汽车发动机转子的加工与检测
【摘要】随着社会的发展，人们对汽车的需求越来越大，对汽车零部件的制造要求也越来越高。其中，汽车发动机转子各部分尺寸要求高，加工工艺复杂，需采用专用夹具装夹，加工难点多，因此，对其进行加工分析是非常有必要的。本论文以汽车发动机转子作为研究对象，首先对转子的结构外形做简单分析；其次，对转子的加工过程进行介绍，包括选材、压制、烧结、整形、压轴、数控加工、消磁、清洗等；接着对转子的数控加工进行详细介绍，内容包括加工设备、工装夹具、所用刀具及切削用量等的分析与选用，并编写其数控加工程序；然后，对转子的测量工具和检测过程进行简单介绍；最后，对加工转子过程中出现的一些常见问题进行分析，并提出解决方案。
目录
引 言 1
一、汽车发动机转子介绍 2
（一）汽车发动机转子介绍 2
（二）应用场合 2
（三）汽车发动机转子的尺寸分析 5
二、汽车发动机转子的加工过程 5
（一）工件选材 5
（二）压制 6
（三）烧结 6
（四）整形 7
（五）压轴 7
（六）数控加工 7
（七）消磁 8
（八）清洗 8
三、汽车发动机转子的加工工艺分析 9
四、汽车发动机转子的测量 13
（一）测量工具 13
（二）测量过程 14
五、加工中出现的问题及优化措施 16
总 结 19
参考文献 20
谢 辞 21
引 言
随着社会的发展，人们对汽车的需求越来越大，对汽车零部件的制造要求也越来越高。汽车发动机转子是动力机械中主要的旋转部件，是汽车发动机的重要组成部分。转子的传统机加工方法包括车工、磨工等，存在原材料浪费严重，生产效率低，能耗大等缺点，已经不能满足现代工业生产的要求。由于粉末冶金法具有以下优势：①可以在不需要或只需少量补充切削加工的情况下，制造出具有凸出或凹坑，各种异形孔状的零件；②原材料利用率可达99.5%以上；③生产的零件轮廓、形状和尺寸的一致性非常高，具有较高的表面光洁度；④生产的零件可以进行电镀、涂层、热处理、浸油等各种后续处理。因此，粉
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
末冶金加工转子已成为目前较为常用的一种加工方法。
本课题以汽车发动机转子作为研究对象，首先对转子的结构外形做简单分析；其次，对转子的加工过程进行介绍，包括选材、压制、烧结、整形、压轴、数控加工、消磁、清洗等；接着对转子的数控加工进行详细介绍，内容包括加工设备、工装夹具、所用刀具及切削用量等的分析与选用，并编写其数控加工程序；然后，对转子的测量工具和检测过程进行简单介绍；最后，对加工转子过程中出现的一些简单常见问题进行分析，并提出解决方案。
本课题来源于苏州米巴精密零部件有限公司，公司的生产主要以加工汽车零部件、摩擦材料、高新涂层、轴瓦为主。本人在公司主要从事转子的数控加工工作，以下是对汽车零部件所用转子的数控加工过程进行具体分析。
一、汽车发动机转子介绍
（一）汽车发动机转子介绍
本课题分析的对象为汽车发动机零部件转子，其产品图如图11所示，零件图如图12、13所示。
（a）转子正面 （b）转子反面
（c）转子加工前 （d）转子侧面
图11 汽车发动机转子实物
（二）应用场合
本公司生产的转子大多用在汽车发动机上。国外各种大牌的汽车公司，如标致408/508、奥迪A4、宝马Z4等，都在汽车发动机中采用了本公司生产的这种转子。
转子在某些特定的转速下转动时，会发生很大的变形，并引起共振。在工程上，工作转速低于第一临界转速的转子称为刚性转子。由于转子高速旋转，所以需要平衡，静平衡主要采用的是平衡转子的惯性力，转子动平衡可以通过平衡机来平衡惯性力，从而消除在弹性支撑上的动平衡，以此来保证发动机的安全性和平衡性。
图12 汽车发动机转子零件图
图13 汽车发动机转子零件图
（三）汽车发动机转子的尺寸分析
1、尺寸分析
