汽车典型零件制造工艺

第九章
汽车典型零件制造工艺
通常按对口面（又称结合 面）的结构形式分为两类：
平切口 对口面与连杆杆身轴线垂 直，通常用于汽油机；
斜切口 对口面与连杆杆身轴线成 一定的夹角，通常用于柴 油机；
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东风商用车发动机厂生产连杆
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二 ）连杆的主要的技术要求
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齿坯加工
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齿轮机械加工工艺
带孔圆柱齿轮的齿坯加工，可在单轴、 双轴或多轴数控机床上进行。齿轮轴的定位基 准是两端中心孔。钻中心孔前一般先加工轴的 两端面，以防因锻件端面不平整使中心孔钻偏 或折断中心钻头。
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齿坯加工方案的选择取决于齿轮的 轮体结构和生产类型：
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四） 连杆的工艺性分析 1）连杆盖和连杆体的连接方式。
连杆盖和连杆体的定位，传统的方法主要有 连杆螺栓、套筒、齿形和凸肩四种方式，斜切口连 杆常用后三种方式。平切口连杆用连杆螺栓定位， 螺栓和螺栓孔的尺寸公差要求都较高。用套筒定位， 连杆体、连杆盖与套筒相配合孔的尺寸公差和孔中 心距公差要求也都较高。用齿形或凸肩定位，接合 稳定性好，制造工艺简单，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，适于 大批大量生产；成批生产时，可采用铣削方法加工。
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齿形加工
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1.加工方法：成形法和展成法； 2.加工方案：取决于齿轮的精度等级、结构形 状、生产类型和齿轮的热处理方 法及生产工厂的现有条件；
（1）8级精度以下齿轮
调质处理的齿轮用滚齿或插齿就能 满足要求；对于已经淬硬齿轮采用：滚齿→剃齿→齿端加工→ 淬火→校正孔； （2) 6~7级精度齿轮 淬硬齿轮采用：滚齿→齿端加工→ 淬火→校正基准→ 磨齿； （3）5级精度以上 一般采用滚齿→精滚齿→淬火→校正 基准→ 粗磨齿→ 精磨齿
大、小头由细长的杆身连接，刚度差，容易变 形；尺寸、形状和位置公差要求很严格，表面 粗糙度值小，给加工带来许多困难。为区分非 定位端面的杆身和连杆盖上各锻造出一个凸点， 作为标记。
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图9-3 不同工艺凸台的连杆结构
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有些连杆在大、小头侧面有三个或者四个中心 孔作为辅助基准，该定位方法，不仅可以是加工过 程基准不变，而且还可以实现大、小头同时加工
齿轮的材料和毛坯
汽车用齿轮一般转速较高，齿轮的工作状况 也很复杂，这就要求齿轮轮齿表面具有较高的硬度 以提高耐磨性，心部具有良好的韧性以承受冲击载 荷；又由于承受交变载荷而要求轮齿具有较高的疲
劳强度。
汽车传力齿轮常用材料多为低碳合金钢，少 量使用低合金中碳钢，如20CrMnTi、20Cr、20CrMn 等，
汽车制造工艺学
汽车工程系
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发动机连杆制造工艺
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一 ） 连杆的结构特点
连杆是连接活塞与 曲轴的动力功能件。 连杆小头通过活塞销 与活塞相连，连杆大 头与曲轴的连杆轴颈 相连，并把活塞承受 的气体压力传送给曲 轴，是活塞的往复运 动转变成曲轴的旋转 运动。
1.大批量生产的齿坯加工：钻-------→拉-------
→多车刀
① 以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或者扩孔； ②拉孔； ③以孔定位在多刀半自动车床上粗、精外圆、端面 及倒角； 2. 成批生产齿坯加工：车-------→拉-------→
车
①以毛坯外圆或轮毂定位，粗车外圆、端面和内孔； ②以端面支承拉孔；
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连杆大、小头两端面加工：采用粗铣——粗磨—— 精磨或粗磨——半精磨——精磨等加工工艺方案。 连杆小头底孔的加工：一般采用钻孔——拉孔—— 镗孔或钻孔——扩孔——铰孔等加工工艺方案；压入 青铜衬套后，多以金刚镗（细镗）衬套内孔作为最后 加工。 连杆大头的加工，一般采用粗镗——半精镗——精 镗——珩磨工艺方案。 连杆螺栓孔一般采用钻孔——扩孔——铰孔加工。
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曲轴制造工艺
曲轴结构特点
曲轴在发动机内是一个高速旋转的长轴，它将活 塞的直线往复运动变为旋转运动，进而通过飞轮把扭 矩输送给底盘的传动系，同时还骆动配气机构及其它 辅助装置，所以其受力条件相当复杂，除了旋转质量 的离心力外，还承受周期性变化的气体压力和往复惯 性力的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷。为保 证工作可靠，曲轴必须要有足够的强度和刚度，各工 作表面要耐磨。而且润滑良好；
同学们可下载该技术标准，详细研读
