[精选]第6章汽车典型零件制造工艺.pptx

【主要内容】【主要内容】1.1.齿轮制造工艺结构特点及其结构工艺性、机加齿轮制造工艺结构特点及其结构工艺性、机加工工艺、主要外表加工、检验。工工艺、主要外表加工、检验。2.2.连杆制造工艺结构特点及其结构工艺性、机加连杆制造工艺结构特点及其结构工艺性、机加工工艺、主要外表加工、检验。工工艺、主要外表加工、检验。3.3.箱体零件制造工艺结构特点及其结构工艺性、箱体零件制造工艺结构特点及其结构工艺性、机加工工艺、主要外表加工、检验。机加工工艺、主要外表加工、检验。第第6 6章章 典型零件制造工艺典型零件制造工艺 【学习目标】【学习目标】了解齿轮机械加工工艺及主要外表的加工方法了解齿轮机械加工工艺及主要外表的加工方法 了解曲轴机械加工工艺及主要外表的加工方法了解曲轴机械加工工艺及主要外表的加工方法 了解连杆机械加工工艺及主要外表的加工方法了解连杆机械加工工艺及主要外表的加工方法 了解箱体零件机械加工方法及主要外表的加工了解箱体零件机械加工方法及主要外表的加工 方法方法 能够分析箱体零件的机械加工工艺所注意的问能够分析箱体零件的机械加工工艺所注意的问 题题6.1 6.1 齿轮制造工艺齿轮制造工艺一、汽车齿轮的分类一、汽车齿轮的分类 单联齿轮单联齿轮 多联齿轮多联齿轮 盘类齿轮盘类齿轮 齿齿 圈圈 轴轴 齿齿 轮轮 6.1.1 齿轮的结构特点及其结构工艺性齿轮的结构特点及其结构工艺性 a a）b)b)c)c)d)d)e)e)汽车常用齿轮结构类型汽车常用齿轮结构类型a a单单联联齿齿轮轮 b b 多多联联齿齿轮轮 c c 盘盘形形齿齿轮轮 d d 齿齿圈圈 e e 轴轴齿齿轮轮汽车齿轮的结构特点汽车齿轮的结构特点 轴上自带齿轮轴上自带齿轮孔的长径比孔的长径比L/DL/D1 1孔的长径比孔的长径比L/DL/D1 1有轮毂，孔的长径比有轮毂，孔的长径比L/DL/D1 1无轮毂，孔的长径比无轮毂，孔的长径比L/DL/D1 1 二二.齿轮结构的工艺性齿轮结构的工艺性 1 1产品及零件的工艺性产品及零件的工艺性 指所设计的产品、零部件在满足使用要求的前指所设计的产品、零部件在满足使用要求的前提下，制造、维修的可行性和经济性。提下，制造、维修的可行性和经济性。工艺性包括内容：工艺性包括内容：毛坯的制造、热处理、机械毛坯的制造、热处理、机械加工、装配和维修的结构工艺性及原材料和毛坯的加工、装配和维修的结构工艺性及原材料和毛坯的选择、制造方法、质量和技术要求、选用标准、生选择、制造方法、质量和技术要求、选用标准、生产类型和批量等诸多因素有关。产类型和批量等诸多因素有关。2 2齿轮设计结构工艺性需考虑的问题齿轮设计结构工艺性需考虑的问题1 1双联齿轮之间的距离应足够大。双联齿轮之间的距离应足够大。2 2盘类齿轮便于采用多件顺序加工。盘类齿轮便于采用多件顺序加工。如图示。如图示。齿轮滚刀齿轮滚刀用齿轮滚刀加工双联齿的小齿用齿轮滚刀加工双联齿的小齿 轮时，两轮间应有足够距离轮时，两轮间应有足够距离a a）b b）改改变变盘盘形形齿齿轮轮的的端端面面形形式式，可可提提高高加加工工时时的的支支承承刚刚度度和和生产率生产率 3 3锥齿轮的锥度应合理锥齿轮的锥度应合理 设计骑马式主动锥齿轮时，应考虑铣齿或刨齿设计骑马式主动锥齿轮时，应考虑铣齿或刨齿时刀刃不应伤着小头一侧的轴颈局部，如下图。时刀刃不应伤着小头一侧的轴颈局部，如下图。刨齿刀刨齿刀a)a)悬臂式工艺性较好悬臂式工艺性较好 b b）骑马式工艺性较差骑马式工艺性较差6.1.2 6.1.2 齿轮机加工工艺齿轮机加工工艺 一、齿轮的主要技术要求一、齿轮的主要技术要求 1.1.齿轮精度和齿面粗糙度齿轮精度和齿面粗糙度 重型和中型货车及越野车变速器、分动箱、取重型和中型货车及越野车变速器、分动箱、取力器等齿轮精度力器等齿轮精度7-97-9级，粗糙度为级，粗糙度为Ra3.2mRa3.2m；轿车、；轿车、微型车齿轮精度微型车齿轮精度6-86-8级，粗糙度为级，粗糙度为Ra1.6mRa1.6m。2.2.齿轮孔或轴径尺寸公差和粗糙度齿轮孔或轴径尺寸公差和粗糙度 一般一般6 6级精度的齿轮孔为级精度的齿轮孔为IT6IT6，轴径为，轴径为IT5IT5；7 7级级精度的齿轮孔为精度的齿轮孔为IT7IT7，轴径为，轴径为IT6IT6；Ra0.4Ra0.40.08m0.08m。3.3.端面跳动端面跳动 一般一般6 67 7级精度的齿轮，规定端面跳动量为级精度的齿轮，规定端面跳动量为0.0110.0110.0220.022mmmm，基准端面的，基准端面的Ra 0.011Ra 0.0110.022m0.022m。