1、發(fā)動(dòng)機(jī)廠典型零件的結(jié)構(gòu)及其工藝分析 1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝分析1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其主要技術(shù)要求發(fā)動(dòng)機(jī)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(fā)動(dòng)機(jī)缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)零件，通過它把發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)(包括活塞、連桿、曲軸、飛輪等零件)和配氣機(jī)構(gòu)(包括缸蓋、凸輪軸、進(jìn)氣門、排氣門、進(jìn)氣歧管、排氣歧管、氣門彈簧，氣門導(dǎo)管、挺桿、挺柱、搖臂、搖臂支座、正時(shí)齒輪)以及供油、潤(rùn)滑、冷卻等機(jī)構(gòu)聯(lián)接成一個(gè)整體。它的加工質(zhì)量會(huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。1.1.1缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由于缸體的功用決定了其形狀復(fù)雜、壁薄、呈箱形。其上部有若干個(gè)經(jīng)機(jī)械加的穴座，供安裝

2、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(yán)重，所以它應(yīng)有較高的剛性，同時(shí)也要減少鑄件壁厚，從而減輕其重量，而氣缸體內(nèi)部除有復(fù)雜的水套外，還有許多油道。1.1.2缸體的技術(shù)要求由于缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)件，它的許多平面均作為其它零件的裝配基準(zhǔn)，這些零件之間的相對(duì)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(fā)動(dòng)機(jī)的裝配質(zhì)量和使用性能，所以對(duì)缸體的技術(shù)要求相當(dāng)嚴(yán)格?，F(xiàn)將我國(guó)目前生產(chǎn)的幾種缸體的技術(shù)要求歸納如下：1）主軸承孔的尺寸精度一般為IT5IT7，表面粗糙度為Ral60.8m，圓柱度為0.0070.02mm，各孔對(duì)兩端的同軸度公差值

3、為0.0250.04mm。2）氣缸孔尺寸精度為IT5IT7，表面粗糙度為Ral.60.8m，有止口時(shí)其深度公差為0.030.05mm，其各缸孔軸線對(duì)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IT6IT7，表面粗糙度為Ra3.20.8m，各孔的同軸度公差值為0.030.04mm。第 26 頁(yè)4）各凸輪軸軸承孔對(duì)各主軸承孔的平行度公差值為0.050.1mm。5）挺桿尺寸精度為ITOIT7，表面粗糙度為Ral.60.4m,且對(duì)凸輪軸軸線的垂直度為0.040.06mm。6）以上各孔的位置公差為0.060.15mm。7）頂面(缸蓋的安裝基面)及底面的平面度為0.050.10mm，

4、頂面的表面粗糙度為Ral.60.8m，且對(duì)主軸承中心線的尺寸公差為0.10.15mm。8）后端面(離合器殼安裝面)粗糙度為Ra3.21.6m，且與主軸承孔軸線垂直度為0.050.08mm 9）主軸承座接合面粗糙度為Ra3.21.6m，鎖口的寬度公差為0.0250.05mm。 1.2 缸體的材料和毛坯制造1.2.1缸體的材料根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的原理可以知道缸體的受力情況很復(fù)雜，需要有足夠的強(qiáng)度、剛度，耐磨性及抗振性，因此對(duì)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(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)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

5、體缸體。由于價(jià)格較低，切削性能較好，故應(yīng)用較廣。近年來隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的提高，為了提高缸體的耐磨性，國(guó)內(nèi)、外都努力推行鑄鐵的合金化，即在原有的基礎(chǔ)上增加了碳、硅、錳、鉻、鎳、銅等元素的比例，嚴(yán)格控制硫和磷的含量，其結(jié)果不僅提高了缸體的耐磨性和抗拉強(qiáng)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(dǎo)熱性、抗磁性、抗蝕性和機(jī)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(jià)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(nèi)部有很多復(fù)雜的型腔，其壁較薄(最薄達(dá)35mm)，有很多加強(qiáng)筋，所以缸體的毛坯采用鑄造方法生產(chǎn)

