李亞杰汽車機械基礎(chǔ)項目5

汽車制造技術(shù)認知任務5.4汽車變速器齒輪軸切削加工方案分析汽車制造中，氣缸體、氣缸蓋、連桿、傳動軸、變速器齒輪軸等零部件的大小不一，形狀和結(jié)構(gòu)各異，采用的切削加工方法也各不相同。變速器齒輪軸采用了多種切削加工方案。會分析不同汽車零部件采用的切削加工方案，有利于掌握合格汽車零件的加工制造過程，為后續(xù)汽車專業(yè)知識的學習打下堅實的基礎(chǔ)。【任務描述】變速器齒輪軸幾何原理：任何表面都可以看作是一條線（母線）沿著另一條線（導線）運動的軌跡。母線導線（1）零件表面的形成原理

1.零件表面的形成原理及切削運動一、切削運動導線母線柱面的形成零件表面的形成原理1—母線2—導線在切削加工形成零件的全過程中，刀具和工件之間必需要有相對運動，按作用的不同可分：

①主運動：把多余的金屬層切下來所必需的基本運動，稱為主運動。主運動是最基本、最主要的運動。②進給運動：使金屬層不斷進行切削的運動，稱為進給運動。（2）切削運動特點：在整個運動系統(tǒng)中速度最高、消耗的功率最大，主運動只有一個。

特點：速度低、消耗的功率小，進給運動有一個或多個。

（d）刨平面（e）磨外圓面

（f）磨平面（a）車外圓面

（b）銑平面

（c）鉆孔幾種主要切削加工的運動形式Ⅰ—主運動Ⅱ—進給運動

主運動的運動形式可以是旋轉(zhuǎn)運動，也可以是直線運動；主運動可以由工件完成，也可以由刀具完成；主運動和進給運動可以同時進行，也可以間歇進行。已加工表面過渡表面待加工表面nf已加工表面過渡表面待加工表面dwdm零件上的3個表面：2.切削用量（1）切削速度（vc）切削速度是切削刃選定點相對于工件的主運動的瞬時速度。旋轉(zhuǎn)運動：D

：切削處工件（或刀具）的直徑（mm）；n

：工件（或刀具）的轉(zhuǎn)速（r/min）。切削用量用來衡量切削運動量的大小。在一般的切削過程中，切削用量包括切削速度、進給量及背吃刀量。（2）進給量（f）

進給量指工件（或刀具）每轉(zhuǎn)一周時，刀具（或工件）沿進給方向移動的距離。單位時間的進給量—進給速度（vf）（mm/s）dDfn12fap

背吃刀量指工件已加工表面和待加工表面間的垂直距離。（3）背吃刀量（ap）

在切削過程中，刀具切削部分是在較大的切削力、較高的切削溫度及劇烈的摩擦狀態(tài)下工作的。刀具能否勝任切削工作，取決于刀具切削部分材料的性能。

（1）高的硬度。刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度。刀具材料的常溫硬度，一般要求在60HRC以上。

（2）高的耐磨性。耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。

（3）高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）。耐熱性是指刀具材料在高溫下保持硬度，耐磨性，強度和韌性的能力?！?/p>

