《汽車制造工藝》教學(xué)PPT電子課件,汽車制造工藝,汽車,制造,工藝,教學(xué),PPT,電子,課件 汽車制造工藝汽車制造工藝機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 2012年版年版 前前 言言早期的汽車制造模式早期的汽車制造模式早期汽車制造模式早期汽車制造模式存在的問題存在的問題現(xiàn)代現(xiàn)代汽車制造模式汽車制造模式現(xiàn)代現(xiàn)代汽車制造模式汽車制造模式的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)本教材的特點(diǎn)本教材的特點(diǎn) 早期的汽車制造模式早期的汽車制造模式 早期的汽車制造模式都是采用企業(yè)內(nèi)部配套的體系，即早期的汽車制造模式都是采用企業(yè)內(nèi)部配套的體系，即汽車整車制造企業(yè)均自建了一個(gè)十分龐大的汽車零部件配套汽車整車制造企業(yè)均自建了一個(gè)十分龐大的汽車零部件配套系統(tǒng)，幾乎所有的汽車零部件（大到汽車大總成、大系統(tǒng)，系統(tǒng)，幾乎所有的汽車零部件（大到汽車大總成、大系統(tǒng)，小到汽車用螺栓、螺帽等標(biāo)準(zhǔn)件）均由企業(yè)內(nèi)部配套生產(chǎn)，小到汽車用螺栓、螺帽等標(biāo)準(zhǔn)件）均由企業(yè)內(nèi)部配套生產(chǎn)，任何一款汽車新產(chǎn)品的開發(fā)，從整車到所有的零部件、從產(chǎn)任何一款汽車新產(chǎn)品的開發(fā)，從整車到所有的零部件、從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到工藝準(zhǔn)備均由汽車整車制造公司統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一實(shí)品設(shè)計(jì)到工藝準(zhǔn)備均由汽車整車制造公司統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一實(shí)施。汽車總成部件生產(chǎn)工廠只是附屬于汽車整車制造公司的施。汽車總成部件生產(chǎn)工廠只是附屬于汽車整車制造公司的生產(chǎn)單元。這種汽車制造模式在過去一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)單元。這種汽車制造模式在過去一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)（超過半個(gè)世紀(jì)）為世界汽車制造產(chǎn)業(yè)的成長、壯大起到過（超過半個(gè)世紀(jì)）為世界汽車制造產(chǎn)業(yè)的成長、壯大起到過十分重要的作用，也為世界汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了十分豐富的利潤。十分重要的作用，也為世界汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了十分豐富的利潤。早期汽車制造模式早期汽車制造模式存在的問題存在的問題 問題一：問題一：到上個(gè)世紀(jì)中后期，到上個(gè)世紀(jì)中后期，汽車產(chǎn)品同一化的消費(fèi)觀汽車產(chǎn)品同一化的消費(fèi)觀逐漸被個(gè)性化消費(fèi)觀所取代，過去一種車型連續(xù)生產(chǎn)銷售數(shù)逐漸被個(gè)性化消費(fèi)觀所取代，過去一種車型連續(xù)生產(chǎn)銷售數(shù)百萬輛乃至數(shù)千萬輛的時(shí)代早已是一去不復(fù)返，在現(xiàn)階段，百萬輛乃至數(shù)千萬輛的時(shí)代早已是一去不復(fù)返，在現(xiàn)階段，最暢銷的車型其累計(jì)銷售量最多只能是過百萬輛，許多成功最暢銷的車型其累計(jì)銷售量最多只能是過百萬輛，許多成功車型的累計(jì)銷售量只有車型的累計(jì)銷售量只有30萬萬50萬輛萬輛。問題二：問題二：汽車制造企業(yè)為了使自己在愈演愈烈的市場競汽車制造企業(yè)為了使自己在愈演愈烈的市場競爭中立于不敗之地，均不遺余力地加大技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品更新爭中立于不敗之地，均不遺余力地加大技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品更新的力度，汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度越來越快。在這種汽車市的力度，汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度越來越快。在這種汽車市場環(huán)境發(fā)生了更本性變化的時(shí)代，若仍然采用過去那種由整場環(huán)境發(fā)生了更本性變化的時(shí)代，若仍然采用過去那種由整車汽車制造公司車汽車制造公司“大包干大包干”的企業(yè)內(nèi)部配套的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，的企業(yè)內(nèi)部配套的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，不僅會(huì)嚴(yán)重制約汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，而且汽車整車制不僅會(huì)嚴(yán)重制約汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，而且汽車整車制造公司也無力承擔(dān)越來越巨大的產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。造公司也無力承擔(dān)越來越巨大的產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)代現(xiàn)代汽車制造模式汽車制造模式 自上世紀(jì)自上世紀(jì)80年代起，國際上各大汽車制造公司紛紛將原從年代起，國際上各大汽車制造公司紛紛將原從屬于汽車整車制造公司的汽車零部件制造企業(yè)剝離出來，成立屬于汽車整車制造公司的汽車零部件制造企業(yè)剝離出來，成立具有獨(dú)立、自主研發(fā)能力的汽車零部件制造公司，變過去汽車具有獨(dú)立、自主研發(fā)能力的汽車零部件制造公司，變過去汽車制造的企業(yè)內(nèi)部配套為全球范圍內(nèi)的社會(huì)化配套。如德爾福原制造的企業(yè)內(nèi)部配套為全球范圍內(nèi)的社會(huì)化配套。如德爾福原來只是美國通用汽車公司旗下專門為通用汽車公司生產(chǎn)汽車配來只是美國通用汽車公司旗下專門為通用汽車公司生產(chǎn)汽車配件的一個(gè)生產(chǎn)單元，脫離通用汽車公司后很快成長為全球性特件的一個(gè)生產(chǎn)單元，脫離通用汽車公司后很快成長為全球性特大型汽車總成、系統(tǒng)制造公司，為全球各大汽車公司開發(fā)和生大型汽車總成、系統(tǒng)制造公司，為全球各大汽車公司開發(fā)和生產(chǎn)汽車重要關(guān)鍵總成部件。這樣的汽車總成部件制造公司還有產(chǎn)汽車重要關(guān)鍵總成部件。這樣的汽車總成部件制造公司還有很多，如日本電裝、德國波許、法國的法雷奧等數(shù)百家企業(yè)。很多，如日本電裝、德國波許、法國的法雷奧等數(shù)百家企業(yè)?，F(xiàn)代現(xiàn)代汽車制造模式汽車制造模式的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)u可充分調(diào)動(dòng)汽車零部件企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)方面的積極性、分?jǐn)偲囆庐a(chǎn)品開發(fā)任務(wù)、縮短開發(fā)周期、分散產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)；u開創(chuàng)了汽車零部件與汽車整車同步開發(fā)甚至超前于整車開發(fā)的全新時(shí)代，為汽車技術(shù)的進(jìn)步提供了新的強(qiáng)勁的推動(dòng)力；u帶來了汽車制造工藝的大變革。過去一條生產(chǎn)線只加工一種零件、只生產(chǎn)一種車型的剛性生產(chǎn)模式被徹底送進(jìn)了“博物館”，取而代之的是多品種、多車型共線生產(chǎn)的柔性生產(chǎn)方式。汽車整車制造公司的生產(chǎn)內(nèi)容只剩下四大部分，即“沖壓、焊裝、涂裝和總裝”四大工藝；汽車零部件企業(yè)則按照專業(yè)協(xié)作的方式進(jìn)行多品種、大規(guī)模、專業(yè)化生產(chǎn)，如此既可保證產(chǎn)品質(zhì)量又可大幅降低生產(chǎn)成本。為了適應(yīng)汽車總成部件多品種、大規(guī)模生產(chǎn)的需要，數(shù)控機(jī)床、加工中心、復(fù)合加工機(jī)床相繼開發(fā)并投入使用。本教材的特點(diǎn)本教材的特點(diǎn) 盡管汽車制造模式在我國于十多年前已基本完成了上述重要變革（發(fā)達(dá)國家早我國超過20年），然而，我國有關(guān)汽車制造工藝方面的高校教材的內(nèi)容卻并沒有同步更新，依然還是介紹那些于數(shù)十年前已被淘汰的陳舊工藝。不僅如此，還有大量的篇幅與金屬工藝學(xué)重復(fù)。本書針對已變革的、社會(huì)化配套的、新的汽車生產(chǎn)模式，基于汽車整車與零部件制造工藝的特點(diǎn)，從實(shí)際需要出發(fā)，力求跟蹤汽車制造工藝技術(shù)的最新進(jìn)展、力戒內(nèi)容的過時(shí)和與其它課程的重復(fù)。在介紹汽車制造工藝基本理論時(shí)，力求做到既簡明扼要、通俗易懂，又不失其系統(tǒng)和嚴(yán)謹(jǐn)；在介紹具體的工藝方法時(shí)，盡可能通過對典型實(shí)例的剖析，以便于學(xué)生了解汽車制造工藝的規(guī)律和細(xì)節(jié)。第一章第一章 概論概論 盡管我國汽車產(chǎn)業(yè)的誕生時(shí)間與西方相比晚了半個(gè)多世紀(jì)，但近幾十年來，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)與國際性跨國汽車公司的全面合資、合作及汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)的大規(guī)模引進(jìn)，已對我國汽車產(chǎn)業(yè)帶來了十分深遠(yuǎn)的影響，使得我國汽車產(chǎn)業(yè)近乎與西方發(fā)達(dá)國家同步完成了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。過去汽車整車生產(chǎn)企業(yè)直屬的汽車總成部件專業(yè)生產(chǎn)廠紛紛與主機(jī)廠脫離從屬關(guān)系，走上了自主研發(fā)、為全行業(yè)各大汽車公司提供配套和技術(shù)服務(wù)的獨(dú)立公司道路。這種轉(zhuǎn)變使得汽車制造公司與汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)的分工和職能發(fā)生了根本性改變，于是汽車制造工藝亦跟著發(fā)生了很大的變化。對于汽車整車制造企業(yè)，汽車制造工藝只剩下沖壓成型、焊裝、涂裝和總裝四大部分；對于汽車總成部件的生產(chǎn)通常根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行歸類加工。第一節(jié)第一節(jié) 汽車制造業(yè)的特點(diǎn)汽車制造業(yè)的特點(diǎn) 汽車制造業(yè)的特點(diǎn)：大批大量生產(chǎn)于1908年率先在美國福特汽車公司實(shí)現(xiàn)，而且迅速在全球得到了廣泛推廣。大批大量生產(chǎn)方式大大節(jié)省了制造汽車的工作時(shí)間，大幅降低了汽車的生產(chǎn)成本，極大地刺激了汽車消費(fèi)市場，帶來了汽車產(chǎn)業(yè)的高度繁榮。但大批大量生產(chǎn)也給汽車產(chǎn)業(yè)的管理帶來了極大的挑戰(zhàn)，如：工藝流程的合理規(guī)劃、工位工作量的均衡配置、生產(chǎn)工藝過程的有序進(jìn)行、物流供應(yīng)的及時(shí)配送、配套件庫存的有效控制、流動(dòng)資金的快速回籠等。解決問題的方法：改造生產(chǎn)模式改造生產(chǎn)模式精益生產(chǎn)精益生產(chǎn) 為了解決好因“大批大量生產(chǎn)方式”所帶來的上述諸多問題，上個(gè)世紀(jì)50年代中期，日本汽車產(chǎn)業(yè)在政府的嚴(yán)格保護(hù)和支持下，以豐田汽車公司為代表，在對美國汽車產(chǎn)業(yè)管理和生產(chǎn)模式進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，于1961年成功地創(chuàng)立了旨在“以最少的投入，產(chǎn)出盡可能多的和最好的產(chǎn)品”的獨(dú)特管理模式精益生產(chǎn)方式，并于上個(gè)世紀(jì)80年代掀起了世界汽車工業(yè)的第三個(gè)高潮。1980年，日本以1104萬輛的年產(chǎn)量將一直占據(jù)世界汽車工業(yè)霸主地位的美國拉下了臺(tái)?，F(xiàn)代生產(chǎn)現(xiàn)代生產(chǎn) 美國為了重拾世界汽車霸主地位，積極吸取豐田精益生產(chǎn)方式的精華，結(jié)合自身的特點(diǎn)，更多地引入計(jì)算機(jī)服務(wù)于汽車產(chǎn)業(yè)的管理，演繹出“拉式流”的生產(chǎn)管理模式，創(chuàng)立了稱之為“現(xiàn)代生產(chǎn)方式”的MRPII(Manufacturing Resources Planning)“制造資源計(jì)劃”的和ERP（Enterprise Resource Plan）“企業(yè)資源計(jì)劃”的管理模式。即一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代制造技術(shù)有機(jī)融于一體的計(jì)算機(jī)輔助企業(yè)管理系統(tǒng)，在合理利用資源與優(yōu)化內(nèi)部管理、有效控制庫存與流動(dòng)資金占用、縮短生產(chǎn)周期和降低成本、靈活快速地響應(yīng)市場變化、顯著提高企業(yè)競爭力與獲得最大利潤等方面表現(xiàn)出卓越的效果。我國的汽車生產(chǎn)模式我國的汽車生產(chǎn)模式 目前，我國汽車產(chǎn)業(yè)處在“大量生產(chǎn)、精益生產(chǎn)、現(xiàn)代生產(chǎn)”三種生產(chǎn)方式共存的特殊時(shí)代。對于單純的民族汽車產(chǎn)業(yè)，尚停留在“大量生產(chǎn)方式”階段；多數(shù)合資汽車制造業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了“精益生產(chǎn)方式”；部分合資或獨(dú)資的汽車整車與零部件生產(chǎn)企業(yè)已引入了“現(xiàn)代生產(chǎn)方式”。無論是“大量生產(chǎn)階段”、“精益生產(chǎn)階段”還是“現(xiàn)代生產(chǎn)階段”，汽車產(chǎn)業(yè)“流水線”、“大批大量生產(chǎn)”的模式始終沒有變，而且隨著產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，自動(dòng)流水生產(chǎn)線的比例日益增加。