第一篇：轎車等角速萬向節典型零件的制造工藝

轎車等角速萬向節典型零件的制造工藝

作者：機械工業第九設計研究院 魯立明 來源：AI汽車制造業

現代轎車多采取發動機前置、前輪驅動的總體布置形式，前輪既是轉向輪又是驅動輪。作為轉向輪，要求它能在最大轉角范圍內任意轉動某一角度；作為驅動輪，則要求驅動軸在車輪偏轉以及車輪相對于主減速器上下運動過程中，不間斷地把動力從主減速器傳到驅動車輪上。因此，其驅動軸不能制成整體而要分段，并且要用萬向節連接，以適應行駛時驅動軸各段交角變化的需要。為保證驅動軸兩端角速度變化均勻，其萬向節必須能實現等速傳動，即等角速萬向節（CVJ）。由于現代轎車的前輪大都采用獨立懸架，則靠近差速器處和靠近車輪處均需有等角速萬向節，其功能是將發動機經變速器傳出來的扭矩均勻地傳給驅動輪，同時還要滿足由于車輪跳動而引起的軸向伸縮和轉向要求。

等角速萬向節的分類

常用的轎車等角速萬向節有兩種，分別為：球籠式，即RF型，用在車輪一側，有等速作用，無軸向滑動；筒式，即VL型，用在變速器差速器一側，既有等速作用又能軸向滑動。

前輪驅動用的等角速萬向節驅動軸（亦稱半軸）位于驅動橋差速器和前輪之間，圖1給出了這種傳動系的構成簡圖。扭矩經差速器的內半軸①、VL等角速萬向節②、中半軸③、RF等角速萬向節④、前輪轂⑤傳至驅動輪。

圖1 轎車等速萬向節驅動軸

典型零件的制造工藝

1．外半軸外環

（1）零件特點及毛坯加工

外半軸外環（見圖2）也稱外星輪、鐘形殼，是一個帶有花鍵軸的鐘形零件。鐘的內腔由球道和球面構成，內球面的球心為O。在A－A剖面中，球道的曲線為以A為圓心的圓弧，A與O的偏心距為l1。

圖2 外半軸外環 外半軸外環的材料和毛坯為CF53，鍛件，單件凈質量為1.3kg。毛坯加工采用鍛造方式，經過棒材切斷、加熱、輥鍛、制坯、預鍛、終鍛等幾道工序，然后經過正火處理和噴丸處理。

（2）機械加工工藝過程

方案一：粗、精車外軸頸及端面（CNC車床）→車內圓、端面（CNC車床）→搓花鍵（搓齒機）→清洗（清洗機）→銑球道（球道銑床）→感應淬火（中頻感應淬火機床）→回火（回火爐）→磨端面、外圓（端面外圓磨床）→磨內球面（內球面磨床）→磨球道（球道磨床）→終檢。

方案二：外表面車削（CNC車床）→內表面車削、銑球道（車銑復合設備）→搓花鍵（搓齒機）→清洗（清洗機）→感應淬火（中頻感應淬火機床）→回火（回火爐）→內表面硬車（CNC車床）→內表面球道硬車硬銑（車銑復合設備）→探傷（探傷機）→清洗（清洗機）→終檢。

（3）關鍵工藝和設備

①花鍵加工

因為花鍵模數比較小，模數為1.0583mm，故采用搓齒機搓花鍵，可大大提高效率，且加工質量好。

②球道加工

傳統的工藝是采用球道銑床和球道磨床進行銑削和磨削加工，典型設備有原德國EX-CELL-O公司的球道銑床：XG620可同時加工兩個零件，工件由液壓卡盤水平卡緊，加工完一個球道后夾盤分度60°，銑削主軸固定在復合導軌上，X軸和Z軸數控；XG624采用旋轉工作臺，在銑削加工過程中可進行工件的裝卸；XG610采用3工位，工位1裝卸零件，工位2粗銑，工位3精銑。EX-CELL-O的球道磨床XG660通過B軸的擺動和X軸、Y軸的移動完成工件的磨削（見圖3）。

圖3 EX-CELL-O球道磨床XG660通過B軸的擺動和X軸Y軸的移動完成工件的磨削

采用意大利NOVA的4G-S M 20/130 G型內圓磨床（見圖4）加工等角速萬向節鐘形殼的內球面。通過內插法整形，帶有通過轉動工作頭來自動校正錐度的裝置，磨頭與加工區分開，可在無有害物質的環境中操作。

圖4 NOVA的4G-S M 20/130 G型內圓磨床用于加工等角速萬向節鐘形殼的內球面 對內球面和球道除采用傳統的單機分別磨削外，為保證球道與球面間的位置精度，現已可用硬車、硬銑（德國EMAG的設備）或磨削（意大利NOVA的設備）的方式在同一機床上進行加工。EX-CELL-O的等角速萬向節新型加工設備XG690可將多種型號萬向節零件的軟、硬銑及磨削加工集于一身，更換刀具主軸便可以實現從磨削到硬表面銑削加工的轉換。此外，該機床還可以配置零件自動定位、上料及夾緊。采用硬車、硬銑不僅大大提高了生產效率和零件制造質量，也有利于對環境污染的控制。

對于球道的加工無論是用CBN砂輪磨削還是用CBN球頭銑刀硬銑，其加工方法都是工具高速旋轉進給。一條球道一次進給加工完成，然后工件再分度逐條加工其余5道。目前，更為先進的制造技術是采用精密鍛造工藝直接在毛坯上完成球道的精加工而無須磨削。

③內表面車削

內表面車削可以采用臥式車床、立式車床，也可以采用倒立車床，如EMAG的VSC200。該機床方便零件上下料，即可軟車也可硬車，硬車可以以車代磨，減少對環境的污染。

2.內環

（1）零件特點及毛坯加工

內環（見圖5）也叫內星輪、星形套，中間為花鍵孔，外表面是球心為O的球面，球體上有6個均布的球道。在A－A剖面中，球道的曲線是以B為中心的圓弧，B點偏離O點的距離l1，但與外星輪的偏離方向相反。內星輪的球面與球籠內球面相配合。因此，內星輪與球籠相對運動時只能繞著它們的公共球心O轉動。

圖5 內環

內環的材料和毛坯為20CoNiMa，鍛件，單件凈質量為0.35kg。毛坯加工采用鍛造方式，熱鍛件經過棒材切斷、加熱、終鍛、切邊、沖孔等幾道工序，然后進行正火和噴丸處理。精鍛件經過棒材切斷、加熱、溫鍛、退火、磷皂化、精整等幾道工序。

（2）機械加工工藝過程

方案一：磨削外球面（卡盤式成形磨床）→磨削環形槽（意大利MECCANDORA成形磨床）→清洗（清洗機）→終檢。

方案二：車削一側（CNC車床）→車削另一側（CNC車床）→銑球道（球道銑床）→拉花鍵（拉床）→感應淬火（感應淬火機床）→回火（回火爐）→外表面硬車（CNC車床）→去毛刺（研磨機）→探傷（探傷機）→清洗（清洗機）→終檢。

方案三：車削（臥式雙軸數控車床）→拉花鍵（拉床）→銑球道（球道銑床）→滲碳淬火→磨削外球面（卡盤式成形磨床）→磨削球道（球道磨床）→清洗（清洗機）→終檢。

與方案二、三采用的不同之處是，方案一采用的毛坯為冷擠壓件。

（3）關鍵工藝和設備 ①外表面車削

采用臥式數控車床。如果產量大，還可采用更先進的臥式雙軸數控車床，在一臺車床上同時加工兩個面。

②花鍵加工

采用立式拉床，可采用雙工位或三工位，也可以用精密鍛造（方案一）的工藝方法來完成加工。

③球道加工

球道加工主要有球道銑削，設備有EX-CELL-O的球道銑床XG612、XG622和XG626，加工方式和外環球道銑床相同；球道磨削設備有EX-CELL-O的XG662，加工方式和外環球道磨床XG660相同；以及意大利MECCANDORA的球道磨床。球道磨削加工有兩種方式，通常采用工件固定在專用可分度夾具上旋轉，砂輪進給同時磨削二條球道的方式進行；或者采用砂輪沿球道軌跡進給磨削的方法，球道軌跡可數控編程。

內環的球道也可以用硬銑（方案二）和精密鍛造（方案一）的工藝方法來完成加工。

④外球面加工

采用外圓磨床進行磨削，如意大利NOVA的PGE 10/70 型外圓磨床（見圖6），用于加工內環的外球面。外球面加工也可以采用硬車，以車代磨。

圖6 NOVA的PGE 10/70 型外圓磨床用于加工內環的外球面

3.保持架

（1）零件特點及毛坯加工

保持架也叫球籠，是一個空心球體。內外球面同心，球心為O，在球體上開有6個均布的能分別容納一個鋼球的長圓形球槽。球籠的內球面與內星輪的外球面相配合。外球面與外星輪的內球面相配合，球心O是內星輪、外星輪相對運動的公共中心。因此，球籠有兩個作用：一是使內星輪、外星輪圍繞同一中心O轉動，二是使6顆鋼球保持在同一平面上。

