轮制造工艺 六、齿轮主要加工表面的工序安排 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) 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

§5-1 齿轮制造工艺 六、齿轮主要加工表面的工序安排 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。
齿轮 滚刀

被滚切 齿轮
渐开线 齿廓

a)齿轮滚刀滚切齿轮及其运动

b)若干包络线形成的渐开线齿廓

齿轮滚刀滚切圆柱齿轮示意图

§5-1 齿轮制造工艺 六、齿轮主要加工表面的工序安排 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。

齿轮插刀

a)插削小间距齿轮

b)插削内齿轮

插削双联齿轮和内齿轮

§5-1 齿轮制造工艺 六、齿轮主要加工表面的工序安排 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状态。一般在齿 轮倒角机进行加工,如图所示。
指状铣刀 齿轮

a)倒尖角

b)倒棱

c)倒圆角

d)齿端倒圆加工

齿端形状及加工

§5-1 齿轮制造工艺

六、齿轮主要加工表面的工序安排 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。

§5-1 齿轮制造工艺 六、齿轮主要加工表面的工序安排 3.齿端倒角加工

斜齿轮倒锐角简图

§5-1 齿轮制造工艺 六、齿轮主要加工表面的工序安排 3.齿端倒角加工

换挡齿轮齿端铣圆角

§5-1 齿轮制造工艺 六、齿轮主要加工表面的工序安排

大量生产汽车第一速及倒车齿轮的工艺过程

§5-1 齿轮制造工艺 六、齿轮主要加工表面的工序安排

数控机床加工齿轮

成批生产汽车第一速及倒车齿轮的工艺过程

§5-2 连杆制造工艺 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。

连杆小头 铜套

加工、安装 方向记号 连杆体

杆身

连杆螺栓 连杆轴瓦 连杆盖 连杆大头

§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 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 二、连杆的工艺性分析
2.连杆大、小头的厚度

§5-2 连杆制造工艺 二、连杆的工艺性分析
3.连杆杆身的润滑油孔

★一般为φ4~φ8mm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

§5-2 连杆制造工艺 三、连杆的主要技术要求
主 连杆小头底孔 要 项 目 尺寸/mm 圆柱度/mm 表面粗糙度Ra/μm 技 术 要 IT7 0.01 1.6 求

连杆小头衬套孔

尺寸/ mm
圆柱度/ mm 表面粗糙度Ra/μm

IT5-IT6
0.008 0.8 IT5-IT6 不超过尺寸公差 0.8 ±(0.03-0.05) 0.02/100-0.06/100 0.0/610-0.1/10 0.05-0.08 0.8 0.05 ±3~±8

连杆大头底孔

尺寸/ mm 圆柱度/ mm 表面粗糙度Ra/

连杆小头孔中心距/mm 连杆小头孔平行度/mm 连杆两端面 对大头轴线垂直度/mm 厚度公差/mm 表面粗糙度Ra/μm 平面度/mm 连杆质量公差/g

§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R a值不大于0.80μ m,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 四、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。 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: 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。

§5-2 连杆制造工艺 五、连杆机械加工的定位基准
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。

不同工艺凸台的连杆结构

§5-2 连杆制造工艺 五、连杆机械加工的定位基准
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。

§5-2 连杆制造工艺 五、连杆机械加工的定位基准
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。

§5-2 连杆制造工艺 六、连杆主要加工表面的工序安排 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。 ?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。

§5-2 连杆制造工艺 六、连杆主要加工表面的工序安排 ?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。

? 根据连杆的结构特点及机械加工要求,各表面的 加工顺序大致如下: 加工大、小头端面→加工定位基准孔(大、小头孔) 和工艺凸台 →粗、半精加工主要表面(包括大头孔、 结合面及螺栓孔等) →把连杆盖和连杆体装配在一 起,精加工连杆总成,校正连杆质量 →对大、小头 孔进行精加工和精整、光整加工。

§5-2 连杆制造工艺 六、连杆主要加工表面的工序安排
工序号 1 2 3 4 工 磨大、小头第一端面 磨大、小头第二端面 拉削大头两侧面、小头工艺凸台 序 内 容 设 备 立式单轴圆台磨床 立式单轴圆台磨床 立式拉床

钻、镗小头孔并双面倒角;粗镗大头上半孔并双面 倒角;粗镗大头下半孔并双面倒角(镗头移位) 切断
同时拉削结合面、螺母座面 钻、扩、铰螺栓孔;铣轴瓦锁口槽;钻小头油孔 测量结合面及螺栓孔