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1)连杆小头孔的尺寸公差不低于IT7，表面粗糙度Ra 值不大于0.80μ m，圆柱度公差等级不低于7级。 2)连杆大头孔的尺寸公差与所用轴瓦的种类有关。 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。 4)为了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。
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连杆毛坯主要有两种类型： ①连杆体与连杆盖合在一起的整体式锻件 ②连杆体、连杆盖分开的分开式锻件。 分开锻造的连杆，金属纤维是连续的，因 此具有较高的强度。整体锻造的连杆要增加切 断连杆的工序，切断后连杆盖的纤维是断裂的 ，因而削弱了强度。但整体式连杆因为具有节 材节能、锻造工艺简单且节省锻造模具以及接 合面机械加工量小等特点而被广泛采用。
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4)汽车主减速器轴齿轮(主动锥齿轮)的结构，有悬臂式 和骑马式两种。
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齿轮机械加工的定位基准
带孔齿轮加工其轮齿齿面时采用齿坯内孔（光孔 或花键孔）及端面定位。因为以这些表面作为定位 基准符合基准重合原则；此时，孔和心轴间的间隙 是引起加工误差的主要原因。作为定位基准的孔尺 寸公差要求较严格，一般按H7加工。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 或小锥度心轴（锥度为1/4000~1/6000）。
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Ⅲ类 盘形齿轮，具有轮毂，孔的长径比L/D<1 。 Ⅳ类 齿圈，没有轮毂，孔的长径比L/D<1 。 这两种齿轮的内孔一般为光孔或键槽孔。 Ⅴ类 齿轮轴，齿轮轴上具有一个或一个以上的齿圈。
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齿轮的主要技术要求
1）齿轮精度和表面粗糙度。轿车、微客变速器齿轮 精度为6~8级，表面粗糙度为Ra1.6μm；中重型货车 及越野车变速器齿轮精度为7~9级，表面粗糙度为 Ra3.2μm。 2）齿轮孔或齿轮轴的轴颈尺寸公差和表面粗糙度。 6级精度齿轮，其内孔尺寸公差为IT6，轴颈尺寸公 差为IT5；对于7级精度齿轮，内孔尺寸公差为IT7， 轴颈尺寸公差为IT6；对基准孔或轴颈的尺寸公差和 形状公差应遵循包容原则。表面粗糙度值为 Ra0.4~0.8μm。
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图9-15 齿轮孔长径比 L/D>1齿轮的定位
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图9-16 齿轮孔长径比L/D<1 的盘形齿轮的定位
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齿轮主要加工表面的工序安排
三阶段：齿坯加工、轮齿齿面加工、热处理后的 精加工。
齿坯加工主要是为轮齿齿面加工准备好 定位基准（基面）。 轮齿齿面的加工方案主要取决于齿轮的 精度等级，同时考虑到齿轮的结构特点、生产 类型及热处理方法等。 钢制齿轮的淬火工序，主要是使齿面具 有较高的硬度。而心部要保持一定的韧性。
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齿端倒角加工
(1)去掉齿端锐角齿轮，特别是斜齿轮的齿端锐 角部分g的强度很低(图9-18)，齿面经过淬火很 脆，工作中锐角容易折断，断片会破坏齿轮箱 内的零件，故必须预先把锐角去除。 (2)滑动变速齿轮齿端倒圆角 变速器齿轮换挡 时，为了容易啮合，其齿端要有圆角。 (3)修磨基准孔和端面 作为齿轮定位基面的内 孔和端面，淬火后其形状和尺寸都有—定变化， 轮齿的相对位置也有新的误差。
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三 ） 连杆的材料与毛坯 发动机连杆材料，一般采用45钢或45Cr、 35CrMo，并经调质处理，以提高其强度及抗 冲击能力。也有采用非调质钢如35MnVS，或 采用55钢或球墨铸铁制造连杆的。使用非调 质钢制造连杆可免去调质工艺，节约了工时 和能源。 钢制连杆一般采用锻造方法制造毛坯。 大批大量生产中采用模锻。一般分为初锻和 终锻。
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齿轮制造工艺
齿轮的结构特点
汽车齿轮按照其结构特点分为五类： Ⅰ类 单联齿轮，孔的长径比L/D>1 。 Ⅱ类 多联齿轮，孔的长径比L/D>1 。 这两种齿轮亦称为筒形齿轮，内孔为光孔、键槽孔或 花键孔。
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齿轮结构工艺性分析
1）用滚刀加工双联齿轮小齿轮时，大、小齿轮之间 的距离B要足够大，以免加工时滚刀碰到大齿轮的断 面。
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2）当齿轮较宽时，盘形齿轮的端面形状常做成凹槽 形状，以减轻质量和减少机械加工质量。
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3)盘形齿轮在滚齿机上加工时，为了提高生产率，常 采用多件加工。
3）端面圆跳动。带孔齿 轮齿坯轮毂端面是切齿 时的定位基准，端面对 内孔的跳动量对齿轮的 加工精度有很大影响。 对于6~7级精度的汽车齿 轮规定为0.011~0.022mm。 基准端面的表面粗糙度 为Ra0.4~0.8μm。非定位 和非工作端面表面粗糙 度为Ra6.3~25μm。