第八章典型零件制造工藝

第一節(jié)齒輪制造工藝一、齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)工藝性分析

1.齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

1）單、多聯(lián)齒輪：孔的長(zhǎng)徑比L/D＞12）盤類齒輪：有輪轂，孔的長(zhǎng)徑比L/D＜13）齒圈：有輪轂，孔的長(zhǎng)徑比L/D＜14）軸齒輪

2.齒輪結(jié)構(gòu)工藝性分析

1）雙聯(lián)齒輪之間的距離應(yīng)足夠大；

2）齒輪的端面應(yīng)盡量減小加工面積；

3）盤類齒輪可采用多件加工；

4）錐齒輪的錐度應(yīng)合理。

a）b)

c)

d)

e)

汽車齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、齒輪加工工藝過(guò)：1.齒輪的主要技術(shù)要求1）齒輪的精度和齒面粗糙度一般貨車變速箱齒輪精度大于8級(jí)，粗糙度為Ra3.2μm；轎車齒輪精度不低于7級(jí)，粗糙度為Ra1.6μm。2）齒輪孔或軸徑尺寸公差和粗糙度一般6級(jí)精度的齒輪孔為IT6，軸徑為IT5；7級(jí)精度的齒輪孔為IT7，軸徑為IT6；Ra0.4～0.08μm。3）端面跳動(dòng)

一般6～7級(jí)精度的齒輪，規(guī)定端面跳動(dòng)量為0.011～0.022mm，基準(zhǔn)端面的Ra0.4～0.08μm，次要表面的Ra6.3～25μm。4）齒輪外圓尺寸公差

一般不加工面IT11基準(zhǔn)面為IT8。5）熱處理要求

低碳合金鋼齒面淬火硬度為HRC56～64，心部淬火硬度為HRC32～45；中碳鋼和中碳合金鋼齒面淬火硬度為HRC53。2.齒輪的材料和毛坯汽車傳動(dòng)齒輪常用材料多為低碳合金鋼，少量使用低合金中碳鋼。如20GrMnTi、20GrNiMo、20MnVB、40Gr、40MnB、45等。毛坯有鍛件、鑄件、粉末冶金件等。3.齒輪機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)：帶孔齒輪加工其齒輪齒面時(shí)采用齒胚內(nèi)孔（光孔或花鍵孔）及斷面定位。用中心孔在機(jī)床兩端尖間定位是，定心精度高；用兩軸頸在彈性?shī)A頭里定位時(shí)，限于夾頭結(jié)構(gòu)的精度，定心精度比用中心孔在機(jī)床兩頂尖間定位低，但夾緊力較大，安裝剛度高。4.齒輪主要加工面的工序安排齒輪的機(jī)械加工主要?jiǎng)澐譃辇X坯加工、輪齒齒面加工和熱處理后的精加工三個(gè)階段。齒坯加工主要是為輪齒齒面加工準(zhǔn)備好定位基準(zhǔn)(基面)，如齒輪的內(nèi)孔和端面、軸齒輪的中心孔、軸頸外圓和端面。此外，還要加工外圓和一些次要的表面，如溝槽、倒角、螺紋以及其他非定位用端面等。因此，確定齒坯的加工方案，主要是確定內(nèi)孔、外圓、端面等表面的加工方法及其加工順序。5.汽車齒輪機(jī)械加工的工藝過(guò)程

影響齒輪加工過(guò)程的因素很多，其中主要有生產(chǎn)類型、齒輪的精度要求、齒輪的結(jié)構(gòu)形式、齒輪尺寸的大小、齒輪的材質(zhì)和現(xiàn)有的設(shè)備情況等。齒輪機(jī)械加工工藝過(guò)程，不同制造企業(yè)雖各不相同，但不論產(chǎn)量大小，歸納氣力啊主要由以下幾部分組成：定位幾面的加工；外表面及其他表面的加工；齒輪齒面的粗、精加工；熱處理；修復(fù)定位基面及精加工裝配基準(zhǔn)；輪齒齒面進(jìn)行熱處理后的精加工。在大批大量生產(chǎn)條件下生產(chǎn)圖所示汽車同步器變速器第四速齒輪，基本上分為粗加工和精加工兩個(gè)階段。三、齒輪主要表面的機(jī)械加工1.齒坯加工帶孔圓柱齒輪的齒胚加工，可在單軸，雙軸或多軸數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行。雙軸或多軸數(shù)控車床效率高，一般幾個(gè)工作軸就相當(dāng)于幾臺(tái)單軸半自動(dòng)車床，每一軸都可實(shí)現(xiàn)多刀切削。軸齒輪的齒胚是階梯軸，因此其齒胚加工方法也近似于階梯軸加工。