保持架的材料為SAE8617A鋼管，單件凈質量為0.28kg。毛坯加工主要采用無屑切斷、冷成形的工藝方式，也可采用割管后光飾并滾壓成形的方式。

（2）機械加工工藝過程

方案一：平端面，切斷（切斷機）→壓成腰鼓（滾擠壓機）→沖窗口（沖床）→車外球面、內球面（臥式雙軸數控車床）→拉窗口（三工位拉床）→清洗（清洗機）→滲碳（熱處理機床）→噴丸（噴丸機）→磨外球面（外圓磨床）→磨內球面（內圓磨床）→磨削窗口（窗口磨床）→拋光（拋光機）→清洗（清洗機）→終檢。

方案二：平端面，切斷（切斷機）→壓成腰鼓（滾擠壓機）→沖窗口（沖床）→車內球面（CNC車床）→滲碳淬火（熱處理機床）→內表面硬車（CNC車床）→銑窗口（銑床）→外表面硬車、銑窗口（車銑復合設備）→表面光整（研磨機）→探傷（探傷機）→清洗（清洗機）→終檢。

（3）關鍵工藝和設備

①沖窗口：工件壓成腰鼓后，用沖床沖6個窗口，典型設備如英國GEORG的PHE100S沖床、英國DUNBAR & COOK沖床。

②拉窗口：采用拉床拉削保持架的窗口，有雙工位、三工位、四工位的，可同時拉削2～4個工件，典型設備如德國HOFFMANN 拉床。

③內、外球面磨削：采用內、外圓磨床磨削內外球面，典型設備有美國BRYANT公司的磨床；意大利NOVA（諾瓦）外圓磨床，用于加工保持架外球面?，F在，內、外球面的加工還可采用硬車加工。

④窗孔磨削：采用6支臥置的CBN砂輪同時進給，先磨下窗孔，再磨上窗孔。在磨削的同時，工件進行圓周小幅擺動。典型設備有EX-CELL-O的XG650窗口磨床，該機床對保持架窗口上下面磨削，使用六軸對保持架的6個窗口同時進行磨削，如圖7所示，可以保證保持架窗口的平行度要求。

圖7 EX-CELL-O的XG650窗口磨床，使用六軸對保持架的6個窗口同時進行磨削，可以保證保持架窗口的平行度要求

對于窗孔精度要求相對較低的可軸向移動的球籠式萬向節保持架，也可采用拉削后控制熱處理變形的方法而不進行窗孔磨削加工。

4.半軸

（1）零件特點及毛坯加工

半軸分成兩類，一類為實心半軸，另一類為空心半軸。實軸毛坯用棒材?？招妮S管部分用鋼管，二端花鍵軸一般用冷擠壓鍛件，空心軸也可用鋼管懸壓鍛造的方式來直接制成毛坯。半軸的材料和毛坯為SAE1050棒料，左半軸單件凈質為0.6kg，右半軸單件凈質為2.0kg?？招陌胼S為管料和棒料，空心軸凈質量為1.7kg。

（2）機械加工工藝過程

方案一：平端面，切斷（鋸床）→打頂尖孔、車外圓、滾花鍵（六軸自動車床）→車中間部（CNC臥式車床）→感應淬火（感應淬火機床）→校直（油壓機）→磁力探傷（磁力探傷機）→噴粉（涂裝設備）→終檢。

方案二：

空心管下料（切斷機）→銑焊接平面（銑床）→焊接（焊機）→軸兩端車加工成形（車床）→搓花鍵（搓齒機）→精車（車床）→去毛刺（去毛刺設備）→清洗（清洗機）→淬火、回火、檢查（淬火機床）→校直（校直機）→探傷（探傷機）→清洗（清洗機）→終檢。

實心軸下料與空心管下料步驟基本相同，只是銑端面后無需進行焊接，直接進行軸兩端的車加工成形。

（3）關鍵工藝和設備

①花鍵加工：花鍵加工一般采用搓齒工藝（方案二），關鍵設備為搓齒機。方案一為在六軸自動車床上與外圓一起加工，但也有采用模具進行冷擠壓成形的制造工藝。

②淬火加工：中頻淬火通常采取掃描式和整體式淬火。整體式淬火的生產效率很高，適合于單品種、大批量生產，而掃描式淬火則較適合于多品種、小批量生產。5.VL外環

（1）零件特點及毛坯加工

VL外環（見圖8）又稱外星輪、筒形殼，其內圓柱面上有6條與內星輪球道傾斜角度（15）相同，并且相鄰二條球道傾斜方向相反的直球道。

圖8 VL外環

VL外環的材料為CF53，鍛件，單件凈質量為0.7kg，采用鍛造方式，工序流程基本同內環熱鍛件。

（2）機械加工工藝過程

方案一：車削（CNC雙軸臥式車床）→拉球道（兩工位拉床）→中頻淬火（淬火設備）→回火（回火設備）→鉆6孔（鉆孔機床）→噴丸（噴丸機）→清洗（清洗機）→分檔。

方案二： 車削一側（CNC車床）→車削另一側（CNC車床）→銑球道（球道銑床）→中頻淬火（淬火設備）→回火（回火設備）→鉆6孔（鉆孔機床）→表面光整（研磨機）→探傷（探傷機）→清洗（清洗機）→終檢。

（3）關鍵工藝和設備

關鍵工藝主要有拉球道、中頻淬火、鉆孔、銑球道等。為提高生產效率和保證零件加工質量，拉球道采用立式自動多工位機床進行加工。同時，為降低制造成本，避免球道精加工設備的投資，大多采用中頻淬火后球道尺寸分檔的方法與柱形球道外環配套裝配。

結束語

等角速萬向節是現代汽車必備的關鍵部件之一，它的出現促進了前輪驅動汽車和全輪驅動汽車的進步和發展。由于等角速萬向節結構比較復雜、制造工藝精密，早期受制造水平的制約發展緩慢。隨著制造水平的不斷提高，等角速萬向節技術得到了迅猛發展，并已逐漸形成一套獨具特色的制造體系。

第二篇：轎車等角速萬向節典型零件的制造工藝機械工業

轎車等角速萬向節典型零件的制造工藝機械工業

現代轎車多采取發動機前置、前輪驅動的總體布置形式，前輪既是轉向輪又是驅動輪。作為轉向輪，要求它能在最大轉角范圍內任意轉動某一角度；作為驅動輪，則要求驅動軸在車輪偏轉以及車輪相對于主減速器上下運動過程中，不間斷地把動力從主減速器傳到驅動車輪上。因此，其驅動軸不能制成整體而要分段，并且要用萬向節連接，以適應行駛時驅動軸各段交角變化的需要。為保證驅動軸兩端角速度變化均勻，其萬向節必須能實現等速傳動，即等角速萬向節（CVJ）。由于現代轎車的前輪大都采用獨立懸架，則靠近差速器處和靠近車輪處均需有等角速萬向節，其功能是將發動機經變速器傳出來的扭矩均勻地傳給驅動輪，同時還要滿足由于車輪跳動而引起的軸向伸縮和轉向要求。

等角速萬向節的分類

常用的轎車等角速萬向節有兩種，分別為：球籠式，即RF型，用在車輪一側，有等速作用，無軸向滑動；筒式，即VL型，用在變速器差速器一側，既有等速作用又能軸向滑動。

前輪驅動用的等角速萬向節驅動軸（亦稱半軸）位于驅動橋差速器和前輪之間，圖1給出了這種傳動系的構成簡圖。扭矩經差速器的內半軸①、VL等角速萬向節②、中半軸③、RF等角速萬向節④、前輪轂⑤傳至驅動輪。

圖1 轎車等速萬向節驅動軸

典型零件的制造工藝

1．外半軸外環

（1）零件特點及毛坯加工

外半軸外環（見圖2）也稱外星輪、鐘形殼，是一個帶有花鍵軸的鐘形零件。鐘的內腔由球道和球面構成，內球面的球心為O。在A－A剖面中，球道的曲線為以A為圓心的圓弧，A與O的偏心距為l1。

圖2 外半軸外環

外半軸外環的材料和毛坯為CF53，鍛件，單件凈質量為1.3kg。毛坯加工采用鍛造方式，經過棒材切斷、加熱、輥鍛、制坯、預鍛、終鍛等幾道工序，然后經過正火處理和噴丸處理。

