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第八章 典型零件制造工藝,81齒輪制造工藝 一、齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)工藝性分析 1.齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 1）單、多聯(lián)齒輪：孔的長(zhǎng)徑比L/D1 2）盤(pán)類(lèi)齒輪：有輪轂，孔的長(zhǎng)徑比L/D1 3）齒圈：有輪轂，孔的長(zhǎng)徑比L/D1 4）軸齒輪 2. 齒輪結(jié)構(gòu)工藝性分析 1）雙聯(lián)齒輪之間的距離應(yīng)足夠大； 2）齒輪的端面應(yīng)盡量減小加工面積； 3）盤(pán)類(lèi)齒輪可采用多件加工； 4）錐齒輪的錐度應(yīng)合理。,二、齒輪加工工藝過(guò)： 1.齒輪的主要技術(shù)要求 1）齒輪的精度和齒面粗糙度 一般貨車(chē)變速箱齒輪精度大于8級(jí)，粗糙度為Ra3.2m；轎車(chē)齒輪精度不低于7級(jí)，粗糙度為Ra1.6m。 2）齒輪孔或軸徑尺寸公差和粗糙度 一般6級(jí)精度的齒輪孔為IT6，軸徑為IT5；7級(jí)精度的齒輪孔為IT7，軸徑為IT6；Ra0.40.08m。,3）端面跳動(dòng) 一般67級(jí)精度的齒輪，規(guī)定端面跳動(dòng)量為0.0110.022mm，基準(zhǔn)端面的Ra 0.40.08m，次要表面的 Ra 6.325m。 4）齒輪外圓尺寸公差 一般不加工面IT11基準(zhǔn)面為IT8。 5）熱處理要求 低碳合金鋼齒面淬火硬度為HRC5664，心部淬火硬度為HRC3245；中碳鋼和中碳合金鋼齒面淬火硬度為HRC53。,2.齒輪的材料和毛坯 汽車(chē)傳動(dòng)齒輪常用材料有20GrMnTi、20GrNiMo、20MnVB、40Gr、40MnB、45等。 毛坯有鍛件、鑄件、粉末冶金件等。 3.基準(zhǔn)的選擇： 1)以內(nèi)孔和端面定位，符合基準(zhǔn)重合原則，定位精度高，用于批量生產(chǎn)，但對(duì)夾具精度要求高。 2)以外圓和端面定位，定位精度較低，每個(gè)加工位需找正，故生產(chǎn)率低，用于單件小批生產(chǎn)。 3)提高齒輪加工精度的措施： 應(yīng)選擇基準(zhǔn)重合、統(tǒng)一的方式；用內(nèi)孔定位時(shí)，配合間隙應(yīng)盡可能減??；定位端面與定位孔或外圓應(yīng)在一次裝夾中加工出來(lái)。,4.齒輪主要加工面的安排 1）齒輪毛坯的加工： 一般有外圓、端面、孔等為齒輪毛坯加工。在加工中應(yīng)注意以下三個(gè)問(wèn)題： a.以齒頂圓為測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制齒頂圓的尺寸精度。 b.保證定位端面和定位孔或外圓相互間的垂直度。 c.提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減小與夾具心軸的配合間隙。,2)齒面加工 齒面加工方案： 8級(jí)以下精度齒輪：未淬火的用滾插齒加工；淬火的用滾（插）齒齒端加工淬火校正孔。 67級(jí)精度齒輪：淬火的齒輪，可采用：滾（插）齒齒端加工剃齒表面淬火校正基準(zhǔn)珩齒的加工方案 5級(jí)精度的齒輪：采用磨方案：即 滾（插）齒齒端加工淬火磨削的加工方案。 3)齒端加工：主要包括倒角、倒圓、去毛刺等。一般安排在淬火前；通常是在滾（插）齒之后，剃齒之后加工。 5.熱處理的安排：毛坯熱處理：用正火或調(diào)質(zhì)。 齒面熱處理：用表面淬火和化學(xué)熱處理。 6.不同生產(chǎn)類(lèi)型齒輪加工工藝過(guò)程如表8.1、8.2。,82 連桿制造工藝,一、連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)工藝性分析 1.連桿的組成： 連桿由大頭、小頭和桿身等部分組成。 2. 