機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)及實(shí)施項(xiàng)目四 齒輪類零件加工工藝設(shè)計(jì)及實(shí)施

項(xiàng)目4齒輪類零件加工工藝的設(shè)計(jì)與實(shí)施

項(xiàng)目導(dǎo)讀齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用極為廣泛的傳動(dòng)零件之一，其功用是按照規(guī)定的傳動(dòng)比傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。齒輪的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能及壽命。然而其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，加工部位多，加工難度大。怎樣實(shí)現(xiàn)齒輪類零件的加工制造以達(dá)到裝配精度的要求，是該項(xiàng)目所要解決的問題。任務(wù)描述學(xué)生以企業(yè)制造部門產(chǎn)品制造工藝員的身份進(jìn)入齒輪類零件加工工藝模塊，根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)制定合理的加工工藝路線。首先了解齒輪類零件的基本知識(shí)，制訂加工工藝規(guī)程的原則和步驟。其次對齒輪類零件工藝進(jìn)行分析，確定產(chǎn)品的加工方法、定位基準(zhǔn)及選用設(shè)備。最后確定各加工過程的安排、檢測量具的選用及其檢驗(yàn)項(xiàng)目等內(nèi)容。通過對齒輪類零件工藝規(guī)程的制定，對編制工藝過程中存在的問題進(jìn)行研討和交流。工作任務(wù)按照齒輪類零件圖紙要求，了解齒輪類零件工藝的基本內(nèi)容，分析圖紙；確定合理的工藝過程，選用適用的加工設(shè)備與檢測工具；確定零件加工的工藝路線；完成工藝規(guī)程制定。知識(shí)點(diǎn)4.1齒輪類零件概述二一知識(shí)點(diǎn)4.2齒輪類零件加工工藝知識(shí)點(diǎn)4.3齒輪類零件常用加工設(shè)備、刀具四三知識(shí)點(diǎn)4.4項(xiàng)目實(shí)施五任務(wù)目標(biāo)信息處理與調(diào)試、飛行器系統(tǒng)整體聯(lián)調(diào)與測試1第一部分齒輪類零件概述01齒輪類零件概述齒輪的功能：用來按規(guī)定的速比傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的零件，是機(jī)械傳動(dòng)中的重要零件01齒輪類零件概述齒輪的功能：用來按規(guī)定的速比傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的零件，是機(jī)械傳動(dòng)中的重要零件齒輪的特點(diǎn)：有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)力大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長、可靠性好等齒輪的結(jié)構(gòu)：由齒圈和輪體兩部分構(gòu)成01齒輪類零件概述齒輪的功能：用來按規(guī)定的速比傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的零件，是機(jī)械傳動(dòng)中的重要零件齒輪的特點(diǎn)：有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)力大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長、可靠性好等齒輪的結(jié)構(gòu)：由齒圈和輪體兩部分構(gòu)成01齒輪類零件技術(shù)要求齒輪傳動(dòng)要求：傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性、傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、載荷分布均勻性、傳動(dòng)側(cè)隙的合理性