（2）機械加工工藝過程

方案一：粗、精車外軸頸及端面（CNC）→車內圓、端面（CNC車床）→搓花鍵本文由酚醛泡沫板www.tmdps.cn 冷凝壁掛爐www.tmdps.cn 冷凝壁掛爐www.tmdps.cn 冷凝壁掛爐www.tmdps.cn 冷凝壁掛爐www.tmdps.cn 冷凝壁掛爐www.tmdps.cn 冷凝壁掛爐www.tmdps.cn 冷凝壁掛爐www.tmdps.cn 聯合整理發布

第三篇：汽車典型零件制造技術

四川航天職業技術學院

專 業: 汽車典型零件制造技術 班 級: 13級 姓 名: 劉灣 學 號: 201316021032

2016 年 4 月 7 日

二、銑削與鏜削

三、鉆削、鉸削和擴孔

四、磨削

五、齒形加工

任務二汽車制造中的機械加工工藝

一、機械加工工藝規程的設計

二、工件的定位與基準

三、機械加工工藝路線的制訂

四、加工余量、工序尺寸及其公差的確定

五、尺寸鏈的原理與應用

項目三汽車軸套類零件的加工

任務一汽車曲軸的加工

一、汽車曲軸的結構特點及材料

二、曲軸加工的技術要求

三、曲軸加工分析與工藝過程

通過本課程的學習可以使學生加深對汽車零件制造的了解和學習，有助于將來從事本行業的發展。

第四篇：發動機典型零件工藝分析

發動機廠典型零件的結構及其工藝分析

汽車發動機缸體加工工藝分析

1.1 汽車發動機缸體結構特點及其主要技術要求

發動機是汽車最主要的組成部分，它的性能好壞直接決定汽車的行駛性能，故有汽車心臟之稱。而發動機缸體是發動機的基礎零件，通過它把發動機的曲柄連桿機構(包括活塞、連桿、曲軸、飛輪等零件)和配氣機構(包括缸蓋、凸輪軸、進氣門、排氣門、進氣歧管、排氣歧管、氣門彈簧，氣門導管、挺桿、挺柱、搖臂、搖臂支座、正時齒輪)以及供油、潤滑、冷卻等機構聯接成一個整體。它的加工質量會直接影響發動機的性能。1.1.1缸體的結構特點

由于缸體的功用決定了其形狀復雜、壁薄、呈箱形。其上部有若干個經機械加的穴座，供安裝氣缸套用。其下部與曲軸箱體上部做成一體，所以空腔較多，但受力嚴重，所以它應有較高的剛性，同時也要減少鑄件壁厚，從而減輕其重量，而氣缸體內部除有復雜的水套外，還有許多油道。1.1.2缸體的技術要求

由于缸體是發動機的基礎件，它的許多平面均作為其它零件的裝配基準，這些零件之間的相對位置基本上是由缸體來保證的。缸體上的很多螺栓孔、油孔、出砂孔、氣孔以及各種安裝孔都能直接影響發動機的裝配質量和使用性能，所以對缸體的技術要求相當嚴格。現將我國目前生產的幾種缸體的技術要求歸納如下：

1）主軸承孔的尺寸精度一般為IT5～IT7，表面粗糙度為Ral6—0.8μm，圓柱度為0.007~0.02mm，各孔對兩端的同軸度公差值為￠0.025～0.04mm。

2）氣缸孔尺寸精度為IT5～IT7，表面粗糙度為Ral.6～0.8μm，有止口時其深度公差為0.03～0.05mm，其各缸孔軸線對主軸承孔軸線的垂直度為0.05mm。

3）各凸輪軸軸承孔的尺寸精度為IT6～IT7，表面粗糙度為Ra3.2～0.8μm，各孔的同軸度公差值為0.03～0.04mm。

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第 2 頁 4）各凸輪軸軸承孔對各主軸承孔的平行度公差值為0.05～0.1mm。5）挺桿尺寸精度為ITO~IT7，表面粗糙度為Ral.6~0.4m,且對凸輪軸軸線的垂直度為0.04～0.06mm。

6）以上各孔的位置公差為0.06～0.15mm。

7）頂面(缸蓋的安裝基面)及底面的平面度為0.05～0.10mm，頂面的表面粗糙度為Ral.6～0.8μm，且對主軸承中心線的尺寸公差為0.1~0.15mm。

8）后端面(離合器殼安裝面)粗糙度為Ra3.2～1.6μm，且與主軸承孔軸線垂直度為0.05～0.08mm

9）主軸承座接合面粗糙度為Ra3.2～1.6μm，鎖口的寬度公差為0.025～0.05mm。

1.2 缸體的材料和毛坯制造

1.2.1缸體的材料

根據發動機的原理可以知道缸體的受力情況很復雜，需要有足夠的強度、剛度，耐磨性及抗振性，因此對缸體材料有較高的要求。缸體的材料有普通鑄鐵、合金鑄鐵及鋁合金等。我國發動機缸體采用HT200、HT250灰鑄鐵、合金鑄鐵和鋁合金?；诣T鐵具有足夠的韌性和良好的耐磨性，多用于不鑲缸套的整體缸體。由于價格較低，切削性能較好，故應用較廣。近年來隨著發動機轉速和功率的提高，為了提高缸體的耐磨性，國內、外都努力推行鑄鐵的合金化，即在原有的基礎上增加了碳、硅、錳、鉻、鎳、銅等元素的比例，嚴格控制硫和磷的含量，其結果不僅提高了缸體的耐磨性和抗拉強度，而且改善了鑄造性能。用鋁合金制造缸體，不但重量輕、油耗少，而且導熱性、抗磁性、抗蝕性和機械加工性均比鑄鐵好。但由于鋁缸體需鑲嵌鑄鐵缸套或在缸孔工作表面上加以鍍層，原材料價格較貴等原因，因此其使用受到一定程度的限制。1.2.2缸體的毛坯制造

由于缸體內部有很多復雜的型腔，其壁較薄(最薄達3～5mm)，有很多加強筋，所以缸體的毛坯采用鑄造方法生產。而鑄造過程中需用很多型芯，因此不論是造型過程還是澆注過程，都有很嚴格的要求。

鑄造缸體毛坯的主要方法有，砂型鑄造（多觸點高壓有箱造型），金屬型

第 3 頁 鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造等。缸體的澆注形式為臥式澆注，僅用兩個砂箱，其型芯定位較為困難，所以容易引起毛坯尺寸及位置的偏移。在機械加工以前，需經時效處理以消除鑄件的內應力及改善材料的機械性能。我國大多數汽車制造工廠還要求在鑄造車間對缸體進行初次的水套水壓試驗1～3min，不得有滲漏現象。

關于缸體鑄造毛坯的質量和外觀，各廠都有自己的標準。例如對非加工面不允許有裂紋，縮孔、縮松及冷隔，缺肉、夾渣，粘砂、外來夾雜物及其它降低缸體強度和影響產品外觀的鑄造缺陷，特別是缸孔與缸套配合面，主軸承螺孔內表面、頂面、主軸承裝軸瓦表面不允許有任何缺陷。

缸體毛坯的質量對機械加工有很大的影響，歸納起來表現在以下三個方面： 1）加工余量過大，不但造成了原材料利用率降低及浪費機加工時，而且還增加了機床的負荷，影響機床和刀具的壽命，甚至要增加生產面積和機床臺數，使企業投資大為增加。

2）飛邊過大會造成與加工余量過大的同樣后果。由于飛邊表面硬度較高，將導致刀具耐用度降低。

3）由于冷熱加工定位基準不統一，毛坯各部分相互間酌偏移會造成機械加工時余量不均勻，甚至報廢。

1.3 缸體的結構工藝性分析

1.3.1缸體的主要加工表面

1）缸體屬于薄壁型的殼體零件，在夾緊時容易變形，故不但要選擇合理的夾緊點，而且還要控制切削力的大小。

2）由于孔系的位置精度較高，故在加工時需采用相對的工序集中方法，這樣就需要高效多工位的專用機床。

3）因缸體是發動機的基礎零件，緊固孔、安裝孔特別多，需要用多面組合的組合鉆床和組合攻絲機床來加工。

4）一些關鍵部位的孔系尺寸精度較高，其中有相當一部分孔須經精密加工，這在大量生產條件下生產率和生產節拍也是一個很關鍵的問題，所以要安排成多道工序的加工。

5）缸體上有各個方向的深油道孔，加工時會造成排屑困難、刀具易折斷、第 4 頁 孔中心線歪斜、生產節拍較長等問題。因此對深孔應采用分段加工，對交叉油道應先加工大孔后加工小孔，也可采用槍鉆進行加工。

6）斜面和斜孔的加工要采用較特殊的安裝方法或采用特殊的設備。7）由于缸體各個接合面面積較大，且有較高的位置精度和粗糙度的要求，一次加工不可能滿足要求，因此要劃分成幾個加工階段。