一、汽車整車生產(chǎn)一、汽車整車生產(chǎn) 對于現(xiàn)代化的汽車整車生產(chǎn)企業(yè)，通常只建有四大工廠，分別對應(yīng)四大典型生產(chǎn)工藝，即：沖壓沖壓焊裝焊裝涂裝涂裝總裝?？傃b。1 1、沖壓工藝、沖壓工藝 沖壓工藝是汽車車身制造的第一個(gè)工藝環(huán)節(jié)，它建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，在常溫條件下利用磨具和沖壓設(shè)備對板料施壓加工，使其產(chǎn)生塑性變形，以獲得形狀、尺寸和性能均符合設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)件或覆蓋件。沖壓工藝的生產(chǎn)設(shè)備主要有開卷剪切自動(dòng)線、沖壓生產(chǎn)線、垛料翻轉(zhuǎn)機(jī)、模具研配機(jī)及適當(dāng)?shù)钠渌弈ＴO(shè)備，可以完成卷料存放、開卷、校平、剪切，落料、堆垛，沖壓件的拉延、成形、整形、修邊、沖孔、翻邊等工藝，以及沖壓件的存放及發(fā)送的整套工藝過程。開卷平整開卷平整沖壓生產(chǎn)線沖壓生產(chǎn)線2 2、焊裝工藝、焊裝工藝 焊裝工藝是汽車制造中應(yīng)用范圍最廣的工藝之一，但談到汽車制造四大工藝中的焊接工藝，則通常是特指在汽車車身制造過程中將經(jīng)沖壓成型的汽車車身結(jié)構(gòu)件和覆蓋件，用焊接加工的方式將其組合成不可拆卸的具有完整功能的結(jié)構(gòu)件或汽車白車身的加工工藝過程。在當(dāng)今汽車制造公司的焊裝車間，焊裝生產(chǎn)線大多為柔性設(shè)計(jì)，且機(jī)械化、自動(dòng)化程度通常都很高。焊焊裝裝生生產(chǎn)產(chǎn)線線3 3、涂裝工藝、涂裝工藝 對于轎車生產(chǎn)企業(yè)來說，涂裝車間通常是自動(dòng)化程度最高、生產(chǎn)環(huán)境要求最嚴(yán)格的場所。涂裝生產(chǎn)設(shè)備多采用輕鋼結(jié)構(gòu)、全面封閉、強(qiáng)制性通風(fēng)換氣、自然光照及局部人工照明的采光方式。涂裝工藝主要由前處理、電泳線、密封底涂線、中涂線、面涂線、精修線及其烘干系統(tǒng)等組成。全線工件輸送系統(tǒng)多采用空中懸掛和地面滑橇相結(jié)合的機(jī)械化輸送方式。電泳電泳輸送輸送噴防震隔熱膠噴防震隔熱膠噴面漆噴面漆4 4、總裝工藝、總裝工藝 總裝是汽車制造過程中最后的一個(gè)工藝環(huán)節(jié)，對于當(dāng)今的轎車生產(chǎn)廠家，總裝線的采用柔性生產(chǎn)方式，以適應(yīng)多車型、多品種的混流生產(chǎn)。汽車總裝工藝包括物流、輸送、裝配、下線檢測等多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。機(jī)械件裝配機(jī)械件裝配內(nèi)飾件裝配內(nèi)飾件裝配總裝輸送總裝輸送下線檢測下線檢測二、總成部件生產(chǎn)二、總成部件生產(chǎn) 汽車總成部件的生產(chǎn)所涉及的工藝內(nèi)容多而復(fù)雜，為了便于閱讀理解，常按照工藝特點(diǎn)將其分為毛坯制造、機(jī)械切削加工、少無切削加工、表面強(qiáng)化處理、復(fù)合材料加工等。1 1、毛坯制造、毛坯制造 毛坯制造中的鑄、鍛、焊三大工藝在機(jī)械制造行業(yè)常將其統(tǒng)稱為金屬材料的熱加工，其工藝特點(diǎn)是通過加熱的工藝手段將各種不同的金屬材料轉(zhuǎn)換成形狀、尺寸符合后繼工藝過程要求的零件毛坯。鍛造鍛造鑄造鑄造焊接焊接2 2、機(jī)械切削加工、機(jī)械切削加工 汽車中有大量高精度的功能件和運(yùn)動(dòng)部件，其中絕大多數(shù)需要通過機(jī)械切削加工的方法達(dá)到形狀和尺寸的精度要求。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器零部件的加工是機(jī)械切削加工中最典型的代表。發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)生生產(chǎn)產(chǎn)線線變速器生產(chǎn)線變速器生產(chǎn)線3 3、少無切削加工、少無切削加工 少無切削加工：機(jī)械制造過程中用精確成形方法制造零件的工藝。傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝最終大多采用切削加工方法制造有尺寸、形狀與位置精度要求的零件，生產(chǎn)過程中坯料質(zhì)量的30左右變成了切屑。這不僅浪費(fèi)大量的材料和能源，而且占用大量的機(jī)床和人力。采用精密成形工藝，工件不需要或只需要少量切削加工即可成為高精度的汽車零件，可大大節(jié)約材料、設(shè)備和人力。少無切削加工工藝包括精密鍛造、沖壓、精密鑄造、粉末冶金、工程塑料的壓塑和注塑等，其中注塑成型在汽車零部件制造中占有十分重要的地位。為了減輕汽車的重量、減低汽車整車成本，汽車上用到了大量的塑料件，如儀表臺(tái)、車身內(nèi)飾、汽車保險(xiǎn)杠等。事實(shí)上，汽車上還有相當(dāng)數(shù)量的總成部件（如儲(chǔ)油罐、汽車空調(diào)系統(tǒng)等）主要由塑料制成。注塑生產(chǎn)線注塑生產(chǎn)線4、表面強(qiáng)化處理 表面強(qiáng)化處理有表面機(jī)械強(qiáng)化和熱處理強(qiáng)化二種不同的類型，為了提高汽車零部件的使用壽命、實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化，幾乎所有的汽車零部件都需進(jìn)行表面強(qiáng)化處理。噴噴丸丸與與噴噴砂砂處處理理熱熱處處理理5 5、復(fù)合材料加工、復(fù)合材料加工 為保證汽車有良好的乘坐舒適性，車內(nèi)用到了大量的消音隔熱件，如排氣管隔熱板、車頂隔熱層、發(fā)動(dòng)機(jī)隔音隔熱層等。汽車上幾乎所有的隔熱隔音件都是用的復(fù)合材料，圖1-15是某汽車隔熱隔音件的壓制生產(chǎn)線。圖1-15 車用復(fù)合材料部件的生產(chǎn)線第二節(jié)第二節(jié) 汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演變與發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演變與發(fā)展 汽車產(chǎn)業(yè)在100多年的發(fā)展歷程中，已經(jīng)歷了手工生產(chǎn)、大量生產(chǎn)、精益生產(chǎn)和現(xiàn)代生產(chǎn)等四個(gè)階段。每一次生產(chǎn)階段的更替，不僅帶來了生產(chǎn)方式及生產(chǎn)工藝的大變革，而且還帶來了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的大調(diào)整。下面簡要介紹汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演變過程。一、手工生產(chǎn)階段的汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)一、手工生產(chǎn)階段的汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 在早期的手工生產(chǎn)階段，由于汽車產(chǎn)品自身的不完善，且人們?nèi)鄙僦圃炱嚨某墒旒夹g(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，汽車的產(chǎn)量低、價(jià)格十分昂貴。因此那時(shí)的汽車只是富足家庭享用的奢侈品，普通老百姓無力問津。這便決定了汽車整車的制造只能是利用一些簡陋的設(shè)備和工具，由少數(shù)具有機(jī)械加工技能的技術(shù)工人來完成全部零部件的加工和整車的裝配。如1903年，在亨利福特創(chuàng)立的福特汽車公司里只有十余種簡單的車床和鉆床，公司的全部員工不足20人。盡管當(dāng)時(shí)能夠買得起汽車的家庭很少，而且汽車的各項(xiàng)性能都遠(yuǎn)不如現(xiàn)代的汽車好（噪聲大、速度低、舒適性、安全性、操控性均較差），但人們普遍渴求擁有比傳統(tǒng)交通工具的性能更優(yōu)的汽車產(chǎn)品。這是促使汽車產(chǎn)業(yè)向大量生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變的原動(dòng)力。二、大量生產(chǎn)階段的汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)二、大量生產(chǎn)階段的汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 二十世紀(jì)初，福特在伊利惠特尼發(fā)明汽車“標(biāo)準(zhǔn)化部件”的基礎(chǔ)上發(fā)明的“汽車流水生產(chǎn)線”的建成，宣告汽車大批量生產(chǎn)階段的開始。大量生產(chǎn)方式最重要的特點(diǎn)是單一車型的產(chǎn)量非常之大，福特的“T型車”、大眾的“甲殼蟲”，其累計(jì)產(chǎn)銷量遠(yuǎn)超過了1000萬輛。在汽車大量生產(chǎn)時(shí)代，國際性大型汽車制造公司（通常將其稱為主機(jī)廠或整車廠）都下設(shè)若干多個(gè)汽車總成部件的專業(yè)配套廠。汽車整車及所有總成部件的設(shè)計(jì)開發(fā)、專業(yè)配套廠的生產(chǎn)裝備及工藝設(shè)計(jì)統(tǒng)一掌握在汽車制造公司手里。汽車整車廠和各專業(yè)配套廠的生產(chǎn)線都是“剛性”的，一條生產(chǎn)線生產(chǎn)一種車型，每當(dāng)要對汽車產(chǎn)品進(jìn)行更新?lián)Q代，都需要停產(chǎn)相當(dāng)長的時(shí)間以對生產(chǎn)線進(jìn)行改造。大量生產(chǎn)方式的突出優(yōu)點(diǎn)是：在一個(gè)相對封閉的汽車生產(chǎn)環(huán)境下，各生產(chǎn)單元在一個(gè)相對較長的時(shí)期內(nèi)只生產(chǎn)同一種或少數(shù)幾種車型及與之配套的總成、部件。由于生產(chǎn)高度專業(yè)化，因此生產(chǎn)工藝在一定的時(shí)期內(nèi)相對固定，生產(chǎn)組織比較簡單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且易于控制。汽車制造公司的主流生產(chǎn)設(shè)備是各種不同類型的組合機(jī)床。這種產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)模式在美國的汽車公司持續(xù)了近60年。三、精益生產(chǎn)階段的汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)三、精益生產(chǎn)階段的汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 精益生產(chǎn)方式是日本豐田汽車公司于上個(gè)世紀(jì)50年代開始研究并逐步創(chuàng)立，于1961年在該公司全面推行。但“精益生產(chǎn)方式”的稱謂卻是美國學(xué)者D魯斯在1990年發(fā)表的改變世界的機(jī)器一書中首次提出。精益生產(chǎn)方的支柱是準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)（Just in Time，簡稱“JIT”）和自動(dòng)化（Jidoka）?！岸沤^一切形式的浪費(fèi)”是精益生產(chǎn)方是的核心。1 1、準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn) 準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)是指僅在需要的時(shí)候，才為所需的地方按所需的數(shù)量和質(zhì)量生產(chǎn)所需的產(chǎn)品。準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)大大縮短了生產(chǎn)周期，避免了各種浪費(fèi)，消除了大量的庫存，從而降低了財(cái)務(wù)和倉儲(chǔ)費(fèi)用。同時(shí)還避免了因需求變化所帶來的大量舊型號(hào)產(chǎn)品的積壓和貶值。準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)將銷售商、制造商、供應(yīng)商看成一個(gè)有機(jī)整體，采用看板管理方式作為聯(lián)結(jié)三者的紐帶。2 2、自動(dòng)化、自動(dòng)化 精益生產(chǎn)方式中的自動(dòng)化是指一種自動(dòng)異常檢測控制系統(tǒng)，即：生產(chǎn)系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測出不良品，一旦出現(xiàn)不良品便立即停止工作，從而阻止不良品的盲目生產(chǎn)。3 3、杜絕一切浪費(fèi)、杜絕一切浪費(fèi) 杜絕一切浪費(fèi)是提高生產(chǎn)率最簡單、最迅速，且不花錢的方法。精益生產(chǎn)方式告訴我們，過去在汽車制造公司的那些“正常的、必要的、不可避免的、甚至是看不出來”的浪費(fèi)，其實(shí)是最可怕的和最大的浪費(fèi)。在生產(chǎn)過程中，將前述所有的浪費(fèi)都找出來，并逐步采取措施堅(jiān)決地予以消除。精益生產(chǎn)方式的突出特點(diǎn)：柔性生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、多品種、多批次、高效率、高效益的生產(chǎn)；建立市場調(diào)查、產(chǎn)品開發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理、生產(chǎn)協(xié)作、銷售服務(wù)、人才培養(yǎng)等整套生產(chǎn)管理體系；充分利用精益生產(chǎn)方式“反應(yīng)靈、變化快”的優(yōu)勢，鼓勵(lì)全員參與技術(shù)革新和發(fā)明創(chuàng)造，及時(shí)將新技術(shù)的成果用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的改造。精益生產(chǎn)階段，汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)是逐步推行柔性生產(chǎn)線，以滿足消費(fèi)者個(gè)性化的要求。四、現(xiàn)代生產(chǎn)方式四、現(xiàn)代生產(chǎn)方式 自上個(gè)世紀(jì)80年代，追求“個(gè)性化”的消費(fèi)者越來越多，汽車產(chǎn)業(yè)靠“單一產(chǎn)品打天下”的時(shí)代已成為歷史。單一汽車產(chǎn)品的累計(jì)產(chǎn)銷量能夠達(dá)到100萬輛者已是一種奇跡。汽車消費(fèi)市場的這一重要變化使得“大量生產(chǎn)方式”所特有的“大而全”式的公司內(nèi)部高度專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)的眾多優(yōu)點(diǎn)逐漸變成劣勢。