6、。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(yán)格的要求。鑄造缸體毛坯的主要方法有，砂型鑄造（多觸點(diǎn)高壓有箱造型），金屬型鑄造、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(gè)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(jī)械加工以前，需經(jīng)時(shí)效處理以消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力及改善材料的機(jī)械性能。我國(guó)大多數(shù)汽車制造工廠還要求在鑄造車間對(duì)缸體進(jìn)行初次的水套水壓試驗(yàn)13min，不得有滲漏現(xiàn)象。 關(guān)于缸體鑄造毛坯的質(zhì)量和外觀，各廠都有自己的標(biāo)準(zhǔn)。例如對(duì)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(qiáng)度和影響產(chǎn)品外觀的鑄造缺陷，特別

7、是缸孔與缸套配合面，主軸承螺孔內(nèi)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(zhì)量對(duì)機(jī)械加工有很大的影響，歸納起來表現(xiàn)在以下三個(gè)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(fèi)機(jī)加工時(shí)，而且還增加了機(jī)床的負(fù)荷，影響機(jī)床和刀具的壽命，甚至要增加生產(chǎn)面積和機(jī)床臺(tái)數(shù)，使企業(yè)投資大為增加。2）飛邊過大會(huì)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(dǎo)致刀具耐用度降低。 3）由于冷熱加工定位基準(zhǔn)不統(tǒng)一，毛坯各部分相互間酌偏移會(huì)造成機(jī)械加工時(shí)余量不均勻，甚至報(bào)廢。1.3 缸體的結(jié)構(gòu)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(shí)容易變形，故不但要選擇合

8、理的夾緊點(diǎn)，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(shí)需采用相對(duì)的工序集中方法，這樣就需要高效多工位的專用機(jī)床。3）因缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)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(jī)床來加工。4）一些關(guān)鍵部位的孔系尺寸精度較高，其中有相當(dāng)一部分孔須經(jīng)精密加工，這在大量生產(chǎn)條件下生產(chǎn)率和生產(chǎn)節(jié)拍也是一個(gè)很關(guān)鍵的問題，所以要安排成多道工序的加工。5）缸體上有各個(gè)方向的深油道孔，加工時(shí)會(huì)造成排屑困難、刀具易折斷、孔中心線歪斜、生產(chǎn)節(jié)拍較長(zhǎng)等問題。因此對(duì)深孔應(yīng)采用分段加工，對(duì)交叉油道應(yīng)先加工大孔后加工小孔，也可采用槍鉆進(jìn)行加工。6）斜面和斜孔的加工要采用較特殊

9、的安裝方法或采用特殊的設(shè)備。7）由于缸體各個(gè)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?jiǎng)澐殖蓭讉€(gè)加工階段。8）由于缸體的加工部位多、工藝路線長(zhǎng)、工件輸送又較難處理、使生產(chǎn)管理上較繁雜，因而導(dǎo)致了生產(chǎn)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(chǎn)中應(yīng)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(yàn)工作比較復(fù)雜。11）由于缸體形狀復(fù)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(shè)計(jì)基準(zhǔn)不可能完全一致，故在加工時(shí)要充分考慮因基準(zhǔn)不重合而造成的誤差，必要時(shí)可考慮變更

10、定位基準(zhǔn)。1.3.2缸體加工工藝過程應(yīng)遵循的原則缸體形狀復(fù)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(nèi)應(yīng)力而引起的變形。在安排工藝過程時(shí)應(yīng)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(fā)現(xiàn)零件內(nèi)部缺陷的工序應(yīng)安排在前面。3）把各個(gè)深油孔盡可能安排在較前面的工序，以免因較大的內(nèi)應(yīng)力而影響后續(xù)的精加工工序。1.4 定位基準(zhǔn)的選擇 1.4.1粗基準(zhǔn)的選擇缸體屬于箱體類零件，形狀比較復(fù)雜、加工部位較多，因此選擇粗基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)滿足兩個(gè)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