01齒輪類零件概述齒輪材料的選擇：20Cr、40Cr、20CrMnTi、38CrMoAlA、鑄鐵、夾布膠木、尼龍01齒輪類零件概述齒輪的熱處理：正火、調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、高頻感應(yīng)加熱淬火、碳氮共滲、滲氮01齒輪類零件的材料與毛坯齒輪的毛坯：主要有棒料、鍛件和鑄件棒料：小尺寸、結(jié)構(gòu)簡單且對強(qiáng)度要求不太高鍛件：齒輪強(qiáng)度要求高，并要求耐磨損、耐沖擊時(shí)鑄造：大尺寸、低精度的齒輪其他成形毛坯方法：精密鑄造、壓力鑄造、精密鍛造、粉末冶金、熱軋和冷擠2第二部分齒輪類零件加工工藝02齒輪類零件加工方法毛坯加工：主要有車、銑齒面加工：滾齒、插齒、剃齒、磨齒、銑齒、刨齒、梳齒、擠齒、研齒和珩齒02齒輪類零件加工方法加工方法刀具機(jī)床加工精度及適應(yīng)范圍仿形法成形銑盤形銑刀銑床加工精度和生產(chǎn)效率都較低指形銑刀滾齒機(jī)或銑床同上，是大型無槽認(rèn)字齒輪的只要加工方法拉齒齒輪拉刀拉床加工精度和生產(chǎn)率較高，拉刀專用，適用于大批生產(chǎn)，尤其是內(nèi)齒輪加工展成法滾齒齒輪滾刀滾齒機(jī)加工精度6~10級，Ra6.3~Ra3.2常用于加工直齒輪、斜齒輪及蝸輪插齒和刨齒插齒刀刨齒刀插齒機(jī)刨齒機(jī)加工精度7~9級，Ra6.3~Ra3.2適用于加工內(nèi)外嚙合的圓柱齒輪，雙聯(lián)齒輪、三聯(lián)齒輪，齒條和錐齒輪等剃齒剃齒刀剃齒機(jī)加工精度6~7級，常用于滾齒、插齒后，淬火前的精加工珩齒珩磨輪珩齒機(jī)剃齒機(jī)加工精度6~7級，常用于剃齒后或高頻淬火后的齒形精加工磨齒砂輪磨齒機(jī)加工精度3~6級，Ra1.6~Ra0.8，常用于齒輪淬火后的精加工02齒輪類零件加工方法滾齒屬于展成法，可將看作無嚙合間隙的齒輪與齒條傳動(dòng)。當(dāng)滾齒旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，相當(dāng)于齒條在法向移動(dòng)一個(gè)刀齒，滾刀的連續(xù)傳動(dòng)，猶如一根無限長的齒條在連續(xù)移動(dòng)。當(dāng)滾刀與滾齒坯間嚴(yán)格按照齒輪于齒條的傳動(dòng)比強(qiáng)制嚙合傳動(dòng)時(shí)，滾刀刀齒在一系列位置上的包絡(luò)線就形成了工件的漸開線齒形。02齒輪類零件加工方法插齒特別適合于加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪。采用特殊刀具和附件后，還可加工無聲鏈輪、棘輪、內(nèi)外花鍵、齒形皮帶輪、扇形齒輪、非完整齒齒輪、特殊齒形結(jié)合子、齒條、端面齒輪和錐度齒輪等。02齒輪類零件加工方法磨齒是獲得高精度齒輪最有效和可靠的方法。發(fā)達(dá)國家都用硬齒面齒輪，磨齒成為高精度齒輪的主要加工方法。目前碟形砂輪和大平面砂輪磨齒精度可達(dá)DIN2級，但效率很低。蝸桿砂輪磨齒精度達(dá)DIN3~4級，效率高，適用于中、小模數(shù)齒輪磨齒，但砂輪修正較為復(fù)雜。磨齒的主要問題是效率低、成本高，尤其是大尺寸的齒輪。02齒輪類零件加工方法銑齒屬成形法加工齒輪，刀具的截形與被加工齒輪的齒槽形狀相同，刀具沿齒輪的齒槽方向進(jìn)給，一個(gè)齒槽銑完，被加工齒輪分度后，再銑第二個(gè)齒槽，齒輪的齒節(jié)距由分度控制。由于齒輪的齒槽形狀與齒輪的齒數(shù)、修正量、甚至齒厚公差有關(guān)，成形法銑齒難于實(shí)現(xiàn)刀具齒形與被加工齒輪齒槽都相同，實(shí)際上銑齒大都是近似齒形。02齒輪類零件加工方法梳齒是用齒條刀插削圓柱齒輪。特點(diǎn)是加工精度高，可達(dá)DIN5級。由于刀具結(jié)構(gòu)簡單、制造刃磨方便，精度高、刃磨次數(shù)多，便于采用硬質(zhì)合金刀片和立方氮化硼刀片加工淬硬齒輪。02齒輪類零件加工方法刨齒一般是用刨齒刀加工直齒圓柱齒輪、錐齒輪或齒條等的齒面。刨刀有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：一是刨刀的直線切削往復(fù)運(yùn)動(dòng)；二是刨刀隨搖臺(tái)的平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具與被加工錐齒輪的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，相當(dāng)于一個(gè)平頂或平面齒輪的齒與被加工錐齒輪的嚙合。02齒輪類零件加工特點(diǎn)1、應(yīng)選擇基準(zhǔn)重合、統(tǒng)一的定位方式；2、內(nèi)孔定位時(shí)，配合間隙應(yīng)近可能減少；3、定位端面與定位孔或外圓應(yīng)在一次裝夾中加工出來，以保證垂直度要求?