机械制造技术-教学配套课件-刘平-第6章-典型零件的加工.pptx

1、第6章 典型零件加工工艺尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.1 轴类零件加工6.1.1 轴类零件的种类结构特点及技术要求1轴类零件的种类结构特点轴类零件是用来支承传动零件(如齿轮、带轮等)传递转矩和承受载荷,并保证装在轴上的零件具有一定的回转精度。轴类零件的加工表面,通常有内外圆柱面、圆弧面、圆锥面、螺纹、花键、键槽、环槽、齿轮等。轴类零件按其结构形状可分为光轴、台阶轴、花键轴、空心轴和曲轴等。6/26/3(a)光轴（b）台阶轴（c）花键轴（d）空心轴（e）曲轴尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件2.轴类零件的技术要求

2、（1)加工精度1）尺寸精度主要是指轴的直径尺寸精度和长度尺寸精度。根据使用要求主要轴颈直径尺寸的公差等级通常为IT6IT9,特别精密的轴颈为IT5。长度尺寸精度一般按未注公差尺寸的要求 ,台阶轴各台阶的长度要求较高时 ,其公差约为 0.050.2mm。6/26/32)几何形状精度主要是指轴颈的几何形状精度 (直线度、圆度、圆柱度),一般应限制在直径公差范围内。对几何形状精度要求较高时,可在零件图上标注出规定允许的偏差值。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/33)相互位置精度保证装配传动件的配合轴颈与装配轴承的支承轴颈的同轴度 ,是轴类零件相互位置精度的普遍要求。普通精度的轴,配合轴颈对支承

3、轴颈的径向圆跳动一般为0.010.03mm;高精度轴为0.0010.005mm 。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3（2)表面粗糙度配合孔的表面粗糙度值为 Ra1.60.4 m,配合轴颈的表面粗糙度值为 Ra0.040.1m,一般非配合表面粗糙度约为 Ra6.31.6 m 。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/36.1.2 轴类零件的材料和毛坯1、轴类零件的材料 一般轴类零件的材料常用45 钢,并根据不同的工作条件采用不同的热处理规范(如正火、调质、淬火、表面淬火等),以获得一定的强度、韧性和耐磨性。对于中等精度而转速较高的轴类零件,可选用40Cr、4OMnVB等中碳合金结构钢。这

4、类钢经调质和表面淬火后 ,具有较高的综合力学性能。精度较高的轴,有时还用弹簧钢65Mn 和轴承钢GCr15等材料,通过调质和淬火(表面淬火)处理后,具有很高的耐磨性和耐疲劳性能。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3 对于在高转速、重载荷条件下工作的轴,可选用20Cr,20MnVB,20CrMnTi等低碳合金结 构钢,经渗碳、淬火处理后,具有很高的表面硬度,耐冲击韧度和强度,但热处理时变形较大。特别重要的轴,可采用38CrMoAlA氮化钢,经调质和表面氮化处理后,表面硬度很高,有优良的耐磨性和耐疲劳性能,氮化处理时因温度低,又不需淬火,故热处理变形很小。但氮化钢的价格昂贵。尚 辅 教 学

5、配 套 课 件6/26/3机床主轴种类材料预备热处理方法最终热处理方法表面硬度(HRC)车床、铣床、钻床主轴45正火或调质局部淬火后回火4552平面磨床主轴外圆磨床砂轮架、头架主轴9Mn2V锻造后球化退火调质淬火后去应力回火62精密车床主轴40Cr调质局部淬火后回火5256齿轮磨床主轴20CrMnTi正火渗碳淬火后回火5863卧式镗床主轴高精度外圆磨床砂轮架主轴38CrMoAlA调质除应力处理氮化65以上（HV900）尚 辅 教 学 配 套 课 件机床主轴常用材料及热处理方法6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件2轴类零件的毛坯轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件,只有某些大型或结构复杂的轴

6、才采用铸钢件,曲轴常采用球墨铸铁铸件。光轴或直径相差不多的台阶轴常用热轧或冷拉棒料。由于毛坯经加热锻造后,能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布,从而可以得到较高的抗拉、抗弯强度，所以一般比较重要的轴多采用锻件。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.1.3 轴类零件加工工艺花键轴的零件图见图所示。花键轴加工工艺过程见表所示。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件花键轴的加工工艺过程6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.1.4 轴类零件加工工序分析1花键轴的加工工序分析（1)花键轴的技术条件和工艺分析1）热处理工序的安排花键轴中的技术条件

