1、第八章 典型零件制造工艺,81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/D12）盘类齿轮：有轮毂，孔的长径比L/D13）齿圈：有轮毂，孔的长径比L/D14）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Ra3.2m；轿车齿轮精度不低于7级，粗糙度为Ra1.6m。 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
2、径为IT5；7级精度的齿轮孔为IT7，轴径为IT6；Ra0.40.08m。,3）端面跳动一般67级精度的齿轮，规定端面跳动量为0.0110.022mm，基准端面的Ra 0.40.08m，次要表面的 Ra 6.325m。 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HRC5664，心部淬火硬度为HRC3245；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
3、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
4、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。67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。,82 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
5、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821及图822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823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，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
6、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
7、)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
8、。 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、
9、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824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825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
10、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84和表85为大量生产和成批生产连杆机械加工工艺过程(参看图821和图822)。,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
11、。 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826 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。如图827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828a、图828b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
12、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829a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829b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830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831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
13、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
14、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835为珩磨大头孔的浮动夹具。,83 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
15、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
16、要加工面Ra 1.6m，其它表面Ra 6.3m 2.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
17、.刨削加工特点：精度为IT6IT10，Ra=12.51.6m，床刀具结构简单，通用性强，速度低，效率低，主要用于单件小批生产。 2.铣削加工特点：精度为IT6IT10，Ra=12.50.8m，速度高，位置精度和效率高等。 3.磨削加工特点（精加工）速度高，进给量f小，加工精度高，粗糙度低Ra=0.321.25m，刚性好等。周磨：散热好，质量高，效率低。端磨：刚性好，面积大，质量低，效率高。 4.研磨的特点精度高一般为IT5，质量高，劳动程度大，效率低，设备简单，变形小，主要用于单件小批量生产。,四、箱体孔系加工1.孔系含义：一系列具有相互精度要求的孔。2.分类：平行孔系、同轴孔系、交差孔系。3. 平行孔系加工方法及特点1)找正法a.划线找正：其特点是设备简单，操作难度大，生产质量低，受工人技术水平限制。b.量块心轴找正：其特点是精度较高，效率低，用于小批量生产。c.样板法：其特点是操作迅速，精度高，成本低等。,2)镗模法特点加工精度取决于模具精度，镗杆刚性大，效率高，生产周期长，成本高，用于大批量生产等。3)坐标法特点操作复杂，孔距精度高，生产周期长，用于精密孔加工。4.同轴孔系加工方法：有导向法、模具法和找正法。5.交叉孔系加工方法：有镗磨法和找正法。,