基准面。基准面Ra 0.40Ra 0.400.80m0.80m，次要外表，次要外表的的 Ra 6.3 Ra 6.325m25m。4.4.齿轮外圆尺寸公差齿轮外圆尺寸公差 一般不加工面一般不加工面IT11IT11，基准面为，基准面为IT8IT8。5.5.热处理要求热处理要求 低碳合金钢齿面渗碳淬火硬度为低碳合金钢齿面渗碳淬火硬度为HRC58HRC586363，心，心部淬火硬度为部淬火硬度为HRC32HRC324848；当；当m mn n3-5mm3-5mm时，渗碳时，渗碳深度深度0.8-1.3mm0.8-1.3mm。中碳钢和中碳合金钢齿面淬火硬。中碳钢和中碳合金钢齿面淬火硬度不低于度不低于HRC53HRC53。二、齿轮的材料和毛坯二、齿轮的材料和毛坯 1.1.材料选择：材料选择：汽车传动轮齿外表硬度要求较高，心部要有汽车传动轮齿外表硬度要求较高，心部要有良好的韧性。良好的韧性。传力齿轮常用材料有传力齿轮常用材料有20GrMnTi20GrMnTi、20GrNiMo20GrNiMo、20MnVB20MnVB、40Gr40Gr、40MnB40MnB、4545等；等；非传力齿轮可用不淬火钢、铸铁、夹布胶木、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。尼龙、工程塑料等制造。2.2.毛坯选择：毛坯选择：锻件、铸件、粉末冶金件等；锻件、铸件、粉末冶金件等；传力齿轮毛坯一般采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，可提高材用模锻件。模锻后，内部纤维对称于轴线，可提高材料强度，如图示。料强度，如图示。采用精铸、精锻等工艺制造齿坯，可实现少、无采用精铸、精锻等工艺制造齿坯，可实现少、无切削加工。切削加工。汽车第一速及倒档齿轮锻件毛坯图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模锻齿轮毛坯材料纤维排列 3.3.齿轮热处理：齿轮热处理：齿轮毛坯必须进行初步热处理，常采用正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，改善切削火或等温退火，以消除内应力，改善切削 加工性加工性齿轮齿面齿轮齿面热处理：对中碳钢或中碳合金钢热处理：对中碳钢或中碳合金钢 常采用高频淬火和低温回火；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炽热处理对低碳合金渗碳钢采用渗碳淬炽热处理。一、基准的选择一、基准的选择 1.1.加工带孔齿轮的齿面时加工带孔齿轮的齿面时 加工孔长径比加工孔长径比L/D1L/D1的单联或多联齿轮时，应的单联或多联齿轮时，应以孔作为主要定位基面，如下图。为了消除孔和心以孔作为主要定位基面，如下图。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。小锥度心轴。6.1.3 6.1.3 齿轮机械加工工艺齿轮机械加工工艺 预加工齿面时，预加工齿面时，可采用能自动定心的可采用能自动定心的可胀心轴或分组的小可胀心轴或分组的小间隙心轴装夹。间隙心轴装夹。2.2.当加工孔长径比当加工孔长径比L/D1L/D1的齿圈或盘形齿轮时的齿圈或盘形齿轮时应先以端面为主要定位基面加工内孔和端面，并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。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。外圆和另一端面。加工齿面时应采用加工齿面时应采用 内孔及端面定位。内孔及端面定位。2 2加工轴齿轮时加工轴齿轮时 当加工轴的外圆外表、外螺纹、圆柱齿轮齿面和当加工轴的外圆外表、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，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、下两顶尖把工件安装在机床的前、后或上、下两顶尖 之间进行加工。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缺乏如以工件两端中心孔定位不方便或安装刚度缺乏 时，常用磨削过的两轴颈定位，装夹在精密的弹时，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。