11、缸體的運(yùn)動(dòng)件(如曲軸、連桿等)與缸體不加工的內(nèi)壁間有足夠的間隙。缸體加工的粗基準(zhǔn)，通常選取兩端的主軸承座孔和氣缸內(nèi)孔。如果毛坯的鑄造精度較高，能保證缸體側(cè)面對(duì)氣缸孔軸線的尺寸精度，也可選用側(cè)面上的幾個(gè)工藝凸臺(tái)作為粗基準(zhǔn)，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(zhǔn)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(chǎn)生變形，同時(shí)由于粗基準(zhǔn)本身精度低，也容易因振動(dòng)而使工件產(chǎn)生松動(dòng)。通常是采用面積很小、相距較遠(yuǎn)的幾個(gè)工藝凸臺(tái)作為過渡基準(zhǔn)。10-5c所示為先以粗基準(zhǔn)定位加工過渡基準(zhǔn)，然后以過渡基準(zhǔn)定位加工精基準(zhǔn)。圖l0-5a表 示毛坯側(cè)面上的工藝凸臺(tái)，底面法蘭臺(tái)

12、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(zhǔn)進(jìn)行定位，從第一、六氣缸孔的上部平面壓緊，銑出側(cè)面上的幾個(gè)工藝凸臺(tái)(過渡基準(zhǔn))，如圖l0-5b所示，然后在機(jī)加工車間以側(cè)面的工藝凸臺(tái)及底面法蘭中的兩個(gè)凸臺(tái)定位，初銑頂面和底面(底面為精基準(zhǔn))，如圖10-5c所示。再以底面和靠近底面的兩個(gè)工藝凸臺(tái)及法蘭上鑄出的缺口定位，鉆、鉸兩個(gè)工藝孔(精基準(zhǔn))，如圖l0-5d所示。所以，缸體加工過程中選用的粗基準(zhǔn)是第一、七主軸承座孔；第一氣缸孔、底面的兩個(gè)法蘭凸臺(tái)及60°缺口。 1.4.2精基準(zhǔn)的選擇在選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮如何保證加工精度和安裝方便。大多數(shù)缸體的精基準(zhǔn)都選擇

13、底面及其上的兩個(gè)工藝孔，其優(yōu)點(diǎn)是：1）底面輪廓尺寸大，工件安裝穩(wěn)固可靠。2）缸體的主要加工表面，大多數(shù)都可用以作為基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，減少了由于基準(zhǔn)轉(zhuǎn)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(zhǔn)來保證位置精度。3）加工主軸承座孔和凸輪軸軸承孔時(shí)，便于在夾具上設(shè)置鏜桿的支承導(dǎo)套，能捉高加工精度并能捉高切削用量。4）由于多數(shù)工序都以此作為基準(zhǔn)，各工序的夾具結(jié)構(gòu)大同小異，夾具設(shè)計(jì)、制造簡(jiǎn)單，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低了成本。由于采用單一的定位基準(zhǔn)，可避免加工過程中經(jīng)常翻轉(zhuǎn)工件，從而減輕了勞動(dòng)量。底面作為精基準(zhǔn)也有一些缺點(diǎn)：1）用底面定位加工頂面時(shí)

14、，必然存在基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的定位誤差，難以保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(shí)不便于觀察切削過程。也有采用頂面為精基準(zhǔn)的，其優(yōu)缺點(diǎn)大致與上述相反。主軸承座孔軸線雖然是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，但由于其半圓孔結(jié)構(gòu)和裝夾不方便，所以當(dāng)前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中很少用作精基準(zhǔn)。近年來國(guó)外已開始采用主軸承座孔作為精基準(zhǔn)。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(gè)階段：1）粗加工階段 該階段主要是去除各個(gè)加工表面的余量并做出精基準(zhǔn)，其關(guān)鍵問題是如何提高生產(chǎn)率。2）半精加工階段 該階段主要是為最終保證產(chǎn)品和工藝要求作好準(zhǔn)備，對(duì)于某些部位也可以由粗加工直接進(jìn)入精加工而

15、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(guān)鍵的加工階段。缸體上大多數(shù)加工部位，經(jīng)過這一加工階段都可完成。4）精細(xì)加工階段 當(dāng)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(dá)到要求時(shí)，則要用精細(xì)加工。由于精細(xì)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(zhì)量，而對(duì)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(xì)加工的要求。1.5.2缸體工序順序的安排由于缸體形狀復(fù)雜，且有厚度不同的壁和筋在加工過程中由多種原因造