7、为调质处理后硬度达24OHBS。调质处理的工序,可安排在粗车前或粗车后,安排在粗车后进行调质比较合理,因为这样可消除粗车时产生的内应力。6/26/3花键轴的各档外圆尺寸精度,要求都比较高,用精车或磨削的方法都能达到。在车削和磨削外圆时,均以两端中心孔作为精基准定位。而加工两端面和中心孔以及左端螺孔时,均以外圆作为粗基准。由于热处理时中心孔易产生变形或锈蚀,故最好能安排研中心孔工序,其顺序放在车孔口倒60和120角之后,半精车外圆之前。尚 辅 教 学 配 套 课 件2)定位基准的选择6/26/3精度不高的花键轴可在铣床上用分度头在两顶尖中安装,用成形铣刀铣出。精度要求较高的花键轴须在专用的花键铣

8、床上，用花键滚刀加工。若花键轴表面需经淬火处理 ,则需用花键磨床进行磨削。尚 辅 教 学 配 套 课 件3）花键的加工6/26/3花键轴的加工工艺路线为：备料车端面、钻中心孔粗车钻孔(车床)攻螺纹 (钳工)调质精车粗滚花键精滚花键修毛刺磨外圆车(去工艺夹头)清洗检验入库。尚 辅 教 学 配 套 课 件（2)花键轴的加工工艺6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.2 套类零件加工6.2.1 套类零件的种类结构特点及技术要求1套类零件的种类结构特点套类零件主要用来支承旋转轴和轴上零件 ,在工作时承受径向或轴向载荷 ,夹具上用的钻套和镗套可起导向作用。常见的套类零件形状见图所示。6/26/3（

9、a）（b）滑动轴承（c）钻套（d）轴承衬套（e）汽缸套（f）液压套尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3（1）内孔内孔是套类零件起支承或导向作用最主要的表面 ,通常它与运动着的轴、刀具或活塞相配合。内孔直径的尺寸公差等级一般为 IT7,精密轴套有时取 IT6,液压缸的内孔一般取 IT8,若与其相配的活塞上有密封圈 ,则可降低为 IT9 。尚 辅 教 学 配 套 课 件2套类零件的技术要求6/26/3 内孔的形状精度,应控制在孔径公差范围内。对于某些精密轴套的内孔可控制在孔径公差的 1/21/3 范围内。长套筒零件除了对孔的圆度和圆柱度要求外,还应注意孔轴线的直线度要求。为了保证零件的功用和

10、提高其耐磨性,内孔的表面粗糙度值一般为 Ra1.60.1m；要求高的内孔,表面粗糙度值可达 Ra0.04m 。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件（2)外圆外圆表面是套类零件本身的支承面,常以过盈配合或过渡配合与箱体或机架上的孔相联接。外径的公差等级通常为 IT6IT7；形状精度控制在外径公差范围以内；表面粗糙度值为Ra3.20.4 m。对于长套筒零件,其外圆往往作为加工内孔时的辅助定位基准,因此对外圆提出较高的形状精度和等直径要求。6/26/3(3)内外圆之间的同轴度当内孔的最终加工是将套压入箱体或机座后进行时,套内外圆间的同轴度要求较低;若套的最终加工是

11、在装配前完成时,内外圆的同轴度要求较高,一般为 0.010.05mm 。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3(4)孔轴线与端面的垂直度套的端面在工作时若承受轴向载荷,或在加工中作为定位基准面时,端面与孔轴线的垂直度要求都较高,一般为 0.020.05mm。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.2.2 套类零件的材料和毛坯1套类零件的材料套类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。有些滑动轴承采用双金属结构,即用离心铸造法在钢制外套的内壁上浇注锡青铜、铅青铜或巴氏合金等轴承合金材料,这祥既可节省贵重的有色金属,又能提高轴承的承载能力和使用寿命。6/2

12、6/3套类零件的毛坯选择,与零件的材料、结构、尺寸以及生产批量等有关。孔径较小的套筒(如直径小于2Omn ),一般选择热轧或冷拉棒料,也可采用实心铸件。孔径较大时,常采用带孔的铸件和锻件或无缝钢管。对某些薄壁轴瓦可用双金属板料弯曲而成。大量生产时,可采用冷挤压和粉末冶金等先进的制造工艺,既能提高生产率又可节约金属材料。尚 辅 教 学 配 套 课 件2套类零件的毛坯6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.2.3 套类零件加工工艺过程V带轮的零件图见图所示。V 带轮的加工工艺过程见表所示。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件V 带轮的加工工艺过程6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课