性夹头中进行加工。二、齿轮主要外表的加工二、齿轮主要外表的加工 在大批大量生产条件下生产汽车齿轮，可分为在大批大量生产条件下生产汽车齿轮，可分为粗加工和精加工两个大的阶段。工序安排为：齿坯粗加工和精加工两个大的阶段。工序安排为：齿坯加工加工齿形加工齿形加工齿面热处理齿面热处理热处理后的精加工。热处理后的精加工。1 1齿坯加工齿坯加工 确定齿坯的加工方案，主要是确定内孔、外圆、确定齿坯的加工方案，主要是确定内孔、外圆、端面等外表的加工方法及其加工顺序。端面等外表的加工方法及其加工顺序。成批大量生产中，加工中等尺寸的盘形齿轮齿成批大量生产中，加工中等尺寸的盘形齿轮齿坯时，常采用坯时，常采用车或钻车或钻拉拉多刀车削工艺方案多刀车削工艺方案。2 2齿形加工齿形加工 1 1对于对于8 8级精度以下的软齿面传动齿轮多采级精度以下的软齿面传动齿轮多采用调质用调质 只需用插齿或滚齿成形就能直接满足使用要求；而硬齿只需用插齿或滚齿成形就能直接满足使用要求；而硬齿面传动齿轮，则采用面传动齿轮，则采用滚或插齿滚或插齿剃齿或冷挤剃齿或冷挤齿端加工齿端加工淬火淬火校正孔的加工方案。校正孔的加工方案。2 2对对6 67 7级精度的硬齿面传力齿轮级精度的硬齿面传力齿轮 可采用可采用滚或插齿滚或插齿齿端加工齿端加工外表淬火外表淬火校正基准校正基准磨齿蜗杆砂轮磨齿磨齿蜗杆砂轮磨齿。亦可采用。亦可采用滚或插齿滚或插齿剃齿或剃齿或冷挤冷挤外表淬火外表淬火校正基准校正基准内啮合珩齿的加工方案。内啮合珩齿的加工方案。3 3对于对于5 5级以上精度的齿轮级以上精度的齿轮 一般采用一般采用粗滚齿粗滚齿精滚齿精滚齿外表淬火外表淬火校正基准校正基准粗磨粗磨齿齿精磨齿的加工方案。精磨齿的加工方案。在大批量生产时亦可采用在大批量生产时亦可采用滚齿滚齿粗粗磨齿磨齿精磨齿精磨齿外表淬火外表淬火校正基准校正基准磨削珩齿的加工方案磨削珩齿的加工方案。齿轮滚刀滚切圆柱齿轮示意图齿轮滚刀滚切圆柱齿轮示意图a a）齿轮滚刀滚切齿轮及其运动）齿轮滚刀滚切齿轮及其运动 b b）若干包络线形成的渐开线齿廓）若干包络线形成的渐开线齿廓齿轮齿轮滚刀滚刀被滚切被滚切齿轮齿轮渐开线渐开线齿廓齿廓 3 3齿形加工方法齿形加工方法 对于齿圈或盘形圆柱齿轮的齿形加工，采用展成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，如下图。的相对运动进行切削加工，如下图。对于多联齿轮，当两齿轮间距足够大时，采用在对于多联齿轮，当两齿轮间距足够大时，采用在滚齿机上滚切加工；滚齿机上滚切加工；当两齿轮间距较小或为内齿当两齿轮间距较小或为内齿时，在插齿机上进行插削加工，如下图。时，在插齿机上进行插削加工，如下图。a a）插削小间距齿轮）插削小间距齿轮 b b）插削内齿轮）插削内齿轮 插削双联齿轮和内齿轮插削双联齿轮和内齿轮齿轮插刀齿轮插刀齿端加工，其内容有倒圆、倒棱和去毛刺等，其齿端加工，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。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，如下图。一般在齿轮倒角机进行加工，如下图。a）倒尖角）倒尖角 b b）倒棱）倒棱 c c）倒圆角）倒圆角 d d）齿端倒圆加工）齿端倒圆加工 齿端形状及加工齿端形状及加工指状铣刀指状铣刀齿轮齿轮 4 4热处理的安排热处理的安排齿轮齿面主要采用中频或高频感应加热局部淬火后齿轮齿面主要采用中频或高频感应加热局部淬火后 进行低温回火，以消除内应力，齿轮变形小。应安进行低温回火，以消除内应力，齿轮变形小。应安 排在轮齿初加工之后，精磨之前进行。排在轮齿初加工之后，精磨之前进行。因热处理后会产生变形，故在精磨之前，须对定因热处理后会产生变形，故在精磨之前，须对定 位基面和装配基准内孔、基准端面、轴齿轮的中位基面和装配基准内孔、基准端面、轴齿轮的中 心孔、轴颈等进行修整。心孔、轴颈等进行修整。弧齿锥齿轮齿面的最后加工，采用主、从动锥齿轮弧齿锥齿轮齿面的最后加工，采用主、从动锥齿轮 在研齿机上成对的进行对研，对研后打上记号，装在研齿机上成对的进行对研，对研后打上记号，装 配时成对装配。目前弧齿锥齿轮轮齿齿面热处理后配时成对装配。目前弧齿锥齿轮轮齿齿面热处理后 的精加工已开始使用数控的精加工已开始使用数控CNCCNC磨齿机进行磨齿。磨齿机进行磨齿。