刀具材料的性能及選用:3.切削刀具

（4）足夠的強度和韌性。以便承受切削力，沖擊和振動，而不致于產(chǎn)生崩刃和折斷。

（5）良好的工藝性能。即刀具材料應具有良好的鍛造性能，熱處理性能，焊接性能，磨削加工性能等。二、切屑加工方法

不同的汽車零部件，采用的切削加工方法不同。1.車削加工在車床上利用工件的旋轉(zhuǎn)運動和刀具的移動進行切削加工的方法，稱為車削加工。車削加工主要用于加工各種回轉(zhuǎn)體表面以及回轉(zhuǎn)體端面，還可進行切斷、切槽、車螺紋、鉆孔、鉸孔、擴孔等。車削加工的尺寸標準公差等級可達IT7～IT8，表面粗糙度值為Ra0.8～1.6μm。2.銑削加工用多刃回轉(zhuǎn)刀具在銑床上對平面、臺階面、溝槽、成形表面、型腔表面、螺旋表面等進行切削加工的方法，稱為銑削加工。銑削加工主要用于加工平面、臺階面、溝槽、成形表面、型腔表面、螺旋表面等。銑削加工的尺寸標準公差等級可達IT7～IT8，表面粗糙度值為Ra1.6～6.3μm。3.鉆削加工、拉削加工和鏜削加工鉆削加工是用鉆頭或擴孔鉆等刀具在工件上加工孔的方法。鉆削加工除用鉆頭在實心材料上鉆孔外，還可以采用不同的刀具進行擴孔、鉸孔、攻螺紋、锪沉頭孔及锪平面等。鉆削加工的尺寸標準公差等級可達IT11～IT13，表面粗糙度值為Ra12.5～50μm。3.鉆削加工、拉削加工和鏜削加工拉削加工是在拉床上用拉刀加工工件的切削加工方法。拉削加工不但可以加工平面和沒有障礙的外表面，還可以加工各種形狀的通孔。鉆削加工的尺寸標準公差等級可達IT7～IT8，表面粗糙度值為Ra0.4～0.8μm。拉刀3.鉆削加工、拉削加工和鏜削加工鏜削加工是以鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運動，以工件或鏜刀的直線運動為進給運動的切削加工方法。鏜削加工是基本的孔加工方法，還特別適用于加工箱體、機架等結(jié)構(gòu)復雜的零件。鏜削加工的尺寸標準公差等級可達IT7～IT8，表面粗糙度值為Ra0.8～1.6μm。4.刨削加工用刨刀對工件做水平相對直線往復運動的切削加工方法，稱為刨削加工。刨削（包括插削）主要用于加工各種平面和溝槽，其基本工作內(nèi)容有刨平面、刨垂直面、刨斜面、刨V形槽、刨燕尾槽、刨成形表面等。刨削加工的尺寸標準公差等級可達IT7～IT8，表面粗糙度值為Ra1.6～6.3μm。刨平面5.螺紋加工螺紋加工一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法。螺紋加工方法有車削加工、銑削加工、搓螺紋、磨削加工、攻螺紋(攻絲)和套螺紋(套絲)等。攻絲套絲絲錐板牙6.齒輪齒形加工漸開線齒形的加工方法主要有成形法和范成法兩種。成形法范成法7.磨削加工與光整加工在磨床上用磨具（如砂輪、砂帶、油石、研磨劑等）對工件進行切削加工的方法，稱為磨削加工。光整加工是指進一步提高零件加工精度和減小表面粗糙度的加工方法，它包括超精加工、珩磨、研磨和拋光等。珩磨三、切屑加工新工藝1.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行的切削加工。它采用很高的切削速度，盡量縮短刀具與工件間的接觸時間，再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。2.少無屑加工工藝少無屑加工是指在機械制造過程中用精確成形方法制造零件的工藝。少無屑加工包括精密鍛造、沖壓、精密鑄造、粉末冶金、工程塑料的壓塑和注塑等，其中注塑在汽車零部件制造中占有十分重要的地位。四、零件各種表面的加工方案機械零件的形狀雖然很多，但主要由外圓面、內(nèi)圓面（孔）、平面和成形面這幾種表面組成。零件加工的過程，實質(zhì)上就是各種表面的加工過程。1.外圓面加工方案序號加工方案尺寸標準公差等級表面粗糙度Ra/μm工件材料1粗車IT11～IT1310～20非淬火鋼非鐵金屬2粗車—半精車IT9～IT103.2～6.33粗車—半精車—精車IT7～IT80.8～1.64粗車—半精車—精磨IT6～IT70.4～0.8淬火鋼5粗磨—精磨IT5～IT60.2～0.46粗磨—精磨—研磨IT3～IT50.008～0.12.平面加工方案序號加工方案尺寸標準公差等級表面粗糙度Ra/μm工件材料1粗刨—精刨IT7～IT81.6～6.3鑄鐵、鋼粗刨—精磨IT6～IT70.8～3.2鑄鐵、鋼2粗磨—精磨IT6～IT70.8～3.2淬火鋼3粗銑—精銑（拉削）IT7～IT81.6～3.2鑄鐵、鋼粗銑—精磨IT6～IT70.8～3.2鑄鐵、鋼4粗磨—研磨IT4～IT50.2～0.8淬火鋼5粗刨—精刨IT7～IT81.6～6.3鑄鐵、鋼6粗刨—精磨IT6～IT70.8～3.2鑄鐵、鋼3.齒輪（成形面）加工方案序號加工方案尺寸標準公差等級適用條件1滾齒或插齒IT8及以上對傳動精度要求不高的齒輪2滾（插）齒—磨齒IT5～IT6傳動精度較高的淬硬齒輪3滾（插）齒—剃齒、珩齒IT4～IT5未淬硬的高精度齒輪五、數(shù)控加工技術(shù)數(shù)控加工是指在數(shù)控機床上，用一種可編程的、由數(shù)字和符號實施控制的系統(tǒng)進行自動加工的過程。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機床，可以按照技術(shù)人員事先編好的程序，自動對任何產(chǎn)品和零部件直接進行加工。數(shù)控機床是一種靈活性極強的、高效能的全自動化加工機床。數(shù)控加工中心（NumericallyControlledProductionCenter）是一種備有刀庫并能自動更換刀具，能夠?qū)ぜ谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)進行多工序加工的數(shù)控機床。數(shù)控加工技術(shù)簡稱數(shù)控（NumericalControl），即采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。數(shù)控加工技術(shù)在汽車零部件生產(chǎn)過程中的智能化發(fā)展，將成為汽車制造業(yè)的一個發(fā)展趨勢?！救蝿諏嵤啃蛱柶囎兯倨鼾X輪軸切削加工方案分析1汽車變速器齒輪軸的切削加工方法根據(jù)項目4知識可知，汽車變速器齒輪軸在工作時，主要傳遞扭矩、承受交變彎曲應力及一定的沖擊載荷，故要求汽車變速器齒輪軸材料有一定的硬度、足夠的疲勞強度和較好的韌性、耐磨性，并經(jīng)過相應的熱處理。因此，變速器齒輪軸一般采用中碳鋼（45鋼）制造。汽車變速器齒輪軸（45鋼）主要需要加工外圓面、端面與齒輪，所采用的切削加工方法包括

加工、

加工和

加工2汽車變速器齒輪軸的切削加工方案結(jié)合本任務所講的知識，確定變速器齒輪軸的切削加工方案如下。①變速器齒輪軸外圓面加工方案：粗車→

車→淬火→粗磨（→半精磨）→精磨。原因：此方案適用于加工精度高、表面粗糙度小，且要求淬硬，需將磨削分為粗磨和精磨，才能達到要求的鋼件外圓面的加工。②

變速器齒輪軸端面加工方案：粗車→端面找正→

車→淬火→粗磨→

磨。原因：粗車用于加工齒輪軸端面；