13、件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.2.4 套类零件加工工序分析1V带轮的加工工序分析(1)V 带轮的技术条件分析V带轮见图所示。其技术条件和结构如下：零件的外形呈台阶状 ,三级大外圆 上各有两条宽13.4mm 、深 12.5mm 的 38 V 形带槽 ,小外圆上有七条宽 3.8mm 、深 4mm 的 38V 形带槽。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3左端内孔为基准孔,因是基轴制过渡配合的孔,内装

14、滚动轴承。V 带轮靠滚动轴承在轴上空转。右端内孔为,虽未标注与基准孔的同轴度要求,但在加工时应控制两孔同轴,否则在装配时会产生困难。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3 零件外形台阶长度尺寸分别为 60mm 、100mn 、14Omm和 180mm,相互之间的距离均为 4Omm。零件为 HT200 铸铁件 ,加工余量较多。各 V 形带槽两侧面对68J7 基准孔轴线的圆跳动公差均为 0.1mm 。加工时应保证达到要求。除568J7 基准孔的表面粗糙度值为 Ra1.6 m 外 ,其余均为 Ra3.2 m 。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件(2)V 带轮

15、的加工工艺分析1）加工方式的确定该零件在小批生产情况下应采用工序相对集中的方式加工。坯料为铸铁件,加工余量多且外圆直径较大,整个零件较为笨重,应减少工件搬运和装夹的次数。零件尺寸较多,若工序分散,则不利于保证各部分尺寸。零件相互位置精度要求较高的部位,应尽量在一次装夹中加工,如68J7 内孔和内端面。6/26/3内孔为基准孔 ,是该零件的设计基准、装配基准和测量基准 ,其孔径尺寸和表面粗糙度必须达到图样要求。为确保 V 带槽两侧面对68J7 内孔轴线的斜向圆跳动误差在公差范围内 (小于0.1mm),在车削前必须进行正确的找正和装夹。尚 辅 教 学 配 套 课 件2）主要精度尺寸的加工工艺分析6

16、/26/3在车削 38V 形带槽时,因槽较宽且深,可先用直槽刀车至槽底,再用成形刀车削。如车削时产生振动,可调整切削用量或用辅助工具支撑,如图所示。用辅助工具支承车削V形带轮尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3用百分表定位尚 辅 教 学 配 套 课 件6/2 车削右端 38小 V 形带槽时,为确保 V 形带槽中心距 4.8 0.05mm,可用成形刀车削。当第一条槽(至端面距离 6.2mm)车好后,可移动小滑板根据百分表读数定位,车削以后各槽,如图 所示。即车好第一条槽后,退出中滑板并保持原轴向位置,移动小滑板4.8mm(读数通过百分表获得 )车第二条槽,以后各槽均用此法依次车削。6/3尚

17、 辅 教 学 配 套 课 件6.3 板盖类零件加工6.3.1 板盖类零件的种类结构特点及技术要求1.板盖类零件的种类结构特点盖板零件种类较少，结构较为简单，其主要特征是平面，尺寸精度要求不高，但平面形状精度要求较高。典型的盖板零件有，液压阀体盖，减速器箱体盖，机床主轴箱盖等。6/26/32.板盖类零件的技术要求(1)主要平面的形状精度盖板零件的主要平面是以箱体平面精密接触，对有些要求较高的，需精密接触的平面，其平面须经刮研或，磨削精度加工，平面度在0.05mm范围内。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3（2）表面粗糙度盖板零件平面的表面粗糙度，如一般接触平面表面粗糙度值为Ra1.63.2

18、um，平面形状精度要求较高的平面的表面粗糙度值为Ra1.6um以内。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.3.2 板盖类零件的材料和毛坯1板盖类零件的材料一般盖板零件的材料常用灰铸铁，灰铸铁具有容易成型，切削性能好抗震性能好，成本低等优点。常用牌号为HT150HT250，尤以HT200用得最广，在单件或小批量生产的情况下，为了缩短生产周期，避免制造木模，可采用钢板或钢板焊接。6/26/32板盖类零件的毛坯毛坯的精度和加工毛坯的精度和加工余量应视生产批量而定。当单件、小批生产时 ,一般采用术模手工造型 ,毛坯的精度低 ,加工余量较大。当成批或大量生产时 ,可