為了分散風(fēng)險(xiǎn)，激發(fā)汽車配件生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)方面的積極性和主動(dòng)性，在“單一汽車產(chǎn)品”的產(chǎn)銷量因大幅下降所帶來的同一規(guī)格的汽車總成部件產(chǎn)量無法達(dá)到經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模的情況下，仍能實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)鏈上所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)的大規(guī)模生產(chǎn)。國際性跨國汽車公司開始全面采用能適應(yīng)多車型的柔性生產(chǎn)線，同時(shí)開始剝離附屬于汽車公司的總成部件專業(yè)配套生產(chǎn)廠家，這種變化使得稱之為“現(xiàn)代生產(chǎn)方式”的一種新的汽車生產(chǎn)與管理模式應(yīng)運(yùn)而生，其特點(diǎn)是：1 1、按需準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)、按需準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn) 在需要的時(shí)間，把所需的物品，按規(guī)定的數(shù)量，完好無損地送到規(guī)定的地點(diǎn)。2 2、計(jì)劃主導(dǎo)型的管理模式、計(jì)劃主導(dǎo)型的管理模式 將以往多級(jí)分散的計(jì)劃統(tǒng)一成“一個(gè)滾動(dòng)計(jì)劃”。計(jì)劃集中編制，分解執(zhí)行，計(jì)劃分解后便一貫到底。保證計(jì)劃的一貫性和嚴(yán)肅性是現(xiàn)代生產(chǎn)方式的重要原則，杜絕個(gè)人意志與隨意發(fā)號(hào)施令。按零件組織生產(chǎn)而不是按產(chǎn)品臺(tái)套組織生產(chǎn)，從根本上打破了原有按產(chǎn)品各自分工管理的界限，改變了計(jì)劃員和有關(guān)部門的工作范圍、內(nèi)容、考慮問題的角度與相互關(guān)系。3 3、對資源進(jìn)行全方位整合、對資源進(jìn)行全方位整合 將客戶需求和企業(yè)內(nèi)部的制造活動(dòng)、以及供應(yīng)商的制造資源整合在一起，形成一個(gè)完整的供應(yīng)鏈（Supply Chain），對供應(yīng)鏈上的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行有效管理。這些環(huán)節(jié)包括訂單、采購、庫存、計(jì)劃、生產(chǎn)制造、質(zhì)量控制、運(yùn)輸、分銷、服務(wù)與維護(hù)、財(cái)務(wù)管理、人事管理、實(shí)驗(yàn)室管理、項(xiàng)目管理、配方管理等。4 4、支持混合方式的制造環(huán)境、支持混合方式的制造環(huán)境 支持混合方式的制造環(huán)境包括既可支持離散又可支持流程的制造環(huán)境；按照面向?qū)ο蟮臉I(yè)務(wù)模型組合業(yè)務(wù)過程的能力和國際范圍內(nèi)的應(yīng)用。5 5、體現(xiàn)精益生產(chǎn)、同步工程、體現(xiàn)精益生產(chǎn)、同步工程 和敏捷制造的思想和敏捷制造的思想 支持對混合型生產(chǎn)方式的管理，其管理思想表現(xiàn)在兩個(gè)方面：精益生產(chǎn)LP（Lean Production），企業(yè)按大批量生產(chǎn)方式組織生產(chǎn)時(shí)，把客戶、銷售代理商、供應(yīng)商、協(xié)作單位納入生產(chǎn)體系，企業(yè)同其銷售代理、客戶和供應(yīng)商的關(guān)系，已不再簡單地是業(yè)務(wù)往來關(guān)系，而是利益共享的合作伙伴，這種合作伙伴關(guān)系組成了一個(gè)企業(yè)的供應(yīng)鏈。敏捷制造（Agile Manufacturing），當(dāng)市場發(fā)生變化，企業(yè)遇有特定的市場和產(chǎn)品需求時(shí)，企業(yè)的基本合作伙伴不一定能滿足新產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)的要求，這時(shí)，企業(yè)會(huì)組織一個(gè)由特定的供應(yīng)商和銷售渠道組成的短期或一次性供應(yīng)鏈，形成“虛擬工廠”，把供應(yīng)和協(xié)作單位看成是企業(yè)的一個(gè)組成部分，運(yùn)用“同步工程（SE）”組織生產(chǎn)。用最短的時(shí)間將新產(chǎn)品打入市場，時(shí)刻保持產(chǎn)品的高質(zhì)量、多樣化和靈活性。第三節(jié)第三節(jié) 汽車制造的新技術(shù)新工藝汽車制造的新技術(shù)新工藝 近二十年來，是汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)期，汽車制造技術(shù)和制造工藝已有了顯著的進(jìn)步。在此不可能涉及汽車制造新技術(shù)新工藝的全部，只舉幾個(gè)典型的示例。一、高速干式切削加工工藝一、高速干式切削加工工藝 高速干式切削加工是在無冷卻、無潤滑油劑的作用下，采用很高的切削速度進(jìn)行切削加工。采用壓縮空氣或其他類似的方法移去切屑，以控制工作區(qū)域的溫度。實(shí)踐證明，當(dāng)切削參數(shù)設(shè)置正確時(shí)，切削所產(chǎn)生熱量的80%可被切屑帶走。高速干式切削加工已成為各類齒輪制造工藝發(fā)展的新趨勢。只要工藝參數(shù)選擇合理，并采用新型的硬質(zhì)合金刀具高速切削，可使加工時(shí)間大大縮短，刀具壽命更長。日本三菱公司推出了世界上第一套干式滾切系統(tǒng)。其切削速度是傳統(tǒng)滾切速度的若干倍，達(dá)200m/min。干式滾切對滾刀有特殊的要求，三菱公司設(shè)計(jì)的專用干式滾刀，采用MACH7高速鋼，表面涂有專用涂層，有助于散熱并減少刀具損耗，其壽命可延長到一般濕切方式的5倍，生產(chǎn)成本至少降低40%。一、高速干式切削加工工藝一、高速干式切削加工工藝(續(xù)續(xù))美國格里森公司用硬質(zhì)合金滾刀在Phoenix機(jī)床上用干式切削法加工錐齒輪，與傳統(tǒng)的高速鋼刀具濕式切削法相比，降低切削時(shí)間50%，而且齒輪的表面粗糙度顯著降低，幾何精度大大提高。床身內(nèi)部循環(huán)冷卻，以利于維持熱平衡。此外，機(jī)床還配有一套真空除屑除塵系統(tǒng)。這一系列滾齒機(jī)，滾切轉(zhuǎn)速可達(dá)3000r/min。高速干式切削法有如下優(yōu)點(diǎn)：首先，由于它省去了油屑分離過程，無冷卻潤滑油箱和油屑分離裝置以及相應(yīng)的電氣設(shè)備，因此，機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊。其次，這種方法極大地改善了加工環(huán)境；加工費(fèi)用大大降低。為進(jìn)一步延長刀具壽命、提高工件質(zhì)量，可在齒輪干式切削過程中，每小時(shí)使用101000ml潤滑油進(jìn)行微量潤滑。這種方法產(chǎn)生的切屑可以認(rèn)為是干切屑，工件的精度、表面質(zhì)量和內(nèi)應(yīng)力不受微量潤滑油的負(fù)面影響。一、高速干式切削加工工藝一、高速干式切削加工工藝(續(xù)續(xù))美國費(fèi)特公司(LMT-Fette)用硬質(zhì)合金刀具干式滾切齒輪，使齒輪單件加工時(shí)間和成本明顯降低。日本堅(jiān)藤鐵工所開發(fā)的KC250H型干式滾齒機(jī)，采用硬質(zhì)合金滾刀、冷風(fēng)冷卻、微量潤滑，進(jìn)行高速滾齒，由于供給的是溫度穩(wěn)定的冷風(fēng)，工件的熱變形極小。干式切削與濕式切削相比，不但極大地提高了機(jī)床生產(chǎn)效率，降低了工件加工成本，而且有利于保護(hù)環(huán)境，節(jié)約自然資源。在國外，干式切削的研究和應(yīng)用已比較廣泛，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，目前在西歐已有近一半企業(yè)采用干式切削加工。國內(nèi)雖有部分機(jī)構(gòu)在從事這方面的研究，但在齒輪加工領(lǐng)域的應(yīng)用還是空白。二、無切削加工工藝二、無切削加工工藝 無切削加工在汽車業(yè)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用范圍呈現(xiàn)出逐漸擴(kuò)大的趨勢。典型的案例是擺動(dòng)輾壓成型工藝加工汽車齒輪、離合器盤轂、軸承、萬向節(jié)等。擺動(dòng)輾壓又稱旋轉(zhuǎn)鍛造（Rotaryforging）、軌道成形（Orbitalforging）、搖動(dòng)鍛造等，是世界上迅速發(fā)展起來的一種新型高精度、高效率、無切削金屬成型工藝。美國、瑞士、德國、日本等國家已廣泛將其應(yīng)用于汽車、摩托車、電器等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。我國在90年代開始引進(jìn)國際先進(jìn)水平的擺輾設(shè)備，如瑞士SCHMID公司的T200、T400、T630冷成形擺輾機(jī)等。擺動(dòng)輾壓加工采用連續(xù)局部加載成形的方法生產(chǎn)鍛件，其優(yōu)點(diǎn)是：鍛件成形的變形力僅為常規(guī)鍛造方法變形力的15120；鍛件可在冷態(tài)、溫態(tài)或熱態(tài)下成形，毛坯變形均勻，金屬纖維流向更趨合理；可單機(jī)也可組線生產(chǎn)，易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的機(jī)械化和自動(dòng)化；特別適合于薄而形狀復(fù)雜的盤餅或半軸法蘭類鍛件的生產(chǎn)；加工過程的振動(dòng)和噪聲小，工作條件良好；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、操作簡便、使用可靠、價(jià)格便宜、一次性投資少；可采用鑲塊模，模座模套可通用，生產(chǎn)不同產(chǎn)品時(shí)，只需更換模芯（鑲塊；生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益好。三、激光焊接工藝三、激光焊接工藝 激光焊接是將高強(qiáng)度的激光束輻射至金屬表面，通過激光與金屬的相互作用，金屬吸收激光轉(zhuǎn)化為熱能使金屬熔化后冷卻結(jié)晶實(shí)現(xiàn)焊接。激光焊接的機(jī)理有兩種：熱傳導(dǎo)焊接熱傳導(dǎo)焊接激光深熔焊激光深熔焊1 1、熱傳導(dǎo)焊接、熱傳導(dǎo)焊接 當(dāng)激光照射在材料表面時(shí)，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，將光能轉(zhuǎn)化為熱能而加熱熔化，材料表面層的熱以熱傳導(dǎo)的方式繼續(xù)向材料深處傳遞，最后將兩焊件熔接在一起。2 2、激光深熔焊、激光深熔焊 當(dāng)功率密度比較大的激光束照射到材料表面時(shí)，材料吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能，材料被加熱熔化至汽化，產(chǎn)生大量的金屬蒸汽，在蒸汽退出表面時(shí)產(chǎn)生的反作用力的作用下，使熔化的金屬液體向四周排擠，形成凹坑，隨著激光的繼續(xù)照射，凹坑穿入更深，當(dāng)激光停止照射后，凹坑周邊的熔液回流，冷卻凝固后將兩焊件焊接在起。激光焊接的優(yōu)點(diǎn)激光焊接的優(yōu)點(diǎn) 速度快、深度大、變形??；能在室溫或特殊條件下進(jìn)行焊接，激光通過電磁場時(shí)，光束不會(huì)偏移，焊接設(shè)備簡單；激光在真空、空氣及某種氣體環(huán)境中均能施焊，并能通過玻璃或?qū)馐该鞯牟牧线M(jìn)行焊接；可焊接難熔材料如鈦、石英等，并能對異性材料施焊，效果良好；激光聚焦后，功率密度高，當(dāng)采用高功率器件焊接時(shí)，深寬比可達(dá)5：1，最高可達(dá)10：1；可進(jìn)行微型焊接，激光束經(jīng)聚焦后可獲得很小的光斑，且能精確定位，可應(yīng)用于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)的微、小型工件的組焊中；可焊接難以接近的部位，施行非接觸遠(yuǎn)距離焊接，尤其是近幾年，由于在YAG激光加工中采用了光纖傳輸技術(shù)，使激光焊接獲得了更為廣泛的推廣和應(yīng)用；激光束易實(shí)現(xiàn)光束按時(shí)間與空間分光，能進(jìn)行多光束同時(shí)加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。聚合物的焊接 車身覆蓋鑒于結(jié)構(gòu)件的焊接四四、超聲波焊接、超聲波焊接 超聲波焊接的原理是將由超聲發(fā)生器產(chǎn)生的20KHZ（或15KHZ）高壓、高頻信號(hào)，經(jīng)換能系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)施加到工件上，通過工件表面及內(nèi)部分子間的磨擦使接口的溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到工件自身的熔點(diǎn)時(shí)，接口處迅速溶化，繼而填充于接口間的空隙，當(dāng)震動(dòng)停止，工件同時(shí)在一定的壓力下冷卻定形，便達(dá)成完美的焊接。超聲波焊接是一種較新的焊接工藝，由于其具有如下諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在各工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日漸廣泛。超聲波焊接設(shè)備五五、激光熱處理工藝、激光熱處理工藝 激光熱處理是利用高功率密度的激光束對金屬表面進(jìn)行強(qiáng)化處理的方法，可對金屬實(shí)現(xiàn)相變硬化（或稱表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火）、表面合金化等表面改性處理，達(dá)到用傳統(tǒng)表面淬火方式所達(dá)不到的良好機(jī)械性能。經(jīng)激光處理的金屬表面硬度：鑄鐵可達(dá)HRC60度以上；中、高碳鋼可達(dá)HRC70度以上。其特點(diǎn)是：1）無需使用外加材料，僅改變被處理材料表面的組織結(jié)構(gòu)，處理后的改性層具有足夠的厚度,，可根據(jù)需要調(diào)整深淺（一般可達(dá)0.1-0.8mm）；2）處理層和基體結(jié)合強(qiáng)度高，激光表面處理的改性層和基體材料之間是致密的冶金結(jié)合，處理層表面是致密的冶金組織，硬度高和耐磨性好；3）被處理工件的變形極小，由于激光功率密度高，與零件的作用時(shí)間很短（1010秒），零件的熱變形區(qū)和整體變化都很小。故特別適合于高精度零件的處理；4）加工柔性好，適用面廣。利用靈活的導(dǎo)光系統(tǒng)可隨意將激光導(dǎo)向任何處理部位，從而可方便地實(shí)現(xiàn)對深孔、內(nèi)孔、盲孔和凹槽等的處理和選擇性的局部處理。齒輪及齒輪軸的激光熱處理激光熱處理設(shè)備第七章第七章 典型零件的加工工藝典型零件的加工工藝 汽車零件的種類很多，由于其結(jié)構(gòu)、功能及所用材料的不同，加工方法亦各不相同。