齿轮加工工艺

车床主轴箱齿轮

机械加工工艺过程设计

（机电09级）

1．问题提出

零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而机械加工工艺过程制定的是否合理将直接影响零件的加工精度。针对车床主轴箱齿轮，应用所学的机械制造基础知识进行一次加机械工工艺过程设计的综合性工程应用训练。

2．专题研究的目的

（1）掌握零件主要部分技术要求的分析方法；

（2）掌握零件材料的选择方法和确定毛坯的制备方法及工艺；

（3）掌握工艺分析方法；

（4）掌握定位基准的选择方法；

（5）掌握制定出合理的零件加工顺序的原则和方法；

（6）掌握制定出合理的零件加工路线的方法。

3．研究内容

图1所示为车床的一根传动轴车床主轴箱齿轮，完成该齿轮零件的机械加工工艺过程设计。

工艺设计的具体内容包括：

1、进行零件主要部分的技术要求分析研究；

2、确定齿轮的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺；

3、进行加工工艺分析；

4、确定定位基准；

5、制定齿轮的加工顺序；

6、制定齿轮的加工路线；

4．设计过程

4.1零件主要部分的技术要求分析研究

(1)齿轮的工作面为齿面，在传动过程中接触的两齿面会产生一定相互滑动，导致齿面磨损。严重时，会加大齿侧间隙而引起传动不平稳和冲击。为保证传动的平稳性，并且减小摩擦，应采用较高的表面粗糙度，此处选择2.5um.

(2)齿轮Φ40H7内孔表面与传动轴为过盈配合，内孔表面为摩擦表面，应采取较高的表面粗糙度要求，此处选择2.5um.

(3)齿轮端面和齿顶面为非工作表面，表面粗糙度要求较低，此处为5um.

(4)齿轮端面采用端面圆跳动，既保证了端面与基准轴的垂直度要求又保证

了齿轮轴向的圆柱度要求。

(5)Φ40H7内孔选用直线度、垂直度、圆柱度等形位公差，保证了内孔对基准轴的高精度要求。

4.2确定齿轮的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺

1、选择齿轮的材料时，需考虑到机床齿轮工作平稳，无强烈冲击，负荷不大，转速中等，对齿轮强度和韧性的要求不高，但材料要有高的硬度和好的耐磨性。另外综合选用材料的经济因素，选用45#钢。

2、毛坯的制备方法

锻造：下料—自由锻—正火处理

3、热处理工艺：正火或调质处理后再经高频感应加热表面淬火，齿面硬度可达52HRC，齿心硬度为220～250HBS，能够满足性能要求。

○1正火：将齿轮放入炉中加热到840-8800C，保温约3小时。出炉后在空气中冷却。

目的：充分消除锻造内应力，细化晶粒，适当提高齿轮的硬度，为以后的机加工做性能准备，同时为后序的热处理做组织准备。

○2表面淬火+回火

表面淬火：利用感应加热淬火装置，只对轮齿部位进行局部感应加热表面淬火。工艺：将齿轮置于感应器内，通入交流电，轮齿温度达到860-9000C后，随即用水快速冷却，淬火后表面不得有裂纹。目的：提高轮齿表面硬度和耐磨性，淬火后表面硬度可达到48-53HRC，淬硬层可达3-4mm。

回火:将齿轮放入炉中加热到200-2400C，保温约1h，出炉后在空气中冷却。目的：消除淬火内应力，防止变形和开裂；获得稳定的组织，保证尺寸稳定性；

提高齿轮韧性，调整齿轮的强度和硬度，获得较好的综合力学性能。

4.3加工工艺分析

1、作为定位的基准内孔40H7表面粗糙度精度比基准端面的要求高，基准端面的粗糙度较粗，为5um。但它对基准孔的端面圆跳动0.018um，比一般精度的齿轮要求高，因此在齿坯加工中，尚需留一定的余量进行精加工。

2、精加工孔和端面采用磨削的加工方法。先以齿轮分度圆和端面作为定位基准磨孔，再以孔定位基准磨削面，控制端面圆跳动的要求，以确保齿形精加工用的精基准的精确度。

3、该齿轮精度要求较高，工序安排滚齿后应留有一定的磨齿的加工余量。

4.4定位基准

粗基准：毛坯外圆及端面

精基准：内孔及端面

4.5齿轮的加工顺序

下料后，锻造，然后去除锻造内应力，然后粗车成合适的形状，再精车，滚齿，做出齿轮的形状后在进行热处理，提高齿轮表面强度、硬度。此后，再消除在淬火时产生的内应力，最后磨齿，精磨。

4.6齿轮的加工路线

齿轮的加工工艺路线：

下料——锻造——正火——粗加工——调质——半精加工——高频感应表面淬火+低温回火——精磨——成品

5、齿轮工艺过程

齿轮加工工艺过程具体如下表所示：