19、采用金属模机器造型 ,毛坯的精度高 ,加工余量较少。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.3.3 板盖类零件加工工艺过程曲轴箱盖零件见图所示。曲轴箱盖的加工工艺过程见表所示。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件曲轴箱盖的加工工艺过程6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.4 叉架类零件加工6.4.1 叉架类零件的种类结构特点及技术要求1叉架类零件的种类结构特点叉架零件种类较多，结构有简单的也有复杂的，其主要特征是基准平面，单孔、多孔等，孔的尺寸精度和平面相互位置精度要求较高。6/26/3尚 辅 教 学

20、配 套 课 件2叉架类零件的技术要求 托架的基准平面一般都是装配或加工中的定位基准面，直接影响托架与机器总装或与其他零件部装时的相对位置和接触刚度，也影响叉架加工中的定位精度。一般叉架的装配和定位基准面的平面度在0.05mm范围内，表面粗糙度值为Ra1.6um以内。精密托架上的装配和定位基准面的平面度在0.02mm范围以内，基准平面须经刮研或磨削等精加工，表面粗糙度值为Ra0.8以内，以保证接触良好。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.4.2 叉架类零件的材料和毛坯1叉架类零件的材料一般叉架类零件的材料常用灰铸铁，灰铸铁具有容易成型，切削性能好抗震性能好，成本低等优点。常用牌号为HT

21、150HT250，尤以HT200用得最广，在单件或小批量生产的情况下，为了缩短生产周期，避免制造木模，可采用钢板或钢板焊接。6/26/32.叉架类零件的毛坯毛坯的精度和加工毛坯的精度和加工余量应视生产批量而定。当单件小批生产时,一般采用术模手工造型,毛坯的精度低,加工余量较大。当成批或大量生产时,可采用金属模机器造型,毛坯的精度高,加工余量较少。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.4.3 叉架类零件加工工艺过程托架的零件见图所示。托架的加工工艺过程见表所示。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件托架的加工工艺过程6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课

22、 件6/26/36.5 箱体零件加工6.5.1 箱体零件的种类结构特点及技术要求1箱体零件的种类结构特点箱体零件的种类较多，结构较为复杂，其主要特征是平面多、孔多 ;孔的尺寸精度和相互位置精度要求较高。典型的箱体零件有：液压阀体、减速器箱体、机床主轴箱、进给箱箱体等。箱体是构成机器的主要零件 ,也是箱体部件的基础零件。箱体零件的加工质量 ,直接影响机器的精度、性能和寿命。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3（a）车床主轴箱（b）车床进给箱（c）减速箱（d）剖分式减速箱尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3(1)支承孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度箱体上的主要支承孔 (如主轴孔 )的

23、尺寸公差等级为 IT6 级 ,圆度为 0.0060.008mm,表面粗糙度值为 Ra0.80.4 m 。其它支承孔的尺寸公差等级为 IT6IT7 级 ,圆度在 0.0lmm左右 ,表面粗糙度值为 Ra1.60.8 m 。尚 辅 教 学 配 套 课 件2、箱体零件的技术要求6/26/3箱体上有齿轮啮合关系的孔系之间,应有一定的孔距尺寸精度和平行度要求,否则会影响齿轮的啮合精度,使工作时产生噪声和振动,并影响齿轮使用寿命。支承孔间中心距允差一般为0.05mm;轴心线的平行度0.030.lmm/30Omm;同轴线孔的同轴度为 0.02mm 。尚 辅 教 学 配 套 课 件（2)支承孔之间的相互位置精

24、度6/26/3（3)主要平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度箱体的主要平面一般都是装配或加工中的定位基准面,直接影响箱体与机器总装时的相对位置和接触刚度,也影响箱体加工中的定位精度。一般箱体上的装配和定位基面的平面度在 0.05mm 范围内;表面粗糙度值为Ra1.6 m 以内。主要结合平面须经刮研或磨削等精加工,以保证接触良好。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3（4)支承孔与主要平面间的相互位置精度箱体的主要支承孔与装配基面的位置精度由该部件装配后精度要求所确定,一般为0.02mm 左右。一般多采用修配法进行调整,若采用完全互换法,则应由加工精度来保证,所要求的精度就较高。尚 辅