转子的高度为20±0.1mm，中心内孔的直径为Φ19.933Φ19.960，标记面上的小孔直径最大为3mm，深度最深为3mm，7个通槽的宽度为2.525±0.02mm，相对应的7个内圆的大小为Φ5±0.15mm，相对于中心圆孔的圆跳动为0.13，边缘台阶内圆的大小为Φ34.2±0.125mm，边缘外圆的大小为Φ41.4±0.1mm，相对于中心圆的跳动为0.15。轴棒直径为Φ12mm，长度为149mm。轴棒上表面到转子的标记面长度为21.45±0.08mm，横截面为基准A，轴棒上表面到标记面的台阶大小为21.55±0.08mm，标记面相对于基准面的平面跳动为0.02，平面度为0.01，标记面的台阶高度为3.4±0.2mm。转子的尺寸为Φ20.000mmΦ19.985mm，通槽宽度为2.532±0.02mm。
2、技术要求
（1）装配压力的大小：最小6.5kn，最大为12kn。
（2）装配结束之后，必须承受的最小力为50N*m，扭转力不能分离。
（3）转子表面所有的边缘都要去毛刺，倒角大小为0.0250.25，尤其是转子表面缝隙。
（4）残余电机的电流量不能超过400A/m的范围。
（5）清洁工作必须根据TEST0008的万能标准来审核。
（6）一部分是无缝隙的。
（7）直线和径向直径的误差范围是±0.25，所有的有角尺寸误差范围是±2°，表面的最终粗糙度为Ra3.2。
（8）去除所有的毛刺，所有的边缘都要倒角。
二、汽车发动机转子的加工过程
（一）工件选材
汽车发动机零部件所需要的材料要求具有重量轻、体积小、有较好的耐腐蚀性和较高的强度、抗爆性好、摩擦系数比较优越等特性。因此，转子的材料也需要具备这些特性。
本课题中的转子要求密度达到6.97.2g/cm3，硬度达到MIN.87HRB?MAX.103HRB，同时要具备高的强度及好的耐磨性，因此，其材料是由公司内部用粉末按一定比例混合之后压制而成的。选用扩散合金粉DISTALOY?AE,粉末组成成分为：Fe94%、C0.8% 、Cu1.5%、Ni4.0%、Mo0.5%，粉末的密度是3.05g/cm3。
采用粉末压制省掉了铸、锻、切削加工等工序，节省材料；零件精度高，尺寸偏差较小，有利于实现质量管理；可浸以5～20%润滑油，使零件具有自润滑性能，耐磨性好；可以直接成形插槽、通孔和倒角，不需要辅助机加工；可以自动化生产，批量生产，生产效率很高，而且经过烧结和压制之后硬度高、重量轻、摩擦系数好、抗爆性好，有较高的耐腐蚀性，符合汽车零件的精密要求。
（二）压制
压制是制造汽车发动机转子最基本的一道工序，是将铁粉变成基本模型的工序。它确定了转子的基本尺寸，基本形状。此处对压制作简单的介绍，图21是压制转子的工作图片，图22是转子压制后的摆放图片。
目录
引 言 1
一、汽车发动机转子介绍 2
（一）汽车发动机转子介绍 2
（二）应用场合 2
（三）汽车发动机转子的尺寸分析 5
二、汽车发动机转子的加工过程 5
（一）工件选材 5
（二）压制 6
（三）烧结 6
（四）整形 7
（五）压轴 7
（六）数控加工 7
（七）消磁 8
（八）清洗 8
三、汽车发动机转子的加工工艺分析 9
四、汽车发动机转子的测量 13
（一）测量工具 13
（二）测量过程 14
五、加工中出现的问题及优化措施 16
总 结 19
参考文献 20
谢 辞 21
引 言
随着社会的发展，人们对汽车的需求越来越大，对汽车零部件的制造要求也越来越高。汽车发动机转子是动力机械中主要的旋转部件，是汽车发动机的重要组成部分。转子的传统机加工方法包括车工、磨工等，存在原材料浪费严重，生产效率低，能耗大等缺点，已经不能满足现代工业生产的要求。由于粉末冶金法具有以下优势：①可以在不需要或只需少量补充切削加工的情况下，制造出具有凸出或凹坑，各种异形孔状的零件；②原材料利用率可达99.5%以上；③生产的零件轮廓、形状和尺寸的一致性非常高，具有较高的表面光洁度；④生产的零件可以进行电镀、涂层、热处理、浸油等各种后续处理。因此，粉
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
末冶金加工转子已成为目前较为常用的一种加工方法。
本课题以汽车发动机转子作为研究对象，首先对转子的结构外形做简单分析；其次，对转子的加工过程进行介绍，包括选材、压制、烧结、整形、压轴、数控加工、消磁、清洗等；接着对转子的数控加工进行详细介绍，内容包括加工设备、工装夹具、所用刀具及切削用量等的分析与选用，并编写其数控加工程序；然后，对转子的测量工具和检测过程进行简单介绍；最后，对加工转子过程中出现的一些简单常见问题进行分析，并提出解决方案。