组合镗床 (加工小头孔采用钻镗复合刀具) 切断机床
立式拉床 自动线(随行夹具同时装夹连杆体 和连杆盖) 综合自动测量仪

5
6 7 8

9
10 11 12 13

装配连杆及连杆盖、拧紧螺栓
精磨大、小头两端面 称重、去重 精镗连杆小头底孔;压倒套、打标记号;同时精镗 小头钢套孔及大头孔 端面、大小头孔及去重快处去毛刺

全自动拧紧机
立式双轴圆台平面磨床 称重、去重机 三工位组合机床 全自动去毛刺机

14

检查打、小头孔的孔径尺寸、圆度、圆柱度、平行 度及大头端面的厚度

综合自动测量仪

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工

1.连杆大、小头端面的加工 连杆大、小头端面的加工是连杆机械加工中的主要 定位基准,应首先加工出该平面。 ■成批生产时 多采用铣削加工。可在立式组合铣床或立式圆工作台 平面铣床上用硬质合金可转位面铣刀进行铣削加工。 在立式圆工作台平面铣床上加工时,因为连续转动的 圆形工作台上可安装多套铣床夹具,铣削是连续的,装 夹工件和铣削加工又是同时进行的,故生产率较高。 但铣削时铣刀切削是间断的,易发生振动,对加工质 量有一定影响。

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 1.连杆大、小头端面的加工 ■大批量生产时 因连杆毛坯精度高,加 工余量较小,故多采用端 面磨削方法直接磨削连杆 大、小头端面。 连杆大、小头端面的磨 削加工方式有两种: ① 在立轴多砂轮圆形工 作台平面磨床上磨削。
立式五轴圆形工作台平面磨床磨削 连杆大、小头端面示意图

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 1.连杆大、小头端面的加工 磨削过程分两个工步进行: 第一工步是以无凸点标记的一侧端面(非定位 基准面)作为定位 基准,加工有凸点标记一侧的端 面; 第二工步将连杆翻转180°,以有凸点标记一 侧端面定位,加工无凸点标记的一侧端面。磨削时 圆形工作台连续回转,被加工连杆随工作台回转两 周,经一次翻转,完成大、小头两端面的磨削。 因圆形工作台上装有多套磨床夹具,并且磨削 加工与装卸工件时间重合,所以生产率很高。

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 1.连杆大、小头端面的加工 ■大批量生产时 因连杆毛坯精度高,加 工余量较小,故多采用端 面磨削方法直接磨削连杆 大、小头端面。 连杆大、小头端面的磨 削加工方式有两种: ② 在卧式对置双砂轮 平面磨床上同时磨削
卧式对置双砂轮同时磨削连 杆大、小头两端面的示意图

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 2.连杆辅助基准及其它平面的加工 ●辅助基准主要指连杆上的工艺凸台和连杆侧面。 ●其它平面指连杆盖与连杆体的接合面以及连杆盖、 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,接合面精加工常用 磨削。 拉削方式有两种:双滑枕立式外拉床拉削;卧式连 续式拉床拉削。 在立式外拉床上拉削时,为提高生产率和保证各加 工表面的位置精度,常将几个表面组合起来同时进行 拉削。

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 2.连杆辅助基准及其它平面的加工
根据连杆结构不同,有不同的组合加工方式。每种方式都由 两个工步完成。 加工上述表面时,是以小头孔、连杆体大小头端面和大头外 形表面定位。

同时拉削连杆体各表面的组合方式

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 2.连杆辅助基准及其它平面的加工

卧式连续拉床示意图

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 3.连杆大、小头孔的加工
(1)连杆大、小头孔的粗加工和半精加工 ★连杆端面加工后,接着进行小头孔的粗加工和精加工,使 孔的精度达到H7级,以满足作为定位基准的需要。如毛坯孔 已冲出,则以扩孔作为粗加工。尺寸小的连杆毛坯没有预制 孔,则需先钻孔、扩孔,再铰孔或拉孔。 ★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以保证孔的壁厚均匀。 ★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。 ★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,且精度易保证。

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 3.连杆大、小头孔的加工
(1)连杆大、小头孔的粗加工和半精加工 ★对整体式连杆毛坯,大头孔的粗加工,可在切开连杆盖前 或在切断连杆盖后进行。 若在切断前进行加工,要通过偏心扩孔或偏心镗孔加工出 椭圆孔。故多数情况下,大头孔是在切断连杆盖后,并和连 杆体合并在一起进行加工。 生产量较大时,用多轴镗头和多工位夹具或多工位机床进 行加工。大量生产时,可在连杆盖切断后,在连续式拉床上 拉削大头侧面、半圆孔和结合面等一起组合拉削;或在几台 连续式拉床上分别拉削大头侧面、螺栓头及螺母的支承面, 切断连杆盖和拉削连杆盖,连杆体的结合面、半圆孔。

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 3.连杆大、小头孔的加工
(2)连杆大、小头孔的精加工和精整、光整加工

◆连杆大头孔精加工和精整、光整加工是在连杆体和连杆盖 组装后进行的;而小头孔因为在组装前已加工到一定的尺寸 精度,故组装后直接进行精加工。 ◆一般小头底孔和衬套孔采用金钢镗(细镗),大头孔多采 用金钢镗(细镗)及珩磨加工。 也有的连杆小头底孔拉削后,不再进行金刚孔,仅金刚镗 大头孔; 有的连杆小头底孔、大头孔均经珩磨;有的连杆直接利用 双轴精密镗床对大、小头孔进行精加工。

