第五章典型汽车零件的机械加工工艺

齿轮广泛应用于汽车的传动系(变速器、驱动桥)中，其功用是：改变传速比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件。一、齿轮的结构特点及结构工艺性分析汽车中的各种齿轮，按照结构的工艺特点可分为5类：单联齿轮、多联齿轮、盘形齿轮、齿圈、轴齿轮。齿轮一般分为齿圈和轮体两部分，在齿圈上可切出直齿、螺旋齿等齿形，而在轮体上有内孔(光孔、键槽孔、花键孔)或带有轴。1.齿轮的结构特点2.齿轮结构的工艺性分析双联齿轮。盘形齿轮。(3)改变盘形齿轮的结构形式。

(4)对于主动锥齿轮(主减速器轴齿轮)，其结构形式可以有悬臂式和骑马式两种。二、齿轮的机械加工工艺1.齿轮的主要技术要求(1)齿轮精度等级和齿面粗糙度。

(2)齿轮内孔或齿轮轴颈尺寸公差和表面粗糙度。

(3)端面跳动。(4)齿轮外圆尺寸公差。2.齿轮的材料、热处理与毛坯1)齿轮材料的选择

齿轮的材料对齿轮的加工性能和使用寿命有着直接影响。

2)齿轮的热处理

(1)毛坯热处理。(2)齿面热处理。

3)齿轮毛坯

汽车齿轮通常都采用锻造毛坯。3.齿轮机械加工工艺过程定位基准选择

齿轮加工时定位基准应尽量与设计基准相一致，以避免因基准不重合而产生的误差，即要符合“基准重合”原则。齿轮主要加工表面的工序安排

齿轮的机械加工过程是：齿坯加工—齿形加工—齿圈热处理—热处理后的精加工。

(1)齿坯加工。(2)齿形加工。(3)齿端加工。(4)精基准的修整。3)典型汽车用齿轮主要表面的机械加工

(1)汽车第一速及倒车齿轮的机械加工过程。(2)汽车主动锥齿轮的机械加工工艺过程。4.采用数控机床加工齿轮的新工艺齿坯加工

采用数控车床加工该种齿轮坯有两种工艺：(1)两次装夹加工。(2)一次装夹加工。2)齿形的数控加工系统

其主要特点与技术特征为：

(1)切齿过程可控化。

(2)解决了齿形加工调整困难的问题。

(3)提高了齿轮加工精度。一、连杆的结构特点及结构工艺性分析1.连杆的结构特点连杆由大头、小头和杆身等部分组成。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。为了减轻质量并保证连杆体具有足够的强度和刚度，连杆的杆身截面多为工字形，其外表面不需要机械加工。连杆的大头和小头端面，通常都与杆身对称，有些连杆在结构上设计有工艺凸台、中心孔等，作为机械加工时的辅助基准。2.连杆的结构工艺性影响连杆结构工艺性的因素除应考虑一般的结构工艺性外，主要还要考虑以下几点：(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有连杆螺栓、套筒、齿形定位和凸肩定位4种。

(2)连杆大、小头的厚度。考虑到加工时的定位和加工中的传输等，连杆大、小头的厚度应相等。(3)连杆杆身油孔的大小和深度。二、连杆的材料、毛坯及主要技术要求1.连杆的材料与毛坯连杆通常都采用钢质模锻件毛坯。材料一般采用40Cr、45Mn2等合金结构钢，轿车整件精锻连杆的材料为德国牌号C70S6BY。连杆毛坯的锻造工艺方案有两种：整体锻造、连杆体和连杆盖分开锻造。但目前多采用分体锻造工艺，有关连杆的模锻工艺详见《锻造工艺学》等资料。2.连杆的主要技术要求三、连杆的机械加工工艺过程1.定位基准的选择连杆加工工艺过程的大部分工序都采用统一的定位精基准：一个端面、小头孔及工艺凸台。2.加工阶段的划分和加工顺序的安排连杆加工的工艺过程可划分为下3个阶段：

1)粗加工阶段

2)半精加工阶段

3)精加工阶段3.连杆主要表面的加工方法1)两端面的加工

2)大、小头孔的加工

(1)大、小头孔的粗加工和半精加工。

(2)大、小头孔的精加工和光整加工。4.整体精锻连杆盖、裂解新工艺在半精加工后采用连杆盖与连杆体撑断的方法，这样产生的断面凸凹不平，连杆盖与连杆体再组装时的位置唯一。因此，连杆盖与连杆体之间只需要用螺栓连接，即可保证相互之间的位置精度。这样既简化了连杆的加工工艺，保证了连杆盖与连杆体的装配精度，又保证了连杆的强度。轿车发动机连杆的裂解工艺采用六工位回转台式组合裂解专机，通过6个工位完成裂解、装螺栓及预拧紧、定力矩拧紧到屈服点、压装小头衬套并精整。一、箱体零件的结构特点及结构工艺性分析1.箱体零件的结构特点及其分类1)箱体零件的结构特点

