第四章 典型零件加工工艺齿轮

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4.4.1 圆柱齿轮加工概述
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MMT 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法
齿轮制造工艺方案，主要是依据不同类型的齿廓 形状、齿面硬度结构形式、精度与生产条件来确定 的。一般来说包括以下5个阶段：
材料准备 齿坯加工 齿形加工 齿面热处理 齿面加工
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MMT 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法
大家好
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机械制造工艺学
第四章 典型零件加工
4.4 圆柱齿轮零件的加工
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4.4.1 圆柱齿轮加工概述
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齿轮传动是近代机器中最常见的
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一种机械传动，是传递机器动力和运
动的一种形式，是机械产品的重要基
础零部件。它与其他传动形式（像链
传动、带传动、液压传动等）机械传
动相比，具有功率范围大，传动效率
热处理
齿形精加工主要方法
齿轮精加工
渗碳淬火 齿面渗氮处理 齿面感应淬火
内孔磨削 端面磨削 齿面磨削
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MMT 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法
1. 1) 齿轮应按照使用的工作条件选用合适的材料。齿轮材 料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。 ➢一般齿轮选用中碳钢(如45钢)和低、中碳合金钢,如20Cr、 40Cr、20CrMnTi等。 ➢要求较高的重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢, ➢非传力齿轮也可以用铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。
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4.4.1 圆柱齿轮加工概述
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4.4.1 圆柱齿轮加工概述
格里森弧齿 5
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4.4.1 圆柱齿轮加工概述
1.
齿轮尽管由于它们在机器中的功用不同而设计成不同的 形状和尺寸,但总是可以把它们划分为齿圈和轮体两个部分。 常见的圆柱齿轮有以下几类(如图4-30所示):盘类齿轮、套 类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条(即齿圈半径 无限大的圆拄齿轮)等。其中盘类齿轮应用最广。
表面加工，必须保证一定的相关精度
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MMT 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法
齿形加工主要方法
齿轮初加工
展成法 滚齿 插齿 刨齿 切齿
仿形法 拉齿
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其他加工 其他加工
齿形热处理主要方法
内键槽 轮辐钻孔 齿角倒角
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精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮
齿的齿坯,以提高劳动生产率、节约原材料。
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MMT 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法
1）. 齿坯的外圆、端面及孔经常作为齿形加工、测量和装 配的基准,所以齿坯的精度对于整个齿轮的精度有着重要的 影响。 齿坯精度中主要是对齿轮孔的尺寸精度和形状精度、 孔和端面的位置精度有较高的要求;对齿坯外圆也有一定的 要求。具体要求见表4-5和表4-6。
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4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法
表4-5
齿 轮 精 度 等 级 孔 的 尺 寸 和 形 状 公 差 轴 的 尺 寸 和 形 状 公 差
顶 圆 直 径
5 IT 5
IT 7
IT 5
6 IT 6
7
8
IT 7
IT 6
IT 8
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表4-6齿坯基准面径向和端面跳动公差(μm)
高齿，轮传圆动周在速我国度的高发，展是传从动渐准开线确齿，廓使起步用的寿， 渐开命线长齿，轮在结技构术尺上最寸成小熟等，应特用点最。具备因条此件，，使它用 的的也设已最计成广与为泛制，造许在水多机 平机械将设直械计接产中影品占响有到不主机可导械缺地产位品少，的的由性传于能齿和动轮质
量，部因件此，，齿也轮是在机工业器发中展所中的占地比位重一直最比大较的突出传， 被公动认形为式是工。业化的一种象征。
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4.4.1 圆柱齿轮加工概述
图4-30圆柱齿轮的结构形式
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2.
4.4.1 圆柱齿轮加工概述
齿轮本身的制造精度,对整个机器的工作性能、承载能 力及使用寿命都有很大影响。根据齿轮的使用条件,对齿轮 传动提出以下几方面的要求:
(1)运动精度。要求齿轮能准确地传递运动,传动比恒定, 即要求齿轮在一转中,转角误差不超过一定范围。
具体工艺主要内容如下：
毛坯准备
锻造
铸造
毛坯处理
正火 退火
首次热处理主要是为了使材料具有细晶粒的组织， 改善切削性能，消除内应力，减少最终热处理变形
齿坯粗加工
车去齿坯表面层，留有一定精车余量
齿轮热处理 齿坯精加工
调质
是根据图纸设计要求
时效 是根据齿轮材料、结构在拟定工艺时制定的
虽然齿轮传动质量主要取决于齿形和齿距精度，但是他们与切 齿定位基准（孔和端面）的精度有直接关系，因此对齿坯的各
(2)工作平稳性。
要求齿轮传递运动平稳,冲击、振动和噪声要小。这就 要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化要小,也就是要限制短 周期内的转角误差。
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4.4.1 圆柱齿轮加工概述
(3)接触精度。
(4)齿侧间隙。要求齿轮传动时,非工作齿面间留有一定 间隙,以储存润滑油,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。
齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作 条件加以规定。对于分度传动用齿轮,主要的要求是齿轮运 动精度,使得传递的运动准确可靠;对于高速动力传动用的齿 轮,必须要求工作平稳,没有冲击和噪声;对于重载低速传动 用的齿轮,则要求齿的接触精度要好,使啮合齿的接触面积大, 不致引起齿面过早的磨损;对于换向传动和读数机构,齿侧间 隙应严格控制,必要时还须消除间隙。
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MMT 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法
2.
齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。
➢棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求低的齿轮。
➢当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时,多用锻件,
➢直径大于400～600mm的齿轮,常用铸造毛坯。
➢为了减少机械加工量,对大尺寸、低精度齿轮,可以直接铸 出轮齿;
➢对于小尺寸、形状复杂的齿轮,可用精密铸造、压力铸造、
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MMT 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法
2)齿轮的热处理 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。