8）由于缸體的加工部位多、工藝路線長、工件輸送又較難處理、使生產管理上較繁雜，因而導致了生產面積和投資的增大。

9）缸體加工過程中還穿插著必要的裝配瓦蓋和飛輪殼工序，這在大批量生產中應該合理地安排。

10）由于缸體加工部位較多，加工要求較高，所以檢驗工作比較復雜。11）由于缸體形狀復雜，螺孔很多，油道多面深且交叉貫通，因此清洗問題要予以足夠的重視。

12）缸體各部分尺寸的設計基準不可能完全一致，故在加工時要充分考慮因基準不重合而造成的誤差，必要時可考慮變更定位基準。1.3.2缸體加工工藝過程應遵循的原則

缸體形狀復雜且有厚度不同的壁和筋，加工精度又比較高，因此，必須充分注意加工過程中由于內應力而引起的變形。在安排工藝過程時應遵循以下原則；

1）首先從大表面上切去多余的加工層，以便保證精加工后變形量很小。2）容易發現零件內部缺陷的工序應安排在前面。

3）把各個深油孔盡可能安排在較前面的工序，以免因較大的內應力而影響后續的精加工工序。

1.4 定位基準的選擇

1.4.1粗基準的選擇

缸體屬于箱體類零件，形狀比較復雜、加工部位較多，因此選擇粗基準時應滿足兩個基本要求，即使加工的各主要表面(包括主軸承孔、凸輪軸孔、氣缸孔、前后端面和頂、底面等)余量均勻和保證裝入缸體的運動件(如曲軸、連桿等)與缸體不加工的內壁間有足夠的間隙。

缸體加工的粗基準，通常選取兩端的主軸承座孔和氣缸內孔。如果毛坯的第 5 頁 鑄造精度較高，能保證缸體側面對氣缸孔軸線的尺寸精度，也可選用側面上的幾個工藝凸臺作為粗基準，這樣便于定位和夾緊。

由于缸體毛坯有一定的鑄造誤差，故表面粗糙不平。如直接用粗基準定位加工面積大的平面，因切削力和夾緊力較大，容易使工件產生變形，同時由于粗基準本身精度低，也容易因振動而使工件產生松動。通常是采用面積很小、相距較遠的幾個工藝凸臺作為過渡基準。

10-5c所示為先以粗基準定位加工過渡基準，然后以過渡基準定位加工精基準。圖l0-5a表 示毛坯側面上的工藝凸臺，底面法蘭臺及60°缺口。首先在鑄造車間以第一，七主軸，承座孔和第一氣缸孔為粗基準進行定位，從第一、六氣缸孔的上部平面壓緊，銑出側面上的幾個工藝凸臺(過渡基準)，如圖l0-5b所示，然后在機加工車間以側面的工藝凸臺及底面法蘭中的兩個凸臺定位，初銑頂面和底面(底面為精基準)，如圖10-5c所示。再以底面和靠近底面的兩個工藝凸臺及法蘭上鑄出的缺口定位，鉆、鉸兩個工藝孔(精基準)，如圖l0-5d所示。所以，缸體加工過程中選用的粗基準是第一、七主軸承座孔；第一氣缸孔、底面的兩個法蘭凸臺及60°缺口。

1.4.2精基準的選擇

在選擇精基準時，應考慮如何保證加工精度和安裝方便。大多數缸體的精基準都選擇底面及其上的兩個工藝孔，其優點是：

1）底面輪廓尺寸大，工件安裝穩固可靠。

2）缸體的主要加工表面，大多數都可用以作為基準，符合基準統一原則，減少了由于基準轉換而引起的定位誤差。例如主軸承座孔、凸輪軸軸承孔、氣缸孔以及主軸承座孔端面等，都可用它作為精基準來保證位置精度。

3）加工主軸承座孔和凸輪軸軸承孔時，便于在夾具上設置鏜桿的支承導套，能捉高加工精度并能捉高切削用量。

4）由于多數工序都以此作為基準，各工序的夾具結構大同小異，夾具設計、制造簡單，縮短了生產準備周期，降低了成本。由于采用單一的定位基準，可避免加工過程中經常翻轉工件，從而減輕了勞動量。

底面作為精基準也有一些缺點：

1）用底面定位加工頂面時，必然存在基準不重合產生的定位誤差，難以保

第 6 頁 證頂面至主軸承座孔軸線的距離公差（用來保證壓縮比）。

2）加工時不便于觀察切削過程。

也有采用頂面為精基準的，其優缺點大致與上述相反。主軸承座孔軸線雖然是設計基準，但由于其半圓孔結構和裝夾不方便，所以當前國內生產中很少用作精基準。近年來國外已開始采用主軸承座孔作為精基準。

1.5 加工階段的劃分和加工順序的安排

1.5.1 加工階段的劃分

缸體的加工可劃分為四個階段：

1）粗加工階段

該階段主要是去除各個加工表面的余量并做出精基準，其關鍵問題是如何提高生產率。

2）半精加工階段

該階段主要是為最終保證產品和工藝要求作好準備，對于某些部位也可以由粗加工直接進入精加工而不用半精力旺，缸體上的主要孔系的加工例如主軸承孔、凸輪軸孔、缸孔、挺桿孔等都有半精加工階段。

3）精加工階段

該階段主要是保證缸體的尺寸精度、形狀精度、位置精度及表面粗糙度，是關鍵的加工階段。缸體上大多數加工部位，經過這一加工階段都可完成。

4）精細加工階段

當零件上某些加工部位的尺寸、形狀要求很高，表面粗糙度值要求很低，用一般精加工手段較難達到要求時，則要用精細加工。由于精細加工的余量很小，只能提高尺寸精度和形狀精度以及表面質量，而對位置精度的提高見效甚微。缸體上的不鑲套缸孔及主軸承座孔常有精細加工的要求。1.5.2缸體工序順序的安排

由于缸體形狀復雜，且有厚度不同的壁和筋在加工過程中由多種原因造成的內應力易使工件產生變形。因此，加工時應遵循以下原則：

1）首先從大表面切去大部分加工余量，以保證精加工后零件的變形最小。2）切削力大、夾緊力大以及易發現零件內部缺陷的工序應安排在前面進行。3）由于加工深油孔時容易產生內應力，安排時要注意對加工精度的不利影響。

4）正確地安排密封試驗、襯套和軸承等的壓裝以及清洗檢驗等非加工工序。

第 7 頁 從表10-1可以看出，缸體加工順序的安排有下面幾個特點：

1）用作精基準的表面(底面及兩個工藝孔)代先加工，這樣使以后的加工都有一個統一的工藝基準，這不但對于簡化設備工裝及方使運輸帶來好處，而且為減少工件的定位誤差提供了必要條件。

2）按照先粗后精的原則盡量把零件加工劃分成幾個階段，這樣有利于在加工過程中消除內應力，以限制工件在加工過程中的變形量。

3）按加工順序便于零件進行加工。由于缸體形狀復雜，輸送比較困難，特別是在大量生產條件下，盡可能減少零件的轉動，以免增加裝置。

4）合理地安排檢驗工序。將其安排在粗加工階段結束之后，裝瓦蓋和裝飛輪殼之前。在自動線生產中每段自動線最后一個工位往往是檢驗，這樣可防止不合格的半成品流入后面的自動線。

1.6 主要加工工序的分析

1.6.1第一道工序

拉削加工：拉削平面是一種高效率、高精度的加工方法，主要用于大量生產中。這是因為拉刀削平面的生產率很高，這是因為拉刀或工件的移動速度比銑削的進給速度要快得多。拉削速度一般為8～10m／min，而銑削時工作臺的進給量一般小于1000mm／min。拉刀可在一次行程中去除工件的全部余量，而且粗精加工可一次完成。拉削的精度較高，這是因為拉刀各刀齒的負荷分布良好，修光齒（校準齒）能在較佳的條件下工作，切削速度低，刀齒的使用壽命高。此外，拉床只有拉力(或工件)的移動，因此運動鏈簡單，機床的剛度高。拉削平面的精度最高可達IT7，表面粗糙度為砌3.2～1.6mm。

拉削不但可以加工單一的、敞開的平面，也可以加工組合平面，在發動機零件的加工中得到了廣泛地應用。若用拉刀加工缸體主軸承座孔分離面（對口面）和鎖口面，既滿足了高的生產率也保證了組合平面間的位置和尺寸精度，所以在國內外汽車制造業中被廣泛采用。

第 8 頁

上圖是拉削EQ6100型汽油機缸體平面用的臥式雙向平面拉床示意圖，該拉床是我國自行設計和制造的，全長23m、寬7.1m、高3.6m、重230t、額定拉力為450kN、行程9m.它能自動完成裝卸缸體、定位夾緊、回轉、翻轉等工序，實現自動循環并附有排屑和吸塵裝置。

