第八章 典型零件制造工艺

第八章典型零件制造工艺§8—1齿轮制造工艺一、齿轮的结构特点及结构工艺性分析1.齿轮的结构特点：1）单、多联齿轮：孔的长径比L/D＞12）盘类齿轮：有轮毂，孔的长径比L/D＜13）齿圈：有轮毂，孔的长径比L/D＜14）轴齿轮2.齿轮结构工艺性分析1）双联齿轮之间的距离应足够大；2）齿轮的端面应尽量减小加工面积；3）盘类齿轮可采用多件加工；4）锥齿轮的锥度应合理。•二、齿轮加工工艺过：•1.齿轮的主要技术要求•1）齿轮的精度和齿面粗糙度•一般货车变速箱齿轮精度大于8级，粗糙度为Ra3.2μm；轿车齿轮精度不低于7级，粗糙度为Ra1.6μm。•2）齿轮孔或轴径尺寸公差和粗糙度•一般6级精度的齿轮孔为IT6，轴径为IT5；7级精度的齿轮孔为IT7，轴径为IT6；Ra0.4～0.08μm。•3）端面跳动•一般6～7级精度的齿轮，规定端面跳动量为0.011～0.022mm，基准端面的Ra0.4～0.08μm，次要表面的Ra6.3～25μm。•4）齿轮外圆尺寸公差•一般不加工面IT11基准面为IT8。•5）热处理要求•低碳合金钢齿面淬火硬度为HRC56～64，心部淬火硬度为HRC32～45；中碳钢和中碳合金钢齿面淬火硬度为HRC53。•2.齿轮的材料和毛坯•汽车传动齿轮常用材料有20GrMnTi、20GrNiMo、20MnVB、40Gr、40MnB、45等。•毛坯有锻件、铸件、粉末冶金件等。•3.基准的选择：•1)以内孔和端面定位，符合基准重合原则，定位精度高，用于批量生产，但对夹具精度要求高。•2)以外圆和端面定位，定位精度较低，每个加工位需找正，故生产率低，用于单件小批生产。•3)提高齿轮加工精度的措施：•应选择基准重合、统一的方式；用内孔定位时，配合间隙应尽可能减小；定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来。•4.齿轮主要加工面的安排•1）齿轮毛坯的加工：•一般有外圆、端面、孔等为齿轮毛坯加工。在加工中应注意以下三个问题：•a.以齿顶圆为测量基准时，应严格控制齿顶圆的尺寸精度。•b.保证定位端面和定位孔或外圆相互间的垂直度。•c.提高齿轮内孔的制造精度，减小与夹具心轴的配合间隙。2)齿面加工齿面加工方案：8级以下精度齿轮：未淬火的用滚插齿加工；淬火的用滚（插）齿—齿端加工—淬火—校正孔。6—7级精度齿轮：淬火的齿轮，可采用：滚（插）齿—齿端加工—剃齿—表面淬火—校正基准—珩齿的加工方案5级精度的齿轮：采用磨方案：即滚（插）齿—齿端加工—淬火—磨削的加工方案。3)齿端加工：主要包括倒角、倒圆、去毛刺等。一般安排在淬火前；通常是在滚（插）齿之后，剃齿之后加工。5.热处理的安排：毛坯热处理：用正火或调质。齿面热处理：用表面淬火和化学热处理。6.不同生产类型齿轮加工工艺过程如表8.1、8.2。§8—2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。图8—21及图8—22分别为汽车和拖拉机连杆简图。•连杆的大头和小头端面，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，如图8—23所示。•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，Ra1.6μm。•用套筒定位，连杆体、连杆盖与套筒配合的孔，精度为H7级，Ra1.6μm。•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d4～d8mm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，Ra0.8μm；圆柱度公差等级不低于7级。小头衬套孔的尺寸精度为IT6，Ra0.4μm，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，Ra0.8μm，圆柱度公差等级不低于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0．05mm。•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，Ra1.25μm。•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。如图8—24所示。•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，如图8—25所示。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。•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8—4和表8—5为大量生产和成批生产连杆机械加工工艺过程(参看图8—21和图8—22)。•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。图8—265）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。如图8—27所示。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：如图8—28a、图8—28b所示。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。1)在图8—29a的组合加工方式中•第1工步拉削连杆体侧面和半圆孔；•第2工步拉削接合面和螺栓头支承面。2)在图8—29b中•第1工步拉削连杆体侧面和螺栓头支承面；•第2工步拉削接合面和半圆孔。以小头孔、连杆体大、小头端面和大头外形表面定位的。3)大批大量生产时：•国内、外广泛采用连续式拉床拉削连杆。图8—30为卧式连续式拉床示意图。•连杆体与连杆盖的接合面，拉削后还需进行磨削。图8—31为在立式双轴圆台平面磨床上磨削连杆接合面的夹具。•3．连杆大、小头孔的加工（分粗、半精和精）•1)连杆大、小头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。图8—35为珩磨大头孔的浮动夹具。§8—3箱体加工一、箱体零件结构特点及结构工艺性1.功用：支承连接零部件，使各部保持位置关系。2.种类：有组合、整体、分离、半封闭式箱体等。3.结构特点：一般结构复杂，壁薄且不均匀，加工位置多，且有数对加工难度大的孔，基准多等特点。4.孔的结构工艺性：1)通孔的结构工艺性最好；交差孔工艺性差；盲孔工艺性最差；其中通孔中的短孔工艺性最好，阶梯孔的工艺性差，2)同轴孔径分布有三种，其中孔径大小向一个方向递减，但相邻孔径之差大于孔的毛坯加工余量的工艺性好；孔径大小无规则排列工艺性最差；孔径大小由中间向两个方向递减的工艺较好。5.箱体端面的加工工艺性•1)箱体外端面加工工艺性好。•2)箱体内端面加工工艺性差：其中端面尺寸小于刀具需穿过孔径尺寸的工艺性较好，反之，工艺性差。6.箱体装配基面尺寸应大，而且形状简单，便于加工，装配和检验。箱体中工艺孔尺寸应尽量一致，以减少换刀次数。二、箱体机械加工工艺1.主要技术要求1）主要孔的精度IT72）孔与孔、孔与面之间有位置度要求3）主要加工面Ra1.6μm，其它表面Ra6.3μm2.箱体材料及毛坯：材料碳钢、铸铁、铸铝合金；毛坯铸、焊接件。3.箱体定位基准的选择1)精基准的选择：小批生产时，选箱体底面和二侧面作定位基准；大批生产时，选一面两孔作定位基准。2)粗基准选择：一般选重要孔为粗基准。小批生产时，采用划线找正；大批生产时，直接以孔在夹具上定位。•4.加工顺序安排及设备的选择：•1)先面后孔原则；•2)粗精加工分开；•3)合理安排热处理工序（普通箱体安排一次、精度高的箱体安排二次）。•4)合理选择设备（针对批量不同而定）。•5.不同生产类型的变速箱壳体加工工艺过程•见表8-6、8-7所示三、箱体平面加工方法：1.刨削加工特点：精度为IT6～IT10，Ra=12.5～1.6μm，床刀具结构简单，通用性强，速度υ低，效率低，主要用于单件小批生产。2.铣削加工特点：精度为IT6～IT10，Ra=12.5～0.8μm，速度υ高，位置精度和效率高等。3.磨削加工特点（精加工）速度υ高，进给量f小，加工精度高，粗糙度低Ra=0.32～