要想在有限的篇幅內(nèi)對汽車所有零件的加工工藝一一進(jìn)行介紹，既不可能又不現(xiàn)實(shí)。鑒于在學(xué)習(xí)本課程之前，同學(xué)們已具有相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)，在此僅以幾個(gè)最具代表的典型零件為例介紹汽車零部件的加工工藝。第一節(jié)第一節(jié) 箱體零件的加工箱體零件的加工 箱體類零件是機(jī)械設(shè)備和許多總成的安裝基體，汽車上用到了多種不同的箱體，如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速器殼體、驅(qū)動(dòng)橋殼、轉(zhuǎn)向器殼等?；谳p量化和便于總體布置的原因，汽車上箱體件的結(jié)構(gòu)、形狀都十分復(fù)雜，如圖7-1和圖7-2所示。盡管發(fā)動(dòng)機(jī)缸體與變速器殼體的結(jié)構(gòu)相差十分懸殊，但二者的加工工藝卻有許多相似之處，主要表現(xiàn)在二者的主要加工內(nèi)容都是平面和孔。如此，了解了其中一種零件的加工工藝，也就知道如何去完成其他箱體的加工。下面就以發(fā)動(dòng)機(jī)缸體為例介紹箱體類零件的加工工藝。圖7-1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體 圖7-2 變速器殼體一、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工工藝模式一、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工工藝模式 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝有三種不同的模式：專機(jī)流水生產(chǎn)、專機(jī)與加工中心相結(jié)合的自動(dòng)生產(chǎn)、加工中心柔性生產(chǎn)。此三種生產(chǎn)模式分別是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)加工工藝技術(shù)發(fā)展過程中三個(gè)不同時(shí)期的典型代表。早期的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)采用專機(jī)流水生產(chǎn)線，現(xiàn)代最先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)采用加工中心柔性生產(chǎn)線；專機(jī)與加工中心相結(jié)合的生產(chǎn)方式處在早期和現(xiàn)代二種生產(chǎn)模式之間。我國現(xiàn)階段，上述三種生產(chǎn)模式在汽車產(chǎn)業(yè)中并行存在。1 1、專機(jī)流水生產(chǎn)專機(jī)流水生產(chǎn) 專機(jī)流水生產(chǎn)線的特點(diǎn)是，生產(chǎn)過程缺少柔性，一條生產(chǎn)線生產(chǎn)一種產(chǎn)品或生產(chǎn)同一種結(jié)構(gòu)型式不同規(guī)格型號(hào)的少數(shù)23種產(chǎn)品；每一個(gè)工位只完成一項(xiàng)或有限幾項(xiàng)內(nèi)容的加工，工序分散、生產(chǎn)線很長；任何一個(gè)工位出了故障，全線都停止生產(chǎn)；其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資少、生產(chǎn)成本低。這是目前我國大、中型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大多采用專機(jī)流水生產(chǎn)線的主要原因之一。2 2、加工中心柔性生產(chǎn)加工中心柔性生產(chǎn) 加工中心柔性生產(chǎn)與前述專機(jī)流水生產(chǎn)剛好相反，其主要特點(diǎn)是：可以多車型多品種發(fā)動(dòng)機(jī)共線生產(chǎn)，具有很好的柔性；工序高度集中，少數(shù)幾個(gè)工位就組成一條完整的生產(chǎn)線，任何一個(gè)工位出現(xiàn)故障只會(huì)影響產(chǎn)量而不會(huì)停產(chǎn)，擴(kuò)能擴(kuò)產(chǎn)十分方便；加工中心的技術(shù)先進(jìn)、切削速度高，生產(chǎn)效率高；其缺點(diǎn)是設(shè)備投資大，生產(chǎn)成本相對較高。3 3、專機(jī)與加工中心相結(jié)合的生產(chǎn)專機(jī)與加工中心相結(jié)合的生產(chǎn) 專機(jī)與加工中心相結(jié)合的生產(chǎn)，其特點(diǎn)是：前二種生產(chǎn)模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)均兼而有之，它具有一定的柔性和一個(gè)適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)成本，因此在我國較老的轎車生產(chǎn)車間仍在大量使用。4 4、三種生產(chǎn)模式三種生產(chǎn)模式的異同點(diǎn)的異同點(diǎn) 由于此三種生產(chǎn)模式從生產(chǎn)組織到工序內(nèi)容都存在本質(zhì)的不同，因此其加工工藝的設(shè)計(jì)原則及加工工藝過程均存在很大的差異。如：對于專機(jī)流水生產(chǎn)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝的設(shè)計(jì)原則是大面的加工優(yōu)先、易發(fā)現(xiàn)缺陷及深孔的加工工序靠前、先面后孔（先加工面后加工孔）、粗精分開（粗加工與精加工分開加工）；但加工中心柔性生產(chǎn)線加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的工藝設(shè)計(jì)原則卻是工序最大限度的集中、粗精一起（相對較早的加工中心，粗加工和精加工在一個(gè)工位上進(jìn)行，先粗加工后精加工；近幾年出產(chǎn)的加工中心已經(jīng)有將粗加工和精加工放在一起同步進(jìn)行）、先近后遠(yuǎn)、先面后孔、刀具調(diào)用次數(shù)最少、走刀路徑最短。二、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝二、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝 盡管專機(jī)流水生產(chǎn)模式在我國大中型車輛發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)仍在使用，但由于：專機(jī)流水生產(chǎn)線的相關(guān)內(nèi)容在先期的課程金屬工藝學(xué)中已經(jīng)涉及；在汽車產(chǎn)業(yè)，此生產(chǎn)模式已經(jīng)逐漸被其他二種生產(chǎn)模式所取代。所以，在此以某發(fā)動(dòng)機(jī)為例，簡要介紹發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的專機(jī)與加工中心相結(jié)合的生產(chǎn)模式和加工中心柔性生產(chǎn)模式。1 1、專機(jī)與加工中心相結(jié)合、專機(jī)與加工中心相結(jié)合 的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝 某發(fā)動(dòng)機(jī)缸體在專機(jī)與加工中心相結(jié)合的生產(chǎn)線上的主要加工工藝過程與各工位的加工內(nèi)容見表7-1。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝 表7-1序序號(hào)號(hào)設(shè)備類設(shè)備類型型定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)工序內(nèi)容工序內(nèi)容備備 注注1專機(jī)（龍門式銑床）毛坯基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)(底平面及2 個(gè)定位銷孔)毛坯基準(zhǔn)的精度差，為了達(dá)到要求的定位精度，采用龍門銑床粗銑床和精銑床底平面。2加工中心底平面二個(gè)定位銷孔缸體各凸臺(tái)面精銑的底平面作為定位基準(zhǔn),面大且精度較高。各凸臺(tái)面的加工采用高速加工中心加工。3專機(jī)（2工位4 根主軸鏜床）底平面二個(gè)定位銷孔缸孔粗加工、起動(dòng)機(jī)安裝面及機(jī)油標(biāo)尺孔缸孔粗鏜加工、對于加工中心難于加工的起動(dòng)機(jī)安裝面和機(jī)油標(biāo)尺孔也在此工序加工。4加工中心幾多軸箱單機(jī)設(shè)備底平面二個(gè)定位銷孔缸體半精加工用10 臺(tái)加工中心和2臺(tái)多軸箱設(shè)備完成缸體的半精加工。采用搬送托盤輸送缸體。5中間自動(dòng)清洗機(jī)底平面二個(gè)定位銷孔清洗、干燥缸體采用噴淋和浪涌相結(jié)合的清洗方式,保證良好的清洗效果。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝 續(xù)表7-1序序號(hào)號(hào)設(shè)備類設(shè)備類型型定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)工序內(nèi)容工序內(nèi)容備備 注注6 中間試漏機(jī)底平面二個(gè)定位銷孔測試水道、油孔和曲軸箱是否泄漏采用差壓式檢測儀,重復(fù)測量精度保證在10%以內(nèi)7 含浸設(shè)備上下前后四面限位對小泄漏工件滲補(bǔ)采用含浸液和帶有2次真空與加工含浸的特殊工藝,確保一次含浸合格率在99.9%以上。8 瓦蓋擰緊機(jī)底平面二個(gè)定位銷孔曲軸瓦蓋擰緊瓦蓋及螺栓的安裝人工完成,用擰緊機(jī)自動(dòng)擰緊。9 專機(jī)自動(dòng)線底平面二個(gè)定位銷孔曲軸孔精加工2個(gè)工位完成粗鏜、3個(gè)工位完成曲軸孔的半精鏜和精鏜,4個(gè)工位自動(dòng)測量、刻印各檔曲軸孔等級(jí),并將測量結(jié)果反饋給前面的3個(gè)半精鏜和精鏜工位,一邊實(shí)現(xiàn)半精鏜和精鏜工位刀具的自動(dòng)補(bǔ)償。10 數(shù)控銑床#1、#5 檔曲軸孔及止推面缸體前、后表面及上表面精的加工采用3 軸聯(lián)動(dòng)式NC單元加工,并采用工件定位系統(tǒng)確保加工精度。11 自動(dòng)擰緊機(jī)底平面二個(gè)定位銷孔工藝缸蓋安裝采用電動(dòng)擰緊機(jī)。12專機(jī)精加工自動(dòng)線底平面二個(gè)定位銷孔缸孔精加工3個(gè)工位完成缸孔的半精鏜和精鏜、5個(gè)工位粗珩、7個(gè)工位精珩和平臺(tái)珩,在4工位和8工位有氣動(dòng)檢測系統(tǒng),并將檢測結(jié)果反饋給前面各加工工位，以便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整刀具的進(jìn)給值。13 自動(dòng)擰緊機(jī)底平面二個(gè)定位銷孔工藝缸蓋拆卸、清洗 拆下工藝缸蓋,將缸體送入自動(dòng)清洗機(jī)進(jìn)行清洗。14 自動(dòng)清洗機(jī)底平面二個(gè)定位銷孔最終清洗采用噴淋和浪泳相結(jié)合的清洗方式,保證良好的清洗效果。2 2、加工中心柔性生產(chǎn)線、加工中心柔性生產(chǎn)線 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝 加工中心的英文名是machining center，簡稱CNC，別名自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床，是由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的使用于加工復(fù)雜形狀工件的高效率自動(dòng)化機(jī)床。加工中心備有刀庫，具有自動(dòng)換刀功能，是對工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。加工中心是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇、更換刀具、自動(dòng)對刀、自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了工件裝夾時(shí)間、測量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，對加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。加工中心的誕生與發(fā)展加工中心的誕生與發(fā)展 加工中心最初是從數(shù)控銑床發(fā)展而來，第一臺(tái)加工中心是1958年由美國卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)換刀裝置，從而實(shí)現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。這是制造技術(shù)發(fā)展過程中的一個(gè)重大突破。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對于制造行業(yè)而言，具有劃時(shí)代的意義和深遠(yuǎn)的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究和發(fā)展。二十世紀(jì)70年代以來，加工中心得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了可換主軸箱加工中心，它備有多個(gè)可以自動(dòng)更換的裝有刀具的多軸主軸箱，能對工件同時(shí)進(jìn)行多孔加工。加工中心的種類加工中心的種類 加工中心的種類很多，分類方法各異。按控制軸數(shù)量分，加工中心有三軸加工中心、四軸加工中心和五軸加工中心三類；按主軸與工作臺(tái)相對位置分類，加工中心可分為臥式加工中心和立式加工中心、帶立臥兩個(gè)主軸的復(fù)合式加工中心、主軸能調(diào)整成臥軸或立軸的立臥可調(diào)式加工中心和萬能加工中心（又稱多軸聯(lián)動(dòng)型加工中心）五類；按加工工件類型分，加工中心可分為鏜銑加工中心、車削加工中心、五面加工中心、車銑復(fù)合加工中心四類。在眾多的分類方法中按控制軸數(shù)量分類的方法最為常見，因?yàn)榭刂戚S數(shù)的多少，反映了加工中心功能的強(qiáng)弱。1 1）三軸加工中心）三軸加工中心 三軸加工中心有三個(gè)控制軸，分別是X、Y和Z三軸，其中X、Y兩軸組成工件的工作平臺(tái)。對于立式加工中心，工件可以在XY平面內(nèi)聯(lián)續(xù)運(yùn)動(dòng)，Z軸是立軸，控制加工深度，因此其有效的加工面僅為工件的頂面。2 2）四軸加工中心）四軸加工中心 四軸加工中心，除X、Y和Z三個(gè)控制軸外，還有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸即第四軸。臥式加工中心的第四軸是B軸；立式加工中心的第四軸是A軸或者是C軸。A軸是指旋轉(zhuǎn)軸的軸線與X軸平行的旋轉(zhuǎn)軸；B軸是指旋轉(zhuǎn)軸的軸線與Y軸平行的旋轉(zhuǎn)軸；C軸是指旋轉(zhuǎn)軸的軸線與Z軸平行的旋轉(zhuǎn)軸。