25、教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.5.2 箱体零件的材料和毛坯1箱体零件的材料一般箱体零件的材料常采用灰铸铁 ,灰铸铁具有容易成形、切削性能和抗振性能好、成本低等优点。常用牌号为 HT150HT250,尤以 HT200用得最广。在单件或小批生产情况下 ,为 了缩短生产周期 ,避免制造木模 ,可采用钢板焊接。6/26/3毛坯的精度和加工余量应视生产批量而定。当单件、小批生产时,一般采用术模手工造型,毛坯的精度低,加工余量较大。当成批或大量生产时,可采用金属模机器造型,毛坯的精度高,加工余量较少。在单件或小批生产中直径大于 5Omm 的孔,或在成批生产时直径大于

26、30mm的孔,一般都在毛坯上先铸出孔,以节省机械加工工作量和节约材料。尚 辅 教 学 配 套 课 件2箱体零件的毛坯6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.5.3 箱体零件加工工艺过程图为镗床减速箱箱体的零件图。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件减速箱箱体加工工艺过程6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3上图为镗床的减速箱箱体,材料为 HT150 铸铁 ,小批量生产。各工序均在通用机床上加工,各平面加工前均需进行划线,划线以顶面及两主要孔A 、B 为基准,应使各加工面有足够的加工余量,并尽量照顾到加工表面与非加工表面间的位

27、置要求。尚 辅 教 学 配 套 课 件6.5.4 箱体零件加工工序分析6/26/3该箱体上直径35 、54、47 三个孔的精度要求高,又有相互垂直度的要求,为提高生产率和保证加工质量,须用专用夹具安装。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3 箱体上孔系的设计基准和装配基准为 15mm厚的凸台顶面(装配时该面与机体接触 ,倒挂在机体上 ),其表面粗糙度值为 Ra2.5 m 。若选用该面作为定位基准,虽然符合 “基准统一”原则,对保证加工精度有利,但夹具较为复杂,测量又较困难,故改为选用底面作为工艺基准,并提高其加工精度为 15 0.03mm,表面粗糙度值提高为 Ra2.5 m,以保证尺寸 9

28、0 0.1mrn 的精度。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.6 圆柱齿轮加工6.6.1 齿轮的种类结构特点及技术要求1齿轮的种类结构特点齿轮的结构因使用要求不同而具有各种不同的形状。按齿形可分为直齿、斜齿和人字齿等;按结构特点大致可分为盘形齿轮、内齿轮、套筒齿轮、扇形齿轮、带轴齿轮和齿条等。6/26/3(a),(b),(c)单联，双联和三联齿轮(d)套筒齿轮(e)齿条(f)扇形齿轮(g)连轴齿轮(i)内齿条尚 辅 教 学 配 套 课 件6/2(h)装配式齿轮6/3齿轮制造应满足齿轮传动的使用要求。齿轮传动的一般要求为 :传递运动准确、传动平稳、齿面接触

29、良好和齿侧间留有适当的间隙等。尚 辅 教 学 配 套 课 件2齿轮的技术要求6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/2现行的国家标准 GB10095-88 渐开线圆柱齿轮精度对平行轴传动的渐开线圆柱齿轮及其齿轮副规定了12 个精度等级 ,从 112 级精度依次降低。12 级是有待发展的精度等级 ;35 级为高精度等级 ;68 级是中精度等级 ;9 12 级属低精度等级。中精度等级中的 7 级是基础级 ,它是设计中普遍采用的 ,也是加工中用一般切齿工艺便能达到的精度等级。6/3该标准齿轮每个精度等级的各项公差分成三个公差组。公差组 I 主要控制齿轮一转内回转角的全部误差 ,它主要影响传递运

30、动的准确性 ;公差组主要控制一个齿距角度范围内的转角误差 ,它主要影响传动的平稳性 ;公差组 主要控制齿面的接触痕迹 ,它主要影响齿轮所受载荷分布的均匀性。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3公差组公差与极限偏差项目对传动性能的主要影响Fi、Fp、Fpk、Fi、Fr、Fw传递运动的准确性fi、fi、fpt、fpb、ff、ff传递运动的平稳性F、Fb、Fpx载荷分布的均匀性齿轮公差组尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3 齿轮制造时,除了注意上述有关各项精度要求外,还应重视切齿前齿坯加工的精度要求。因为齿坯的内孔(或轴颈 )和基准端面常是齿轮加工、检验和装配的基准,齿坯加工的精度对齿