缸體毛坯用推料器通過上料輥道推上第一工位回轉夾具，自動夾緊后，該夾具回轉90°，刀具溜板由無極變速的電動機組通過絲杠螺母機構驅動。

該機床共有刀片3000多片，拉削速度最高達到25～30m／min并實現無級變速，實際應用為7～8m／min，機床主電機功率為250kW。這種平面拉床用來加工缸體其生產效率很高，質量也非常穩定。它可以替代雙面或單面組合銑床10臺以上，因此占地面積大為減少，但耗電量大、刀具制造和調整比較困難，較復雜，所以投資和生產費用較大。

下拉刀全長7.55m，共分六級，對底面及鎖口面進行粗拉，精拉，對半圓面進行粗拉，對口面進行半精拉及粗拉。底面拉刀采用分屑拉削法，鑲以硬質合金不重磨刀片，共48齒，齒升量為0.2mm，切削余量為4.8mm。半精拉及精拉的部分采用不重磨刀片，共24齒，齒升量為0.2～0.05mm，包含三個修光齒，切削余量為1.7mm。對口面拉刀采用層剝法，共48齒，齒升量為0.2～0.05mm，切削余量為5.63 mm。半圓面拉刀采用兩齒一組的分屑拉削法，共54齒，每組齒升量為0.2—0.1lmm，切削余量為4.75mm。鎖口面拉刀也是采用兩齒一組的第 9 頁 分屑拉削法，共54齒，每組齒升量為0.2～0.13mm，切削余量為4.25mm。

上拉刀全長5.04m，頂面拉刀采用兩齒一組的分屑拉削法，共72齒，每組齒升量為0.25 ～0.1mm，切削余量為5.75mm。窗口面拉刀采用層剝法，共64齒，齒升量在0.1mm以下，切削余量為5.7mm。

缸體拉削后，底面和頂面的平面度均不超過0.05mm／50mm,底面全長不超過0.lmm，頂面全長不超過0.2mm，所有加工尺寸精度均不超過±0.15mm范圍。

下圖所示為該機床拉削缸體各表面位置圖。下拉刀拉削機體底面

1、鎖口面

2、對口面3及半圓面4，然后第一工位回轉夾具復位，由另一個推料器推入翻轉裝置，回轉180°后被推入第二工位回轉夾具。定位、夾緊后回轉90°，刀具溜板作反向行程拉削，由上拉刀加工頂面5及窗口面6。加工以后第二工位回轉夾具復位，機體被推出，由輥道送至下一道工序。

1.6.2孔及孔系加工

缸體主要加工的孔是缸孔、主軸承孔、凸輪軸孔及挺桿孔等，這些孔的直徑較大、孔較深、尺寸精度和表面質量要求較高，這些孔所組成的孔系均有較嚴格的位置精度要求，因此給加工帶來較大的困難。另一方面缸體中還有很多縱橫交叉的油道孔，雖然其尺寸精度、位置精度及表面質量要求不高，但孔深較大，在大量生產條件下也成為一大難題。

第 10 頁 缸孔的加工：缸孔的質量對發動機基本性能有很大影響，其尺寸精度為IT5～7，表面 粗糙度為Ral.6～0.8mm，各缸孔軸線對主軸承孔的垂直度0.05mm，有止口的深度公差為0.03～0.05mm，所以缸孔加工是難度較大的加工部位。加工時應注意以下幾點：

一是缸孔的粗加工工序應盡量提前，以保證精加工后零件變形最小并及早發現缸孔內的鑄造缺陷，最大限度減少機械加工的損失。

二是缸孔的精加工或最終加工應盡量后移，以避免其它表面加工時會導致缸體零件的 變形。其三是為保證工作表面的質量和生產效率，珩磨余量要小。缸孔的加工分為：

（1）粗鏜缸孔： 其主要目的是從缸孔表面切去大部分余量，因此要求機床剛性足、動力性好。常采用鑲有四片或六片硬質合金刀片的鏜刀頭，切削深度較大，在其直徑方向上為3～6mm，因此容易產生大量的切削熱，使工件和機床主軸溫度升高。為防止這種情況的發生，有的工廠為減小切深將缸孔分為二次或三次加工，冷卻主軸，以便減少缸體的變形。在大批量生產中，多采用多軸同時加工四缸或六缸，因此切削扭矩較大。為了改善切削條件，新設計的組合鏜床已采用不同向旋轉的鏜桿和立式或斜置式剛性主軸。

（2）半精鏜缸孔： 加工時使用裝有多片硬質合金刀片的鏜刀頭，在鏜桿上部設有一個輔助夾持器，其上裝有倒角刀片。當半精鏜缸孔的工作行程接近結束時，倒角刀片在缸孔上部倒角。

（3）精鏜缸孔： 精鏜時通常采用單刀頭，目前在進口的機床中已普遍采用自動測量與刀具磨損補償裝置，使測量與補償有機的聯系，且由機床內部自動完成。如圖10-12所示為某廠引進的缸孔精鏜刀具，加工時第一把作為半精鏜的刀頭由刀桿中固定鏜削缸孔，切削深度為總余量的2／3～3／4，行程終了時刀桿上部的刀頭在缸孔上端倒角，然后楔塊經液壓缸驅動使第二把作為精鏜的刀頭伸出，并在鏜削主軸返回行程中對缸孔精鏜加工，其切削，深度為0.15mm左右。

（4）缸孔的珩磨： 珩磨是保證缸孔質量和獲得表面特性的重要工序。它不僅可以降低加工表面的粗糙度，而且在一定的條件下還可以提高工件的尺寸及形狀精度。

缸孔珩磨的工作原理如圖10-13所示，珩磨加工時工件固定不動，圓周上

第 11 頁 裝有磨條并與機床主軸浮動連接的珩磨頭作為工具，在一定壓力下通過珩磨頭對工件內孔表面的相對運動，從加工表面上切除一層極薄的金屬。加工時，珩磨頭上的磨條有三個運動，即回轉運動、軸向往復運動和垂直加工表面的徑向進給運動。前兩個運動的合成使磨粒在加工表面上的切削軌跡呈交叉而又不重復的網紋。

為了提高珩磨效率，在珩磨缸孔時采用8～10個磨條替代過去的4～6個磨條，這樣就可很快地去除珩磨余量，作用于孔壁上的壓力較小也較均勻，所以珩磨時發熱少，可提高磨條的壽命。當珩磨余量較大時，也可分為粗珩和精珩。粗珩余量為0.05～0.07mm，使用較軟的磨料，自勵性好，切削作用強、生產率較高，但加工表面易劃傷。精珩時余量為5～7mm，選用硬的磨條，可用120#～280#或W28~W14，當然也可采用價格較貴的金剛石磨條。珩磨時，采用煤油作為冷卻潤滑液。

用金剛石磨條珩磨鑄鐵缸孔時，為了減少珩磨時的發熱量和改善磨條與工件表面的摩擦，使用煤油作為冷卻液。近年來國內外已逐步采用水來代替油巳取得了相同的效果，不僅降低了珩磨成本，珩磨后還不需清洗。汽車變速箱體加工工藝分析

2.1 汽車變速箱體及其工藝特點

汽車變速箱體是變速箱的基礎零件。它把變速箱中的軸和齒輪等有關零件和機構聯接為一整體，使這些零件和機構保持正確的相對位置，以便其上各個機構和零件能正確、協調一致地工作。變速箱體的加工質量直接影響變速器的裝配質量，進而影響汽車的使用性能和壽命。

變速箱體屬平面型(非回轉體型)薄壁殼體零件，尺寸較大，結構復雜，其上有若干個精度要求較高的平面和孔系，以及較多的聯接螺紋孔。其主要技術要求如下：

(1)主要軸承孔的尺寸精度不低于IT7。

(2)孔與平面、孔與孔的相互位置公差。

①前端面T1為變速箱的安裝基面，它對O1軸的端面全跳動公差為0.08mm。后端面T2為安裝軸承蓋用，要求稍低，它對O1軸的端面圓跳動公差為0.1mm。

第 12 頁 ②取力窗口面T4對O2軸的平行度公差為0.08mm，其公差等級為IT8～IT9級.③三對軸承孔中心線間的平行度公差為0.06mm，其公差等級約為IT6～IT7級,它與齒輪傳動精度及齒寬等因素有關。

(3)主要孔中心距偏差為±0.05mm．由齒輪傳動中心距離偏差標準規定。(4)主要軸承孔表面粗糙度為Ra1.6μm。裝配基面、定位基面及其余各平面的表面粗糙度為Ra3.2μm。

(5)各表面上螺孔位置度公差為￠0.15mm。

2.2 變速箱體的材料和毛坯

該變速箱體的材料為HT150。由于灰鑄鐵具有較好的耐磨性、減振性和良好的鑄造性、可加工性，而且價格低廉，所以它是箱體類零件廣泛采用的材料。

分型面如圖所示為平直面，比階梯分型面造型簡單，但由于分型面未通過O1、O2軸承孔中心線，因而毛坯孔有兩段1°～3°的拔模斜度，使毛坯孔不圓，導致余量不勻。由于孔的余量較大(單邊余量為4.0mm）經過四次切削，毛坯復映誤差對加工精度影響不大。