3）五軸加工中心 五軸加工中心有五個(gè)控制軸，配上五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng)，可以對任意復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工。五軸加工中心有二種，即：五軸立式加工中心五軸立式加工中心五軸臥式加工中心五軸臥式加工中心五軸立式加工中心 五軸立式加工中心的回轉(zhuǎn)軸有兩種方式，即：工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸方式工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸方式主軸頭回轉(zhuǎn)軸方式主軸頭回轉(zhuǎn)軸方式工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸方式 設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸一般工作范圍+30度至-120度。工作臺(tái)的中間還設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)，繞Z軸回轉(zhuǎn)，定義為C軸，可回轉(zhuǎn)360度。通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺(tái)上的工件除了底面之外，其余五個(gè)面都可以由立式主軸進(jìn)行加工。A軸和C軸最小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細(xì)分成任意角度，即加工任意角度的傾斜面和傾斜孔。A軸和C軸與XYZ三直線軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，就可加工任意復(fù)雜的空間曲面。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸的結(jié)構(gòu)比較簡單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。但一般工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)大于等于90度時(shí)，工件切削時(shí)會(huì)對工作臺(tái)帶來很大的承載力矩。主軸頭回轉(zhuǎn)軸方式主軸頭回轉(zhuǎn)軸方式 主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞Z軸360度，成為C軸，回轉(zhuǎn)頭上還帶可環(huán)繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸，一般可達(dá)90度以上，實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能。這種設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸加工非常靈活，工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)的非常大，客機(jī)龐大的機(jī)身、巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)殼都可以在這類加工中心上加工。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：使用球面銑刀加工曲面，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時(shí)，由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差，采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，令主軸相對工件轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使球面銑刀避開頂點(diǎn)切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質(zhì)量；主軸頭回轉(zhuǎn)軸方式立式加工中心的主軸重力向下，軸承高速空運(yùn)轉(zhuǎn)的徑向受力是均等的，回轉(zhuǎn)特性很好，因此可提高轉(zhuǎn)速，以提高加工效率。目前，這類加工中心的實(shí)用最高轉(zhuǎn)速已達(dá)到40000r/min。五軸臥式加工中心五軸臥式加工中心 五軸臥式加工中心的回轉(zhuǎn)軸也有兩種方式，即：主軸回轉(zhuǎn)軸方式主軸回轉(zhuǎn)軸方式工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸方式工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸方式主軸回轉(zhuǎn)軸方式 臥式主軸的擺動(dòng)作為一個(gè)回轉(zhuǎn)軸，再加上工作臺(tái)的一個(gè)回轉(zhuǎn)軸，實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)加工。這種設(shè)置方式簡便靈活，如需要主軸立、臥轉(zhuǎn)換，工作臺(tái)只需分度定位，即可簡單地配置為立、臥轉(zhuǎn)換的三軸加工中心。由主軸立、臥轉(zhuǎn)換配合工作臺(tái)分度，對工件實(shí)現(xiàn)五面體加工，制造成本降低，非常實(shí)用。也可對工作臺(tái)設(shè)置數(shù)控軸，最小分度值0.001度，但不作聯(lián)動(dòng)，成為立、臥轉(zhuǎn)換的四軸加工中心。工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸方式 設(shè)置在床身上的工作臺(tái)A軸一般工作范圍+20度至-100度。工作臺(tái)的中間也設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái) B軸，B軸可雙向360度回轉(zhuǎn)。這種臥式五軸加工中心的聯(lián)動(dòng)特性比上一種方式好，常用于加工大型葉輪的復(fù)雜曲面?；剞D(zhuǎn)軸也可配置圓光柵尺反饋，分度精度達(dá)到幾秒，當(dāng)然這種回轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價(jià)格也昂貴。加工中心組成加工中心組成的的加工模塊加工模塊 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工通常采用將24臺(tái)加工中心組成一個(gè)加工模塊，一條發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)線由35個(gè)加工模塊組成，由交換工作臺(tái)將工件送入加工中心。如某轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的生產(chǎn)線就有三個(gè)加工中心模塊和上下體合裝、清洗、檢測等輔助工位組成，其主要工藝過程與工藝內(nèi)容見圖7-3和表7-2。圖7-3 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝過程發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝內(nèi)容 表7-2序號(hào)序號(hào)工藝名稱工藝名稱工工 藝藝 內(nèi)內(nèi) 容容1上、下缸體加工氣缸孔、曲軸座孔的粗加工，其他所有的平面、凸臺(tái)、光孔、螺紋孔、油孔的終加工均在此加工中心模塊完成。2中間清洗高壓水噴淋清洗。3上、下缸體合裝上、下缸體合裝、裝氣缸套、裝曲軸軸瓦蓋4缸孔、曲軸座孔精加工1、曲軸座孔的精加工可以有多種不同的加工方法，如精鏜、精拉、鉸珩等；2、缸孔的精加工采用平頂珩磨工藝，平頂珩磨分為三個(gè)階段（或稱三個(gè)工序）：粗珩、精珩和平頂珩。5上、下缸體分離將上、下缸體分開，以便能徹底清洗干凈6最終清洗采用噴淋和浪泳相結(jié)合的清洗方式,保證良好的清洗效果。7外觀和密封性檢查檢測缸體的油道、水道密封性的狀況，確保不漏氣、漏水。3 3、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝 過程中的先進(jìn)工藝方法過程中的先進(jìn)工藝方法 近些年，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的性能幾乎年年都有一定的提升，其中就有先進(jìn)加工工藝的貢獻(xiàn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工中用到了二項(xiàng)較先進(jìn)的加工工藝，分別是：鉸珩工藝鉸珩工藝平頂珩磨工藝平頂珩磨工藝1 1）鉸珩工藝）鉸珩工藝 鉸珩工藝的主要特點(diǎn)在于其鉸珩珩磨頭和實(shí)際鉸珩過程。與傳統(tǒng)珩磨工藝相比，鉸珩珩磨頭事先設(shè)定到工件所要求的最終加工尺寸。因此鉸珩的切削過程只需要13個(gè)往復(fù)行程即告完成。珩磨頭每一個(gè)往復(fù)行程可去除金屬層的厚度為220m。經(jīng)過鉸珩后可提高孔的形狀和尺寸精度一級(jí)，表面粗糙度值可達(dá)到Ra0.32，尺寸精度可達(dá)到IT1。鉸珩工藝最重要的特點(diǎn)是可以在一定程度上提高孔的位置精度。經(jīng)過鉸珩后的曲軸座孔可以顯著地改善曲軸座孔與軸瓦鋼背的貼合性。1 1）鉸珩工藝）鉸珩工藝 鉸珩工藝主要應(yīng)用于內(nèi)孔加工。按照珩磨軸的布置方式，鉸珩亦可分為立式和臥式兩種。珩磨條的漲開方式一般不采用液壓方式，而采用機(jī)械方式，同時(shí)根據(jù)珩磨條充分冷卻的需要，珩磨頭一般采用內(nèi)冷方式。珩磨條的材料一般采用金剛石和氮化硼（CBN）材料，這兩種材料的特性保證了珩磨質(zhì)量和效率的提高，其特點(diǎn)如下：長壽命保證了完全自動(dòng)化；良好的尺寸穩(wěn)定性能夠獲得極好的幾何精度；可采用大磨削量，珩磨可代替精鏜。1 1）鉸珩工藝）鉸珩工藝 珩磨頭的旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)是珩磨的主要參數(shù)，其旋轉(zhuǎn)的圓周速度為3050m/min，與傳統(tǒng)珩磨的速度相近，但其往復(fù)速度為0.56m/min，比傳統(tǒng)珩磨的速度要低很多。珩入和珩出長度對鉸珩加工工藝過程中加工孔的圓柱度影響不大。珩磨液的要求要比傳統(tǒng)珩磨要求的適應(yīng)性要強(qiáng)，但亦可以采用水劑珩磨液。珩磨過濾裝置要求較高的過濾精度和充分的流量。2 2）平頂珩磨工藝）平頂珩磨工藝 平頂珩磨又稱平臺(tái)珩磨，是近些年在對已磨合完的發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔表面進(jìn)行微觀分析和研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新工藝，由于其磨出的氣缸孔表面的網(wǎng)紋呈光滑的平臺(tái)狀（微觀形貌）而不是尖峰，氣缸孔的表面就像是經(jīng)過了磨合行駛一樣，因此可以減少磨合時(shí)間(幾乎可省掉磨合時(shí)間)。平臺(tái)珩磨平臺(tái)珩磨的三個(gè)工序階段的三個(gè)工序階段 平臺(tái)珩磨一般分為三個(gè)階段（或稱三個(gè)工序），即粗珩、精珩（表面基本結(jié)構(gòu)加工）和平臺(tái)珩，從而形成理想的缸孔表面。粗珩是修正和穩(wěn)定精鏜后的形狀精度，此外還要形成一個(gè)基本的表面結(jié)構(gòu)；精珩使缸壁的宏觀幾何形狀得到改善，并且表面的基本結(jié)構(gòu)也被加工出來；平臺(tái)珩使表面基本結(jié)構(gòu)的表面尖峰在幾秒鐘內(nèi)被珩磨掉，從而形成一個(gè)小平臺(tái)，該小平臺(tái)也就是所謂的平臺(tái)支承表面，該平面的表面光潔度很高。如此，不僅可以控制缸孔表面支撐度，而且還可以控制網(wǎng)紋的儲(chǔ)油性能，即在提高缸孔抗磨能力的同時(shí)，充分保證對缸孔表面的潤滑作用，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)磨合性能，延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。平臺(tái)磨珩磨頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)平臺(tái)磨珩磨頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)平臺(tái)珩磨的珩磨頭，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：在平臺(tái)珩磨刀具上裝有兩套不同的磨條，各自配有一套獨(dú)立的漲刀裝置。一套磨條是砂條，用于平臺(tái)基本結(jié)構(gòu)珩磨（精珩），另外一套磨條是磨石，是將缸孔表面網(wǎng)紋磨成平臺(tái)狀。這種雙進(jìn)給的刀具也可以用于粗珩和精珩珩磨。4 4、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工的典型設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工的典型設(shè)備 目前我國汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工設(shè)備有專機(jī)和加工中心二大類，圖7-4至圖7-10是幾種常見的專機(jī)與加工中心的外形。圖7-4 龍門銑床圖7-5 珩磨機(jī)圖7-6 雙動(dòng)力頭孔加工專機(jī)圖7-7 專機(jī)生產(chǎn)線圖7-8 缸體加工中心圖7-9 上下缸體合裝臺(tái)圖7-10 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體高壓清洗設(shè)備第二節(jié)第二節(jié) 圓柱齒輪加工圓柱齒輪加工 齒輪不僅是汽車也是各類機(jī)械的主要傳動(dòng)部件，在任何一輛汽車上少則要用到十多個(gè)大小各異不同類型的齒輪，多則要用到數(shù)十個(gè)不同類型的齒輪。由于齒輪的用量特別巨大，為了適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要，齒輪加工針對不同結(jié)構(gòu)和不同要求的特點(diǎn)常采用不同的加工工藝和不同的加工設(shè)備。齒輪的種類很多，汽車上用的主要是內(nèi)、外嚙合的圓柱齒輪和圓錐齒輪（簡稱為錐齒輪），內(nèi)嚙合的圓柱齒輪與外嚙合的圓柱齒輪其加工方法和設(shè)備近乎完全相同，為此本節(jié)僅以外嚙合圓柱齒輪加工為例介紹圓柱齒輪的加工，圓錐齒輪的加工在下節(jié)中討論。一、圓柱齒輪加工原理一、圓柱齒輪加工原理 盡管圓柱齒輪（以下簡稱齒輪）加工機(jī)床的種類繁多，加工方式各異，但究其加工原理不外乎是二種，即：成形法成形法展成法展成法1 1、成形法、成形法 齒輪的成形法加工是采用與被加工齒輪齒槽形狀相同的成形刀具完成的齒輪加工。所用的刀具有盤狀銑刀和指狀銑刀二種，如圖7-11所示。