三、典型汽车齿轮机械加工工艺过程三、典型汽车齿轮机械加工工艺过程1 1成批生产汽车变速器第一速及倒车齿轮零件的加工工成批生产汽车变速器第一速及倒车齿轮零件的加工工 艺过程艺过程 汽车变速器第一速记倒车齿轮零件简图汽车变速器第一速记倒车齿轮零件简图其零件简图其零件简图如下图如下图其工艺过程其工艺过程如表如表6-16-1所列所列表表6-1 6-1 成批生产汽车同步器变速器第四速齿轮的工艺过程成批生产汽车同步器变速器第四速齿轮的工艺过程 2 2大量生产汽车后桥主减速器主动锥齿轮零件的大量生产汽车后桥主减速器主动锥齿轮零件的 加工工艺过程加工工艺过程 其零件简图如图示；其加工工艺过程如表其零件简图如图示；其加工工艺过程如表6-26-2所列。所列。汽车主减速器主动锥齿轮零件简图汽车主减速器主动锥齿轮零件简图表表6-2 6-2 大批量生产汽车主减速器主动锥齿轮的工艺过程大批量生产汽车主减速器主动锥齿轮的工艺过程2 2大量生产汽车后桥主减速器主动锥齿轮零件大量生产汽车后桥主减速器主动锥齿轮零件 的加工工艺过程的加工工艺过程双面铣端面、钻中心孔双面铣端面、钻中心孔1 1两端面及定位基两端面及定位基 准中心孔的加工准中心孔的加工 采用双工位专用机床采用双工位专用机床夹具在专用机床上先夹具在专用机床上先加工好，如下图。加工好，如下图。常采用液压常采用液压仿形车床进行加仿形车床进行加工，如下图。工，如下图。近年来已开近年来已开始采用数控或程始采用数控或程控车床加工，可控车床加工，可显著缩短基本时显著缩短基本时间和辅助时间，间和辅助时间，提高生产效率。提高生产效率。触销触销样板样板下刀架下刀架工件工件液压仿液压仿形刀架形刀架液压仿形车床加工汽车主动锥齿轮示意图液压仿形车床加工汽车主动锥齿轮示意图2 2轴齿轮外圆外表的车削加工轴齿轮外圆外表的车削加工 一、曲轴工作及结构特点一、曲轴工作及结构特点 1 1曲轴的工作特点曲轴的工作特点曲轴是汽车发动机中最重要的零件之一。曲轴转速很曲轴是汽车发动机中最重要的零件之一。曲轴转速很 高可达高可达6000r/min6000r/min；有很大的燃气压力通过活塞、连杆突然作用到曲轴上，有很大的燃气压力通过活塞、连杆突然作用到曲轴上，以每秒以每秒100100200200次的频率反复冲击曲轴；次的频率反复冲击曲轴；曲轴受到往复、旋转运动的惯性力和力矩的作用。使曲轴受到往复、旋转运动的惯性力和力矩的作用。使 之之 产生弯曲、扭转、剪切、拉压等复杂的交变应力，产生弯曲、扭转、剪切、拉压等复杂的交变应力，也造成曲扭转振动和弯曲振动，易产生疲劳破坏；也造成曲扭转振动和弯曲振动，易产生疲劳破坏；曲轴的主轴颈和连杆轴颈及其轴承副在高压下高速旋曲轴的主轴颈和连杆轴颈及其轴承副在高压下高速旋 转，易造成磨损、发热和烧损。转，易造成磨损、发热和烧损。曲轴一旦发生故障，对发动机有致命的破坏作用。曲轴一旦发生故障，对发动机有致命的破坏作用。6.2 6.2 曲轴制造工艺曲轴制造工艺 2 2曲轴的结构特点曲轴的结构特点 如下图，曲轴结构与一般轴不同，它由如下图，曲轴结构与一般轴不同，它由主轴颈、连杆轴颈、曲柄等组成，其结构细主轴颈、连杆轴颈、曲柄等组成，其结构细长而多曲拐，刚性较差，要求精度高。长而多曲拐，刚性较差，要求精度高。六缸汽油机曲轴结构简图六缸汽油机曲轴结构简图1 1主轴颈、连杆轴颈主轴颈、连杆轴颈直径尺寸公差通常为直径尺寸公差通常为IT6IT6IT7IT7；主；主轴颈宽度极限偏差为轴颈宽度极限偏差为+0.05+0.05-0.15mm-0.15mm；曲拐半径极限偏；曲拐半径极限偏差为差为0.05mm0.05mm；曲轴的轴向尺寸极限偏差为；曲轴的轴向尺寸极限偏差为0.150.150.50mm0.50mm。2 2轴颈长度轴颈长度公差等级为公差等级为IT9IT9IT10IT10。轴颈的形状公差，如。轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差一半之内。圆度、圆柱度控制在尺寸公差一半之内。3 3位置精度，位置精度，包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：一般为包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：一般为100mm100mm之内不大于之内不大于0.02mm0.02mm曲轴各主轴颈的同轴度：小型曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速发动机曲轴为高速发动机曲轴为0.025mm0.025mm，中大型低速发动机曲轴为，中大型低速发动机曲轴为0.030.030.08mm0.08mm；各连杆轴颈的位置度不大于；各连杆轴颈的位置度不大于3030。