某车床传动齿轮工艺路线及工序卡片

1、继续教育学院毕业设计（论文）题目：某车床传动齿轮工艺路线及工序卡片 院、系（站）： 渭南技术学院 学 科 专 业： 应电0801 学 生 雷 沛 学 号： 指 导老 师： 张前新 2010年 10 月 摘要随着科技技术的不断进步，生产都向着自动化、专业化和大批量化的方向发展。这就要求企业的生产在体现人性化的基础上降低工人的生产强度和提高工人的生产效率，降低企业的生产成本。现代的生产和应用设备多数都采用机电一体化、数字控制技术和自动化的控制模式。在这种要求下齿轮零件越发体现出其广阔的应用领域和市场前景。特别是近年来与微电子、计算机技术相结合后，使齿轮零件进入了一个新的发展阶段。在齿轮零部件是最重

2、要部分，因需求的增加，所以生产也步入大批量化和自动化。?为适应机械设备对齿轮加工的要求，对齿轮加工要求和技术领域的拓展还需要不断的更新与改进。关键词：工艺设计? 齿轮零件? 齿轮传动 绪 论 齿轮传动是近代机器中传递运动和动力的最主要形式之一，在金属切削机车工程机械冶金机械，以及人们常见的汽车机械式钟表中都要齿轮传动。齿轮已成为许多机械设备中不可缺少的传动部件，齿轮传动也是机器中所占比重最大的传动形式。 研究齿轮传动的目的在于适应科技进步和工业发展的需要，制造出传动性能好承载能力强结构尺寸小生产成本低的高质量齿轮。对齿轮的研究通常在探究其齿廓曲线，选择材料及热处理方法，开发推广其新的设计制造检

3、验分析方法等方面进行。各方面研究成果推动了齿轮传动技术的发展。 即便在最新技术机电一体化技术中也是必不可少的，在其机械传动部分中也有齿轮传动。 第一章 概述 1-1 传动齿轮的特点与功用 齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。1 .工作可靠，寿命长，承载力1020 年（其次链带蜗杆）2 .传动准确,i瞬时为常数3 .效率为 =0.960.99 =0.910.96 =5090 =0.92984 .结构紧凑5 .应用广泛6 .制造、安装精度，成本。7 .不适合于远距离两轴之间传动。 1.传递扭据、 2.改变转速 3.改变传动方向1-2 传动齿轮的种类和特点 按一对齿轮轴与轴之

4、间的相对位置关系，可分为平行轴齿轮传动·相交轴齿传动和交错轴齿轮传动。 1.平行轴齿轮传动可分为圆柱齿轮传动，非圆齿轮传动按齿廓形状分为1.浙开线齿轮传动2.圆弧齿轮传动3.摆线齿轮传动4.其他 2.相交轴齿轮传动（按齿线形状分）1.直齿锥齿轮传动2.斜齿锥齿轮传动 曲线齿锥齿轮传动1.弧齿锥齿轮传动摆线齿锥轮传动等基圆锥齿轮传动 3.交错轴齿轮传动交错轴斜齿轮传动 准双曲面齿轮传动可分为弧齿准双曲面齿轮传动和摆线齿准双曲面齿轮传动 蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动与环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动1.阿基米德圆柱蜗杆传动（ZA) 2.圆弧圆柱蜗杆传动（ZC）3.浙开线圆柱蜗杆传动

5、（ZI) 4.法面直廓圆柱蜗杆传动（ZN） 环面蜗杆传动可分为1.直廓环面蜗杆传动（TA) 2.平面齿包络环面蜗杆传动(TI）3.浙开面包络环面蜗杆传动（TI)4.锥面包络环面蜗杆传动（TK） 按轮系中轴与轴之前的相对运动关系又可分为定轴轮系和周转轮系。在周转轮系中，一个主动件形成确定运动的称为行星轮系，两个主动件形成确定运动的称为差动系。在行星齿轮传动中主要有；1.浙开线行星齿轮传动2.少齿差行星齿轮传动 少齿差行星齿轮传动可分为1.浙开线齿轮少齿差行星传动2.摆线针轮行星减速机3.谐波齿轮传动 1-3齿轮的材料和毛坯 常用的齿轮材料有15钢、45钢等碳素结构钢；速度高、受力大、精度高的齿轮