16、成的內(nèi)應(yīng)力易使工件產(chǎn)生變形。因此，加工時(shí)應(yīng)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(fā)現(xiàn)零件內(nèi)部缺陷的工序應(yīng)安排在前面進(jìn)行。3）由于加工深油孔時(shí)容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，安排時(shí)要注意對(duì)加工精度的不利影響。4）正確地安排密封試驗(yàn)、襯套和軸承等的壓裝以及清洗檢驗(yàn)等非加工工序。從表10-1可以看出，缸體加工順序的安排有下面幾個(gè)特點(diǎn)：1）用作精基準(zhǔn)的表面(底面及兩個(gè)工藝孔)代先加工，這樣使以后的加工都有一個(gè)統(tǒng)一的工藝基準(zhǔn)，這不但對(duì)于簡(jiǎn)化設(shè)備工裝及方使運(yùn)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

17、個(gè)階段，這樣有利于在加工過程中消除內(nèi)應(yīng)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(jìn)行加工。由于缸體形狀復(fù)雜，輸送比較困難，特別是在大量生產(chǎn)條件下，盡可能減少零件的轉(zhuǎn)動(dòng)，以免增加裝置。4）合理地安排檢驗(yàn)工序。將其安排在粗加工階段結(jié)束之后，裝瓦蓋和裝飛輪殼之前。在自動(dòng)線生產(chǎn)中每段自動(dòng)線最后一個(gè)工位往往是檢驗(yàn)，這樣可防止不合格的半成品流入后面的自動(dòng)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(chǎn)中。這是因?yàn)槔断髌矫娴纳a(chǎn)率很高，這是因?yàn)槔痘蚬ぜ囊苿?dòng)速度比銑削的進(jìn)給速度要快得多。拉削速度一般為810mmin，而

18、銑削時(shí)工作臺(tái)的進(jìn)給量一般小于1000mmmin。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?yàn)槔陡鞯洱X的負(fù)荷分布良好，修光齒（校準(zhǔn)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(dòng)，因此運(yùn)動(dòng)鏈簡(jiǎn)單，機(jī)床的剛度高。拉削平面的精度最高可達(dá)IT7，表面粗糙度為砌3.21.6mm。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(fā)動(dòng)機(jī)零件的加工中得到了廣泛地應(yīng)用。若用拉刀加工缸體主軸承座孔分離面（對(duì)口面）和鎖口面，既滿足了高的生產(chǎn)率也保證了組合平面間的位置和尺寸精度，所以在國(guó)內(nèi)外汽車制造業(yè)中被廣泛采用。上圖是拉

19、削EQ6100型汽油機(jī)缸體平面用的臥式雙向平面拉床示意圖，該拉床是我國(guó)自行設(shè)計(jì)和制造的，全長(zhǎng)23m、寬7.1m、高3.6m、重230t、額定拉力為450kN、行程9m.它能自動(dòng)完成裝卸缸體、定位夾緊、回轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)等工序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)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(zhuǎn)夾具，自動(dòng)夾緊后，該夾具回轉(zhuǎn)90°，刀具溜板由無極變速的電動(dòng)機(jī)組通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。該機(jī)床共有刀片3000多片，拉削速度最高達(dá)到2530mmin并實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，實(shí)際應(yīng)用為78mmin，機(jī)床主電機(jī)功率為250kW。這種平面拉床用來加工缸體其生產(chǎn)效率很高，質(zhì)量也非常穩(wěn)定。它可以替代雙面或單面組合

20、銑床10臺(tái)以上，因此占地面積大為減少，但耗電量大、刀具制造和調(diào)整比較困難，較復(fù)雜，所以投資和生產(chǎn)費(fèi)用較大。下拉刀全長(zhǎng)7.55m，共分六級(jí)，對(duì)底面及鎖口面進(jìn)行粗拉，精拉，對(duì)半圓面進(jìn)行粗拉，對(duì)口面進(jìn)行半精拉及粗拉。底面拉刀采用分屑拉削法，鑲以硬質(zhì)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0.20.05mm，包含三個(gè)修光齒，切削余量為1.7mm。對(duì)口面拉刀采用層剝法，共48齒，齒升量為0.20.05mm，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0.20.1lmm，切削余量為4.7