4 4曲轴的连杆轴颈和主轴颈的外表粗糙度曲轴的连杆轴颈和主轴颈的外表粗糙度为为Ra0.20Ra0.200 0.4m.4m；曲轴的连杆轴颈、主轴颈、曲柄连接处圆角的；曲轴的连杆轴颈、主轴颈、曲柄连接处圆角的外表粗糙度为外表粗糙度为Ra0.4mRa0.4m。二、曲轴主要技术要求二、曲轴主要技术要求曲轴要求材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳曲轴要求材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳 强度和耐磨性。强度和耐磨性。常用材料有：汽油机多用碳素钢或球墨铸铁，常用材料有：汽油机多用碳素钢或球墨铸铁，如如4545钢、钢、40Cr40Cr、35CrMoAl35CrMoAl、QT600-2QT600-2、QT700-2QT700-2等；等；重型汽车发动机曲轴多用合金钢，如重型汽车发动机曲轴多用合金钢，如42Mn2V42Mn2V等等 材料。也可采用高强度球墨铸铁，如材料。也可采用高强度球墨铸铁，如QT900-2QT900-2。曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品 质来决定。批量较大的小型曲轴，采用碳钢模锻；质来决定。批量较大的小型曲轴，采用碳钢模锻；单件小批量的中大型曲轴，采用自由锻造；球墨铸单件小批量的中大型曲轴，采用自由锻造；球墨铸 铁材料则采用铸造毛坯。铁材料则采用铸造毛坯。三曲轴材料与毛坯三曲轴材料与毛坯 1 1粗基准的选择粗基准的选择 为保证曲轴两端中心孔都能钻在两端面的为保证曲轴两端中心孔都能钻在两端面的几何中心几何中心线线上，上，粗基准应选靠近曲轴两端的轴颈粗基准应选靠近曲轴两端的轴颈。为保证其他轴。为保证其他轴颈外圆余量均匀，在钻中心孔后，应对曲轴进行校直。颈外圆余量均匀，在钻中心孔后，应对曲轴进行校直。对于不易校直的铸铁曲轴，在轴颈余量不大的情况对于不易校直的铸铁曲轴，在轴颈余量不大的情况下，为保证所有轴颈都能加工出来，下，为保证所有轴颈都能加工出来，粗基准应选距曲轴粗基准应选距曲轴两端约两端约1 14 4曲轴长度上的主轴颈。曲轴长度上的主轴颈。大批量生产的曲轴毛坯精度高，曲柄不加工。所以大批量生产的曲轴毛坯精度高，曲柄不加工。所以轴向定位粗基准一般选取中间主轴颈两边的曲柄端面轴向定位粗基准一般选取中间主轴颈两边的曲柄端面，这样可以减小其他曲柄的位置误差。这样可以减小其他曲柄的位置误差。6.2.2 6.2.2 曲轴的机械加工曲轴的机械加工 一、曲轴机械加工的定位基准选择一、曲轴机械加工的定位基准选择 2 2精基准的选择精基准的选择 曲轴与一般轴类零件相同，曲轴与一般轴类零件相同，最重要的精基准是中最重要的精基准是中心孔心孔。曲轴的几何轴线中心孔是加工主轴颈和连杆。曲轴的几何轴线中心孔是加工主轴颈和连杆轴颈的精基准。轴颈的精基准。曲轴轴向上的精基准，一般选取曲轴一端的端面曲轴轴向上的精基准，一般选取曲轴一端的端面或轴颈的止推面。但在曲轴的整个加工过程中，定或轴颈的止推面。但在曲轴的整个加工过程中，定位基准要经过屡次转换和修正。位基准要经过屡次转换和修正。曲轴圆周方向上的精基准一般选取曲轴两端曲柄曲轴圆周方向上的精基准一般选取曲轴两端曲柄上的定位平台或法兰上的定位孔。上的定位平台或法兰上的定位孔。二、加工阶段的划分二、加工阶段的划分曲轴的主要机加工部位：曲轴的主要机加工部位：主轴颈、连杆轴颈；主轴颈、连杆轴颈；次要加工部位：次要加工部位：油孔、法兰、曲柄、螺孔、键槽等。油孔、法兰、曲柄、螺孔、键槽等。其他：其他：轴颈外表淬火、探伤、动平衡等；加工过程中轴颈外表淬火、探伤、动平衡等；加工过程中 还要安排校直、检验、清洗等工序。还要安排校直、检验、清洗等工序。加工阶段大致可分为：加工阶段大致可分为：加工定位基准面；粗加工主轴加工定位基准面；粗加工主轴 颈和连杆轴颈；加工润滑油道等次要外表；主轴颈和颈和连杆轴颈；加工润滑油道等次要外表；主轴颈和 连杆轴颈热处理；精加工主轴颈和连杆轴颈；加工键连杆轴颈热处理；精加工主轴颈和连杆轴颈；加工键 槽和轴承孔；动平衡；光整加工主轴颈和连杆轴颈。槽和轴承孔；动平衡；光整加工主轴颈和连杆轴颈。曲轴曲轴主轴颈主轴颈和和连杆轴颈连杆轴颈各外表加工顺序一般为：各外表加工顺序一般为：粗车粗车精车精车粗磨粗磨精磨精磨超精加工。超精加工。