成形法加工齒輪常在普通銑床上進(jìn)行，銑削齒槽時(shí)工件安裝在分度頭上，銑刀旋轉(zhuǎn)對工件進(jìn)行切削加工，工作臺(tái)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加工完一個(gè)齒槽，分度頭將工件轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，再加工另一個(gè)齒槽，依次加工出所有齒槽。（a）盤狀成形齒輪銑刀 （b）指狀成形齒輪銑刀圖7-11 成形法加工齒輪1 1、成形法、成形法（續(xù)）（續(xù)）齒輪齒形的漸開線形狀由基圓大小決定；齒輪基圓的大小隨齒輪模數(shù)和齒數(shù)的變化而變化。無論是用哪一種齒輪加工方法，刀具的模數(shù)和壓力角必須和被加工齒輪的模數(shù)和壓力角相等。當(dāng)齒輪的模數(shù)和壓力角都相同、齒數(shù)不同時(shí)，齒輪輪齒和齒槽的形狀各不相同。由此可見，用成形法加工相同齒數(shù)和壓力角的齒輪應(yīng)該是每一種齒數(shù)就配一種刀具，如此將會(huì)使刀具的數(shù)量十分繁雜。為了減少刀具的種類和數(shù)量，常將不會(huì)明顯影響齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)的多種不同齒數(shù)的齒輪用同一種刀具進(jìn)行加工。對于模數(shù)為0.38mm的齒輪，每種模數(shù)的刀具由8把組成一套，為了避免刀具選用時(shí)出錯(cuò)，對成形法加工的刀具進(jìn)行了統(tǒng)一編號(hào)，不同編號(hào)的刀具所能加工的齒數(shù)范圍見表7-4；模數(shù)為916mm的齒輪，每種模數(shù)的刀具共15把一套。成形齒輪加工刀具刀號(hào)與對應(yīng)的加工齒數(shù)范圍（模數(shù)為0.38mm的齒輪）表7-4刀刀 號(hào)號(hào)123456678加工加工齒齒數(shù)范數(shù)范圍圍12131416172021252634355455134135以上2 2、展成法、展成法 利用齒輪嚙合原理完成齒輪加工的方法稱為展成法，在有些書上也將其稱為范成法，即把齒輪嚙合副中的一個(gè)制作成刀具，另一個(gè)則作為工件，強(qiáng)制刀具和工件作嚴(yán)格的嚙合運(yùn)動(dòng)而展成切出齒廓，如圖7-12所示。展成法加工齒輪所用的刀具不像成形法那么復(fù)雜，一種模數(shù)的任意齒數(shù)的齒輪只需一把刀具，且加工的齒形比成形法加工的齒形更準(zhǔn)確，加工精度更高。（a）展成法加工齒輪的示意圖 （b）齒輪刀具的切削軌跡圖7-12 展成法加工齒輪 假想齒條的移動(dòng)速度 被切齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度二、齒輪加工方法二、齒輪加工方法 齒輪加工方法可分為兩大類，即無切屑加工和切削加工，其中：無切屑加工方法有熱軋、冷擺輾、模鍛、精密鑄造和粉末冶金等；切削加工方法有成形法和展成法兩種，其加工精度及適用范圍見表7-3。齒輪常用的切削方法與所能達(dá)到的精度范圍 表7-3加工方法刀 具機(jī) 床 加 工 精 度 及 適 應(yīng) 范 圍成形法成形銑盤形銑刀銑 床加工精度和生產(chǎn)率都較低指形銑刀銑 床同上，是大型無槽人字齒輪的主要加工方法拉 齒齒輪拉刀拉 床加工精度79，生產(chǎn)率較高，拉刀專用，適用于大批生產(chǎn)，尤其是內(nèi)齒輪加工展成法滾 齒齒輪滾刀 滾齒機(jī)加工精度610級(jí)，Ra6.4Ra1.6，常用于加工直齒輪、斜齒輪及蝸輪插 齒插 齒 刀插齒機(jī)加工精度79級(jí)，Ra6.3Ra3.2，適用于加工內(nèi)、外嚙合的圓柱齒輪，雙聯(lián)齒輪、三聯(lián)齒輪，齒條和錐齒輪等刨 齒刨 齒 刀刨齒機(jī)剃 齒剃 齒 刀剃齒機(jī)加工精度57級(jí)。常用于滾齒、插齒后，淬火前的精加工珩 齒珩 磨 輪珩齒機(jī)加工精度67級(jí)。常用于剃齒后或高頻淬后的齒形精加工剃齒機(jī)磨 齒砂 輪磨齒機(jī)加工精度36級(jí)，Ra1.6Ra0.8，常用于齒輪淬火后的精加工1 1、滾齒、滾齒 滾齒加工始于1897年，是目前應(yīng)用最廣的齒輪加工方法，可加工漸開線齒輪、圓弧齒輪、擺線齒輪、鏈輪、棘輪、蝸輪和包絡(luò)蝸桿。1）滾齒加工原理 滾齒加工相當(dāng)于一對交錯(cuò)軸斜齒輪互相嚙合運(yùn)動(dòng)的過程，如圖7-13 所示，只是其中一個(gè)斜齒輪的齒數(shù)極少，且分度圓上的螺旋升角也很小，所以它便成為如圖7-13（a）所示的蝸桿。再將蝸桿開槽并鏟背、淬火、刃磨，便成為齒輪滾刀如圖7-14所示的齒輪滾刀。（a）滾齒加工過程 （b）輪齒的形成過程 圖7-13 滾齒加工 圖7-14 滾刀與被加工齒輪2 2）滾齒加工過程中的運(yùn)動(dòng)）滾齒加工過程中的運(yùn)動(dòng) 滾齒加工是按包絡(luò)法加工齒輪的一種方法。滾切齒輪的過程，與一對螺旋齒輪的嚙合過程相似，其運(yùn)動(dòng)包括強(qiáng)迫嚙合運(yùn)動(dòng)和切削運(yùn)動(dòng)兩種，分別由齒坯、滾刀和刀架來完成。直齒圓柱齒輪加工過程中的運(yùn)動(dòng)由展成運(yùn)動(dòng)、主運(yùn)動(dòng)、垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)三個(gè)部分組成。展成運(yùn)動(dòng)：滾刀與工件之間的包絡(luò)運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)復(fù)合表面成形運(yùn)動(dòng)，它可分解為滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B11和齒坯的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B12，如圖7-15所示。主運(yùn)動(dòng)：展成運(yùn)動(dòng)還應(yīng)有一條外傳動(dòng) 鏈與動(dòng)力源聯(lián)系起來，它使?jié)L刀和工件共 同獲得一定的速度和方向的運(yùn)動(dòng)，故稱為 主運(yùn)動(dòng)。垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：為了形成直齒，滾刀 還需作軸向的直線運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)使切削得 以連續(xù)進(jìn)行，是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)可視為 間接動(dòng)力源，軸向進(jìn)給量是以工作臺(tái)每轉(zhuǎn) 一轉(zhuǎn)時(shí)刀架的位移量（mm）來表示的。圖7-15 直齒圓柱齒輪加工過程中的運(yùn)動(dòng)A垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，B11滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，B12齒坯的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸交錯(cuò)角，0螺旋升角滾刀的安裝 滾刀實(shí)質(zhì)上是一螺旋升角為0大螺旋角齒輪，加工直齒齒輪時(shí)，為使?jié)L刀的齒向與被切齒輪的齒槽方向一致，滾刀軸線應(yīng)與被切齒輪端面傾斜角，此角稱為安裝角，見圖7-15，又稱軸交錯(cuò)角，在數(shù)值上等于滾刀的螺旋升角0。斜齒圓柱齒輪加工過程中的運(yùn)動(dòng)除展成運(yùn)動(dòng)、主運(yùn)動(dòng)、垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)外，還有一個(gè)附加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。斜齒圓柱齒輪與直齒圓柱齒輪的端面齒廓都為漸開線，不同之處在齒線，前者為螺旋線，后者為直線。滾切斜齒圓柱齒輪時(shí)，除范成運(yùn)動(dòng)、主運(yùn)動(dòng)、垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之外，為了形成螺旋齒線，滾刀在做垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，被加工齒輪還必須作一附加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與附加運(yùn)動(dòng)之間必須保持嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)匹配關(guān)系，即滾刀沿被加工齒輪軸向移動(dòng)一個(gè)螺旋線導(dǎo)程時(shí)，被加工齒輪應(yīng)準(zhǔn)確地附加轉(zhuǎn)動(dòng)1圈。工件附加轉(zhuǎn)動(dòng)的方向工件附加轉(zhuǎn)動(dòng)的方向 附加轉(zhuǎn)動(dòng)B22的方向如圖7-16所示，ac是斜齒圓柱齒輪的齒線。滾刀在位置I時(shí)，切削點(diǎn)在a點(diǎn)；滾刀下降 到達(dá)位置II時(shí)，需要切削的是b點(diǎn)而不是b點(diǎn)。用右旋滾刀滾切右旋齒輪，工件應(yīng)比滾切直齒時(shí)多轉(zhuǎn)一些；滾切左旋齒輪，工件應(yīng)比滾切直齒時(shí)少轉(zhuǎn)一些。滾切斜齒圓柱齒輪時(shí)，刀架向下移動(dòng)一個(gè)螺旋線導(dǎo)程，工件應(yīng)多轉(zhuǎn)或少轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)。（a）右旋滾刀滾切右旋齒輪 （b）右旋滾刀滾切左旋齒輪圖7-16 附加轉(zhuǎn)動(dòng)B22的方向滾刀的安裝滾刀的安裝 滾切斜齒圓柱齒輪時(shí)，滾刀的安裝角不僅與滾刀的螺旋線方向和螺旋升角0有關(guān)，而且還與被加工齒輪的螺旋線方向及螺旋角有關(guān)。當(dāng)滾刀與齒輪的螺旋線方向相同時(shí)，滾刀的安裝角=-0，當(dāng)滾刀與齒輪的螺旋線方向相反時(shí)，滾刀的安裝角=+0，如圖7-17所示。圖7-17 直齒圓柱齒輪加工過程中的運(yùn)動(dòng)A垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，B11滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，B12齒坯的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，B22附加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸交錯(cuò)角，0螺旋升角，被加工齒輪的螺旋角多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控滾齒機(jī)多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控滾齒機(jī) 為了適應(yīng)大批大量生產(chǎn)的需要，汽車產(chǎn)業(yè)界所用滾齒加工設(shè)備大多是多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控滾齒機(jī)，圖7-18是四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控滾齒機(jī)的原理圖。四聯(lián)聯(lián)動(dòng)是指 B、C、X、Z或B、C、X、Y為聯(lián)動(dòng)軸，由電子齒輪箱(程序)完成切齒時(shí)的分齒運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)、差動(dòng)進(jìn)給補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)。（a）四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控滾齒機(jī)床原理 （b）四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控滾齒機(jī)床外形圖圖7-18 四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控滾齒機(jī)床A刀架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（伺服軸），B滾刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（主軸），C工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（伺服軸），X徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（伺服軸），Y切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（伺服軸），Z軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（伺服軸）2 2、插齒、插齒 插齒也是齒輪加工中較為常用的一種方法，能加工直齒圓柱齒輪，更適合于加工多聯(lián)齒輪、內(nèi)齒輪、扇形齒輪和齒條等。插齒既可用于齒形的粗加工，也可用作精加工。其加工的精度范圍79級(jí)，最高可達(dá)6級(jí)。插齒過程為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有空行程；插齒系統(tǒng)剛度較差，切削用量不能太大，所以一般插齒的生產(chǎn)率比滾齒低。只有在加工模數(shù)較小和寬度窄的齒輪時(shí)，其生產(chǎn)率不低于滾齒。因此插齒多用于中小模數(shù)齒輪的加工。插齒的加工過程插齒的加工過程 從原理上講，相當(dāng)于一對直齒圓柱齒輪的嚙合。被加工齒輪和插齒刀的運(yùn)動(dòng)過程，如圖7-19（a）所示。插齒刀相當(dāng)于一個(gè)在齒輪上磨出前角和后角形成切削刃的齒輪，被加工齒輪齒坯則是齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)齒輪。插齒加工時(shí)，刀具沿工件軸線方向作高速的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)（切削運(yùn)動(dòng)），切削加工的主運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還與工件作無間隙的嚙合運(yùn)動(dòng)，在工件上加工出全部輪齒齒廓。加過程中，刀具每往復(fù)一次僅切出工件齒槽的很小一部分，工件齒槽的齒面曲線是由插齒刀切削刃多次切削的包絡(luò)線所組成的，如圖7-19（b）所示。插齒加工時(shí)，插齒機(jī)需進(jìn)行如以下運(yùn)動(dòng)：（a）插齒加工過程 （b）齒形形成過程圖7-19 插齒加工原理圖（1 1）主運(yùn)動(dòng)）主運(yùn)動(dòng) 插齒刀上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。以每分鐘的往復(fù)次數(shù)來表示，向下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)切削加工，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)返回行程。