21、5mm。鎖口面拉刀也是采用兩齒一組的分屑拉削法，共54齒，每組齒升量為0.20.13mm，切削余量為4.25mm。 上拉刀全長(zhǎng)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0.05mm50mm,底面全長(zhǎng)不超過0.lmm，頂面全長(zhǎng)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(jī)床拉削缸體各表面位置圖。下拉刀拉削機(jī)體底面1、鎖口面2、對(duì)口面3及半圓面4，然后第一工位回轉(zhuǎn)夾具復(fù)位，

22、由另一個(gè)推料器推入翻轉(zhuǎn)裝置，回轉(zhuǎn)180°后被推入第二工位回轉(zhuǎn)夾具。定位、夾緊后回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)夾具復(fù)位，機(jī)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(zhì)量要求較高，這些孔所組成的孔系均有較嚴(yán)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(zhì)量要求不高，但孔深較大，在大量生產(chǎn)條件下也成為一大難題。缸孔的加工：缸孔的質(zhì)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)基本性能有很大

23、影響，其尺寸精度為IT57，表面 粗糙度為Ral.60.8mm，各缸孔軸線對(duì)主軸承孔的垂直度0.05mm，有止口的深度公差為0.030.05mm，所以缸孔加工是難度較大的加工部位。加工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：一是缸孔的粗加工工序應(yīng)盡量提前，以保證精加工后零件變形最小并及早發(fā)現(xiàn)缸孔內(nèi)的鑄造缺陷，最大限度減少機(jī)械加工的損失。二是缸孔的精加工或最終加工應(yīng)盡量后移，以避免其它表面加工時(shí)會(huì)導(dǎo)致缸體零件的 變形。其三是為保證工作表面的質(zhì)量和生產(chǎn)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(jī)床剛性足、動(dòng)力性好。常采用鑲有四片或六片硬質(zhì)合金刀片的鏜刀頭，切削深

24、度較大，在其直徑方向上為36mm，因此容易產(chǎn)生大量的切削熱，使工件和機(jī)床主軸溫度升高。為防止這種情況的發(fā)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(chǎn)中，多采用多軸同時(shí)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(shè)計(jì)的組合鏜床已采用不同向旋轉(zhuǎn)的鏜桿和立式或斜置式剛性主軸。 （2）半精鏜缸孔： 加工時(shí)使用裝有多片硬質(zhì)合金刀片的鏜刀頭，在鏜桿上部設(shè)有一個(gè)輔助夾持器，其上裝有倒角刀片。當(dāng)半精鏜缸孔的工作行程接近結(jié)束時(shí)，倒角刀片在缸孔上部倒角。（3）精鏜缸孔： 精鏜時(shí)通常采用單刀頭，目前在進(jìn)口的機(jī)床中已普遍采用自動(dòng)測(cè)量與刀具磨損補(bǔ)償裝置，使測(cè)量與補(bǔ)

25、償有機(jī)的聯(lián)系，且由機(jī)床內(nèi)部自動(dòng)完成。如圖10-12所示為某廠引進(jìn)的缸孔精鏜刀具，加工時(shí)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2334，行程終了時(shí)刀桿上部的刀頭在缸孔上端倒角，然后楔塊經(jīng)液壓缸驅(qū)動(dòng)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(duì)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(zhì)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(shí)工件固定不動(dòng)，圓周上裝有磨條并與機(jī)床主軸浮動(dòng)連接的珩磨頭作為工具，在一定壓力下通過珩磨頭對(duì)