三、曲轴的机械加工顺序三、曲轴的机械加工顺序多缸发动机曲轴粗加工时，一般都以中间主轴颈多缸发动机曲轴粗加工时，一般都以中间主轴颈 为辅助定位基准；为辅助定位基准；都为先粗加工和半精加工中间主轴颈，再加工其都为先粗加工和半精加工中间主轴颈，再加工其 他主轴颈；他主轴颈；连杆轴颈的粗、精加工，一般都要以曲轴两端主连杆轴颈的粗、精加工，一般都要以曲轴两端主 轴颈定位，故连杆轴颈的粗、精加工都安排在主轴颈定位，故连杆轴颈的粗、精加工都安排在主 轴颈加工之后进行；轴颈加工之后进行；主轴颈和连杆轴颈需在粗加工后进行高频淬火，主轴颈和连杆轴颈需在粗加工后进行高频淬火，再进入轴颈的精加工；再进入轴颈的精加工；对主轴颈和连杆轴颈还需在精磨后安排光整加工对主轴颈和连杆轴颈还需在精磨后安排光整加工 工序。工序。四、曲轴主要外表的加工四、曲轴主要外表的加工 1 1曲轴中心孔的加工曲轴中心孔的加工铣端面钻中心孔，是曲轴加工的第一道工序。中心孔是铣端面钻中心孔，是曲轴加工的第一道工序。中心孔是 后续加工工序的主要工艺基准；后续加工工序的主要工艺基准；曲轴有几何中心和质量中心曲轴有几何中心和质量中心2 2根轴线，如在普通铣端面钻根轴线，如在普通铣端面钻 中心孔机床上以曲轴两端主轴颈外圆定位，钻出的是几中心孔机床上以曲轴两端主轴颈外圆定位，钻出的是几 何中心孔，被广泛采用。何中心孔，被广泛采用。曲轴的质量中心轴线是自然存在的。如在动平衡曲轴的质量中心轴线是自然存在的。如在动平衡 钻中心孔机床上钻出的孔称质量中心孔，目前使用较钻中心孔机床上钻出的孔称质量中心孔，目前使用较 少，原因是机床的价格太高。少，原因是机床的价格太高。小批量生产中，曲轴的中心孔一般在普通车床上加工。小批量生产中，曲轴的中心孔一般在普通车床上加工。在大批量生产中，曲轴几何中心孔一般在专用的铣端面在大批量生产中，曲轴几何中心孔一般在专用的铣端面 打中心孔机床上进行。打中心孔机床上进行。2 2曲轴主轴颈的粗、精加工曲轴主轴颈的粗、精加工小批量生产时，一般在普通车床上进行车削。小批量生产时，一般在普通车床上进行车削。大批量生产时，在多刀半自动车床上采用成型车大批量生产时，在多刀半自动车床上采用成型车 刀车削，但切削条件较差。刀车削，但切削条件较差。为提高主轴颈的相对位置精度，常采用两次车削为提高主轴颈的相对位置精度，常采用两次车削 工艺。第二次精车时，主要保证轴颈宽度和轴颈工艺。第二次精车时，主要保证轴颈宽度和轴颈 相对位置。相对位置。为减少径向切削力引起的曲轴变形，车削主轴颈为减少径向切削力引起的曲轴变形，车削主轴颈 时，采用较窄的刀具。也可采用大直径盘铣刀或时，采用较窄的刀具。也可采用大直径盘铣刀或 立铣刀在专门铣床上铣削曲轴主轴颈。立铣刀在专门铣床上铣削曲轴主轴颈。当曲轴很长时，需将中间主轴颈事先加工好，当曲轴很长时，需将中间主轴颈事先加工好，用以安放中心架，以提高曲轴的刚度。用以安放中心架，以提高曲轴的刚度。3 3曲轴连杆轴颈的粗、精加工曲轴连杆轴颈的粗、精加工 1 1连杆轴颈的粗加工连杆轴颈的粗加工 小批量生产时小批量生产时，在普通车床上安装专用偏心卡盘，在普通车床上安装专用偏心卡盘分度夹具，利用已粗加工过的主轴颈在偏心卡盘分分度夹具，利用已粗加工过的主轴颈在偏心卡盘分度夹具中定位，使连杆轴颈的轴线与转动轴线重合度夹具中定位，使连杆轴颈的轴线与转动轴线重合并进行加工，如后图所示。并进行加工，如后图所示。曲轴偏心装夹，卡盘上须装平衡块，以免产生曲轴偏心装夹，卡盘上须装平衡块，以免产生振动，主轴转速应适当减小。振动，主轴转速应适当减小。偏心卡盘分度夹具车削连杆轴颈偏心卡盘分度夹具车削连杆轴颈分度板分度板工件工件夹具体夹具体转动轴线转动轴线分度分度定位销定位销成批大量生产时成批大量生产时，连杆轴颈的粗加工可采用多连杆轴颈的粗加工可采用多种工艺方法。主要有种工艺方法。主要有车削法车削法和和铣削法铣削法。车削法及特点车削法及特点 优点：优点：可在可在改装的普通车床改装的普通车床上进行；上进行；缺点：缺点：无法同时加工多个连杆轴颈，生产无法同时加工多个连杆轴颈，生产率低。率低。在成批生产中常采用这种加工方法。在成批生产中常采用这种加工方法。大批量生产时，为提高生产效率，常采用大批量生产时，为提高生产效率，常采用专用半自专用半自动曲轴车床动曲轴车床，工件能在一次装夹下仍以主轴颈，工件能在一次装夹下仍以主轴颈定位同时车削所有连杆轴颈；其刀架数与被加定位同时车削所有连杆轴颈；其刀架数与被加工的连杆轴颈数相等。工的连杆轴颈数相等。特点：特点：生产率很高，适用于单一品种的大批生产率很高，适用于单一品种的大批量生产。量生产。