小汽車齒輪的加工工藝簡(jiǎn)介

1、材料工程新技術(shù)新工藝課程論文論文題目：小汽車齒輪的加工工藝與技術(shù)學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院班級(jí)：料11*班教師：*學(xué)生:*學(xué)號(hào)：*小汽車齒輪的加工工藝與技術(shù)摘要：齒輪是汽車行業(yè)主要的基礎(chǔ)傳動(dòng)元件，通常每輛汽車中有1830個(gè)齒部，齒輪的質(zhì)量直接影響汽車的噪聲、平穩(wěn)性及使用壽命。近年來, 齒輪技術(shù)得到了迅速發(fā)展, 其發(fā)展趨勢(shì)可概括為: 高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動(dòng)效率。最終歸結(jié)于齒輪的加工工藝得到的進(jìn)步。關(guān)鍵字：齒輪 加工工藝一個(gè)完整的齒輪加工過程一般要經(jīng)過毛坯的準(zhǔn)備、毛坯正火熱處理、車削加工、滾齒、插齒、剃齒、再次熱處理、磨削加工與修正等過程。1.毛坯準(zhǔn)備毛坯的準(zhǔn)備一般

2、通過鍛造制坯來完成的，當(dāng)前，熱模鍛仍然是汽車齒輪件廣泛使用的毛坯鍛造工藝。近年來，楔橫軋技術(shù)在軸類加工上得到了大范圍推廣。這項(xiàng)技術(shù)特別適合為比較復(fù)雜的階梯軸類制坯，它不僅精度較高、后序加工余量小，而且生產(chǎn)效率高。2.正火處理正火這一工藝的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度和為最終熱處理做組織準(zhǔn)備，以有效減少熱處理變形。所用齒輪鋼的材料通常為20CrMnTi，一般的正火由于受人員、設(shè)備和環(huán)境的影響比較大，在熱處理工藝中，如果處理不當(dāng)將使得工件冷卻速度和冷卻的均勻性難以控制，造成硬度散差大，金相組織不均勻，直接影響金屬切削加工和最終熱處理，使得熱變形大而無規(guī)律，零件質(zhì)量無法控制。1為此，采用等溫

3、正火工藝。實(shí)踐證明，采用等溫正火有效改變了一般正火的弊端，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。3.車削加工為了滿足高精度齒輪加工的定位要求，齒坯的加工全部采用數(shù)控車床，使用機(jī)械夾緊不重磨車刀，實(shí)現(xiàn)了在一次裝夾下孔徑、端面及外徑加工同步完成，既保證了內(nèi)孔與端面的垂直度要求，又保證了大批量齒坯生產(chǎn)的尺寸離散小。從而提高了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質(zhì)量。數(shù)控車床比一般的人工操作車床具有更高的準(zhǔn)確度，為計(jì)算加工提供很大便利。另外，數(shù)控車床加工的高效率還大大減少了設(shè)備數(shù)量，經(jīng)濟(jì)性好。4.滾、插齒加工齒部所用設(shè)備仍大量采用普通滾齒機(jī)和插齒機(jī)，雖然調(diào)整維護(hù)方便，但生產(chǎn)效率較低，若完成較大產(chǎn)能需要多機(jī)同時(shí)生產(chǎn)。隨著涂層技術(shù)

4、的發(fā)展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍非常方便地進(jìn)行，經(jīng)過涂鍍的刀具能夠明顯地提高使用壽命，一般能提高90%以上，有效地減少了換刀次數(shù)和刃磨時(shí)間，效益顯著。滾齒是軟齒面圓柱齒輪加工中應(yīng)用最為廣泛的一種切齒方法。 目前，通過提高滾齒機(jī)剛性，采用高性能高速鋼和硬質(zhì)合金，采用先進(jìn)的刀具涂層技術(shù)，改單頭為多頭滾刀，采用大直徑滾刀作徑向進(jìn)給加工以及對(duì)角滾齒法等途徑，使?jié)L齒生產(chǎn)效率得到了極大的提高。國外采用TI N 涂層的優(yōu)質(zhì)高速鋼滾刀的滾齒切削速度已達(dá)150m/min以上, 硬質(zhì)合金滾刀的實(shí)用切削速度已達(dá)40m/min以上。硬齒面滾齒工藝已廣泛用于模數(shù)為m2一40、齒面硬度為HRC40 64的各種硬齒面圓柱