上蓋面與前、后端面T1，T2的最大加工余量為4.5mm；兩側窗口面余量為3mm；各主要軸承孔均鑄出，直徑余量為8mm。倒檔孔、油塞孔和加油孔等其孔徑在30mm以內，均不預先鑄出毛坯孔。所有加工余量的偏差為土2.0mm。汽車發動機連桿加工工藝分析

3.1 汽車發動機連桿結構特點及其主要技術要求

連桿是汽車發動機中的主要傳力部件之一，其小頭經活塞銷與活塞聯接，大頭與曲軸連桿軸頸聯接．氣缸燃燒室中受壓縮的油氣混合氣體經點火燃燒后急劇膨脹，以很大的壓力壓向活塞頂面，連桿則將活塞所受的力傳給曲軸，推動曲軸旋轉。

連桿部件由連桿體，連桿蓋和螺栓、螺母等組成。在發動機工作過程中，連桿要承受膨脹氣體交變壓力和慣性力的作用，連桿除應具有足夠的強度和剛度外，還應盡量減小連桿自身的重量，以減小慣性力。連桿桿身的橫截面為工字形，從大頭到小頭尺寸逐漸變小。

第 13 頁 為了減少磨損和便于維修，在連桿小頭孔中壓入青銅襯套，大頭孔內襯有具有鋼質基底的耐磨巴氏合金軸瓦。

為了保證發動機運轉均衡，同一發動機中各連桿的質量不能相差太大。因此，在連桿部件的大、小頭端設置了去不平衡質量的凸塊，以便在稱重后切除不平衡質量。

連桿大、小頭兩端面對稱分布在連桿中截面的兩側?？紤]到裝夾、安放、搬運等要求，連桿大、小頭的厚度相等。

連桿小頭的頂端設有油孔，發動機工作時，依靠曲軸的高速轉動，氣缸體下部的潤滑油可飛濺到小頭頂端的油孔內，以潤滑連桿小頭銅襯套與活塞銷之間的擺動運動副。

連桿上需進行機械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結合面及連桿螺栓定位孔等．連桿總成的技術要求如下：

（1）為了保證連桿大、小頭孔運動副之間有良好的配合，大頭孔的尺寸公差等級為IT6，表面粗糙度Ra值應不大于0.4μm，小頭孔的尺寸公差等級為IT5，表面粗糙度Ra值應不大于0.4μm。對兩孔的圓柱度也提出了較高的要求，大頭孔的圓柱度公差為0.006mm，小頭孔的圓柱度公差為0.00125mm。

（2）因為大、小頭孔中心距的變化將會使氣缸的壓縮比發生變化，從而影響發動機的效率，因此要求兩孔中心距公差等級為IT9。大、小頭孔中心線在兩個相互垂直方向上的平行度誤差會使活塞在氣缸中傾斜，致使氣缸壁唐攢不均勻，縮短發動機的使用壽命，同時也使曲軸的連桿軸頸磨損加劇，因此也對其平行度公差提出了要求。

（3）連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度誤差過大，將加劇連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩端面之間的磨損，甚至引起燒傷，所以必須對其提出要求。

（4）連桿大、小頭兩端面間距離的基本尺寸相同，但其技術要求不同。大頭孔兩端面間的尺寸公差等級為IT9，表面粗糙度Ra值應不大于0.8μm；小頭兩端面間的尺寸公差等級為ITl2，表面粗糙度Ra應不大于6.3μm。這是因為連桿大頭兩墻面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內檔之間投有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面距離尺寸的公差帶中，這將給連桿的加工帶來許多方便。

第 14 頁（5）為了保證發動機運轉干穩，對連桿小頭(約占連桿全長2/3)的質量差和大頭(約占全長的1/3)的質量差分別提出了要求。為了保證上述連桿總成的技術要求，必須對連桿體和連桿蓋的螺栓孔、結合面等提出要求。

3.2 汽車發動機連桿的材料和毛坯

連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要具有很高的強度。因此，連桿材料一般都采用高強度碳鋼和合金鋼，如45鋼、65鋼、40Cr、40MnB等。近年來也有采用球墨鑄鐵和粉末冶金材料的。

某汽車發動機連桿采用40MnB鋼，用模緞法成型，將桿體和桿蓋鍛成一體。對于這種整體鍛造的毛坯，要在以后的機械加工過程中將其切開。為了保證切開孔的加工余量均勻，一般將連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對于分體鍛造而言，整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時少、模具少等優點。其缺點是所需鍛造設備動力大及存在金屬纖維被切斷等問題。

連桿毛坯的鍛造工藝過程是將棒料在爐中加熱至1140～1200°C。先在輥鍛機上通過四個型槽進行輥鍛制坯，然后在鍛壓機上進行預鍛和終鍛，最后在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊。鍛造好的連桿毛坯需經調質處理，使之得到細致均勻的回火索氏體組織，從而改善性能，減少毛坯內應力。此外，為提高毛坯的精度，還需進行熱校正、外觀缺陷檢查、內部探傷、毛坯尺寸檢查等工序，最終獲得合格的毛坯。典型的連桿毛坯采用工字形斷面截形，材料為40MnB鋼，進行調質處理后，要求硬度大于HB 220，大、小頭厚度為39.6～40.0mm，毛坯總重量2.340～2.520Kg。此外，對兩端面有形狀誤差要求．

3.3 汽車發動機連桿的主要工序分析

3.3.1 定位基準的加工 3.3.2 大頭孔的加工 3.3.2 小頭孔的加工

第 15 頁

第 17 頁 4 汽車發動機曲軸加工工藝分析

4.1 汽車發動機曲軸結構特點及其主要技術要求

曲軸是汽車發動機的主要零件之一，用于將活塞的往復運動變為旋轉運動，以輸出發動機的功率，曲軸工作時要承受很大的轉矩及大小和方向都發生變化的彎矩，因此曲軸應有足夠的強度，支承剛度及耐磨性。曲軸的質量分布要平衡，防止因不平衡產生離心力，使曲軸承受附加載荷。

曲軸的形狀和曲柄的相互位置，決定于發動機氣缸的數目、行程數、排列情況及各氣缸的工作順序。在單列式多缸發動機中，連桿軸頸的數目與氣缸數相同，主軸頸的數目由發動機的型式和用途決定．多主軸頸曲軸的優點是：提高了曲軸承載能力，減少了軸頸載荷。但也使曲軸長度增加，材料滑牦增加，機械加工勞動量也隨之增加。

上圖為六缸汽車發動機的曲軸零件簡圖。主軸頸和連桿軸頸不在同一軸線上。它具有七個主軸頸；六個連桿軸頸分別位于三個互成120°角的平面內。曲軸在六個連桿軸頸處形成了六個開擋，因此曲軸是一個結構復雜、剛性差的零件。

為了保證曲軸正常工作，對曲軸規定了嚴格的技術要求。主要技術要求如下：

（1）主軸頸和連桿軸頸的尺寸精度為0.02mm；軸頸的圓度誤差和軸頸軸線間的平行度誤差均不大于0.015mm；軸頸表面粗糙度不大于Ra0.32μm。

（2）連桿軸頸與主軸頸軸線間的平行度誤差在每100mm長度上不大于0.02mm。

（3）以1，7主軸頸支承時，第4主軸頸的徑向圓跳動誤差不大于0.03mm；裝飛輪法蘭盤的端面竄動誤差不大于0.02mm；法蘭盤的端面只允許凹入，以保證和飛輪端面可靠貼合，凹入量不大于0.1mm。

（4）曲柄半徑尺寸精度為±0.05mm。

（5）連桿軸頸之間的角度偏差不大于土30°。

（6）主軸頸、連桿軸頸與曲柄連接圓角的表面粗糙度不大于Ra0.4μm。（7）曲軸軸頸表面熱處理后硬度不低于46HRC。

第 18 頁（8）曲軸需徑動平衡，動平衡精度小于100g·cm。（9）曲軸需要進行磁力探傷。

在曲軸的機械加工過程中，遇到的主要問題是工件的剛性差，因此需要采取措施克服剛性差對加工過程的影響，以達到曲軸的技術要求。常采取的措施有：

（1）用兩端傳動和中間傳動的方式驅動曲軸，改善曲軸的支承方式和縮短支承距離，減小加工中的彎曲變形和扭轉變形。

（2）在加工中增加輔助支承，提高剛性。

（3）使定位支承基準靠近被加工表面，減少切削力引起的變形。（4）增設校直工序，減小前道工序的彎曲變形對后道工序的影響。在曲軸加工中，需要選擇徑向、軸向基準及圓周方向上的角向基準。各基準的選擇如下：