因切削力很大，主轴颈应支撑在中心架上；因切削力很大，主轴颈应支撑在中心架上；为减小曲轴扭转变形，机床采用两端驱动。为减小曲轴扭转变形，机床采用两端驱动。铣削法及特点铣削法及特点 连杆轴颈的铣削加工分为连杆轴颈的铣削加工分为内铣内铣与与外铣外铣，两种都用于，两种都用于多品种大批量生产。多品种大批量生产。内铣曲轴连杆轴颈示意图内铣曲轴连杆轴颈示意图内铣：内铣：分为分为曲轴旋转曲轴旋转和和曲轴曲轴不旋转不旋转两种。两种。高速旋转的内铣刀径向进高速旋转的内铣刀径向进给到连杆轴颈规定的尺寸后，给到连杆轴颈规定的尺寸后，曲轴低速绕主轴颈轴线旋转一曲轴低速绕主轴颈轴线旋转一周，完成一个连杆轴颈的加工。周，完成一个连杆轴颈的加工。加工原理如下图。加工原理如下图。工件不旋转时，内铣加工工件不旋转时，内铣加工所用铣刀不仅绕自身轴线自转，所用铣刀不仅绕自身轴线自转，还绕连杆轴颈公转一周。还绕连杆轴颈公转一周。外铣：外铣：以曲轴两端主轴颈径向定位，轴向定位用止推以曲轴两端主轴颈径向定位，轴向定位用止推面。高速旋转的铣刀径向进给到连杆轴颈规定面。高速旋转的铣刀径向进给到连杆轴颈规定直径尺直径尺寸后，曲轴低速绕主轴颈轴线旋转一周，即可完成连寸后，曲轴低速绕主轴颈轴线旋转一周，即可完成连杆轴颈的加工杆轴颈的加工。外铣曲轴连杆轴颈示意图外铣曲轴连杆轴颈示意图加工原加工原理如下理如下图。图。2 2连杆轴颈的精加工连杆轴颈的精加工 可在专用曲轴磨床上完成；对于大批量可在专用曲轴磨床上完成；对于大批量生产，为了提高生产效率，常采用专用自动生产，为了提高生产效率，常采用专用自动曲轴磨床，能同时完成所有连杆轴颈的磨削曲轴磨床，能同时完成所有连杆轴颈的磨削加工。加工。6.2.36.2.3、大量生产曲轴的机械加工工艺过程、大量生产曲轴的机械加工工艺过程 在汽车发动机的制造中，曲轴的加工多属于大在汽车发动机的制造中，曲轴的加工多属于大批大量生产，按工序分散原则安排工艺过程。表批大量生产，按工序分散原则安排工艺过程。表6-36-3所示为大量生产的六缸汽油机曲轴机械加工工艺过所示为大量生产的六缸汽油机曲轴机械加工工艺过程。程。如表所示，主轴颈的精磨分别在工序如表所示，主轴颈的精磨分别在工序23/24/26/2923/24/26/29四道工序中完成，并广泛采用先进工艺四道工序中完成，并广泛采用先进工艺和高生产率专用机床，实现零件机械加工、检验和和高生产率专用机床，实现零件机械加工、检验和清洗等工序的自动化。清洗等工序的自动化。表表6-3 6-3 大量生产的六缸汽油机曲轴机械加工工艺过程大量生产的六缸汽油机曲轴机械加工工艺过程工序工序号号工工 序序 内内 容容工工 序序 设设 备备1 1铣端面，钻中心孔铣端面，钻中心孔铣钻组合机床铣钻组合机床2 2粗车第粗车第4 4主轴颈主轴颈曲轴主轴颈车床曲轴主轴颈车床3 3校直第校直第4 4主轴颈摆差主轴颈摆差压油机压油机4 4粗磨第粗磨第4 4主轴颈主轴颈双砂轮架外圆磨双砂轮架外圆磨床床5 5车削第车削第4 4主轴颈以外所有的主轴颈主轴颈以外所有的主轴颈曲轴主轴颈车床曲轴主轴颈车床6 6校直主轴颈摆差校直主轴颈摆差压油机压油机7 7粗磨第粗磨第1 1主轴颈与齿轮轴颈主轴颈与齿轮轴颈双砂轮架外圆磨双砂轮架外圆磨床床8 8精车第精车第2 2、3 3、5 5、6 6、7 7主轴颈、油主轴颈、油封轴颈和法兰封轴颈和法兰曲轴车床曲轴车床9 9粗磨第粗磨第7 7轴颈轴颈双砂轮架外圆磨双砂轮架外圆磨床床1010粗磨第粗磨第2 2、3 3、5 5、6 6主轴颈主轴颈双砂轮架外圆磨双砂轮架外圆磨床床1111在第在第1 1、第、第1212曲柄上铣定位面曲柄上铣定位面曲轴定位面铣床曲轴定位面铣床1212车车6 6个连杆轴颈个连杆轴颈曲轴连杆轴颈车曲轴连杆轴颈车床床1313清洗清洗清洗机清洗机1414在连杆轴颈上球窝在连杆轴颈上球窝球形钻孔机球形钻孔机1515在第在第1 1、第、第6 6连杆颈上钻油孔连杆颈上钻油孔深孔组合钻床深孔组合钻床1616在第在第2 2、第、第5 5连杆颈上钻油孔连杆颈上钻油孔深孔组合钻床深孔组合钻床1717在第在第3 3、第、第4 4连杆颈上钻油孔连杆颈上钻油孔深孔组合钻床深孔组合钻床1818在主轴颈上油孔口处倒角在主轴颈上油孔口处倒角交流两相电钻交流两相电钻1919去毛刺去毛刺风动砂轮机风动砂轮机2020高频感应加热淬火局部轴颈外表高频感应加热淬火局部轴颈外表曲轴高频感应加曲轴高频感应加热淬火机热淬火机2121高频感应加热淬火另一局部轴颈外高频感应加热淬火另一局部轴颈外表表曲轴高频感应加曲轴高频感应加热淬火机热淬火机2222校直曲轴校直曲轴压油机压油机2323精磨第精磨第4 