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 大頭為分開(kāi)式結(jié)構(gòu)，連桿體與連桿蓋用螺栓連接。大頭孔和小頭孔內(nèi)分別安裝軸瓦和襯套。連桿桿身的截面多為工字形，其外表面不進(jìn)行機(jī)械加工。圖821及圖822分別為汽車(chē)和拖拉機(jī)連桿簡(jiǎn)圖。 連桿的大頭和小頭端面，一般與桿身對(duì)稱(chēng)。有些連桿在結(jié)構(gòu)上規(guī)定有工藝凸臺(tái)、中心孔等。,3.連桿結(jié)構(gòu)工藝性 1)連桿蓋和連桿體的連接方式 連桿蓋和連桿體的定位方式 主要有連桿螺栓、套筒、齒形和凸肩四種方式，如圖823所示。 用連桿螺栓定位，螺栓和螺栓孔的尺寸公差都較小，螺栓孔尺寸公差一般為H7，Ra 1.6m 。 用套筒定位，連桿體、連桿蓋與套筒配合的孔，精度為H7級(jí)，Ra 1.6m 。 用齒形或凸肩定位，定位精度高，接合穩(wěn)定性好，制造工藝也較簡(jiǎn)單，連桿螺栓孔為自由尺寸，接合面上的齒形或凸肩可采用拉削方法加工，適用于大批大量生產(chǎn)；成批生產(chǎn)時(shí)，可用銑削方法加工。,2)連桿大、小頭厚度 一般采用相等厚度。對(duì)于不等厚度的連桿，為了加工定位和夾緊的方便，在工藝過(guò)程中先按等厚度加工，最后再將連桿小頭加工至所需尺寸。 3)連桿桿身油孔的大小和深度 油孔一般為d4d8mm的深孔。由于深孔加工困難，有些連桿以階梯孔代替小直徑通孔，從而改善了工藝性等。,二、連桿機(jī)械加工工藝 1連桿的主要技術(shù)要求 1)小頭孔的尺寸精度為IT7，Ra 0.8m ；圓柱度公差等級(jí)不低于7級(jí)。小頭襯套孔的尺寸精度為IT6，Ra 0.4m，圓柱度的公差等級(jí)不低于6級(jí)。 2)連桿大頭孔的尺寸公差與所用軸瓦的種類(lèi)有關(guān)，當(dāng)直接澆鑄巴氏合金時(shí)，大頭底孔為IT9；當(dāng)采用厚壁軸瓦時(shí)，大頭底孔為IT8；當(dāng)采用薄壁軸瓦時(shí)，大頭底孔為IT6，Ra 0.8m，圓柱度公差等級(jí)不低于6級(jí)。,3)連桿小頭孔及小頭襯套孔軸線對(duì)連桿大頭孔軸線的平行度： 在大、小頭孔軸線所決定的平面的平行方向上，平行度公差值應(yīng)不大于100：0.03； 垂直于上述平面的方向上，平行度公差值應(yīng)不大于100：0.06。 連桿大、小頭孔距的極限偏差為土005mm。 連桿大頭兩端面對(duì)連桿大頭孔軸線的垂直度公差不應(yīng)低于8級(jí)，Ra1.25m。 4)保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 對(duì)于連桿的重量及裝在同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)中的連桿重量差都有要求。 對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求高的發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)連桿小頭重量和大頭重量分別給以規(guī)定。,2連桿的材料和毛坯 一般采用45、 40Cr、35CrMo，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，以提高其強(qiáng)度及抗沖擊能力。有時(shí)用球墨鑄鐵制造連桿的。 鋼制連桿一般采用鍛造，球墨鑄鐵采用鑄件。 3連桿機(jī)械加工的定位基準(zhǔn) 1）連桿的工藝特點(diǎn)是： 外形較復(fù)雜，不易定位，大、小頭是由細(xì)長(zhǎng)的桿身連接，剛度差，容易變形；尺寸公差、形狀和位置公差要求很?chē)?yán)，表面粗糙度小等。,2）連桿定位基準(zhǔn)的選擇 保證大頭孔與端面垂直，加工大、小頭孔時(shí)，應(yīng)以一端面為定位基準(zhǔn)。 為保證兩孔位置公差要求，加工一孔時(shí)，常以另一孔作為定位基準(zhǔn)，即互為定位基準(zhǔn)。 連桿加工中，大多數(shù)工序以大、小頭端面，大孔或小頭孔，零件圖中規(guī)定的工藝凸臺(tái)為精基準(zhǔn)的。