减速器大齿轮的加工工艺分析

减速器大齿轮的加工工艺分析内容摘要：

成型并且成本低、效率高。 1) 齿轮 齿轮要求精度等级为 8 级，查阅机械加工工艺人员手册，齿面粗糙度为 ，采用滚齿机进行：粗 半精滚来加工，以达到加工要求。 2) 键槽 键槽精度要求为 ，通常采用粗 半精 精插削即可达到精度要求。 3) 两端面 两端面精度要求均为 ，所以都采用粗 半精车即可达到要求精度。 4) 孔 用 Φ30 的麻花钻钻出后再用内圆车刀加工即可。 5) 减重槽 用 Φ20 的铣刀铣出即可。 2． 齿轮毛坯的加工 分析 齿面加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工过程中占有很重要的地 位。 因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来，同时齿坯加工所占工时的比例较大，无论从提高生产率，还是从保证齿轮的加工质量，都必须重视齿轮毛坯的加工 [1]。 在齿轮图样的技术要求中，如果规定以分度圆选齿厚的减薄量来测定齿侧间隙时，应注意齿顶圆的精度要求，因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的。 齿顶圆精度太低，必然使测量出的齿厚无法正确反映出齿侧间隙的大小，所以，在这一加工过程中应注意烟 台 汽 车 工 程 职 业 学 院 论 文 6 以下三个问题： 1)当以齿顶圆作为测量基准时，应严格控制齿顶圆的尺寸精度； 2)保证定位端面和定位孔或外圆间的垂直度 ； 3)提高齿轮内孔的制造精度，减少与夹具心轴的配合间隙； 3． 齿形及齿端加工 分析 齿形加工是齿轮加工的关键，其方案的选择取决于多方面的因素，如设备条件、齿轮精度等级、表面粗糙度、硬度等。 齿形加工的方法有成形法和展成法，成形法是所用刀具的齿形形状与加工的齿轮的轮槽形状相同，进行铣齿、剃齿、磨齿等，其精度较差，生产效率较高。 展成法使用齿轮啮合的原理来进行加工的，具体方法有滚齿、插齿、剃齿、磨齿等。 展成法的生产效率和加工精度都比较高，适合我们的题目要求 [4]。 齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等 方式。 经倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进入啮合状态，减少撞击现象。 倒棱可除去齿端尖角和毛刺。 倒圆时，铣刀 高速 旋转，并沿圆弧作摆动，加工完一个齿后，工件退离铣刀，经分度 圆， 铣刀再快速靠近 工件 加工下一个齿的齿端。 齿端加工必须在淬火之前进行，通常都在滚（插）齿之后，剃齿之前安排齿端加工。 4．齿 轮的热处理 工艺分析 在齿轮加工工艺过程中，热处理工序的位置安排十分重要，它直接影响齿轮的力学性能及切削加工性 能。 一般在齿轮加工中进行两种热处理工序，即毛坯热处理和齿 面 热处理。 1）毛坯热处理：在齿坯加工前后安排 预先热处理正火或调质，其主要目的是消除残余应力、改善材料的可切削性和提高综合力学性能。 在齿轮毛坯加工前后通常安排正火或调质等预热处理。 2）齿面热处理：齿形加工后，为提高齿面的硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、高频淬火、碳氮共渗和渗氮等热处理工序。 一般安排在滚齿、插齿、剃齿之后，磨齿之前。 高频淬火可以形成比普通淬火稍高硬度的表层，并保持了 芯 部的强度与韧性。 因此，该减速器大齿轮毛坯需要进行正火处理、调至处理、齿面进行高频淬火。 烟 台 汽 车 工 程 职 业 学 院 论 文 7 3 毛坯的选择 材料的机械性能要求 材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧 性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。 齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。 齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。 齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。 因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 材料的工艺性能要求 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。 齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。 一般来 说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。 但强度不够高，淬透性较差。 而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。 我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。 材料的经济要求 所谓经济性是指 用 最小的耗费取得最大的经济效益。 在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应注意尽量降低零件的总成本。 零件的形状尺寸要求 齿轮毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。 棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求不太高的齿轮。 当齿轮强度要求高，并要求耐磨损、耐冲击时， 多用锻件毛坯。 当齿轮的直径大于 Φ400~Φ600时，常用铸造齿坯。 为了减少机械加工量，对大尺寸、低精度的齿轮，可以直接铸出轮齿 [9]；对于小尺寸，形状复杂的齿轮，可以采用精密铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿的齿坯，以提高劳动生产率，节约原材料。 大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。 中等或中等以烟 台 汽 车 工 程 职 业 学 院 论 文 8 下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。 尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 114mm，齿面宽 26mm，两端均需车倒角，所以本文中大齿轮零件的材料选用 120mm，长 31mm 的 45 号圆钢作为加工毛坯。 烟 台 汽 车 工 程 职 业 学 院 论 文 9 4 工艺规程的制定 零件的生产纲领、生产类型 及设计任务 生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备 [11]。 零件的生产纲领可按下式计算： N=Qn（ 1+a%）（ 1+b%） 式中： N零件的生产纲领（件 /台） Q产品的年产量（台 /年） n每台产品中，该零件的数量（件 /台） a%零件的备用率 b%零件的平均废品率 本零件年产量 Q＝ 5000（件 /年），该零件在每台产品中的数量 n=1（件 /台），废品率α＝ 3％，备品率β＝ 5％。 所以 N＝ 5000 1（ 1＋ 3％＋ 5％） =5400 查表（《机制工艺生产实习及课程设计》中表 6－ 1）确定的生产类型为大量生产。 零件图 图 41 大齿轮二维图 烟 台 汽 车 工 程 职 业 学 院 论 文 10 选择设备及工艺装备 1．机床的选择 不同类型 的机床有着不同的用处，在选用机床的之前，因对其类型、规格、性能特点和应用范围进行深入细致的研究，才能选择最合适的加工该零件的机床。 零件的精加工和生产效率在很大程度上是由机床的使用性能决定的在设计工艺规程时，主要是选择机床的类型和型号，选择时参照相关手册，产品样品，遵循以下原则： （ 1） 机床的加工尺寸范围应与零件的外轮廓尺寸相适应； （ 2） 机床生产类型应与零件的生产类型相适应； （ 3） 机床的精度应与工件的精度要求相适应； 因此，通过对减速器大齿轮的结构以及功用的分析得知用 CA6140 车床，铣床，YM3608 滚齿机， B5020E 插床就能完成。 2． 基准的选择 定位基准 加工时工件定位所用的基准，称为定位基准。 作为定位基准的表面（或线、点），在第一道工序中只能选择未加工的毛坯表面，这种定位表面称粗基准 .在以后的各个工序中就可采用已加工表面作为定位基准，这种定位表面称精基准。 对于齿轮加工基准的选择常因齿轮的结构形状不同而有所差异。 带轴齿轮主要采用顶 尖 孔定位；顶 尖 定位的精度高，且。