4主轴颈主轴颈双砂轮架外圆磨双砂轮架外圆磨床床2424精磨第精磨第7 7主轴颈主轴颈双砂轮架外圆磨双砂轮架外圆磨床床2525车回油螺纹车回油螺纹曲轴回油螺纹车曲轴回油螺纹车床床2626精磨第精磨第1 1主轴颈与齿轮轴颈主轴颈与齿轮轴颈双砂轮架外圆磨双砂轮架外圆磨床床2727精磨带轮轴颈精磨带轮轴颈双砂轮架外圆磨双砂轮架外圆磨床床6.2.4 6.2.4 曲轴轴颈加工新技术曲轴轴颈加工新技术 一、轴颈质量中心孔加工技术一、轴颈质量中心孔加工技术 由于毛坯上几何形状误差和质量分布不匀等原由于毛坯上几何形状误差和质量分布不匀等原因，一般几何中心和质量中心不重合。因，一般几何中心和质量中心不重合。利用几何中心孔作为定位基准进行车削或磨削加利用几何中心孔作为定位基准进行车削或磨削加工时，工件旋转会产生离心力，这不仅影响加工质工时，工件旋转会产生离心力，这不仅影响加工质量，而且加工后余下的动不平衡量较大，在装配前量，而且加工后余下的动不平衡量较大，在装配前的动平衡校验工序中，需屡次反复测量、去重钻的动平衡校验工序中，需屡次反复测量、去重钻孔才能到达要求，影响生产效率。孔才能到达要求，影响生产效率。现在一些国家大都采用了质量中心孔技术，可现在一些国家大都采用了质量中心孔技术，可基本解决采用几何中心孔产生的问题。我国一些曲基本解决采用几何中心孔产生的问题。我国一些曲轴加工企业也已采用了质量中心孔技术。轴加工企业也已采用了质量中心孔技术。二、轴颈车二、轴颈车-拉加工技术拉加工技术 这是这是2020世纪世纪8080年代开展起来的新型加工技术，目前已在年代开展起来的新型加工技术，目前已在曲轴加工中得以应用。曲轴加工中得以应用。1 1车车-拉加工技术的特点拉加工技术的特点 它能在一道工序中同时加工出多缸发动机曲轴的全部主它能在一道工序中同时加工出多缸发动机曲轴的全部主轴颈、连杆轴颈、曲柄臂、平面、台肩等，加工工时短，效轴颈、连杆轴颈、曲柄臂、平面、台肩等，加工工时短，效率高；在任何时间内都只有一个刀齿和工件接触，热负荷和率高；在任何时间内都只有一个刀齿和工件接触，热负荷和机械负荷低，刀具寿命长，机床传动功率小；加工精度高，机械负荷低，刀具寿命长，机床传动功率小；加工精度高，外表粗糙度值小，可取消粗磨轴颈工序；对大、小批量和多外表粗糙度值小，可取消粗磨轴颈工序；对大、小批量和多品种生产均适用。品种生产均适用。2 2车车-拉加工原理拉加工原理 车车-拉加工是利用直线拉刀或圆柱形螺旋形刀具拉加工是利用直线拉刀或圆柱形螺旋形刀具车拉轴颈，实际上是车削和拉削加工的结合。加工时，工件车拉轴颈，实际上是车削和拉削加工的结合。加工时，工件在作旋转运动的同时，刀具也做直线或旋转运动；并依靠刀在作旋转运动的同时，刀具也做直线或旋转运动；并依靠刀具的齿升具的齿升 z z完成切入进给。其工作原理如后图所示。完成切入进给。其工作原理如后图所示。a直线式车一拉 b旋转式车一拉螺线形刀具 c旋转式车一拉 圆柱形刀具 车-拉加工原理图 d-曲柄臂 e-连杆轴颈 -刀具 z-齿升 n-曲轴转速 nWz-刀具转速 V0-切削速度 v-进给速度曲轴轴颈车拉削加工示意图车拉刀具结构1-1-刀具轮毂刀具轮毂 2-2-刀夹刀夹 3-3-扇形刀块扇形刀块 据有关厂测定，车拉后的曲轴尺寸参数：据有关厂测定，车拉后的曲轴尺寸参数：1 1主轴颈直径误差主轴颈直径误差0.04mm0.04mm。2 2主轴颈宽度误差主轴颈宽度误差0.04mm0.04mm。3 3连杆轴颈回转半径误差连杆轴颈回转半径误差0.05mm0.05mm。4 4连杆轴颈分度位置误差连杆轴颈分度位置误差0.07mm0.07mm。车拉后可不再进行粗磨或半精磨，简化了工艺车拉后可不再进行粗磨或半精磨，简化了工艺过程，而且效率高，一次车拉同一相位角的连杆轴过程，而且效率高，一次车拉同一相位角的连杆轴颈的时间分别为颈的时间分别为24s24s和和42s42s，刀具寿命可达，刀具寿命可达20002000件。件。三、圆角深滚压技术三、圆角深滚压技术 施力器施力器 滚轮滚轮 曲轴曲轴 曲轴圆角深滚压示意曲轴圆角深滚压示意图图 曲轴工作时对曲轴工作时对抗疲劳强度有较高抗疲劳强度有较高要求，曲轴轴颈与要求，曲轴轴颈与侧面的连接过渡圆侧面的连接过渡圆角处为应力集中区，角处为应力集中区，为此开展了圆角深为此开展了圆角深滚压技术，以代替滚压技术，以代替成形磨削。成形磨削。圆角深滚压如圆角深滚压如下图。下图。经测定，球墨铸铁曲轴经滚压后寿命可经测定，球墨铸铁曲轴经滚压后寿命可增至增至280%280%，钢制