如圖824所示。 有的連桿在大、小頭側(cè)面有三個(gè)或四個(gè)中心孔作為輔助基準(zhǔn)，如圖825所示。采用三個(gè)或四個(gè)中心孔的定位方法，實(shí)現(xiàn)大、小頭孔同時(shí)加工。,4連桿主要加工表面的工序安排 連桿的主要加工表面為大、小頭孔、端面、連桿蓋與連桿體的接合面和連桿螺栓孔；次要加工表面為油孔、鎖口槽等。輔助基準(zhǔn)為工藝凸臺(tái)或中心孔。非機(jī)械加工的技術(shù)要求有探傷和稱(chēng)重。此外，還有檢驗(yàn)、清洗、去毛刺等工序。 連桿小頭孔壓入青銅襯套后，多以金剛鏜孔作最后加工，連桿大頭孔多以珩磨作最后加工。,1）大頭孔的加工順序 一般為粗鏜一半精鏜一金剛鏜一珩磨。 2）各表面的加工順序大致可歸納如下： 加工大、小頭端面；加工基準(zhǔn)孔(小頭孔)和工藝凸臺(tái)；粗、半精加工主要表面(包括大頭孔、接合面及螺栓孔等)；把連桿蓋和連桿體裝配在一起；精加工連桿總成；校正連桿總重量；對(duì)大、小頭孔進(jìn)行精加工和光整加工。 3）合裝后，精鏜大頭孔之前，應(yīng)精磨連桿大頭端面(對(duì)于等厚度的連桿，精磨大、小頭端面)，以提供可靠的定位基準(zhǔn)。 5不同生產(chǎn)類(lèi)型連桿機(jī)械加工的工藝過(guò)程 如表84和表85為大量生產(chǎn)和成批生產(chǎn)連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程(參看圖821和圖822)。,三、連桿主要表面的機(jī)械加工 1連桿大、小頭端面的加工 1）連桿大、小頭端面，是連桿機(jī)械加工中的主要定位基準(zhǔn)。首先加工該表面，可以采用銑削、拉削或磨削加工。 2）在連桿蓋和連桿體合裝后，精磨大、小頭端面，以保證連桿蓋和連桿體的端面在同一平面上。 3）連桿大、小頭兩端面應(yīng)對(duì)稱(chēng)于桿身軸線。毛坯精度低時(shí)，多以桿身定位，可以同時(shí)加工兩端面；毛坯精度高時(shí)，可以用連桿一端面定位，加工另一端面，再翻轉(zhuǎn)180加工定位基面。,4）成批生產(chǎn)時(shí)，兩端面加工多采用銑削后進(jìn)行磨削。圖826 5）在大批大量生產(chǎn)時(shí)，毛坯精度較高，加工余量較小時(shí)，可直接進(jìn)行磨削。如圖827所示。 6）連桿蓋與連桿體合裝后，必須精磨兩端面。 7）精磨時(shí)可采取如下措施： 如圖828a、圖828b所示。 2連桿輔助基準(zhǔn)和其它平面的加 輔助基準(zhǔn)主要是指連桿上的工藝凸臺(tái)和連桿側(cè)面。其它平面指的是連桿蓋與連桿體的接合面和連桿蓋、連桿體與螺栓頭、螺母的支承面等。這些表面常用銑削或拉削加工，接合面的精加工一般用磨削。,1)在圖829a的組合加工方式中 第1工步拉削連桿體側(cè)面和半圓孔； 第2工步拉削接合面和螺栓頭支承面。 2)在圖829b中 第1工步拉削連桿體側(cè)面和螺栓頭支承面； 第2工步拉削接合面和半圓孔。以小頭孔、連桿體大、小頭端面和大頭外形表面定位的。 3)大批大量生產(chǎn)時(shí)： 國(guó)內(nèi)、外廣泛采用連續(xù)式拉床拉削連桿。圖830為臥式連續(xù)式拉床示意圖。 連桿體與連桿蓋的接合面，拉削后還需進(jìn)行磨削。圖831為在立式雙軸圓臺(tái)平面磨床上磨削連桿接合面的夾具。,3連桿大、小頭孔的加工（分粗、半精和精） 1)連桿大、小頭孔的粗加工和半精加工 成批生產(chǎn)時(shí)：用轉(zhuǎn)臺(tái)式多工位組合機(jī)床完成小頭孔的鉆或擴(kuò)孔、鉸孔或鏜孔及孔口倒角。 小批生產(chǎn)時(shí)：用立式鉆床在一個(gè)工序中完成鉆、擴(kuò)、鉸孔。加工時(shí)，用小頭非加工外圓定位。 大量生產(chǎn)時(shí)：用鉆(或擴(kuò))、拉完成小頭孔的粗加工和半精加工。生產(chǎn)率高，且精度容易保證。 對(duì)整體式連桿毛坯，大頭孔的粗加工，可在切開(kāi)連桿蓋前或在切開(kāi)連桿蓋后進(jìn)行。 