箱体零件的结构一般比较复杂，壁薄且壁厚不均匀；既有一个或数个基准面及一些支承面，又有若干精度要求较高的孔系，还有许多供连接用的螺纹孔。2)箱体零件的分类

(1)按功用分，箱体零件可分为主轴箱、变速器、进给箱、操纵箱等。

(2)汽车上的箱体零件，按其结构形状可分为两大类：一类是回转体形的壳体零件，如水泵壳体、差速器壳体及某些后桥壳体，另一类是平面型箱体零件，如汽缸体(机体)、变速器壳体。2.箱体零件的结构工艺特点1）箱体零件主要孔的基本形式及其工艺性箱体零件主要孔的形式如图5-22所示，可概括为通孔(图中a~f)、阶梯孔(图中g)及盲孔(图中h)三大类。2)箱体上同轴线各孔的工艺性

此种情况的孔径排列方式有3种，如图5-23所示。图中a)为孔径大小向一个方向递减，且相邻两孔直径之差大于孔的毛坯加工余量。图中b)为孔径大小从两边向中间递减。图中c)为孔径大小不规则的排列，其工艺性差，应尽量避免。3)箱体上孔中心距大小的工艺性在单件小批生产时，箱体上各孔是用一把镗刀逐个进行加工的，故孔中心距离大小不受限制。但成批大量生产时，孔中心距就不能太小。4)箱体上孔与平面布置的工艺性

当孔与平面不垂直(图5-21d)，在用定尺寸刀具进行加工时，由于刀具上所承受的径向力不均衡，刀具容易引偏，从而会影响孔的位置精度。因此，孔轴线最好与平面垂直，以利于工件安装和加工，并使机床与夹具结构简单。二、箱体零件机械加工工艺过程1.箱体零件的主要技术要求汽车箱体零件的技术要求，除了对毛坯规定一些技术要求外，对于一些主要孔与平面均有较高的技术要求，归纳起来有：主要孔的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度；主要孔与孔、孔与平面的位置公差；主要平面的尺寸公差、平面度和表面粗糙度。2.箱体零件的材料及毛坯对于汽车上的箱体类零件，由于形状较为复杂，通常采用铸造制造毛坯。铸铁具有成型容易、可加工性良好，同时吸振性好，成本低等优点，所以一般都采用铸铁毛坯。近来随着轻量化技术的成熟，轿车上的一些箱体件及变速器壳体已采用铝合金压铸。3.定位基准的选择加工箱体类零件时，各轴承座孔的加工余量应均匀；装入箱体内的全部零件(轴、齿轮等)与不加工的箱体内壁要有足够的间隙。要尽可能使基准重合以及基准统一，以减少定位误差和避免加工过程中的误差积累，从而保证箱体零件的加工精度。精基准的选择最常见的有以下两种方案：一种方案是利用一个平面和该平面上的两个工艺孔定位，即通常所说的一面两孔定位，一般工艺孔孔径公差采用H7~H9，两工艺孔中心距公差±(0.03~0.05)mm；另一种方案是用3个互相垂直的平面作定位基准，如图5-26所示，该方案适用于不具备一面两孔定位基准条件的一些箱体件。2)粗基准的选择(1)中小批量生产时，由于毛坯精度较低，一般采用划线找正。

(2)大批量生产时，毛坯精度较高，可直接以主要孔在夹具上定位，采用专用夹具装夹。4.箱体零件主要加工表面的工序安排(1)先面后孔。

(2)粗、精加工阶段分开。

(3)工序间安排时效处理。

(4)工序集中安排。

(5)加工工艺过程因生产类型与所用设备不同而异。

(6)轿车发动机缸体加工工艺过程。三、箱体零件主要表面的机械加工1.箱体零件平面的加工方法箱体平面加工常用的方法为刨、铣、磨3种。刨削和铣削常作平面的粗加工和半精加工，而磨削则作平面的精加工。2.箱体孔和孔系的加工孔系是指箱体零件上一系列有位置精度要求的孔的组合。孔系可分为平行孔系，同轴孔系和交叉孔系。箱体零件孔系的加工，可在普通镗床或组合镗床上进行，获得孔系各孔之间的位置公差的方法，主要有以下几种。

1)划线找正法和试镗法

2)坐标法