（1）徑向基準： 加工中選毛坯兩端主軸頸為粗基準銑兩端面并鉆兩端中心孔，再以兩端中心孔作徑向定位基準。此基準也是曲軸的設計基準．曲軸加工中所有主軸頸及其它同軸線軸頸的粗、半精、精加工都用中心孔定位。加工連桿軸頸時一般采用兩個主軸頸外圓表面作定位基準，以提高支承剛性。

（2）軸向基準： 曲軸軸向的設計、安裝基準都是第4主軸頸的兩側端面。加工連桿軸頸時選用該軸頸的止推軸肩端面作軸向定位基準。曲軸本身不需要精確的軸向定位，在磨削加工工序中采用中心孔作軸向基準，用定寬砂輪靠火花磨削加工軸頸側端面，軸向尺寸精度取決于磨削前的加工精度和磨削中的自動測量系統。

（3）角向基準： 采用在曲柄臂上銑定位面和在法蘭盤端面鉆定位工藝孔的方法來實現角向定位。曲柄臂上的工藝定位面周向定位精度低，用于粗加工工序，法蘭盤上的工藝孔定位精度高，用于磨削和拋光等精加工工序。

第 19 頁

第 20 頁 4.2 汽車發動機曲軸的材料和毛坯

由于曲軸要有高的強度、剛度和良好的耐磨性，因此一般都選用優質碳素鋼、合金鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵或合金鑄鐵等材料制作。對于鋼制曲軸，主要采用模鍛方法制作毛坯．模鍛毛坯的金屬纖維分布合理，有利于提高曲軸強度。近年來稀土球墨鑄鐵應用廣泛，它有很多優點，能滿足一般功率發動機的工作要求。其特點如下：

（1）鑄造性好，曲軸可設計成較合理的結構形狀，適應于精密鑄造?？蓽p少加工余量，縮短加工工藝過程，降低成本。

（2）球墨鑄鐵曲軸有較高的強度和較小的缺口敏感性，較好的減振性及耐磨性。

（3）球墨鑄鐵中加入了銅元素，起到了細化組織、穩定珠光體和提高強度的作用，使曲軸可直接進行機械加工，省去了毛坯的正火處理工序。

毛坯鑄造技術要求為：

（1）曲柄拔模斜度為1°～l°30′其余鑄造拔模斜度為1°～30°。

（2）毛坯加工余量為：主軸頸、連桿軸頸4mm，軸頸臺肩3mm，余量偏差為。

（3）主軸頸、連桿軸頸鑄造圓角R5，其它鑄造圓角R3～R5。（4）鑄件不得有砂眼、疏松、縮孔、雜質等內部缺陷。

1.5（5）第4主軸頸擺差≤2.5mm，其它未注明加工余量偏差為??1.0mm：

4.3 汽車發動機曲軸主要工序分析

4.3.1 定位基準的加工

4.3.2 主軸頸的加工

4.3.3 連桿軸頸的加工

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第五篇：第12章典型零件加工工藝作業

第12章典型零件加工工藝作業

1．頂尖在軸類零件加工中起什么作用？在什么情況下需進行頂尖孔的修答：軸類零件最常用兩中心孔為定位基準，既符合基準重合的原則，并能夠研？有哪些修研方法？

在一次裝夾中加工出全部外圓及有關端面，又符合基準統一的原則，所以頂尖在軸類零件加工中上重要的定位元件，起主要起定位作用。

當加工高精度軸類零件時，中心孔的形狀誤差會影響到加工表面的加工精度，另一方面，當零件進行熱處理后，中心孔表面會出現一定的變形，因此，要在各個加工階段對中心孔進行修研。

修研的方法有三種：用硬質合金頂尖修研；用油石、橡膠砂輪或鑄鐵頂尖修研；用中心孔磨床磨削。

2．主軸的機械加工工藝路線大致過程是怎樣安排的？

答：機床主軸一般是結構復雜，精度要求較高，其機械加工工藝路線為：備料-正火-車端面和鉆中心孔-粗車各外圓-調質-半精車-精車-表面淬火-粗、精磨外圓表面-磨內錐孔等幾個主要工序。

3．分析主軸加工工藝過程中如何體現基準統一、基準重合、互為基準的原答：主軸在加工過程中，各主要加工表面的精加工均采用錐心軸或錐堵等代則？它們在保證主軸的精度要求中都起了什么重要作用？

替內孔軸線，采用兩頂尖支承定位。一般在精加工完兩端的錐孔后，兩端用錐堵中心孔定位作為定位基準，這樣充分體現了基準統一和基準重合的原則； 而在精加工兩端錐堵時，又是以軸上的精加工的主要加工外圓作為基準的，體現了互為基準的原則。通過采用這些加工措施，充分保證了主軸的軸頸相對于支承軸頸的同軸度和端面對軸心線的垂直度等相互位置精度。

4．精磨主軸內錐孔的工序是怎樣進行？

答：主軸錐孔對主軸支承軸頸的徑向跳動，是機床的主要精度指標，因而錐孔的磨削是主軸加工的關鍵工序之一。在精磨主軸內錐孔時在專用的磨主軸錐孔夾具上進行。如圖1所示。

前后支架和底座固定在一起前支架由帶錐度的巴氏合金襯套支撐主軸工件前錐軸頸，后支架由鑲有尼龍的頂塊支撐工件。必須保證工件軸線與砂輪軸線等高，以免將錐孔母線磨成了曲線。浮動夾頭的錐柄裝在磨床主軸的錐孔內，工件尾端夾于卡頭彈性套內，用彈簧把彈性套連同工件向左拉，并通過鋼球壓向鑲有硬質合金的錐柄端面以限制工件的軸向竄動。

圖1 磨主軸錐孔夾具

1一彈性套；2一鋼球；3一彈簧；4一浮動夾頭：5一底座；6一支承架

5．箱體零件的結構特點及主要技術要求有哪些？這些要求對保證箱體零件答：箱體是機器中箱體部件的基礎零件，由它將有關軸、套和齒輪等零件組在機器中的作用和機器的性能有何影響？

裝在一起，使其保持正確的相互位置關系，彼此按照一定的傳動關系協調運動。箱體零件的結構特點是：構造比較復雜，箱壁較薄且不均勻，內部呈腔形，在箱壁上既有許多精度較高的軸承支承孔和平面，也有許多精度較低的緊固孔。箱體類零件需要加工的部位較多，加工的難度也較大。其主要技術要求有：（1）支承孔的精度和表面粗糙度。箱體上軸承支承孔應有較高的尺寸精度和形狀精度以及較小的表面粗糙度值，否則，將影響軸承外圈與箱體上孔的配合精度，使軸的旋轉精度降低，若是機床主軸支承孔，還會影響其加工精度。

（2）支承孔之間的孔距尺寸精度及相互位置精度。箱體上有齒輪嚙合關系的相鄰孔之間，應有一定的孔距尺寸精度及平行度的要求，否則會使齒輪的嚙合精度降低，工作時產生噪聲和振動，并降低齒輪使用壽命，箱體上同軸線孔應有一定的同軸度，否則不僅給軸的裝配帶來困難，還會使軸承磨損加劇，溫度升高，影響機器的工作精度和正常運轉。

（3）主要平面精度和表面粗糙度。箱體的主要平面是裝配基準面和加工中的定位基準面，它們應有較高的平面度和較小的表面粗造度數值，否則將影響箱體與機器總裝時的相對位置和接觸剛度以及加工中的定位精度。

（4）支承孔與主要平面的尺寸精度和相互位置精度。箱體上支承孔對裝配基面要有一定的尺寸精度和平行度要求，對端面要有一定的垂直度要求。如果車床床頭箱主軸孔軸心線對裝配基面在水平面內有偏斜，則加工時會使工件產生錐度。

只有滿足了這些技術要求才能保證箱體上孔的配合精度、相對位置精度和接6．孔系加工方法有哪幾種？舉例說明各加工方法的特點及其適用性。答：孔系是指一系列具有相互位置精度要求的孔.箱體零件的孔系主要有平行（1）平行孔系的加工。平行孔系的主要技術要求是各平行孔軸心線之間及中心線與基準面之間的尺寸精度和相互位置精度。加工中常用找正法，鏜模法和坐標法。找正法是在通用機床上加工箱體類零件使用的方法，可分為劃線找正法，心軸塊規找正法和樣板找正法，適用于單件小批量生產。用樣板找正法時，樣板上孔系的孔距精度比工件孔系的孔距精度高，孔徑比工件的孔徑大。將樣板裝在工件上，用裝在機床主軸上的千分表定心器，按樣板逐一找正機床主軸的位置進行加工。該方法找正快，不易出錯，工藝裝備簡單，孔距精度可達上±0．05 mm，常用于加工較大工件。