31、轮加工和传动的精度均有很大的影响。齿坯公差主要包括基准孔 (或轴 )的直径公差、径向圆跳动和基准端面的端面圆跳动。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3齿坯公差尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3标准对齿轮工作齿面和齿坯基准面的表面粗糙度未作具体规定,表 所列数据可供参考。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.6.2 齿轮的材料和齿坯1齿轮的材料(1)中碳结构钢 (如45钢 )经调质或表面淬火这种钢经热处理后,综合力学性能较好,但切削性能较差,齿面粗糙度较粗。由于45钢淬透性差,整体淬火后变形大,所以一般

32、采用齿面表面淬火,硬度可达485OHRC,而内部保持一定的韧性。主要适用于低速、轻载或中载的一些不太重要的7级精度以下齿轮。6/26/3(2)中碳合金结构钢 (如40Cr)经调质或表面淬火这种钢经热处理后,综合力学性能较 45 钢好,齿面硬度可达 5258HRC,且热处理变形小。适用于速度较高、载荷较大及精度为6级以上的齿轮。某些高速齿轮为提高齿面的耐磨性,减少热处理后的变形,可选用氮化钢进行氮化处理。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3(3)低碳合金结构钢 (如20Cr)经渗碳或碳氮共渗这种钢经渗碳淬火后,齿面硬度可达5863HRC,内部又有较高的韧性,既耐磨又能承受冲击载荷,适用于高

33、速、中载或受冲击载荷的齿轮。渗碳工艺比较复杂,淬火后齿轮变形较大,对高精度齿轮还需进行磨齿,其成本较高。因此,有些齿轮可采用碳氮共渗,此法比渗碳变形小,但渗层较薄,承载能力不及渗碳。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3(4)铸铁铸铁容易铸成复杂形状的齿轮,其切削加工性好,成本低,但抗弯强度、耐冲击和耐磨性能差。故常用于受力不大、冲击小、低速的齿轮,如机床中大直径回转工作台的齿轮、进给机构和操纵机构中的齿轮等。常用的铸铁型号有 HT200 和 HT300 。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3(5)有色金属有色金属作为齿轮材料的有黄铜 HPb59-1 、青铜QSnP10-1 和铝合金

34、 LC4 等。黄铜的切削性能良好,易获得较细的表面粗糙度,抗腐蚀性能好,常用来制造要求耐腐蚀的齿轮。青铜有较高的耐磨性和尺寸稳定性,常用来制造蜗轮。有色金属多用于仪器、仪表中的小模数齿轮。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3(6)非金属材料尼龙、夹布胶木、塑料等非金属材料也常用来制造齿轮。这些材料具有容易加工、传动噪声小、耐磨、减振性好等优点,适用于轻载、需减振、低噪声、润滑条件差的场合。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/32齿轮的齿坯齿轮的毛坯种类有棒料、锻件、铸件。棒料用于小尺寸、结构简单而且强度要求不高的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨、耐冲击时多采用锻件,锻造后的毛坯要经过正火

35、处理,以消除锻造应力,改善晶粒组织和切削性能。当直径很大旦结构复杂,不便锻造的齿轮,可采用铸钢件。铸钢的齿轮坯晶粒较粗,力学性能较差,且加工性能不好,故应经过正火处理,消除内应力和硬度的不均匀性,以改善加工性能。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3齿轮的齿形加工分为无屑加工和切削加工两大类。无屑加工包括热轧、冷轧、冷挤、压铸和粉末冶金等,无屑加工具有生产率高、材料消耗少、成本低等优点,但因加工精度不高,目前尚未广泛应用。齿形切削加工按其加工原理可分为仿形法和展成法。尚 辅 教 学 配 套 课 件6.6.3 渐开线齿形加工方法6/26/3仿形法是采用刀刃形状与被加工齿轮齿槽形状相仿的成形刀

36、具来进行齿形加工。常用的有模数铣刀铣齿、齿轮拉刀拉齿和成形砂轮磨齿等。展成法是利用齿轮啮合原理进行的齿形加工。常用的有滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等。这种加工方法的加工精度和生产率较高,所以在生产中广泛应用。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件1.滾齿加工（1）滚齿原理图是用齿轮滚刀加工齿轮的原理 ,齿轮滚刀相当于一个经过开槽和铲齿的蜗杆 ,具有许多切削刃并磨出后角。由于蜗杆的法向截面近似于齿条形 ,当滚刀旋转时 ,就相当于一根齿条在移动 (图 (d),如果被切齿轮与移动的齿