5、齒輪的半精滾和精滾加工。根據(jù)不同的加工條件，齒面的精加工效率可比傳統(tǒng)磨齒工藝提高1 5 倍，成本也明顯降低，而且擴(kuò)大了硬齒面的可加工范圍，從工藝上保證了硬齒面齒輪的廣泛應(yīng)用。硬齒面滾齒工藝的開發(fā)， 革新了傳統(tǒng)的硬齒。5.剃齒以前主要用于齒輪滾插預(yù)加工后、淬火前的精加工。軸向剃齒法剃齒刀磨損不均勻，工作臺(tái)行程長(zhǎng)，生產(chǎn)效率不高，但工藝較簡(jiǎn)單；對(duì)角剃齒法剃齒刀磨損較均勻，刀具耐用度得到提高，生產(chǎn)效率較高；切向剃齒法生產(chǎn)效率更高。剃齒能加工5 一7 級(jí)精度齒輪，生產(chǎn)效率高，以前主要用于齒輪滾插預(yù)加工后、淬火前的精加工。軸向剃齒法剃齒刀磨損不均勻，工作臺(tái)行程長(zhǎng)，生產(chǎn)效率不高，但工藝較簡(jiǎn)單；對(duì)角剃齒法剃齒

6、刀磨損較均勻，刀具耐用度得到提高，生產(chǎn)效率較高；切向剃齒法生產(chǎn)效率更高。近年來，國外又研制了徑向剃齒法，工件和剃齒刀之間無相對(duì)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，只有徑向進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)效率在剃齒加工中最高，精度和表面粗糙度也好，但這類剃齒刀的設(shè)計(jì)和制造較困難。剃齒廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)精度要求不高、批量較大的汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床等行業(yè)的齒輪加工中，作為熱處理前的精加工手段.近幾年來又推出了一種硬齒面剃齒法，可謂剃齒加工的一大突破這種方法主要用于硬度為HRC50左右的中硬齒面精加工，剃齒刀采用高性能高速鋼或進(jìn)行表面化學(xué)處理。上海工具廠曾應(yīng)用表面化學(xué)處理的剃齒刀，對(duì)中硬齒面剃齒，取得了較好的效果。3 磨齒加工當(dāng)前，徑向剃齒技術(shù)以其

7、效率高，設(shè)計(jì)齒形、齒向的修形要求易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于大批量汽車齒輪生產(chǎn)中。磨齒的加工精度很高，可達(dá)4 級(jí)以上，但成本較高，生產(chǎn)效率一般都較低( 蝸桿砂輪磨齒機(jī)除外)。所以，國內(nèi)只在加工精密齒輪和高精度齒輪時(shí)采用, 應(yīng)用遠(yuǎn)不如國外普及。近年來，由于CBN磨料、齒輪形金剛石修整滾輪的應(yīng)用以及其它砂輪修整技術(shù)的發(fā)展，使磨齒技術(shù)取得了很大進(jìn)展。CNC磨齒機(jī)采用普通氧化鋁砂輪砂輪齒面經(jīng)金剛石滾輪修整成為漸開線螺旋面( 滾輪齒面) 的包絡(luò)面，磨齒時(shí)砂輪齒面經(jīng)二次包絡(luò)形成工件齒面，工件齒面為滾輪齒面的復(fù)映。對(duì)于有修形( 國外修形很普遍) 要求的齒輪，只需對(duì)金剛石滾輪進(jìn)行相應(yīng)的修形即可磨出所要求的修形齒

8、輪。該機(jī)床磨削一個(gè)工件只34s，每磨2030 個(gè)工件需對(duì)砂輪修整一次。修整時(shí)只要將金剛石滾輪置于工件位置，然后進(jìn)行類似于磨削工件的循環(huán)過程即可實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪的修整，修整時(shí)間約為60s。新砂輪的開齒修整也用這種方法，約需6 一7min。該機(jī)床僅可用于磨削圓柱斜齒輪。球面蝸桿成形磨齒法的加工效率是目前各種磨齒加工方法中最高的。CBN砂輪的鋒利度極高，這使大磨削量磨削也近似于精加工。此外，磨削過程中產(chǎn)生的磨削熱較小，由于熱變形而引起的精度下降也小，所以在采用CBN砂輪時(shí)，如磨齒機(jī)床精度高，就可較容易地磨出高精度的齒輪。CBN磨齒的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使齒面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，可使齒面強(qiáng)度得到提高。但要獲得表面粗糙度

9、值很低的齒面， 一般認(rèn)為必須對(duì)CBN砂輪進(jìn)行精細(xì)的修整( 因?yàn)镃BN磨粒耐磨性好，少數(shù)突出的磨粒長(zhǎng)時(shí)間不磨損而使齒面產(chǎn)生很深的劃痕)，或在齒輪的最終精加工時(shí)采用微粒砂輪。由于CBN磨粒的耐磨性好，國外也采用鍍層CBN砂輪磨齒。如僅電鍍一層CBN磨粒的碗形砂輪，可磨削必1500mm的汽車齒輪約2000個(gè)，磨削一個(gè)齒的時(shí)間在5s以內(nèi)，精加工一個(gè)齒輪約2min。短短幾年的發(fā)展，使CBN砂輪以其高效率廣泛應(yīng)用于齒輪的精密磨削。研究結(jié)果表明，CBN砂輪在齒輪的鏡面磨削方面也具有很大的潛力。除了CBN砂輪磨齒機(jī)外，國外還開發(fā)了其它類型的CBN硬齒面精加工機(jī)床，如德國Carl Hurth 公司和日本三菱重工