6、常用合金结构钢，如20Cr，40Cr，38CrMoAl，20CrMnTiA等。齿轮的毛坯决定于齿轮的材料、结构形状、尺寸规格、使用条件及生产批量等因素，常用的有棒料、锻造毛坯、铸钢或铸铁毛坯等。4，工作条件5，材料 6，优点7，低速轻载或中载不重要齿轮8，中碳结构钢(45钢) 9，综合力学性能好  中速中载或精度较高 中碳合金钢(40Cr38 Cr)综合力学性能更好，热处理变形小 高速中载或冲击载荷低碳合金钢(20Cr20CrMnTi12CrNi)渗碳淬火或渗氮后表面硬度可达58HRC,心部仍有良好韧性1-4 精度1. 精度等级齿轮共有13个精度等级，用数字012由低到高的

7、顺序排列，0级最高，12级最低。    齿轮精度等级的选择，应根据传动的用途、使用条件、传动功率、圆周速度、性能指标或其他技术要求来确定。表14推荐了59级精度齿轮所采用的切齿方法和使用范围等。    表14 齿轮的精度等级和加工方法及使用范围 精度等级   5级  (精密级)  6级 (高精度级) 7级(比较高的精度级) 8级(中等精度级) 9级(低精度级) 加工方法 在周期性误差非常小的精密齿轮机床上范成加工 在高精度的齿轮机床上范成加工 在高精度的齿轮机床上范成加工 用范成法或仿

8、型法加工 用任意的方法加工 齿面最终精加工 精密磨齿。大型齿轮用精密滚齿滚切后，再研磨或剃齿 精密磨齿或剃齿 不淬火的齿轮推荐用高精度的刀具切制。淬火的齿轮需要精加工(磨齿、剃齿、研磨、衍齿) 不磨齿。必要时剃齿或研磨 不需要精加工 齿面粗糙度 0.8 0.81.6 1.6 1.63.2 3.2 齿根粗糙度 0.83.2 1.63.2 3.2 3.2 6.4 使用范围 精密的分度机构用齿轮。用于高速、并对运转平稳性和噪声有比较高的要求的齿轮。高速汽轮机用齿轮。8级或9级齿轮的标准齿轮 用于在高速下平稳地回转，并要求有最高的效率和低噪声的齿轮。分度机构用齿轮。特别重要的飞机齿轮 用于高速、载荷小

9、或反转的齿轮。机床的进给齿轮，需要运动有配合的齿轮。中速减速齿轮。飞机齿轮。人字轮。飞机齿轮。人字齿的中速齿轮 对精度没有特别要求的一般机械用齿轮。棚，床齿轮(分度机构除外)。特别不重要的飞机、汽车、拖拉机齿轮。起重机、农业机械、普通减速器用齿轮 用于对精度要求不高，并且在低速下工作的齿轮 圆周速度(米/秒) 直齿轮 20以上 到15 到10 到6 到2 斜齿轮 40以上 到30 到20 到12 到4 效率(%) 99（98.5)以上 99（98.5)以上 98（97.5)以上 97（96.5)以上 96（95）以上2. 齿轮基准面的精度齿轮基准面的精度决定定位精度；定位精度决定加工精度；加工

10、精度决定装配精度；装配精度决定传动精度。3传动精度 （一）传递运动准确性要求齿轮较准确地传递运动，传动比恒定。即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。 （二）传递运动平稳性要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声。即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。 （三）载荷分布均匀性要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包括接触面积和接触位置。 （四）传动侧隙的合理性要求齿轮工作时，非工作齿面间留有一定的间隙，以贮存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。齿轮的制

11、造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件而定。对于分度传动用的齿轮，主要要求齿轮的运动精度较高；对于高速动力传动用齿轮，为了减少冲击和噪声，对工作平稳性精度有较高要求；对于重载低速传动用的齿轮，则要求齿面有较高的接触精度，以保证齿轮不致过早磨损；对于换向传动和读数机构用的齿轮，则应严格控制齿侧间隙，必要时，须消除间隙。 传递运动的准确性传递运动的平稳性载荷的均匀性侧隙的合理性7GK777GK766HL766HL655KM655KM765KM765KM以传递运动的平稳性为依据，传递运动的准确性保持平级或略低一级，载荷的均匀性保持平级或略高一级第二章 直齿圆柱齿轮机械加工的主要工艺问