用鏜模法加工孔系時，工件裝夾在鏜模上，鏜桿由模板上的導套支承。加觸剛度，使軸裝配較為容易。

系、同軸系和交叉孔系。

工時，鏜桿與機床主軸浮動連接。影響孔系的加工精度主要是鏜模的精度。用鏜模法孔距精度較高，這種方法定位夾緊迅速，不需找正，生產效率高，普遍應用于成批和大量生產中。

坐標法鏜孔是在普通鏜床、立式銑床和坐標鏜床上，借助測量裝置。按孔系間相互位置的水平和垂直坐標尺寸，調整主軸的位置，來保證孔距精度的鏜孔方法?？拙嗑热Q于主軸沿坐標軸移動的精度?？捎糜诩庸た拙嗑纫筇貏e高的孔系，如鏜模、精密機床箱體等零件的孔系。

（2）同軸孔系加工。同軸孔系的主要技術要求是孔的同軸度。保證孔的同軸度有如下方法：1）鏜模法；在成批生產中，采用鏜模加工，其同軸度由鏜模保證。2）利用已加工過的孔作支承導向法；這種方法是在前壁上加工完畢的孔內裝入導向套，支承和引導鏜桿加工后壁上的孔，3）利用鏜床后立柱上的導向套支承鏜桿法；用這種方法加工時鏜桿為兩端支承，剛度好，但后立柱導套位置的調整復雜，且需較長的鏜桿。該方法適用于大型箱體的孔系加工。4）采用調頭鏜法。當箱體箱壁距離較大時，可采用調頭錘法。即工件一次安裝完畢，鏜出一端孔后，將工件臺回轉1800，再鏜另一端的同軸線孔。這種加工方法錘桿懸伸短，剛性好，但調整工作臺的回轉時，保證其回轉精度較麻煩。（3）交叉孔系的加工。交叉孔系的主要技術要求是各孔的垂直度，主要采用機床本身的回轉精度和光學瞄準器定位等方法加工。

7．舉例說明安排箱體加工順序時，一般應遵循哪些主要原則？

答：為了便于安裝，箱體一般采用分離式的。分離式箱體的主要加工部位有：軸承支承孔，接合面、端面及底面等。

整個加工過程分為兩個大的階段，先對箱蓋和底座分別進行加工，然后對裝配好的箱體進行整體加工。第一階段主要完成平面，連接孔、螺紋孔和定位孔的加工，為箱體的對合裝配做準備。第二階段為在對合裝配后的箱體上加工軸承孔及端面，在兩個階段之間安排鉗工工序，將箱蓋與底座合成箱體，用錐銷定位，使其保持一定的相互位置，以保證軸承孔的加工精度和拆裝后的精度。這樣安排符合箱體加工中的先加工平面、后加工支承孔的原則，也符合粗加工與精加工分開的原則，可以保證箱體軸承孔的加工精底和軸承孔的中心高等尺寸達到要求。

為了保證達到這些要求，加工底座的結合面時，應以底面為精基準，這樣可使結合面加工時的定位基準與設計基準重臺，有利于保證結合面至底面的尺寸精度和位置精度。箱體對合裝配后加工軸承孔時，仍以底面為主要定位基準，并與底面上的兩定位銷孔組成一面兩孔的定位方式，既符合基準統一的原則，也符合基準重合的原則，有利于保證軸承孔軸心線與結合面的重合度和與安裝基面的尺寸精度及位置精度。

8．怎能樣防止薄壁套筒受力變形對加工精度的影響？

答：為防止薄壁套筒受力變形，在加工時要注意以下幾點：①為減少切削力和切削熱的影響，粗、精加工應分開進行。使粗加工產生的熱變形在精加工中可以得到糾正。并應嚴格控制精加工的切削用量，以減少零件加工時的變形。

②減少夾緊力的影響，工藝上可以采取以下措施：改變夾緊力的方向，即變徑向夾緊為軸向夾緊，使夾緊力作用在工件剛性較好的部位；當需要徑向夾緊時，為減少夾緊變形和使變形均勻，應盡可能使徑向夾緊力沿圓周均勻分布，加工中可用過渡套或彈性套及扇形夾爪來滿足要求；或者制造工藝凸邊或工藝螺紋，以減少夾緊變形。

③為減少熱處理變形的影響，熱處理工序應置于粗加工之后、精加工之前，以便使熱處理引起的變形在精加工中得以糾正。

9．深孔加工中首先應解決哪幾個主要問題，兩種排屑方式的特點如何？ 答：鉆深孔時，要從孔中排出大量的切屑，同時又要向切削區注放足夠的冷卻潤滑液。普通鉆頭由于排屑空間有限，冷卻液進出通道沒有分開，無法注入高壓冷卻液。所以，冷卻、排屑是相當困難的。另外，孔越深，鉆頭就越長，刀桿剛性也越差，鉆頭易產生歪斜，影響加工精度與生產率的提高。所以，深孔加工中必須首先解決排屑、導向和冷卻毫米幾個主要問題，以保證鉆孔精度。保持刀具正常工作，提高刀具壽命和生產率。

常用的排屑方式有外排屑和內排屑兩種，外排屑時，刀具結構簡單，不需用專用設備與專用輔具，排屑空間較大，但切屑排出時易劃傷孔壁。內排屑時，將增大刀桿外徑，提高刀桿剛度，有利于提高進給量和生產率。冷卻排屑效果較好，刀桿穩定，可提高孔的精度和降低孔的表面粗糙度值。

10．滾齒與插齒加工分別用于什么場合？

答：滾齒用于加工精度在7～9級，最高可達4～5級，齒面Ra為1.6～0.4微米的外齒輪；插齒機主要加工精度在7～8，最高可達6，齒面Ra為1.6～0.2米的外齒輪的雙連具輪和內齒輪。滾齒是在滾齒機上進行，主要用于滾切直齒和斜齒外嚙合圓柱齒輪及蝸輪的輪齒。滾齒的加工精度一般在7～9級，最高可達4～5級，齒面粗糙度值Ra可達1.6～0.4μm。滾齒可作為剃齒或磨齒等齒形精加工之前的粗加工和半精加工。

插齒是在插齒機上進行，主要用于加工直齒圓柱齒輪的輪齒，尤其適合加工內齒輪和多聯齒輪的輪齒，還可加工斜齒輪、人字齒輪、齒條、齒扇及特殊齒形的輪齒。插齒加工精度一般在7～8級，最高可達6級，齒面粗糙度值Ra可達1.6～0.2μ m，可作為齒輪淬硬前的粗加工和半精加工。加工較大模數齒輪時，插齒因插齒機和插齒刀的剛性較差，切削時又有空行程存在，生產率比滾齒低；但加工較小模數齒輪，尤其是寬度較小的齒輪時，其生產率不低于滾齒。

11．剃齒原理是什么？它能提高齒輪工件哪些方面的精度？ 答：剃齒加工原理相當于一對斜齒輪副的嚙合過程，能進行剃齒切削的必要條件是齒輪副的齒面間有相對滑移，相對滑移的速度就是剃齒的切削速度。剃齒刀在加工過程中，在齒面上產生相對滑動，從齒面上刮下很薄的切屑，在嚙合過程中逐漸將余量切除。

剃齒能校正前一工序中留下的齒形誤差、基節誤差、相鄰周節誤差和齒圈的12．分析珩齒與磨齒有什么異同點？

答：珩齒的加工原理與剃齒相同，珩齒可修正齒形淬火后引起的變形，減小徑向圓跳動。

齒面表面粗糙度值，提高相鄰周節的精度，并能修正齒輪的短周期分度誤差，加工成本低、效率高。磨齒是精加工精密齒輪、特別是加工淬硬的精密齒輪的常用方法，對磨前齒輪的誤差或熱處理變形有較強的修正能力，但生產率比珩齒低得多，加工成本高，據齒面漸開線形成原理的不同，磨齒可分為成形磨齒和展成磨齒兩種。

13．對不同精度的圓柱齒輪，其齒形加工方案如何選擇？

答：齒輪加工的工藝路線一般為：毛坯制造與熱處理一齒坯加工一輪齒加工一齒端加工一輪齒熱處理一精基準修正一輪齒精加工一檢驗。

對8級精度以下的調質齒輪，用滾齒或插齒就能達到要求，對于淬火齒輪，可采用滾（或插）齒一齒端加工一熱處理一修正內孔的方案，但淬火前應將精度相應提高一級，或在淬火后珩齒。

對6～7級精度的齒輪，可用剃一珩齒方案，即滾齒（或插齒）一齒端加工一剃齒一表面淬火一修正基準一珩齒。也可用磨齒方案，即滾齒（或插齒）一齒端加工一滲碳淬火一修正基準一磨齒。剃一珩方案生產率高，廣泛用于7級精度齒輪的成批生產中；磨齒方案生產率較低，一般用于6級精度以上或低于6級精度但淬火后變形較大的齒輪。

對5級以上的高精度齒輪，一般應取磨齒方案。