汽车制造系统自动化及先进制造工艺

图5-17 采用涨断工艺的连杆结构图
图5-18 采用涨断工艺的连杆正在进行激光切槽
图5-2 曲轴基准示意图
第一节 发动机曲轴机械加工工艺
四、曲轴主要表面的加工
１. 曲轴中心孔的加工
２. 曲轴的加工
３. 曲轴的车削加工
(1) 主轴颈车削。
(2) 连杆轴颈车削。 ４. 曲轴的铣削加工
图5-3 连杆轴颈外铣加工
曲轴主轴颈和连杆轴颈的铣削分外铣与内铣两种，外铣加工如图5-3所示，
内铣加工如图5-4所示。
第二节 发动机连杆机械加工工艺
二、连杆机械加工工艺 1. 定位基准的选择 (1) 粗基准选择。 (2) 精基准选择。 2. 连杆主要表面的加工方法 连杆的两端面是连杆加工过程中主要的定位基准面，而且在许多工序中反 复使用，所以应先加工它，并随着工艺过程的进行要逐渐精化，以提高其定位 精度。大批大量生产中，连杆两端面多采用磨削和拉削加工，成批生产多采用 铣削加工。
2020/5/16
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章
汽车制造工艺概述 汽车制造工艺基础 机械加工工艺规程 汽车装配工艺 典型零件制造工艺 车身制造工艺 汽车总装技术 汽车制造系统自动化及先进制造工艺
项目五 典型零件制造工艺
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第一节 第二节 第三节 第四节
发动机曲轴机械加工工艺 发动机连杆机械加工工艺 齿轮制造工艺 车轮制造工艺
图5-13 汽车发动机连杆总成
第二节 发动机连杆机械加工工艺
3. 连杆的技术要求 (1) 连杆大、小头孔。 (2) 连杆端面。 (3) 连杆质量。 4. 连杆材料与毛坯 汽车发动机连杆的材料一般采用45钢（精选碳的质量分数为 0.42%~0.47%）或40Cr、35CrMo，并经调质处理，以提高其强度及抗冲 击能力。锻坯形式有两种：连杆体与连杆盖合在一起的整体锻件和连杆体、 连杆盖分开的分开锻件。
２. 曲轴的技术要求 (1) 轴径长度公差和形状公差； (2) 主轴颈、连杆轴颈本身的精度； (3) 位置精度； (4) 曲轴的连杆轴颈和主轴颈的表面粗糙度。 二、曲轴工艺特征 １. 曲轴材料和毛坯 根据曲轴的实际工作情况,要求其具有较高的抗拉强度、疲劳强度、表 面硬度、耐磨性及高淬透性；芯部要具有一定的韧度；高温下能保持良好的 蠕变强度。 曲轴毛坯的成型方法主要有铸造和模锻两种。 2. 曲轴结构工艺特点 曲轴的形状比较复杂，曲轴的结构刚度较差。
图5-4 连杆轴颈内铣加工
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５. 曲轴的车拉加工 (1) 直线式车拉； (2) 旋转式车拉。 曲轴车拉加工的特点有： ①生产效率高，机床利用率高。②加工精度高。③自动化水平高。
图5-5 直线式车拉原理
图5-6 旋转式车拉原理
第一节 发动机曲轴机械加工工艺
６. 曲轴的磨削加工 ７. 曲轴的超精加工 (1) 轴颈抛光加工。 (2) 曲轴滚磨光整加工。 ８. 曲轴油孔的加工 (1) 曲轴油孔直径小，一般只有５~ ８ｍｍ。 (2) 从主轴颈到连杆颈都是倾斜贯通， 属典型细长孔。 (3) 在曲面上加工，加工工艺性差。
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三、曲轴工艺分析 １. 曲轴加工基准的选择 (1) 径向基准 (2) 轴向基准 (3) 角向基准 2. 加工阶段的划分 曲轴的机械加工工艺过程大致可分为：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表面；主轴颈和连杆轴颈中频表面淬火；精加工主 轴颈和连杆轴颈；加工键槽和轴承孔等；动平衡；光整加工主轴颈和连杆轴颈。
图5-11 曲轴圆角滚压加工
图5-12 圆角滚压后的曲轴轴颈圆角形态
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一、发动机连杆概述 1. 连杆的工况 连杆是汽车发动机中的主要传力部件之一，由大头、小头和杆身等部分组成。 2. 连杆的结构分析 连杆部件由连杆体、连杆盖和螺栓、螺母等组成。连杆结构如图 5-13所示。
图5-14 钻连杆小头孔的粗基准
图5-15 铣连杆端面的粗基准
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３. 整体精锻连杆盖、体的激光涨断（撑断）新工艺 连杆盖、连杆体整体精锻，待半精加工后，采用连杆盖与连杆体涨断的方 法，已在汽车发动机连杆生产中广泛采用。为了保证将涨断而控制在一定范围 内，涨断时连杆盖与连杆体不发生塑性变形，连杆设计时应注意适当减小接合 面面积，并在涨断前在连杆盖与连杆体接合处拉出引断槽，形成应力集中如图 5-17所示，此加工方法已在轿车发动机连杆生产中采用，是连杆加工的新工艺， 如图5-18所示。
图5-7 曲轴连杆轴颈磨削加工
图5-9 曲轴油孔的加工
图5-8 曲轴砂带抛光
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五、曲轴动平衡 曲轴在发动机中高速旋转时，不仅要求曲轴静平衡，而且要求动平衡。而 曲轴的不平衡现象是以主轴颈轴线为中心的质量分布不对称而引起的惯性力所 致。若内燃机旋转质量系统不能保证动平衡，将引起很大振动。所以曲轴平衡 精度的高低对发动机的振动、运行平稳性及寿命都有很大影响。实质上，当曲 轴处于质量不平衡状态时，其质量轴线与旋转轴线不重合，而动平衡工序的目 的就是要在质量不平衡的曲轴上，通过平衡工序自动去除材料或重新分配质量 使其达到平衡状态，如图5-10所示。
图5-10 曲轴动平衡检测
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六、曲轴滚压强化 曲轴圆角滚压是现代曲轴加工的一种新工艺，如图5-11所示。由于曲轴 承受的交变载荷在曲轴的各个部位均产生弯曲、扭转等复杂的交变应力，极 易造成疲劳断裂，尤其在主轴颈与连杆轴颈和连杆臂的过渡处最为突出。 为了减少应力集中、提高疲劳强度，除了在结构上把过渡处设计为过渡 圆角外，同时在工艺实施上对曲轴过渡圆角进行滚压强化，这样可以有效地 提高曲轴的抗疲劳强度。
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一、发动机曲轴概述 1. 曲轴的结构特点 曲轴是汽车发动机中最重要的零件之一，它由主轴颈、连杆轴颈、主轴颈 与连杆轴颈之间的曲柄组成，其结构细长多曲拐、刚性差、要求精度高，因而 安排曲轴加工过程应考虑到这些特点，如图５-１ 所示。
图５-１ 六缸汽车发动机曲轴结构
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