；鶞?zhǔn)的選擇：以內(nèi)孔和端面定位、以外圓和端面定位02齒輪類零件加工特點(diǎn)1、當(dāng)以齒頂圓作為測量基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制齒頂圓的尺寸精度；2、保證定位端面和定位孔或外圓間的垂直度；3、提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減少與夾具心軸的配合間隙；齒輪毛坯的加工：02齒輪類零件加工特點(diǎn)1、當(dāng)以齒頂圓作為測量基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制齒頂圓的尺寸精度；2、保證定位端面和定位孔或外圓間的垂直度；3、提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減少與夾具心軸的配合間隙；齒輪毛坯的加工：02齒輪類零件加工特點(diǎn)1、當(dāng)以齒頂圓作為測量基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制齒頂圓的尺寸精度；2、保證定位端面和定位孔或外圓間的垂直度；3、提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減少與夾具心軸的配合間隙；齒輪毛坯的加工：02齒輪類零件加工特點(diǎn)齒輪加工過程中的熱處理要求：名稱處理概況使用目的退火將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻（1）消除前道工序所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；（2）提高塑性和韌性；（3）細(xì)化晶粒，均勻組織，提高鋼的力學(xué)性能；（4）為以后熱處理作準(zhǔn)備淬火將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一定時(shí)間，在冷卻劑（1）提高硬度和強(qiáng)度（2）提高耐磨性表面淬火用火焰或高頻電流將剛健表面迅速加熱到臨界溫度以上，快速冷卻零件表面具有較高的硬度，而心部保持原有的韌性和塑性，使齒輪既能具有一定耐磨性又能承受一定的沖擊載荷滲碳淬火在滲碳劑中加熱至900~950℃，保持一定時(shí)間，然后淬火及回火（1）提高零件表面的硬度和耐磨性；（2）提高材料的疲勞極限強(qiáng)度；（3）輪齒體心有一定韌性調(diào)質(zhì)淬火后，在450~650℃作高溫回火完全消除內(nèi)應(yīng)力，獲得較高的綜合機(jī)械性能正火將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一定時(shí)間，從爐中取出并空冷（1）細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度和韌性；（2）對機(jī)械性能要求不高的零件，常用正火作為最終處理；（3）改善低碳鋼的切削性能；（4）含碳鋼小于0.5%的鋼件，常用正火代替退火氮化向鋼件表面滲入氮原子的過程提高輪齒表面的硬度、哎模型、疲勞強(qiáng)度和耐蝕性氰化向鋼件表面同時(shí)滲入碳和氮原子的過程提高齒輪表面的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度和耐蝕性02齒輪類零件加工特點(diǎn)齒輪精加工：目前工業(yè)應(yīng)用的齒輪精加工方式主要是剃齒、磨齒、擠齒、研齒和珩齒。擠齒珩齒3第三部分齒輪類零件常用加工設(shè)備、刀具03切削齒輪方法齒輪加工機(jī)床的種類很多，構(gòu)造及加工方法也各不相同。但按齒形形成的原理分類，切削齒輪的方法可分為成形法和展成法兩類。成形法加工展成法加工03齒輪刀具齒輪刀具是用于加工各種齒輪齒形的刀具。由于齒輪的種類很多，相應(yīng)地齒輪刀具種類也極其繁多。一般按照齒輪的齒形可分為加工漸開線齒輪刀具和非漸開線齒輪刀具。漸開線齒輪刀具非漸開線齒輪刀具03齒輪加工機(jī)床的類型按照被加工齒輪種類不同，齒輪加工機(jī)床可分為圓柱齒輪和錐齒輪加工機(jī)床兩大類。圓柱齒輪加工機(jī)床主要有滾齒機(jī)、插齒機(jī)等，錐齒輪加工機(jī)床有加工直齒錐齒輪的刨齒機(jī)、銑齒機(jī)、拉齒機(jī)和加工弧齒錐齒輪的銑齒機(jī)。用來精加工齒輪齒面的機(jī)床有珩齒機(jī)、剃齒機(jī)和磨齒機(jī)等。03齒輪加工機(jī)床的類型Y3180滾齒機(jī)03齒輪加工機(jī)床的類型YS5165插齒機(jī)03齒輪加工機(jī)床的類型Y7250磨齒機(jī)4第四部分項(xiàng)目實(shí)施04任務(wù)引入齒輪零件工藝規(guī)程的編制箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形式多樣，其主要加工面為孔和平面。因此，應(yīng)主要圍繞這些加工面和具體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)來制訂工藝過程。項(xiàng)目以機(jī)床主軸箱加工為例。按照箱體類零件加工要求，了解產(chǎn)品主軸箱工藝的基本內(nèi)容，并分析零件圖紙確定零件的具體加工要求。選用適用的各類加工設(shè)備與檢測工具，擬定工藝路線，完成主軸箱零件工藝規(guī)程的制定。04實(shí)施過程齒輪圖紙04實(shí)施要求（1）3人一組，以組為單位，讀懂部件的圖紙，識(shí)別關(guān)鍵要求；（2）以組為單位，討論齒輪零件的工藝過程；（3）每組匯報(bào)，完成齒輪零件的工藝流程圖。