26、工件內(nèi)孔表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從加工表面上切除一層極薄的金屬。加工時(shí)，珩磨頭上的磨條有三個(gè)運(yùn)動(dòng)，即回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)和垂直加工表面的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。前兩個(gè)運(yùn)動(dòng)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(fù)的網(wǎng)紋。為了提高珩磨效率，在珩磨缸孔時(shí)采用810個(gè)磨條替代過去的46個(gè)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(shí)發(fā)熱少，可提高磨條的壽命。當(dāng)珩磨余量較大時(shí)，也可分為粗珩和精珩。粗珩余量為0.050.07mm，使用較軟的磨料，自勵(lì)性好，切削作用強(qiáng)、生產(chǎn)率較高，但加工表面易劃傷。精珩時(shí)余量為57mm，選用硬的磨條，可用120#280#或W28W14，當(dāng)然也可采用價(jià)

27、格較貴的金剛石磨條。珩磨時(shí)，采用煤油作為冷卻潤(rùn)滑液。用金剛石磨條珩磨鑄鐵缸孔時(shí)，為了減少珩磨時(shí)的發(fā)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(guó)內(nèi)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。2 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(diǎn)汽車變速箱體是變速箱的基礎(chǔ)零件。它把變速箱中的軸和齒輪等有關(guān)零件和機(jī)構(gòu)聯(lián)接為一整體，使這些零件和機(jī)構(gòu)保持正確的相對(duì)位置，以便其上各個(gè)機(jī)構(gòu)和零件能正確、協(xié)調(diào)一致地工作。變速箱體的加工質(zhì)量直接影響變速器的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響汽車的使用性能和壽命。變速箱體屬平面型(非回轉(zhuǎn)體型)薄壁殼體零件，尺寸較大，結(jié)構(gòu)復(fù)

28、雜，其上有若干個(gè)精度要求較高的平面和孔系，以及較多的聯(lián)接螺紋孔。其主要技術(shù)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。前端面T1為變速箱的安裝基面，它對(duì)O1軸的端面全跳動(dòng)公差為0.08mm。后端面T2為安裝軸承蓋用，要求稍低，它對(duì)O1軸的端面圓跳動(dòng)公差為0.1mm。取力窗口面T4對(duì)O2軸的平行度公差為0.08mm，其公差等級(jí)為IT8IT9級(jí).三對(duì)軸承孔中心線間的平行度公差為0.06mm，其公差等級(jí)約為IT6IT7級(jí),它與齒輪傳動(dòng)精度及齒寬等因素有關(guān)。(3)主要孔中心距偏差為±0.05mm由齒輪傳動(dòng)中心距離偏差標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。(4)主要軸承孔表

29、面粗糙度為Ra1.6m。裝配基面、定位基面及其余各平面的表面粗糙度為Ra3.2m。(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(jià)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(jiǎn)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(dǎo)致余量不勻。由于孔的余量較大(單邊余量為4.0mm）經(jīng)過四次切削，毛坯復(fù)映誤差對(duì)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4.5

30、mm；兩側(cè)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(nèi)，均不預(yù)先鑄出毛坯孔。所有加工余量的偏差為土2.0mm。3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿加工工藝分析3.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其主要技術(shù)要求連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳力部件之一，其小頭經(jīng)活塞銷與活塞聯(lián)接，大頭與曲軸連桿軸頸聯(lián)接氣缸燃燒室中受壓縮的油氣混合氣體經(jīng)點(diǎn)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(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。連桿部件由連桿體，連桿蓋和螺栓、螺母等組成。在發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量

31、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。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(nèi)襯有具有鋼質(zhì)基底的耐磨巴氏合金軸瓦。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大。因此，在連桿部件的大、小頭端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱重后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端面對(duì)稱分布在連桿中截面的兩側(cè)。考慮到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等。連桿小頭的頂端設(shè)有油孔，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，氣缸體下部的潤(rùn)滑油可飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭銅襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要

32、表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等連桿總成的技術(shù)要求如下：（1）為了保證連桿大、小頭孔運(yùn)動(dòng)副之間有良好的配合，大頭孔的尺寸公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于0.4m，小頭孔的尺寸公差等級(jí)為IT5，表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于0.4m。對(duì)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?yàn)榇?、小頭孔中心距的變化將會(huì)使氣缸的壓縮比發(fā)生變化，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，因此要求兩孔中心距公差等級(jí)為IT9。大、小頭孔中心線在兩個(gè)相互垂直方向上的平行度誤差會(huì)使活塞在氣缸中傾斜，致使氣缸壁唐攢不均勻，縮短發(fā)