2.齒端倒角加工齒輪齒面加工后，還要進(jìn)行齒端倒角。齒輪齒端倒角的形式有兩種：一種是去掉弧齒錐齒輪或斜齒圓柱齒輪輪齒的銳角；另一種是加工變數(shù)器中與同步器結(jié)合套連接的連接齒齒端圓角。3.修磨基準(zhǔn)孔和端面作為齒輪定位基面的內(nèi)孔和端面，熱處理后其尺寸和形狀都有一定的變化，輪齒的相對(duì)位置也有了新的誤差。為了保證輪齒齒面最后精加工(如珩齒或磨齒)和裝配基準(zhǔn)的精度，熱處理后要修磨基準(zhǔn)孔和端面。第二節(jié)

連桿制造工藝一、連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)工藝性分析1.連桿的組成：

連桿由大頭、小頭和桿身等部分組成。2.連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

大頭為分開式結(jié)構(gòu)，連桿體與連桿蓋用螺栓連接。大頭孔和小頭孔內(nèi)分別安裝軸瓦和襯套。連桿桿身的截面多為工字形，其外表面不進(jìn)行機(jī)械加工。圖8—21及圖8—22分別為汽車和拖拉機(jī)連桿簡(jiǎn)圖。

連桿的大頭和小頭端面，一般與桿身對(duì)稱。有些連桿在結(jié)構(gòu)上規(guī)定有工藝凸臺(tái)、中心孔等。3.連桿結(jié)構(gòu)工藝性

1)連桿蓋和連桿體的連接方式連桿蓋和連桿體的定位方式主要有連桿螺栓、套筒、齒形和凸肩四種方式，如圖8—23所示。用連桿螺栓定位，螺栓和螺栓孔的尺寸公差都較小，螺栓孔尺寸公差一般為H7，Ra1.6μm。用套筒定位，連桿體、連桿蓋與套筒配合的孔，精度為H7級(jí)，Ra1.6μm。用齒形或凸肩定位，定位精度高，接合穩(wěn)定性好，制造工藝也較簡(jiǎn)單，連桿螺栓孔為自由尺寸，接合面上的齒形或凸肩可采用拉削方法加工，適用于大批大量生產(chǎn)；成批生產(chǎn)時(shí)，可用銑削方法加工。2)連桿大、小頭厚度

一般采用相等厚度。對(duì)于不等厚度的連桿，為了加工定位和夾緊的方便，在工藝過(guò)程中先按等厚度加工，最后再將連桿小頭加工至所需尺寸。3)連桿桿身油孔的大小和深度

油孔一般為d4～d8mm的深孔。由于深孔加工困難，有些連桿以階梯孔代替小直徑通孔，從而改善了工藝性等。二、連桿的機(jī)械加工工藝1．連桿的技術(shù)要求

1)小頭孔的尺寸精度為IT7，Ra0.8μm；圓柱度公差等級(jí)不低于7級(jí)。小頭襯套孔的尺寸精度為IT6，Ra0.4μm，圓柱度的公差等級(jí)不低于6級(jí)。

2)連桿大頭孔的尺寸公差與所用軸瓦的種類有關(guān)，當(dāng)直接澆鑄巴氏合金時(shí)，大頭底孔為IT9；當(dāng)采用厚壁軸瓦時(shí)，大頭底孔為IT8；當(dāng)采用薄壁軸瓦時(shí)，大頭底孔為IT6，Ra0.8μm，圓柱度公差等級(jí)不低于6級(jí)。3)連桿小頭孔及小頭襯套孔軸線對(duì)連桿大頭孔軸線的平行度：在大、小頭孔軸線所決定的平面的平行方向上，平行度公差值應(yīng)不大于100：0.03；垂直于上述平面的方向上，平行度公差值應(yīng)不大于100：0.06。連桿大、小頭孔距的極限偏差為土0．05mm。連桿大頭兩端面對(duì)連桿大頭孔軸線的垂直度公差不應(yīng)低于8級(jí)，Ra1.25μm。4)保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)對(duì)于連桿的重量及裝在同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)中的連桿重量差都有要求。對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求高的發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)連桿小頭重量和大頭重量分別給以規(guī)定。2．連桿的材料和毛坯

一般采用45、40Cr、35CrMo，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，以提高其強(qiáng)度及抗沖擊能力。有時(shí)用球墨鑄鐵制造連桿的。鋼制連桿一般采用鍛造，球墨鑄鐵采用鑄件。3．連桿機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)