37、条互相啮合转动 ,滚刀切削刃的一系列连续位置的包络线就形成被切齿轮的齿廓曲线 (图(e)。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件展成法滚齿原理6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件（2）滚齿工艺特点滚齿是齿形加工中应用最广的一种加工方法,其生产率较高,除可加工圆柱齿轮外,还可加工蜗轮。滚齿既可用于齿轮的粗加工,也可用于精加工。对于8、9级精度齿轮,可直接经滚齿加工后获得。当采用AA级齿轮滚刀和高精度滚齿机时,也可直接加工出7级精度的齿轮。6/26/3（3)提高滚齿生产率的途径高速滚齿改进刀具结构采用对角滚齿法（a）对角滚齿（b）一般滚齿尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅

38、教 学 配 套 课 件2.插齿加工（1)插齿原理插齿和滚齿一样 ,是利用展成法原理来加工齿轮。插齿刀和工件相当于一对轴线相互平行的圆柱齿轮相啮合 ,而插齿刀就像一个磨有前、后角而形成刀刃的齿轮 ,如图 所示。6/26/3插齿是生产中常用的一种切齿方法。和滚齿相比较,插齿在加工精度、生产率和应用范围等方面均有一些特点。插齿的齿形精度比滚齿高,插齿所得的齿形粗糙度比滚齿细,齿形误差也较小。滚齿的周节累积误差较小 。尚 辅 教 学 配 套 课 件（2)插齿的工艺特点6/26/3插削模数较大的齿轮时,生产率比滚齿低。但在加工小模数、多齿数和齿宽较窄的齿轮时,其生产率比滚齿高。插齿的应用范围比滚齿要广,

39、它除了能加工圆柱直齿轮外,还能加工多联齿轮、内齿轮、扇形齿轮和齿条等。也可以通过插齿机上的附属装置加工螺旋齿轮,但不如滚齿方便,插齿还不能加工蜗轮。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3（3)提高插齿生产率的途径高速插齿提高圆周进给量尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/33.磨齿加工磨齿是齿形加工中精 度最高的一种方法。适用于 淬硬齿轮的精加工,其精度可达46级,表面粗糙度值为Ra0.800.20m 。磨齿对齿轮误差或热处理变形具有较强的修正能力,故多用于硬齿面的高精度齿轮、插齿刀和剃齿刀等的精加工。但磨齿的生产率低,加工成本很高。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3磨齿按加工原

40、理分为仿形法和展成法两类。仿形法是用成形砂轮直接磨出渐开线齿形,生产率较高,但精度较差,目前生产中很少应用。展成法是根据齿轮与齿条啮合原理,即将砂轮修整成假想齿条的单侧或双侧表面,通过与工件的啮合运动包络出齿轮的渐开线齿面。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3（a）锥形砂轮磨齿（c）蜗杆砂轮磨齿尚 辅 教 学 配 套 课 件（1)磨齿方法根据砂轮形状的不同 ,展成法磨齿可分为 :锥形砂轮磨齿、碟形砂轮磨齿、大平面砂轮磨齿和蜗杆砂轮磨齿等四种方法。6/2（b）蝶形砂轮磨齿6/3尚 辅 教 学 配 套 课 件（2)磨齿工艺参数的选择1)磨齿余量磨齿余量直接影响磨齿效率和质量。磨齿余量大小主要

41、取决于齿轮尺寸、磨齿前加工精度和热处理变形。高频淬火变形小磨齿余量可少些;渗碳淬火变形大磨齿余量可多些,对于中等尺寸的淬火齿轮,一般取0.3mm左右。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件2)磨齿切削用量磨齿的切削用量包括磨削速度、磨削深度、纵向进给量和展成进给量等。磨削速度即砂轮旋转的圆周线速度,一般为30m/s。磨削深度指一次磨削中齿面法向切入的深度,粗磨时可大些;精磨时应小些,碟形砂轮磨齿时较小(粗磨0.020.05mm,精磨0.01mm)。锥形砂轮磨齿时较大(粗磨0.030.lmm;精磨0.01mm)。纵向进给量指砂轮沿工件轴向的进给量,碟形砂轮磨齿时为24m/mim；锥形砂轮磨齿