12、题2-1 圆柱齿轮加工工艺程的内容和要求 圆柱齿轮的加工工艺程一般应包括以下内容：齿轮毛坯加工、齿面加工、热处理工艺及齿面的的精加工。在编制工艺过程中，常因齿轮结构、精度等级、生产批量和生产环境的不同，而采取各种不同的工艺方案。 如图 9-12为一直齿圆柱齿轮的简图，编制齿轮加工工艺过程大致可以划分如下几个阶段： 1)齿轮毛坯的形成：锻件、棒料或铸件； 2)粗加工：切除较多的余量； 3)半精加工：车、滚、插齿； 4)热处理：调质、渗碳淬火、齿面高频感应加热淬火等 5)精加工：精修基准、精加工齿形 2-2齿轮加工工艺过程分析 1、基准的选择 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

13、。带轴齿轮主要采用顶点孔定位；对于空心轴，则在中心内孔钻出后，用两端孔口的斜面定位；孔径大时则采用锥堵。顶点定位的精度高，且能作到基准重合和统一。对带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式。 （1）以内孔和端面定位 这种定位方式是以工件内孔定位，确定定位位置，再以端面作为 轴向定位基准，并对着端面夹紧。这样可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合，定位精度高，适合于批量生产。但对于夹具的制造精度要求较高。 （2）以外圆和端面定位 当工件和加剧心轴的配合间隙较大时，采用千分表校正外圆以确定中心的位置，并以端面进行轴向定位，从另一端面夹紧。这种定位方式因每个工件都要校正，故生产率低；

14、同时对齿坯的内、外圆同轴要求高，而对夹具精度要求不高，故适用于单件、小批生产。 综上所述，为了减少定位误差，提高齿轮加工精度，在加工时应满足以下要求： 1)应选择基准重合、统一的定位方式； 2)内孔定位时，配合间隙应近可能减少； 3)定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来，以保证垂直度要求。 2、齿轮毛坯的加工 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。 在齿轮图样的技术部要求中，如果规定以分度圆选齿厚的减薄量来测

15、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 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。常用的齿形加工方案在上节已有讲解，在此不再叙述。 齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。如图 9-13所示。经倒圆、倒尖后

16、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。图9-14是用指状铣刀对齿端进行倒圆的加工示意图。倒圆时，铣刀告诉旋转，并沿圆弧作摆动，加工完一个齿后，工件退离铣刀，经分度再快速向铣刀靠近加工下一个齿的齿端。 ，通常都在滚（插）齿之后，剃齿之前安排齿端加工。 4、轮加工过程中的热处理要求 在齿轮加工工艺过程中，热处理工序的位置安排十分重要，它直接影响齿轮第三章 设计资料解读3-1 概述 m=3.5 z= 63 压力角=20°,标准的渐开线齿轮 3-2 功用分析 1) 按一定的速比来传递运动和动力 2) 重要的传动齿轮33 结构分析 1) 盘状带孔齿轮 齿顶圆直

17、径 227.5 0 -0.029 IT 6 2) 主端面B ,壁厚：110-85212.5 1205-5.47.1 小结：本齿轮结构合理，刚性好，强度足够。34        精度分析 1 齿轮尺寸精度 2 位置精度 3 表面粗糙度：内孔(基准孔)Ra0.8um；两端面BC Ra1.6 um；齿面Ra0.8 um；齿顶圆柱面Ra3.2 um 4 精度等级655MP 1 齿轮传动的准确性6级 齿距积累误差Fp0.063 公法线长度误差Fw84.35-0.14 -0.222      &#

18、160; 齿轮传动的平稳性5级 齿形误差ff0.0073        载荷的均匀性5级 齿向公差fß0.0074        齿侧的合理性 M-20×0.007-0.14 P-32×0.007-0.224 分析小结1 本齿轮安装在某主轴箱内是重要齿轮2        本齿轮精度5级属于高精度3        基准孔85+0.