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 3.连杆大、小头孔的加工
(2)连杆大、小头孔的精加工和精整、光整加工 连杆大、小头孔的精加工一般有两种方案: (1)大、小头孔同时加工 大、小头孔同时在专用的卧式双轴金钢镗床或精度镗床上 进行加工。加工时连杆以大小头端面、小头孔和大头侧面定 位,小头孔内的定位销在工件夹紧后抽出,即可同时对大、 小头孔进行加工。 近年来,在加工中心上同时半精镗、精镗连杆大、小头孔 的方法应用越来越广泛。 (2)大、小头孔分别加工 其加工质量在很大程度上取决于镗床夹具的制造精度和定 位的准确性。与大、小头孔同时加工相比,该方法机床和夹 具的调整较容易;由于是单孔加工,产生的切削力小,引起 的工艺系统的振动较小。但易引起较大误差。

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 4.连杆接合面裂解加工工艺 连杆体、连杆盖 整体精锻和撑断工 艺,是在半精加工 后将连杆盖与连杆 体撑断,使撑断面 产生凸凹不平,连 杆盖与连杆体再组 装时只有唯一 的位 置。
定位销 楔形压头 撑断套
A

撑断槽

A

A--A

连杆撑断工艺示意图

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 4.连杆接合面裂解加工工艺 连杆裂解工艺特点: ●连杆盖与连杆体之间只需用螺栓连接,即可保证 相互位置精度; ●能保证连杆盖与连杆体的装配精度; ●以整体加工代替了接合面的分体加工,减少了加 工工序; ●简化了连杆螺栓孔结构设计,降低了对螺栓孔的 加工要求,省去了螺栓孔的精加工和加工设备; ●节材省能、产品质量高、生产成本低等优点。 已在汽车发动机连杆生产中被广泛采用。

§5-2 连杆制造工艺 七、连杆主要表面的机械加工 4.连杆接合面裂解加工工艺 (1)裂解连杆材料 连杆裂解加工对连杆材料要求较高,要求其塑性变 形小、强度较好、脆性适中。 (2)裂解加工连杆的主要工艺过程 粗磨连杆两端面→粗镗及半精镗大、小头孔→钻 、攻螺纹孔→加工裂解槽→撑断→装配螺栓→压衬套 并精整、光整加工衬套→精磨连杆两端面→半精镗及 精镗大、小头孔→铰珩小头孔→清洗→检验。

§5-3 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;

§5-3 曲轴制造工艺

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。

§5-3 曲轴制造工艺

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。

§5-3 曲轴制造工艺
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 ? 62h6Ra 0.32?m

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 ?100h7mm 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 ?30 '
5 4 g ? c m

6.主轴颈、连杆轴颈要进行表面淬火,淬硬深度2mm4mm,55-53HRC。油封轴颈(即安装飞轮轴颈)也要进行表面淬 火,淬硬深度不小于1mm,54-63HRC。

§5-3 曲轴制造工艺

曲轴的机械加工工艺过程在很大程度上取决于生产批量、加工 要求、毛坯种类和热处理安排等。 典型加工顺序为:铣两端面→钻中心孔→粗车→精车→铣削→ 热处理→磨削加工等。

曲轴的机械加工工艺过程

曲轴机械加工过程大致可分为以下几个阶段:

①加工定位基面→粗、精车主轴颈→中间检查; ②粗磨主轴颈→铣定位面→车连杆轴颈→加工定位销孔、油道 孔等次要表面→中间检查; ③中频淬火→半精磨主轴颈→中间检查; ④精磨连杆轴颈→中间检查; ⑤精磨主轴颈→铣键糟→中间检查; ⑥两端孔加工、动平衡→超精加工主轴颈及连杆轴颈→最终检 查。

第九章 汽车典型零件制造工艺

§5-3 曲轴制造工艺

1定位基准的选择。曲轴径向尺寸设计基准为主轴颈 和连杆轴颈的轴线;轴向尺寸基准为止推面。 作为精基准(也为设计基准)的中心孔应先加工,粗基 准为第一、七主轴颈外画表面,并以第四主轴颈两侧 曲柄臂斜面作为轴向定位粗基准。 2关键工序及典型夹具。第一道工序为铣端面、钻中 心孔。曲轴中心孔是否偏移,对加工表面的余量分布 和动平衡有直接影响,所以应使中心孔尽可能接近曲 轴的质量中心。加工时,先铣两端面,后钻中心孔。

曲轴加工工艺过程分析及典型夹具

§5-3 曲轴制造工艺 粗加工主轴颈时,如以中间轴颈作为辅助支承面 和轴向定位面时,则中间轴颈加工应安排在其它轴颈 加工之前进行粗加工或半精加工; 曲柄定位面(也称平台)应在连杆轴颈加工之前进 行加工;油道孔、定位销孔的加工应在轴颈粗磨之后 ,淬火之前进行;表面淬火应在半精磨加工之前进行 ;平衡在精加工之后进行;校直是在容易引起曲轴弯 由变形的工序之后进行,如在粗车、粗磨、热处理工 序之后进行;最终检查在清洗之后进行。

§5-3 曲轴制造工艺
大量生产的六缸汽油机曲轴机械加工工艺过程


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