1）連桿的工藝特點(diǎn)是：外形較復(fù)雜，不易定位，大、小頭是由細(xì)長(zhǎng)的桿身連接，剛度差，容易變形；尺寸公差、形狀和位置公差要求很嚴(yán)，表面粗糙度小等。2）連桿定位基準(zhǔn)的選擇保證大頭孔與端面垂直，加工大、小頭孔時(shí)，應(yīng)以一端面為定位基準(zhǔn)。為保證兩孔位置公差要求，加工一孔時(shí)，常以另一孔作為定位基準(zhǔn)，即互為定位基準(zhǔn)。連桿加工中，大多數(shù)工序以大、小頭端面，大孔或小頭孔，零件圖中規(guī)定的工藝凸臺(tái)為精基準(zhǔn)的。如圖8—24所示。有的連桿在大、小頭側(cè)面有三個(gè)或四個(gè)中心孔作為輔助基準(zhǔn)，如圖8—25所示。采用三個(gè)或四個(gè)中心孔的定位方法，實(shí)現(xiàn)大、小頭孔同時(shí)加工。圖8-18不同工藝凸臺(tái)的連桿結(jié)構(gòu)4．連桿主要加工表面的工序安排

連桿的主要加工表面為大、小頭孔、端面、連桿蓋與連桿體的接合面和連桿螺栓孔；次要加工表面為油孔、鎖口槽等。輔助基準(zhǔn)為工藝凸臺(tái)或中心孔。非機(jī)械加工的技術(shù)要求有探傷和稱重。此外，還有檢驗(yàn)、清洗、去毛刺等工序。連桿小頭孔壓入青銅襯套后，多以金剛鏜孔作最后加工，連桿大頭孔多以珩磨作最后加工。1）大頭孔的加工順序一般為粗鏜一半精鏜一金剛鏜一珩磨。2）各表面的加工順序大致可歸納如下：加工大、小頭端面；加工基準(zhǔn)孔(小頭孔)和工藝凸臺(tái)；粗、半精加工主要表面(包括大頭孔、接合面及螺栓孔等)；把連桿蓋和連桿體裝配在一起；精加工連桿總成；校正連桿總重量；對(duì)大、小頭孔進(jìn)行精加工和光整加工。3）合裝后，精鏜大頭孔之前，應(yīng)精磨連桿大頭端面(對(duì)于等厚度的連桿，精磨大、小頭端面)，以提供可靠的定位基準(zhǔn)。5．不同生產(chǎn)類型連桿機(jī)械加工的工藝過(guò)程三、連桿主要表面的機(jī)械加工1．連桿大、小頭端面的加工1）連桿大、小頭端面，是連桿機(jī)械加工中的主要定位基準(zhǔn)。首先加工該表面，可以采用銑削、拉削或磨削加工。2）在連桿蓋和連桿體合裝后，精磨大、小頭端面，以保證連桿蓋和連桿體的端面在同一平面上。3）連桿大、小頭兩端面應(yīng)對(duì)稱于桿身軸線。毛坯精度低時(shí)，多以桿身定位，可以同時(shí)加工兩端面；毛坯精度高時(shí)，可以用連桿一端面定位，加工另一端面，再翻轉(zhuǎn)180加工定位基面。4）成批生產(chǎn)時(shí)，兩端面加工多采用銑削后進(jìn)行磨削。圖8—265）在大批大量生產(chǎn)時(shí)，毛坯精度較高，加工余量較小時(shí)，可直接進(jìn)行磨削。如圖8—27所示。6）連桿蓋與連桿體合裝后，必須精磨兩端面。7）精磨時(shí)可采取如下措施：如圖8—28a、圖8—28b所示。2．連桿輔助基準(zhǔn)和其它平面的加工輔助基準(zhǔn)主要是指連桿上的工藝凸臺(tái)和連桿側(cè)面。其它平面指的是連桿蓋與連桿體的接合面和連桿蓋、連桿體與螺栓頭、螺母的支承面等。這些表面常用銑削或拉削加工，接合面的精加工一般用磨削。1)在圖8—29a的組合加工方式中第1工步拉削連桿體側(cè)面和半圓孔；第2工步拉削接合面和螺栓頭支承面。2)在圖8—29b中第1工步拉削連桿體側(cè)面和螺栓頭支承面；第2工步拉削接合面和半圓孔。以小頭孔、連桿體大、小頭端面和大頭外形表面定位的。3)大批大量生產(chǎn)時(shí)：國(guó)內(nèi)、外廣泛采用連續(xù)式拉床拉削連桿。圖8—30為臥式連續(xù)式拉床示意圖。連桿體與連桿蓋的接合面，拉削后還需進(jìn)行磨削。圖8—31為在立式雙軸圓臺(tái)平面磨床上磨削連桿接合面的夾具。3．連桿大、小頭孔的加工（分粗、半精和精）1)連桿大、小頭孔的粗加工和半精加工