（2 2）展成運(yùn)動(dòng)）展成運(yùn)動(dòng) 插齒時(shí)，插齒刀和工件之間必須保持一對齒輪副的嚙合運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即插齒刀每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒（1/Z刀轉(zhuǎn)），被加工齒輪亦必須轉(zhuǎn)過一個(gè)齒（1/Z工轉(zhuǎn)）。（3）徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 為了逐漸將被加工齒輪切至成完全齒輪，插齒刀必須有徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。徑向進(jìn)給量是用插齒刀每次往復(fù)行程中被加工齒輪或刀具的徑向移動(dòng)量來表示。當(dāng)被加工齒輪的齒槽達(dá)到全齒深時(shí)，機(jī)床便自動(dòng)停止徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工件和刀具需對滾一周，才能加工出全部輪齒。（4）圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 展成運(yùn)動(dòng)只確定插齒刀和被加工齒輪的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系，運(yùn)動(dòng)的快、慢由圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)決定。插齒刀每往復(fù)一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程，分度圓上所轉(zhuǎn)過的弧長稱為圓周進(jìn)給量，其單位為mm/往復(fù)行程。（5）讓刀運(yùn)動(dòng) 為了避免插齒刀在返程中擦傷已加工表面和減少刀具磨損，刀具和工件之間應(yīng)讓開一段距離，而在插齒刀重新開始向下進(jìn)行切削加工時(shí)，應(yīng)立即恢復(fù)到原位，以便刀具實(shí)現(xiàn)對被加工齒輪的切削加工。這種讓開和恢復(fù)原位的運(yùn)動(dòng)稱為讓刀運(yùn)動(dòng)。較新型號(hào)的插齒機(jī)，大多通過刀具主軸座的擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)讓刀運(yùn)動(dòng)，以減小讓刀產(chǎn)生的振動(dòng)。3 3、剃齒、剃齒 剃齒是齒輪精加工方法中的一種，主要用于對已加工齒輪的加工，以提高其加工精度和表面粗糙度。剃齒加工的原理是基于一對螺旋角不等的螺旋齒輪，由于軸線交叉角的存在，齒面間沿齒向產(chǎn)生相對滑移，此滑移速度即為剃齒加工的切削速度，如圖720所示。剃齒刀為主動(dòng)輪，被切齒輪為從動(dòng)輪，其嚙合為無側(cè)隙雙面嚙合的自由展成運(yùn)動(dòng)。在嚙合傳動(dòng)中，剃齒刀的齒面開槽而形成刀刃，通過滑移速度將齒輪齒面上的加工余量切除。由于是雙面嚙合，剃齒刀的兩側(cè)面都能進(jìn)行切削加工，但由于兩側(cè)面的切削角度不同，一側(cè)為銳角，切削能力強(qiáng)；另一側(cè)為鈍角，切削能力弱，以擠壓擦光為主，故對剃齒質(zhì)量有較大影響。為使齒輪兩側(cè)獲得同樣的剃削條件，則在剃削過程中，剃齒刀做交替正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（a）剃齒加工原理 （b）剃齒加工實(shí)例圖7-20剃齒加工剃齒加工的運(yùn)動(dòng)剃齒加工的運(yùn)動(dòng) 1）基本運(yùn)動(dòng)：剃齒刀帶動(dòng)工件的高速正、反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；2）工件的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)：使齒輪全齒寬均能實(shí)現(xiàn)剃削加工；3）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工件每往復(fù)一次做徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以切除全部加工余量。剃齒是一種高效齒輪精加工方法，最早于1926年在美國應(yīng)用。和磨齒相比，剃齒具有效率高、成本低、齒面無燒傷和裂紋等優(yōu)點(diǎn)。所以在汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床等齒輪加工中得到廣泛應(yīng)用。剃齒加工的精度可高達(dá)5級(jí)。圖7-21是國產(chǎn)主流的剃齒機(jī)床。圖7-21 數(shù)控剃齒機(jī)床4 4、珩齒、珩齒 淬火后的齒輪輪齒表面有氧化皮，影響齒面粗糙度，熱處理的變形也影響齒輪的精度。由于工件已淬硬，除可用磨削加工外，但也可以采用珩齒進(jìn)行精加工。珩齒是利用珩輪對已淬火的齒輪齒面進(jìn)行光整加工，可有效地改善齒面質(zhì)量，粗糙度由Ra2.5減小到Ra0.63以下，并少量糾正熱處理變形，某些珩齒方法還能在一定程度上提高齒輪精度。由于效率高，成本低，齒面無燒傷，所以廣泛用于齒輪的精加工。珩齒加工的工藝過程與方法 珩齒加工與剃齒類似，珩輪形狀也與圓柱形剃齒刀相似，但在珩輪金屬基體的齒面上澆鑄了一層以樹脂作為結(jié)合劑的磨料。當(dāng)珩輪與被加工齒面嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)并作12mS的相對滑移時(shí)，產(chǎn)生一種磨削、研磨和拋光的綜合作用將被加工齒輪齒面珩光。珩齒余量一般為0.010.015mm（單面）。按珩輪與工件嚙合方式不同，珩齒有單面珩齒和雙面珩齒兩種。單面珩齒時(shí)被加工齒輪與珩輪間有嚙合間隙，需裝設(shè)切向制動(dòng)器，以便在工件與珩輪的嚙合面間加載；雙面珩齒時(shí)，工件與珩輪間無側(cè)隙，保持恒定的徑向壓力（或在珩齒過程中逐漸減?。?。珩齒可用珩齒機(jī)，也可用改裝的剃齒機(jī)、車床或銑床，所用設(shè)備簡單，操作方便，生產(chǎn)率高，但修整齒形的能力低于磨齒。5 5、磨齒、磨齒 磨齒是齒輪加工中精度最高的一種。適用于淬硬齒輪的精加工，精度可達(dá)36級(jí)，齒面粗糙度可達(dá)Ra 0.8Ra 0.2。磨齒對磨前齒輪誤差或熱處理變形有較強(qiáng)的修正能力，多用于高精度的硬齒面齒輪、插齒刀、剃齒刀等的精加工。磨齒加工的生產(chǎn)率低、機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)整困難，成本高。磨齒有仿形法和展成法兩類，常用展成法。展成法有蝸桿砂輪磨齒、蝶形砂輪磨齒、大平面砂輪磨齒和錐面砂輪磨齒等多種，如圖7-22所示。（a）蝸桿砂輪磨齒 （b）蝶形砂輪磨齒 （c）大平面砂輪磨齒 （d）錐面砂輪磨齒圖7-22 磨齒加工1 1）蝸桿砂輪磨齒）蝸桿砂輪磨齒 蝸桿砂輪磨齒的原理與滾齒相似，其砂輪作成蝸桿狀，砂輪高速旋轉(zhuǎn)，被加工齒輪通過機(jī)床的兩臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)作展成運(yùn)動(dòng)，被加工齒輪還沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以磨出全齒寬。為保證必要的磨削速度，蝸桿砂輪直徑較大（200400），且轉(zhuǎn)速較高（2000r/min）。由于蝸桿砂輪磨齒連續(xù)進(jìn)行，所以生產(chǎn)率很高。磨削精度一般為5級(jí)，最高可達(dá)3級(jí)，適用于大、中批生產(chǎn)的齒輪精加工。2 2）蝶形砂輪磨齒）蝶形砂輪磨齒 兩片蝶形砂輪傾斜安裝以構(gòu)成齒條齒形的兩個(gè)側(cè)面。磨齒時(shí)，砂輪作高速旋轉(zhuǎn)；被加工齒輪一邊旋轉(zhuǎn)一邊移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)展成運(yùn)動(dòng)；被加工齒輪沿軸線方向慢速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以磨出全齒寬。當(dāng)一個(gè)齒槽的兩側(cè)面磨完后，工件快速離開砂輪進(jìn)行分度，磨削下一個(gè)齒槽。這種磨法的展成運(yùn)動(dòng)是通過滑座和滾圓盤鋼帶機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，傳動(dòng)環(huán)節(jié)少，傳動(dòng)誤差小，分齒精度較高，故加工精度可達(dá)35級(jí)；但砂輪剛性差，切深小，生產(chǎn)率低，故加工成本較高，適用于高精度圓柱齒輪（直齒和斜齒）單件小批量生產(chǎn)過程中的精加工。3 3）大平面砂輪磨齒與蝶形砂輪磨齒）大平面砂輪磨齒與蝶形砂輪磨齒 大平面砂輪磨齒的原理是，利用大直徑砂輪的端平面磨削齒面，利用漸開線靠模板得到工件的展成運(yùn)動(dòng)，磨完齒面一側(cè)后，分度再磨下一個(gè)齒的同一側(cè)面。每一個(gè)輪齒的同一側(cè)面全部磨完后工件反向安裝再磨每一個(gè)輪齒的另一側(cè)面。4 4）錐面砂輪磨齒）錐面砂輪磨齒 砂輪截面呈錐形，相當(dāng)于齒條的一個(gè)齒。磨齒時(shí)，砂輪一面高速旋轉(zhuǎn)一面沿齒槽方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以磨出全齒寬；同時(shí)被加工齒輪一面旋轉(zhuǎn)一面移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)展成運(yùn)動(dòng)。在被加工齒輪的一個(gè)往復(fù)過程中，先后磨出齒槽的兩個(gè)側(cè)面，然后被加工齒輪快速離開砂輪進(jìn)行分度，磨削下一個(gè)齒槽。錐面砂輪磨齒法的特點(diǎn)是：砂輪剛性好，磨削效率較高；但機(jī)床傳動(dòng)鏈復(fù)雜，磨齒精度較低，一般為56級(jí)，多用于成批生產(chǎn)中磨削6級(jí)精度的淬硬齒輪。第三節(jié)第三節(jié) 錐齒輪加工錐齒輪加工 錐齒輪有直齒錐齒輪和曲線齒錐齒輪二大類，其中曲線齒錐齒輪又有弧齒錐齒輪、準(zhǔn)雙曲線錐齒輪和延長外擺線錐齒輪等多種。錐齒輪的加工方法有成形法、仿形法和展成法（又稱范成法）3種。成形法和仿形法主要用于直齒錐齒輪的加工；展成法則可用于各種齒錐齒輪的加工。一、直齒錐齒輪的加工一、直齒錐齒輪的加工 直齒錐齒輪的加工有：銑齒銑齒刨齒刨齒雙刀盤銑齒雙刀盤銑齒拉銑齒拉銑齒1 1、銑齒、銑齒 利用盤形齒輪銑刀或指形齒輪銑刀按成形法銑削錐齒輪時(shí)，由于錐齒輪的齒形、齒寬和齒高從大端到小端是逐漸變化的，而銑刀齒厚是按齒槽小端的寬度設(shè)計(jì)的，故需分23步才能銑出一個(gè)齒槽，如圖7-23所示。圖7-23 成形法銑削錐齒輪成形銑刀加工直齒錐齒輪成形銑刀加工直齒錐齒輪 用成形銑刀加工直齒錐齒輪時(shí)，通常是先銑出全部齒槽的一個(gè)側(cè)面，然后利用輪坯的偏移和轉(zhuǎn)位，再順次將齒槽的另一側(cè)銑出，其齒坯的偏移量為：（7-1）式中：齒坯的偏移量；齒長；齒輪模數(shù)；截錐長。同一模數(shù)不同齒數(shù)的錐齒輪的齒形不同，故一把銑刀只能加工某一段齒數(shù)范圍的錐齒輪。成形法銑削直齒錐齒的生產(chǎn)率和加工精度均較低（9級(jí)精度），僅適合于加工精度要求不高的單件或小批量生產(chǎn)。2 2、刨齒、刨齒 直齒錐齒輪的刨齒加工有二種方法，即：仿形法仿形法展成法展成法1 1）仿形法刨齒）仿形法刨齒 仿形法刨齒是利用一塊將被切齒形放大了的靠模板，控制單刃刨刀的刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡切出齒形如圖7-24所示。圖7-24 靠模仿形法刨削直齒錐齒輪2 2）展成法刨齒）展成法刨齒 展成法刨削直齒錐齒輪是利用被切齒輪與假想冠輪相嚙合的原理。假想冠輪有平面和平頂冠輪兩種，如圖7-25所示。（a）平面冠輪嚙合原理 （b）平頂冠輪嚙合原理圖7-25 直齒錐齒輪展成刨齒加工原理冠輪冠輪 平面冠輪是節(jié)錐角為90的錐齒輪，即節(jié)錐面為一個(gè)平面，齒形為直線的齒輪；平頂冠輪是外錐角為90的錐齒輪，即外錐面為一個(gè)平面，其齒形近似于直線。如將刀具刃形做成假想冠輪的齒形，刃口在空間形成的軌跡即相當(dāng)于冠輪的一個(gè)齒面。當(dāng)被加工齒輪與假想冠輪按嚙合關(guān)系對滾時(shí)，刀具的切削運(yùn)動(dòng)便能在齒輪上包絡(luò)切出正確的齒形。直齒錐齒輪的刨齒加工直齒錐齒輪的刨齒加工 圖7-26是利用成對刨刀加工直齒錐齒輪的示意圖，刨刀有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：一是刨刀的直線切削往復(fù)運(yùn)動(dòng)；二是刨刀隨搖臺(tái)的平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具與被加工錐齒輪的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于一個(gè)平頂或平面冠輪的齒與被加工錐齒輪的嚙合。刀具展成切齒循環(huán)一次，加工出一個(gè)齒，被加工錐齒輪分度后，加工第二個(gè)齒。刨齒的精度可達(dá)78級(jí)，加工模數(shù)范圍為 0.320毫米。（a）直齒錐齒輪刨齒示意圖 （b）直齒錐齒輪刨齒加工運(yùn)動(dòng)關(guān)系圖7-26 直齒錐齒輪的刨齒加工3 3、雙刀盤銑齒、雙刀盤銑齒 利用一對直線刃口在凹錐面上的盤銑刀的刀齒互相交錯(cuò)地分別銑削一個(gè)齒槽的兩個(gè)側(cè)面（見圖7-27），銑出的齒面略帶鼓形。雙刀盤銑齒的展成運(yùn)動(dòng)可由被加工齒輪單獨(dú)完成，也可由被加工齒輪與刀具共同完成。由于成對盤銑刀與被加工齒輪之間無齒長方向的相對運(yùn)動(dòng)，切出齒槽的底部是圓弧形的，故模數(shù)和齒長都受到限制。雙刀盤銑齒一般用以加工中、小模數(shù)（6mm）的錐齒輪。圖7-27 雙刀盤銑削直齒錐齒輪4 4、拉銑齒、拉銑齒 利用一把大直徑的拉-銑刀盤在回轉(zhuǎn)一周中，從實(shí)體輪坯按成形法完成一個(gè)齒槽的粗切和精切。在精切刀齒之后，刀盤上有一段不裝刀齒的圓弧空間供工件分齒；也有用兩把刀盤分別進(jìn)行粗切和精切的。拉銑齒的生產(chǎn)率很高，但切出的齒形近似于漸開線的圓弧曲線，精度較低；且拉-銑刀盤是專用刀具，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。拉銑齒常用于汽車驅(qū)動(dòng)橋中差速器齒輪的生產(chǎn)。二、曲線齒錐齒輪的加工二、曲線齒錐齒輪的加工 曲線錐齒輪（又稱螺旋錐齒輪）加工是通過機(jī)床上的搖臺(tái)機(jī)構(gòu)模擬一個(gè)假想冠輪，安裝在搖臺(tái)上的刀盤切削面是假想冠輪的一個(gè)輪齒。當(dāng)被加工齒輪與假想冠輪以一定的傳動(dòng)比繞各自的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀盤就會(huì)在輪坯上切出一個(gè)齒槽，如圖7-28（a）所示。