04實(shí)施步驟分析要求：所示齒輪主要由齒輪齒表面、內(nèi)圓和鍵表面組成，其中精度要求較高的表面有兩處；Ф192.87H11外圓一處，齒表面粗糙度為0.8um；Ф35H7內(nèi)圓一處，表面粗糙度為1.6um，兩端徑向跳動(dòng)0.01um、圓柱度0.01um。其加工的關(guān)鍵表面見圖2-26，形位精度要求分別是：1）齒輪內(nèi)圓面Ф35H7的線性公關(guān)0.025mm、圓柱度公差為0.01mm；2）兩端面與Ф35H7的軸線徑向跳動(dòng)公差為0.01mm。3）齒輪表面粗糙度0.8um04實(shí)施過程齒輪圖紙04實(shí)施過程加工基準(zhǔn)及設(shè)備名稱結(jié)果車削、內(nèi)磨削加工基準(zhǔn)

滾齒、磨齒加工基準(zhǔn)

線切割加工基準(zhǔn)

加工裝備（1）車削加工設(shè)備采用通用機(jī)床；滾齒加工主要采用數(shù)控滾齒機(jī)；磨齒加工主要采用數(shù)控磨齒機(jī)；線切割加工主要采用中走絲與慢走絲；（2）夾具主要采用液壓三爪軟卡盤裝夾、心軸；（3）刀具采用具外圓車、內(nèi)孔車刀、切槽刀、滾齒刀等；（4）量具采用游標(biāo)卡尺、外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺等。04實(shí)施過程加工方案加工表面精度要求表面粗糙度Ra/μm加工方案Ф192外圓IT116.3粗車、精車Ф35內(nèi)圓IT71.6鉆、車→磨輪齒精密級0.8滾齒、磨齒04實(shí)施過程工藝過程工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備10熱處理齒輪材料正火處理；

20下料下料?180*45；

30車精車、調(diào)頭精車內(nèi)孔、端面、外圓至工序圖紙要求，外圓接平；

40滾齒低臺(tái)階面和內(nèi)孔定位，粗、精滾齒到工序尺寸；滾齒芯軸50倒角齒頂修倒角C0.8；

60清洗將齒輪清洗干凈，準(zhǔn)備熱處理；

70熱處理齒面滲碳淬火處理，成品有效硬化層深度0.5-0.6mm，齒面硬度HRC57+4,齒芯部硬度HRC35-40，淬火后對齒部進(jìn)行噴丸處理；

80平磨基準(zhǔn)面朝下安放，貼平吸信，磨平面至工序尺寸；

90內(nèi)磨找正已磨固定明天齒輪節(jié)圓，磨內(nèi)孔；