42、时为57m/mim；蜗杆砂轮磨齿时为0.53mm/r。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6.6.4 圆柱齿轮加工工艺过程1.普通精度圆柱双联齿轮的加工工艺过程图所示为一双联齿轮,材料为40Cr,精度为7FL,齿部经高频淬火,硬度为5055HRC,其加工工艺过程见表(中批生产)。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/36.6.5 圆柱齿轮加工工艺过程分析1.定位基准的选择为了保证齿轮的加工质量,齿形加工时应根据“基准重合”原则,选择齿轮的设计基准和装配基准作为定位基准,并尽可能在整个加工过程中保持基准的统一。(1)带孔的盘形齿轮 带

43、孔齿轮一般选择内孔和端面定位作为定位基准,采用专用心轴。当批量较小而不采用专用心轴时,可选择外圆和端面作为定位基准,但外圆对内孔的径向跳动应有严格的要求。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3(2)连轴齿轮对于直径较小的连轴齿轮,可选择两端中心孔作为定位基准。对于直径较大的连轴齿轮,因自重和切削力较大,不宜再选择中心孔定位,而选用轴颈和端面作为定位基准。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件1、齿轮的热处理(1)齿坯的热处理在齿坯的粗加工前后常安排正火或调质,作为预先热处理。目的是改善材料的加工性能,减少锻造引起的内应力。正火一般安排在粗加工之前,调质则安

44、排在粗加工之后。上述高精度齿轮的加工工艺过程中,调质安排在粗加工前进行,其原因是材料为12CrNi4A,属低碳合金结构钢,经调质处理比正火处理硬度稍高,有利于切削加工,并使晶粒变细,为渗碳处理作好组织准备。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件(2)齿面的热处理根据齿轮的材料与技术要求,在齿形加工后,为了提高齿面的硬度和耐磨性,常安排高频表面淬火或渗碳淬火。高频淬火用于中碳钢(如45、40Cr等)制造的齿轮,硬度为50HRC左右,齿面的变形较小,但内孔直径一般会缩小0.010.05mm，淬火后应予以修正。渗碳淬火用于低碳钢(如20Cr,12CrNi4A等)制造的齿轮,硬度可达6OHRC以上

45、,齿面的变形大,需经磨齿加工,故常用于高精度齿轮。6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件2、齿形加工方案的选择齿形加工方案的选择,主要根据齿轮的精度等级、生产批量和齿轮的热处理方法等考虑。对于8级或8级以下精度的齿轮,用滚齿或插齿即能达到要求。采取滚(插)齿齿端加工齿面热处理修正内孔的方案。但对淬火齿轮,在淬火前的齿形加工精度应提高一级或在淬火后珩齿。对于67级不淳硬的齿轮可采用滚(插)齿剃齿的方案。6/26/3 对于67级淬硬齿轮,当生产批量较少时,可采用滚(插)齿齿端加工齿面热处理修正基准磨齿的加工方案。当批量较大时,可采用滚(插)齿齿端加工剃齿齿面热处理 修正基准珩齿的加工方案。对于

46、5级或5级以上的高精度齿轮,可采用粗滚齿精滚(插 )齿齿端加工齿面热处理修正基准粗磨齿精磨齿的加工方案。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/34.齿端加工齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等。对于轴向滑移齿轮必须倒圆或倒尖,以利于齿轮滑移时容易啮合。一般的齿轮均需修去尖角、毛刺或锐边,可采用齿端倒棱方法,以免这些尖角毛刺或锐边淬硬后崩裂,影响齿轮的传动精度。尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件5.基准孔的修整齿轮基准孔由于淬火后产生变形,因此必须对基准孔进行修整,以保证齿轮精加工的质量。以外径定心的花键孔定位齿轮,通常采用花键推刀修整。对于圆柱形孔的修整,一般采用推孔或磨孔。磨孔时应以齿轮分度圆作为定位基准,这样可使磨孔后的齿圈径向跳动量较小,对以后珩磨或磨齿都比较有利。6/26/3磨内孔分度圆定心示意图用四爪单动卡盘装夹磨齿轮孔的方法尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/2磨齿轮孔夹具6/3尚 辅 教 学 配 套 课 件6/26/3