19、022 0 IT635        生产信息 材料 40Cr 热处理 TG54HRC调质后热处理 齿轮加工中根据不同的目的，安排两种热处理工序： 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，其主要目的是消除锻造及粗加工引起的残余应力、改善材料的可切削性和提高综合力学性能。 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、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热处理工序。 1 综合力学性能好 2 正火处理后变形量小第四章 工艺分析及误差分析 41 工艺特点分析 1 高精度重要齿轮，毛坯必须是锻件，力学性能

20、好。毛坯正火齿形粗加工TG54齿形精加工2            毛坯制造 备料自由锻正火处理42            定位分析 1        半精车齿坯85+0.022 0车至84.8+0.035 0内孔基准先行2        修正精基准 磨孔 基准先行3 &

21、#160;      滚齿和磨B面都是以内孔定位 基准重合 4        插键槽，磨内孔和磨齿都是以内孔和端面B来定位 基准统一结论: 在基准重合的前提下达到基准统一这是一种最佳选择，既能保证定位基准又避免基准转换造成的误差，同时又节约夹具制造成本。43            加工方案主要表面基准孔：磨削；端面：磨削；齿面：滚齿齿面高频淬火磨齿44    

22、;        工艺主线1             备料锻造毛坯正火处理粗车半精车滚齿齿端倒角高频淬火磨端面B磨端面C插键槽磨内孔磨齿去毛刺检验2             备料锻造毛坯正火处理粗车半精车滚齿齿端倒角G54磨内孔磨端面B平磨端面C插键槽磨齿去毛刺检验 4-5 划分加工阶段一、普通精度齿轮加工工

23、艺分析（一）工艺过程分析图917所示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为766级，其加工工艺过程见表96。从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。齿号齿号模数22基节偏差±0.016±0.016齿数2842齿形公差0.0170.018精度等级7GK7JL齿向公差0.0170.017公法线长度变动量0.0390.024公法线平均长度21.36 00.0527.6 00.05齿圈径向跳动0.0500.042跨齿数45表96 双联齿轮加工工艺过程序号工序内容定位基准123456789101

24、112131415毛坯锻造正火粗车外圆及端面，留余量1.52mm，钻镗花键底孔至尺寸30H12拉花键孔钳工去毛刺上芯轴，精车外圆，端面及槽至要求检验滚齿（z42），留剃余量0.070.10 mm插齿（z28），留剃余量0.0,40.06 mm倒角（、齿12°牙角）钳工去毛刺剃齿（z42），公法线长度至尺寸上限剃齿（z28），采用螺旋角度为5°的剃齿刀，剃齿后公法线长度至尺寸上限齿部高频淬火：G52推孔珩齿总检入库外圆及端面30H12孔及A面花键孔及A面花键孔及B面花键孔及A面花键孔及端面花键孔及A面花键孔及A面花键孔及A面花键孔及A面加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶

25、段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。加工的第三

26、阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。（二）定位基准的确定定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定

27、位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。1）内孔和端面定位选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高，广泛用于成批生产中。2）外圆和端面定位齿坯内孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正效率低，一般用于单件小批生产。（三）齿端加工如图918所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经

28、渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。用铣刀进行齿端倒圆，如图919所示。倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动（每加工一齿往复摆动一次）。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚（插）齿之后。（四）精基准修正齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀修正。推孔时要防止歪斜，有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜，已取得较好效果。对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生产率高，常用于未淬硬齿轮；磨孔精度高，但生产率低，对于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮，或内孔较

29、大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔为宜。磨孔时一般以齿轮分度圆定心，如图920所示，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，对以后磨齿或珩齿有利。为提高生产率，有的工厂以金刚镗代替磨孔也取得了较好的效果。二、高精度齿轮加工工艺特点（一）高精度齿轮加工工艺路线图921所示为一高精度齿轮，材料为40Cr，精度为655级，其工艺路线见表97。模数3.5基节累积误差0.045齿向公差0.007齿数63基节极限偏差±0.0065公法线平均长度70.1300.05精度等级655KM齿形公差0.007跨齿数7（二）高精度齿轮加工工艺特点（1）定位基准的精度要求较高由图921可见，作为定位基准的内孔其尺寸精度标注为85H5，基准端面的粗糙度较细，为Ra1.6m，它对基准孔的跳动为0.014mm，这几项均比一般精度的齿轮要求为高，因此，在齿坯加工中，除了要注意控制端面与内孔的垂直度外，尚需留一定的余量进行精加工。精加工孔和端面采用磨削，先以齿轮分度圆和端面作为定位基准磨孔，再以孔为定位基准磨端面，控制端面跳动要求，以确保齿形精加工用的精基准的精确度。表97 高精度齿轮加工工艺过程序号工序内容定位基准12345678910111213毛坯锻造正火粗车各部分，留余量1.52mm精车各部分，内孔至84.8H7,总长留加工余量0.2 mm，其余至尺寸检验滚齿（齿厚留磨加工余量0.100.15 mm）倒角钳工