成批生產(chǎn)時(shí)：用轉(zhuǎn)臺(tái)式多工位組合機(jī)床完成小頭孔的鉆或擴(kuò)孔、鉸孔或鏜孔及孔口倒角。小批生產(chǎn)時(shí)：用立式鉆床在一個(gè)工序中完成鉆、擴(kuò)、鉸孔。加工時(shí)，用小頭非加工外圓定位。大量生產(chǎn)時(shí)：用鉆(或擴(kuò))、拉完成小頭孔的粗加工和半精加工。生產(chǎn)率高，且精度容易保證。對(duì)整體式連桿毛坯，大頭孔的粗加工，可在切開連桿蓋前或在切開連桿蓋后進(jìn)行。切開前加工，是當(dāng)端面和小頭孔加工后通過(guò)二次偏心擴(kuò)孔或鏜孔加工切開前加工后，大頭孔是在切開連桿蓋后和連桿體合裝在一起進(jìn)行加工。2)連桿大、小頭孔的精加工和光整加工a.連桿大、小頭孔的金剛鏜保證連桿大、小頭孔距公差和位置公差主要方法。鏜大頭孔和小頭襯套底孔，可分開進(jìn)行，也可以在多軸鏜床上同時(shí)進(jìn)行。b.連桿大頭孔的珩磨連桿大頭孔的最后加工一般用珩磨。只能減少孔本身的尺寸、形狀誤差和粗糙度，不能減少孔的位置誤差。珩磨連桿大頭孔時(shí)，保證軸線位置公差和防止產(chǎn)生喇叭形孔口，可加長(zhǎng)油石長(zhǎng)度，減小越程，使導(dǎo)向可靠。圖8—35為珩磨大頭孔的浮動(dòng)夾具。四、連桿的檢驗(yàn)

連桿的檢驗(yàn)主要分為連桿蓋、連桿體、和連桿總成的檢驗(yàn)。連桿大、小頭孔在兩個(gè)相互垂直方向平行度的檢驗(yàn)方法第三節(jié)

箱體零件制造工藝一、箱體零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)工藝性1.功用：支承連接零部件，使各部保持位置關(guān)系。2.種類：有組合、整體、分離、半封閉式箱體等。3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工位置多，且有數(shù)對(duì)加工難度大的孔，基準(zhǔn)多等特點(diǎn)。4.孔的結(jié)構(gòu)工藝性：

1)通孔的結(jié)構(gòu)工藝性最好；交差孔工藝性差；盲孔工藝性最差；其中通孔中的短孔工藝性最好，階梯孔的工藝性差，

2)同軸孔徑分布有三種，其中孔徑大小向一個(gè)方向遞減，但相鄰孔徑之差大于孔的毛坯加工余量的工藝性好；孔徑大小無(wú)規(guī)則排列工藝性最差；孔徑大小由中間向兩個(gè)方向遞減的工藝較好。5.箱體端面的加工工藝性1)箱體外端面加工工藝性好。2)箱體內(nèi)端面加工工藝性差：其中端面尺寸小于刀具需穿過(guò)孔徑尺寸的工藝性較好，反之，工藝性差。6.箱體裝配基面尺寸應(yīng)大，而且形狀簡(jiǎn)單，便于加工，裝配和檢驗(yàn)。箱體中工藝孔尺寸應(yīng)盡量一致，以減少換刀次數(shù)。二、箱體零件的機(jī)械加工工藝1.箱體零件的主要技術(shù)要求

1）主要孔的精度IT62）孔與孔、孔與面之間有位置度要求

3）主要加工面Ra1.6μm，其它表面Ra6.3μm2.箱體零件的材料和毛坯：

材料碳鋼、鑄鐵、鑄鋁合金；毛坯鑄、焊接件。3.箱體零件機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)

1)精基準(zhǔn)的選擇：小批生產(chǎn)時(shí)，選箱體底面和二側(cè)面作定位基準(zhǔn)；大批生產(chǎn)時(shí)，選一面兩孔作定位基準(zhǔn)。

2)粗基準(zhǔn)選擇：一般選重要孔為粗基準(zhǔn)。小批生產(chǎn)時(shí)，采用劃線找正；大批生產(chǎn)時(shí)，直接以孔在夾具上定位。4.箱體零件主要加工表面的機(jī)械加工工序安排：1)先面后孔原則；2)粗精加工分開；3)合理安排熱處理工序（普通箱體安排一次、精度高的箱體安排二次）。4)合理選擇設(shè)備（針對(duì)批量不同而定）。5.變速器箱體機(jī)械加工生產(chǎn)線的方案1）在專用機(jī)床生產(chǎn)線上加工2）加工中心或柔性生產(chǎn)線加工三、箱體平面加工方法：1.箱體零件的孔和孔系加工箱體零件平面