在調(diào)整齒輪加工機(jī)床的時(shí)候，必須使被加工齒輪的節(jié)錐面與假想平頂齒輪的節(jié)錐面相切并做純滾動(dòng)，而刀頂旋轉(zhuǎn)平面則需和被加工齒輪的根錐相切，如圖7-28（b）所示。所以銑刀盤軸線與被加工齒輪的節(jié)錐面傾斜一個(gè)大小等于被切齒輪齒根角的角度。這樣就產(chǎn)生了刀號(hào)修正的問題。從而導(dǎo)致被切齒輪的加工調(diào)整較為復(fù)雜，刀片的規(guī)格比較多。在加工漸縮齒曲線齒錐齒輪時(shí)，都是采用這種切齒原理的。（a）曲線齒輪加工原理 （b）假想冠輪齒刀盤的切削過程圖7-28 曲線錐齒輪加工原理示意圖曲線錐齒輪的加工制式曲線錐齒輪的加工制式 曲線錐齒輪的加工主要有格里森、奧利康、克林根貝爾等不同制式，有端面銑刀法和端面滾刀法二種不同的加工方法。其中：端面銑刀法主要用于格里森制式的錐齒輪加工，端面滾刀法主要用于奧利康和克林根貝爾制式的錐齒輪加工。1 1、格里森、格里森制制 利用格里森制加工的錐齒輪有圓弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲線錐齒輪（以下統(tǒng)稱曲線錐齒輪）二類。加工此二類錐齒輪所用的機(jī)床和加工原理都基本相同，只需對機(jī)床作相應(yīng)的調(diào)整。格里森制曲線錐齒輪的加工有四種不同的加工方法，分別是單刀號(hào)單面切削法、單面-雙面切削法、半展成切削法和雙重雙面切削法。1 1）單刀號(hào)單面切削法）單刀號(hào)單面切削法 單刀號(hào)單面切削法是利用一把雙面銑刀盤分別粗切大輪和小輪的輪齒，再利用同一刀盤的外刀齒精切大輪輪齒的凹面，然后用該刀盤的內(nèi)刀齒精切大輪輪齒的凸面。小輪輪齒的凹面和凸面的精切也用同一刀盤按大齒輪的輪齒配切。用這種方法切出的齒輪質(zhì)量(特別是齒面接觸區(qū))較差生產(chǎn)率也較低。但所用刀具和機(jī)床較少(即大小輪輪齒的粗精切只用一把刀具在一臺(tái)機(jī)床完成)這種方法適于單件小批生產(chǎn)質(zhì)量要求不高的錐齒輪。2 2）單面）單面-雙面切削法雙面切削法 單面-雙面切削法是利用一把雙面粗切刀盤和一把雙面精切刀盤分別承擔(dān)大輪的粗、精加工，另用三把刀盤，其中一把承擔(dān)小輪的雙面粗切，其余兩把分別承擔(dān)小輪凹面和凸面的單面精切。加工時(shí)，若只用一臺(tái)機(jī)床，需將上述五把刀盤依次裝到機(jī)床上銑削大輪或小輪的齒面，這種方法稱為單臺(tái)單面-雙面切削法；若用五臺(tái)機(jī)床，則每道工序都在固定的機(jī)床上進(jìn)行，這種方法稱為固定安裝法，生產(chǎn)率很高，齒面質(zhì)量（接觸區(qū)和粗糙度）也較好，適用于大批量生產(chǎn)。3 3）半展成法）半展成法 當(dāng)大、小輪齒數(shù)之比小于2.5時(shí)，大輪可采用端面拉刀盤按成形法切齒，切出的齒廓是直線形，小輪輪齒的凹面和凸面需分別按展成法切出，而且要作相應(yīng)的修正。4 4）雙重雙面法）雙重雙面法 大小輪齒槽兩側(cè)面的粗精加工都用雙面刀盤切出。若用四臺(tái)機(jī)床和四種刀盤則生產(chǎn)率比“固定安裝法”更高但接觸區(qū)不易控制切出的輪齒質(zhì)量也較差這種方法適用于模數(shù)小于2.5mm的曲線齒錐齒輪的大批量生產(chǎn)。2 2、奧利康、奧利康制制 奧利康制加工的錐齒輪是延長外擺線錐齒輪，所用的加工方法稱為奧利康銑齒法。奧利康銑齒法是用奧利康銑刀盤按展成法連續(xù)分齒銑出齒面。銑刀盤的端面由按螺旋線排列的若干組刀齒組成，如圖7-29所示。圖7-29 奧利康制銑齒原理示意圖奧利康奧利康制銑齒過程制銑齒過程 銑刀盤旋轉(zhuǎn)時(shí)每組刀齒形成假想冠輪的一個(gè)齒，銑刀盤的旋轉(zhuǎn)與工件保持一定的速比關(guān)系。當(dāng)?shù)谝唤M刀齒切過一個(gè)齒槽后，第二組刀齒即切下一個(gè)齒槽，如此連續(xù)循環(huán)，便可切出全部齒槽。由機(jī)床搖臺(tái)的回轉(zhuǎn)和工件的附加旋轉(zhuǎn)結(jié)合而成的展成運(yùn)動(dòng)，使被加工齒輪獲得所需齒形。銑齒時(shí)，粗、精切一次完成，銑出的齒是等高齒。3 3、克林根貝爾、克林根貝爾 克林根貝爾制加工的錐齒輪也是延長外擺線錐齒輪，克林根貝爾銑齒法的工作原理與奧利康銑齒法基本相同，主要區(qū)別在于所用的端面銑刀盤是由兩個(gè)刀體（一個(gè)裝內(nèi)刀齒、一個(gè)裝外刀齒）疊合而成的組合刀盤，如圖7-30所示。刀盤上每一個(gè)內(nèi)刀齒和外刀齒前面都并列著一個(gè)粗切刀齒。圖7-30 克林根貝爾銑刀盤4 4、曲線錐齒輪的精加工、曲線錐齒輪的精加工 對淬火后的曲線錐齒輪，為了提高齒面質(zhì)量和齒形精度，需要進(jìn)行精加工，其加工方法主要有：研齒研齒磨齒磨齒1 1）研齒）研齒 一對相配合的錐齒輪副（直齒或曲線齒）的齒面間加入研磨劑在研磨機(jī)上對研，主要用來改善齒面粗糙度以降低嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。研齒時(shí)需要一些附加運(yùn)動(dòng)使兩齒輪之間的相互位移不斷變動(dòng)，才能研到全部齒面，提高接觸質(zhì)量。淬火后的錐齒輪經(jīng)研齒后，齒面粗糙度可達(dá)到到R a1.250.63，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲可顯著降低。研齒的生產(chǎn)率高，研磨一對齒輪副只需要幾分鐘。但對齒形誤差的糾正作用不大。2 2）磨齒）磨齒 主要用來消除錐齒輪淬火后的熱處理變形，提高齒輪精度和接觸質(zhì)量。直齒錐齒輪的磨齒工作原理與雙刀盤銑齒基本相同，其唯一的區(qū)別在于：用兩片碟形砂輪代替兩把銑刀盤，而且是在相鄰兩齒槽中分別磨削一個(gè)齒側(cè)面?；↓X錐齒輪的磨齒工作原理與格利森切齒法相同，但須將端面銑刀盤換成杯形或碗形砂輪進(jìn)行磨削。淬硬的錐齒輪經(jīng)磨削后，精度可達(dá)5級(jí)，齒面粗糙度可達(dá)Ra 0.630.32。磨齒的生產(chǎn)率低，一般需數(shù)分鐘才能磨削一個(gè)齒。對于延長外擺線齒的錐齒輪，由于受刀盤與工件之間旋轉(zhuǎn)速比的限制，不能進(jìn)行磨齒。三、齒輪的無屑加工三、齒輪的無屑加工 利用金屬的塑性變形或粉末燒結(jié)使齒輪的齒形部分最終成形的方法稱為齒輪的無削加工。齒輪的無削加工有在常溫下進(jìn)行加工的冷態(tài)成形和把工件加熱到1000左右進(jìn)行加工的熱態(tài)成形兩類。前者包括冷軋、冷鍛、沖裁等，后者包括熱軋、精密模鍛、粉末冶金等。齒輪的無屑加工可使材料利用率從切削加工的4050提高到8095以上，生產(chǎn)率可成倍增長，但因受模具強(qiáng)度的限制，一般只能加工模數(shù)較小、精度要求相對較低的齒輪。無屑加工齒輪需要采用專用的工藝裝備，初始投資較大，只適合于大規(guī)模生產(chǎn)的齒輪加工。1 1、冷軋齒輪、冷軋齒輪 將齒輪形的軋輪向輪坯徑向進(jìn)給，并按一定速比相互滾動(dòng)，使輪坯外周產(chǎn)生塑性變形軋出齒形。冷軋可加工圓柱齒輪（直齒或斜齒）、非圓齒輪或帶細(xì)齒的零件，精度可達(dá)89級(jí)，齒面粗糙度可達(dá)R 0.630.16。對模數(shù)小于2.5的齒輪，可從輪壞直接軋出齒形。模數(shù)大于2.5時(shí)，通常先采用切削加工粗切，或鑄、鍛出齒形，再用冷軋對齒面作精整加工。冷軋一個(gè)齒輪的時(shí)間只需數(shù)十秒，生產(chǎn)效率高。2 2、冷鍛齒輪、冷鍛齒輪 按輪坯塑性變形和成形力方式的不同，可分為：1）冷擠是利用凸模和凹模的相對移動(dòng)產(chǎn)生擠壓力，使坯料在模具的約束下塑性流動(dòng)而得到齒形，常用于加工模數(shù)小于 3毫米的直齒圓柱齒輪、直齒錐齒輪、內(nèi)齒輪、花鍵軸或花鍵孔等。近些年，在汽車齒輪加工產(chǎn)業(yè)應(yīng)用較廣泛的齒輪冷擺輾加工方法即屬此類。2）冷鐓是利用上模的錘擊力使坯料在模具中受壓縮而橫向流動(dòng)形成齒形，常用于加工錐齒輪。通常需先把坯料頭部鐓粗，然后再鐓鍛齒形。冷鐓后的齒輪帶有飛邊，需用切削加工的方法切去。冷鍛成形的齒輪尺寸誤差可控制在0.05mm以下，齒面粗糙度可達(dá)Ra3.20.64。對精度要求較高的齒輪，可在冷鍛成形后再加一道研磨工序精整齒形。3 3、沖裁齒輪、沖裁齒輪 利用齒輪形的沖壓模（凸模和凹模）從板料沖切出齒輪的加工方法，適于加工模數(shù)小于6、厚度小于10毫米的片狀齒輪、齒條、棘輪、鐘表齒輪和儀表齒輪等。沖裁齒輪的精度可達(dá)8級(jí)，斷面粗糙度可達(dá)R 0.320.16。若沖裁時(shí)在工件周圍采用壓料板，并在工件下面設(shè)頂料器，使工件在完全壓緊的狀態(tài)下沖切，可防止沖裁齒輪翹曲變形并提高齒輪質(zhì)量。4 4、熱軋齒輪、熱軋齒輪 熱軋齒輪的原理與冷軋齒輪相同，但熱軋是在工件加熱到1000以上的熱塑狀態(tài)下進(jìn)行的。熱軋齒輪包括預(yù)熱、軋制和整形等工序。單件生產(chǎn)時(shí)間平均不到1分鐘，精度可達(dá)89級(jí)，一般不再精加工就可直接使用。對齒輪精度要求較高時(shí)，可在熱軋時(shí)預(yù)留 0.2mm的加工余量，然后用剃齒機(jī)或蝸桿砂輪磨齒機(jī)精切齒形。5 5、精密模鍛齒輪、精密模鍛齒輪 把輪坯在保護(hù)氣氛爐中加熱到10001150，取出放到鍛錘的下模中，用上模錘擊數(shù)次鍛出齒形；也可先粗鍛成形，然后精鍛齒形。精密模鍛適于加工模數(shù)小于 4的錐齒輪（直齒或曲線齒）。為了減少鍛造過程中高溫加熱的輪坯接觸空氣而產(chǎn)生氧化皮的機(jī)會(huì)并提高齒輪精度，自70年代以來，較多采用高速錘進(jìn)行高速鍛造，可使輪坯在熱塑性較好的狀態(tài)下一次錘擊成形。精密模鍛后的齒輪需先去除飛邊，然后以鍛出的齒槽作定位基準(zhǔn)鉆、鉸或鏜削軸孔，再以軸孔為基準(zhǔn)精加工齒輪外徑和其他部位。對于精度要求較高的齒輪，可在模鍛時(shí)預(yù)留0.5mm加工余量，以便后續(xù)用機(jī)床精切齒形。6 6、粉末冶金齒輪、粉末冶金齒輪 將金屬粉末原料（一般鐵粉占9398，銅粉占1.54，石墨占00.3）在模具中壓制成形，然后將輪坯在保護(hù)氣氛爐中以11001150的溫度保溫1.52.0小時(shí)進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)后的齒輪一般不必或很少切削加工。粉末冶金齒輪的精度可達(dá)9級(jí)左右。用粉末冶金方法可加工各種齒形的齒輪，但制成的齒輪內(nèi)部一般含有5以上的孔隙，材料密度為6.97.2，機(jī)械強(qiáng)度較低。因此，某些錐齒輪的制造常采用粉末鍛造的方法，即先用粉末冶金方法制成輪坯，再加熱至850950進(jìn)行精密模鍛，最后去除飛邊。鍛后的齒輪，密度可達(dá)7.75 以上，幾乎無孔隙，精度可達(dá)7級(jí)左右，齒面粗糙度可達(dá)Ra3.21.6。第四節(jié)第四節(jié) 曲軸、凸輪軸的加工曲軸、凸輪軸的加工 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)五大部件中的核心部件之一，與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸承受極高的氣體壓力、慣性力及慣性力矩的共同作用，受力大而復(fù)雜；由于由連桿傳來的力具有沖擊與周期性變化的特點(diǎn)，因此會(huì)引起曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而產(chǎn)生附加應(yīng)力；曲軸的轉(zhuǎn)速很高，它與軸承之間的相對滑動(dòng)速度很大。為了保證其工作的可靠性，要求曲軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度，良好的承受沖擊載荷的能力；為了提高其疲勞壽命，需對其進(jìn)行特殊處理，如：淬火、滾壓強(qiáng)化等。曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 曲軸是一種十分復(fù)雜的軸類部件，由主軸頸、連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成，如圖7-31所示。曲軸的主要失效形式是疲勞斷裂和軸頸磨損，其中彎曲疲勞斷裂約占疲勞斷裂失效形式中的80，為了保證曲軸的使用壽命，曲軸材料應(yīng)具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，即高的抗疲勞能力和良好的耐磨性，為此汽車發(fā)動(dòng)曲軸常用的材料是40Cr或球墨鑄鐵（如奧貝球鐵）。圖7-31 曲軸結(jié)構(gòu)圖1 1、我國汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、我國汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸加工工藝的現(xiàn)狀曲軸加工工藝的現(xiàn)狀 我國汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝目前正處在低效落后（普通機(jī)床和專用機(jī)床組成的生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度較低的陳舊生產(chǎn)線）與高效先進(jìn)（從國外引進(jìn)了十分先進(jìn)的高效生產(chǎn)線）并存的一個(gè)特殊階段。陳舊落后的曲軸生產(chǎn)線，對曲軸的粗加工主要沿用20世紀(jì)70年代以前盛行的車削加工方法，采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸，工序質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力；精加工采用的是普通曲軸磨床，通過粗磨-半精磨-精磨-拋光等工藝過程、手工操作完成曲軸的精加工。加工質(zhì)量不夠穩(wěn)定，尺寸一致性差。其特點(diǎn)是普通設(shè)備太多、生產(chǎn)線很長。如一條球墨鑄鐵曲軸機(jī)加工生產(chǎn)線，需要35-40臺(tái)加工設(shè)備，機(jī)加工生產(chǎn)完全靠多臺(tái)設(shè)備分解工序與加工余量來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)今的汽車制造技術(shù)正朝著高速、智能、復(fù)合、環(huán)保方面發(fā)展，高效加工裝備與技術(shù)發(fā)展十分迅速。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)線設(shè)備數(shù)量正急劇減少，全線生產(chǎn)設(shè)備（包括熱處理、表面強(qiáng)化）僅有10余臺(tái)，產(chǎn)品周轉(zhuǎn)線短，加工效率高，易于質(zhì)量管理。2 2、曲軸加工技術(shù)的發(fā)展、曲軸加工技術(shù)的發(fā)展曲軸的車曲軸的車-車?yán)庸ぼ嚴(yán)庸でS的內(nèi)外銑加工曲軸的內(nèi)外銑加工曲軸的精加工曲軸的精加工曲軸的復(fù)合加工曲軸的復(fù)合加工曲軸特種加工工藝曲軸特種加工工藝刀具材料多樣化刀具材料多樣化1 1）曲軸的車）曲軸的車-車?yán)庸ぼ嚴(yán)庸?高效制造設(shè)備在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工中的應(yīng)用始于上個(gè)世紀(jì)80年代后期，德國BOEHRINGER公司和HELLER公司開發(fā)出的曲軸車-車?yán)瓩C(jī)床，該