10、分別生產(chǎn)出ZHS350和HA25CNC 硬齒面精加工機(jī)床。這類機(jī)床采用圓盤齒輪狀CBN 鍍層，切削機(jī)理類似于剃齒加工，可以加工出所要求的各種齒形和齒向曲線，是一種高效硬齒面精加工方法。美國通用汽車公司于1985年購買了12臺(tái)ZHS型硬齒面精加工機(jī)床，1986年又購買了10臺(tái)，并將本公司的變速器齒輪的加工工藝由原來的滾齒一剃齒一碳淬火改為滾齒一滲碳淬火一硬齒面精加工?？梢钥隙ǎ@種高效、高精度的硬齒面精加工新方法必將發(fā)揮越來越重要的作用。26.熱處理汽車齒輪要求滲碳淬火，以保證其良好的力學(xué)性能。對(duì)于熱后不再進(jìn)行磨齒加工的產(chǎn)品，穩(wěn)定可靠的熱處理設(shè)備是必不可少的。7.磨削加工該工藝主要是對(duì)經(jīng)過熱處理

11、的齒輪內(nèi)孔、端面、軸的外徑等部分進(jìn)行精加工，以提高尺寸精度和減小形位公差。齒輪加工采用節(jié)圓夾具定位夾緊，能有效保證齒部與安裝基準(zhǔn)的加工精度，獲得滿意的產(chǎn)品質(zhì)量。磨削是國外齒輪硬精加工普遍使用的方法，其重要性和影響日益增加。這種加工方法常常為可靠地進(jìn)行漸開線齒形和齒向所限定的精修提供唯一的手段。8. 珩齒這是變速器、驅(qū)動(dòng)橋齒輪裝配前對(duì)齒部進(jìn)行磕碰毛刺的檢查清理，以消除它們?cè)谘b配后引起噪聲異響。通過單對(duì)嚙合聽聲音或在綜合檢查儀上觀察嚙合偏差來完成。制造公司生產(chǎn)的變速器中殼體零件有離合器殼、變速器殼和差速器殼。離合器殼、變速器殼是承重零件，一般采用壓鑄鋁合金經(jīng)專用模具壓鑄而成，外形不規(guī)則、較復(fù)雜，一

12、般工藝流程是銑結(jié)合面加工工藝孔和連接孔粗鏜軸承孔精鏜軸承孔和定位銷孔清洗泄漏試驗(yàn)檢測(cè)。珩齒效果很大程度上取決于前一道工序的加工精度和熱處理變形量。另外，無合適的齒輪修整方法，珩齒在整個(gè)使用過程中不進(jìn)行修整，影響了珩齒精度的提高。新的珩齒加工技術(shù)主要有蝸桿形珩輪珩齒法和內(nèi)齒布輪珩齒法兩種。70 年代日本相浦正人教授等人對(duì)蝸桿形珩輪珩齒法進(jìn)行了試驗(yàn)，之后，日本鏗藤公司推出了蝸桿琦齒機(jī)和蝸桿形珩齒修整機(jī)的正式產(chǎn)品。國內(nèi)長(zhǎng)江機(jī)床廠和南京第二機(jī)床廠也生產(chǎn)類似產(chǎn)品。用蝸桿形珩齒珩齒不僅生產(chǎn)效率高，而且對(duì)琦磨輪進(jìn)行修整也提高了琦磨輪的精度，從而提高齒輪加工精度。瑞士Fasselr公司在1979年推出內(nèi)齒珩齒

13、機(jī)床目前的D-250一CNC珩機(jī)加工齒輪的精度可達(dá)DIN(德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))6級(jí)，加工模數(shù)35、齒數(shù)11、齒寬37mm的斜齒輪的琦磨時(shí)間僅為lmin，十分適合齒輪的大批量生產(chǎn)。國外許多汽車廠家用這種方法對(duì)熱處理硬化后齒輪進(jìn)行精加工南京第二機(jī)床廠已生產(chǎn)出類似的內(nèi)齒衡輪布齒機(jī)。內(nèi)齒琦輪琦齒法的主要特點(diǎn)是：用金剛石滾輪對(duì)珩齒修，保持了珩齒精度；內(nèi)嚙合珩齒時(shí)增大了嚙合系數(shù)，使珩齒過程傳動(dòng)平穩(wěn)，增加了珩齒時(shí)的修正能力；珩齒時(shí)無須沿工件軸向進(jìn)給即可衡出工件全齒寬。因此，內(nèi)齒珩齒精度、生產(chǎn)效率高。2齒輪作為一種重要的零部件，對(duì)于汽車工業(yè)乃至整個(gè)工業(yè)體系來說，是必不可少的。隨著科技的發(fā)展，齒輪制造技術(shù)和裝備也在進(jìn)一步發(fā)展，高效、高精度、自動(dòng)化、智能化、信息化及清潔加工是今后齒輪加工技術(shù)及裝備的