33、動(dòng)機(jī)的使用壽命，同時(shí)也使曲軸的連桿軸頸磨損加劇，因此也對(duì)其平行度公差提出了要求。（3）連桿大頭孔兩端面對(duì)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(duì)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(shù)要求不同。大頭孔兩端面間的尺寸公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于0.8m；小頭兩端面間的尺寸公差等級(jí)為ITl2，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于6.3m。這是因?yàn)檫B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(nèi)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

34、差帶中，這將給連桿的加工帶來許多方便。（5）為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)干穩(wěn)，對(duì)連桿小頭(約占連桿全長(zhǎng)2/3)的質(zhì)量差和大頭(約占全長(zhǎng)的1/3)的質(zhì)量差分別提出了要求。為了保證上述連桿總成的技術(shù)要求，必須對(duì)連桿體和連桿蓋的螺栓孔、結(jié)合面等提出要求。3.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)度。因此，連桿材料一般都采用高強(qiáng)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(fā)動(dòng)機(jī)連桿采用40MnB鋼，用模緞法成型，將桿體和桿蓋鍛成一體。對(duì)于這種整體鍛造的毛坯，要在以后的機(jī)械加工過程中將其切開。為了保證切開孔的加工

35、余量均勻，一般將連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對(duì)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(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是所需鍛造設(shè)備動(dòng)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11401200°C。先在輥鍛機(jī)上通過四個(gè)型槽進(jìn)行輥鍛制坯，然后在鍛壓機(jī)上進(jìn)行預(yù)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(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使之得到細(xì)致均勻的回火索氏體組織，從而改善性能，減少毛坯內(nèi)應(yīng)力。此外，為提高毛坯的精度，還需進(jìn)行熱校正、外觀缺陷檢查、內(nèi)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

36、，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理后，要求硬度大于HB 220，大、小頭厚度為39.640.0mm，毛坯總重量2.3402.520Kg。此外，對(duì)兩端面有形狀誤差要求3.3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的主要工序分析3.3.1 定位基準(zhǔn)的加工3.3.2 大頭孔的加工3.3.2 小頭孔的加工4 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝分析4.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其主要技術(shù)要求曲軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零件之一，用于將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，曲軸工作時(shí)要承受很大的轉(zhuǎn)矩及大小和方向都發(fā)生變化的彎矩，因此曲軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，支承剛度及耐磨性。曲軸的質(zhì)量分布要平衡，防止因不平衡產(chǎn)生離心力，使曲軸承受附加載荷。曲軸的形狀和曲柄的相

37、互位置，決定于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的數(shù)目、行程數(shù)、排列情況及各氣缸的工作順序。在單列式多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，連桿軸頸的數(shù)目與氣缸數(shù)相同，主軸頸的數(shù)目由發(fā)動(dòng)機(jī)的型式和用途決定多主軸頸曲軸的優(yōu)點(diǎn)是：提高了曲軸承載能力，減少了軸頸載荷。但也使曲軸長(zhǎng)度增加，材料滑牦增加，機(jī)械加工勞動(dòng)量也隨之增加。上圖為六缸汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸零件簡(jiǎn)圖。主軸頸和連桿軸頸不在同一軸線上。它具有七個(gè)主軸頸；六個(gè)連桿軸頸分別位于三個(gè)互成120°角的平面內(nèi)。曲軸在六個(gè)連桿軸頸處形成了六個(gè)開擋，因此曲軸是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性差的零件。為了保證曲軸正常工作，對(duì)曲軸規(guī)定了嚴(yán)格的技術(shù)要求。主要技術(shù)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Ra0.32m。（2）連桿軸頸與主軸頸軸線間的平行度誤差在每100mm長(zhǎng)度上不大于0.02mm。（3）以1，7主軸頸支承時(shí)，第4主軸頸的徑向圓跳動(dòng)誤差不大于0.03mm；裝飛輪法蘭盤的端面竄動(dòng)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