切開(kāi)前加工，是當(dāng)端面和小頭孔加工后通過(guò)二次偏心擴(kuò)孔或鏜孔加工 切開(kāi)前加工后，大頭孔是在切開(kāi)連桿蓋后和連桿體合裝在一起進(jìn)行加工。,2)連桿大、小頭孔的精加工和光整加工 a.連桿大、小頭孔的金剛鏜 保證連桿大、小頭孔距公差和位置公差主要方法。鏜大頭孔和小頭襯套底孔，可分開(kāi)進(jìn)行，也可以在多軸鏜床上同時(shí)進(jìn)行。 b.連桿大頭孔的珩磨 連桿大頭孔的最后加工一般用珩磨。只能減少孔本身的尺寸、形狀誤差和粗糙度，不能減少孔的位置誤差。 珩磨連桿大頭孔時(shí)，保證軸線位置公差和防止產(chǎn)生喇叭形孔口，可加長(zhǎng)油石長(zhǎng)度，減小越程，使導(dǎo)向可靠。圖835為珩磨大頭孔的浮動(dòng)夾具。,83 箱 體 加 工,一、箱體零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)工藝性 1.功用：支承連接零部件，使各部保持位置關(guān)系。 2.種類(lèi)：有組合、整體、分離、半封閉式箱體等。 3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工位置多，且有數(shù)對(duì)加工難度大的孔，基準(zhǔn)多等特點(diǎn)。 4.孔的結(jié)構(gòu)工藝性： 1)通孔的結(jié)構(gòu)工藝性最好；交差孔工藝性差；盲孔工藝性最差；其中通孔中的短孔工藝性最好，階梯孔的工藝性差， 2)同軸孔徑分布有三種，其中孔徑大小向一個(gè)方向遞減，但相鄰孔徑之差大于孔的毛坯加工余量的工藝性好；孔徑大小無(wú)規(guī)則排列工藝性最差；孔徑大小由中間向兩個(gè)方向遞減的工藝較好。,5.箱體端面的加工工藝性 1)箱體外端面加工工藝性好。 2)箱體內(nèi)端面加工工藝性差：其中端面尺寸小于刀具需穿過(guò)孔徑尺寸的工藝性較好，反之，工藝性差。 6.箱體裝配基面尺寸應(yīng)大，而且形狀簡(jiǎn)單，便于加工，裝配和檢驗(yàn)。箱體中工藝孔尺寸應(yīng)盡量一致，以減少換刀次數(shù)。,二、箱體機(jī)械加工工藝 1.主要技術(shù)要求 1）主要孔的精度IT7 2）孔與孔、孔與面之間有位置度要求 3）主要加工面Ra 1.6m，其它表面Ra 6.3m 2.箱體材料及毛坯： 材料碳鋼、鑄鐵、鑄鋁合金；毛坯鑄、焊接件。 3.箱體定位基準(zhǔn)的選擇 1)精基準(zhǔn)的選擇： 小批生產(chǎn)時(shí)，選箱體底面和二側(cè)面作定位基準(zhǔn)； 大批生產(chǎn)時(shí)，選一面兩孔作定位基準(zhǔn)。 2)粗基準(zhǔn)選擇：一般選重要孔為粗基準(zhǔn)。 小批生產(chǎn)時(shí)，采用劃線找正； 大批生產(chǎn)時(shí)，直接以孔在夾具上定位。,4.加工順序安排及設(shè)備的選擇： 1)先面后孔原則； 2)粗精加工分開(kāi)； 3)合理安排熱處理工序（普通箱體安排一次、精度高的箱體安排二次）。 4)合理選擇設(shè)備（針對(duì)批量不同而定）。 5.不同生產(chǎn)類(lèi)型的變速箱殼體加工工藝過(guò)程 見(jiàn)表8-6、8-7所示,三、箱體平面加工方法： 1.刨削加工特點(diǎn)：精度為IT6IT10，Ra=12.51.6m，床刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，速度低，效率低，主要用于單件小批生產(chǎn)。 2.銑削加工特點(diǎn)：精度為IT6IT10，Ra=12.50.8m，速度高，位置精度和效率高等。 3.磨削加工特點(diǎn)（精加工） 速度高，進(jìn)給量f小，加工精度高，粗糙度低Ra=0.321.25m，剛性好等。 周磨：散熱好，質(zhì)量高，效率低。 端磨：剛性好，面積大，質(zhì)量低，效率高。 4.研磨的特點(diǎn) 精度高一般為IT5，質(zhì)量高，勞動(dòng)程度大，效率低，設(shè)備簡(jiǎn)單，變形小，主要用于單件小批量生產(chǎn)。,四、箱體孔系加工 1.孔系含義：一系列具有相互精度要求的孔。