本课题来源于苏州米巴精密零部件有限公司，公司的生产主要以加工汽车零部件、摩擦材料、高新涂层、轴瓦为主。本人在公司主要从事转子的数控加工工作，以下是对汽车零部件所用转子的数控加工过程进行具体分析。
一、汽车发动机转子介绍
（一）汽车发动机转子介绍
本课题分析的对象为汽车发动机零部件转子，其产品图如图11所示，零件图如图12、13所示。
（a）转子正面 （b）转子反面
（c）转子加工前 （d）转子侧面
图11 汽车发动机转子实物
（二）应用场合
本公司生产的转子大多用在汽车发动机上。国外各种大牌的汽车公司，如标致408/508、奥迪A4、宝马Z4等，都在汽车发动机中采用了本公司生产的这种转子。
转子在某些特定的转速下转动时，会发生很大的变形，并引起共振。在工程上，工作转速低于第一临界转速的转子称为刚性转子。由于转子高速旋转，所以需要平衡，静平衡主要采用的是平衡转子的惯性力，转子动平衡可以通过平衡机来平衡惯性力，从而消除在弹性支撑上的动平衡，以此来保证发动机的安全性和平衡性。
图12 汽车发动机转子零件图
图13 汽车发动机转子零件图
（三）汽车发动机转子的尺寸分析
1、尺寸分析
转子的高度为20±0.1mm，中心内孔的直径为Φ19.933Φ19.960，标记面上的小孔直径最大为3mm，深度最深为3mm，7个通槽的宽度为2.525±0.02mm，相对应的7个内圆的大小为Φ5±0.15mm，相对于中心圆孔的圆跳动为0.13，边缘台阶内圆的大小为Φ34.2±0.125mm，边缘外圆的大小为Φ41.4±0.1mm，相对于中心圆的跳动为0.15。轴棒直径为Φ12mm，长度为149mm。轴棒上表面到转子的标记面长度为21.45±0.08mm，横截面为基准A，轴棒上表面到标记面的台阶大小为21.55±0.08mm，标记面相对于基准面的平面跳动为0.02，平面度为0.01，标记面的台阶高度为3.4±0.2mm。转子的尺寸为Φ20.000mmΦ19.985mm，通槽宽度为2.532±0.02mm。
2、技术要求
（1）装配压力的大小：最小6.5kn，最大为12kn。
（2）装配结束之后，必须承受的最小力为50N*m，扭转力不能分离。
（3）转子表面所有的边缘都要去毛刺，倒角大小为0.0250.25，尤其是转子表面缝隙。
（4）残余电机的电流量不能超过400A/m的范围。
（5）清洁工作必须根据TEST0008的万能标准来审核。
（6）一部分是无缝隙的。
（7）直线和径向直径的误差范围是±0.25，所有的有角尺寸误差范围是±2°，表面的最终粗糙度为Ra3.2。
（8）去除所有的毛刺，所有的边缘都要倒角。
二、汽车发动机转子的加工过程
（一）工件选材
汽车发动机零部件所需要的材料要求具有重量轻、体积小、有较好的耐腐蚀性和较高的强度、抗爆性好、摩擦系数比较优越等特性。因此，转子的材料也需要具备这些特性。
本课题中的转子要求密度达到6.97.2g/cm3，硬度达到MIN.87HRB?MAX.103HRB，同时要具备高的强度及好的耐磨性，因此，其材料是由公司内部用粉末按一定比例混合之后压制而成的。选用扩散合金粉DISTALOY?AE,粉末组成成分为：Fe94%、C0.8% 、Cu1.5%、Ni4.0%、Mo0.5%，粉末的密度是3.05g/cm3。
采用粉末压制省掉了铸、锻、切削加工等工序，节省材料；零件精度高，尺寸偏差较小，有利于实现质量管理；可浸以5～20%润滑油，使零件具有自润滑性能，耐磨性好；可以直接成形插槽、通孔和倒角，不需要辅助机加工；可以自动化生产，批量生产，生产效率很高，而且经过烧结和压制之后硬度高、重量轻、摩擦系数好、抗爆性好，有较高的耐腐蚀性，符合汽车零件的精密要求。
（二）压制
压制是制造汽车发动机转子最基本的一道工序，是将铁粉变成基本模型的工序。它确定了转子的基本尺寸，基本形状。此处对压制作简单的介绍，图21是压制转子的工作图片，图22是转子压制后的摆放图片。
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