机械制造工艺5 圆柱齿轮的机械加工工艺卡片设计

5－5 圆柱齿轮加工
(a)、 (b)、 (c) 单联、 双联、 三联盘形齿轮； (d) 内齿轮； (e) 套筒齿轮； (f) 轴齿轮； (g) 齿条
齿轮的加工工艺性：齿轮的结构形式直接影响
齿பைடு நூலகம்的加工工艺过程。
单齿圈盘类齿轮的结构工艺性最好，可采用任
何一种齿形加工方法加工轮齿；
双联或三联等多齿圈齿轮的小齿圈的加工受齿
圈间轴向距离的限制，其齿形加工方法的选择就受
到限制，加工工艺性差。
2.齿轮的技术要求
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。根据其使用条件，齿轮传动应满足 以下要求： （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。 （2） 工作平稳性。 要求齿轮传动平稳，无冲击，振动和噪声小，这就需要限 制齿轮传动时瞬时传动比的变化，即限制齿轮在转过一个齿形 角时的转角误差。
２) 型材 型材有很多的品种。常用型材的断面有 圆形、方形、长方形、六角形，以及管材、板材、带 材等。型材有热轧和冷拉两种 ３) 锻件 锻件能获得纤维组织的连续性和均匀分 布，从而提高了零件的强度，所以适用于制造强度要 求较高，形状比较简单的零件毛坯。 ４) 焊接件 将型钢或钢板焊接成所需要的结构件， 其优点是结构重量轻，制造周期短，但焊接结构的抗 振性差，零件的热变形大。 ５) 冲压件 冲压件的精度较高，冲压生产的效率 也比较高，适于加工形状复杂，批量较大的中小尺寸 板料零件。
学习情境5 圆柱齿轮的机械加工 工艺卡片设计
任务 直齿圆柱齿轮的加工
工艺规程制定
任务 直齿圆柱齿轮的加工工艺规程制定
给定任务：
图5-1所示为成批生产，材料为40Cr，精度为7级的双联圆 柱齿轮；图5-2所示为小批量生产，材料为40Cr，精度为6-5-5 的高精度单齿圆柱齿轮。试编制其机械加工工艺过程。
这种钢经渗碳或碳氮共渗等渗碳淬火后，齿面硬
度可达 58~63HRC， 而芯部又有较高的韧性， 既耐 磨又能承受冲击载荷， 适用于高速、 中载或有冲击 载荷的齿轮。 （4） 铸铁及其它非金属材料（如夹布胶木与尼
龙等）
这些材料强度低，容易加工，适用于一些较轻载 荷下的齿轮传动。
齿轮毛坯 棒料；小尺寸，结构简单，不太重要的齿轮 锻件：一般均采用锻造毛坯。强度高，耐磨，耐冲击 生产批量较小或尺寸较大的采用自由锻造，生产批量较大 的中小齿轮采用模锻。 铸钢：对于直径很大且结构比较复杂、不便锻造的齿轮， 可采用铸钢毛坯。铸钢齿轮的晶粒较粗，力学性能较差，且 加工性能不好，故加工前应先经过正火处理，消除内应力和 硬度的不均匀性， 以改善加工性能。
（2） 中碳合金结构钢（如40Cr）
这种钢进行调质或表面淬火后综合力学性能
较 45 钢好，且热处理变形小， 适用于速度较高、 载荷大及精度较高的齿轮。
某些高速齿轮，为提高齿面的耐磨性，减
少热处理后的变形，不再进行磨齿，可选用氮化
钢（如38CrMoAlA）进行氮化处理。
（3） 渗碳钢（如20Cr和20CrMnTi等）
3. 齿坯的技术要求 ——基准孔（或轴）的直径公差，基准端面的端面跳动
4.齿轮材料与毛坯
齿轮材料 齿轮的材料及热处理对齿轮的加工质量和使用性能都有很
大的影响， 选择时主要应考虑齿轮的工作条件（如速度与载
荷）和失效形式（如点蚀、 剥落或折断等）。 （1）中碳结构钢（如45钢） 这种钢经进行调质或表面淬火后，综合力学性能较好， 但齿面粗糙度较粗，主要适用于低速、轻载或中载的一般用途 的齿轮。
• 2. 选择毛坯应考虑的因素 • 毛坯质量的提高，对减少机械加工量，降低加工 成本，提高加工材料的利用率都是十分有利的。 但是，在一定的生产技术的条件下，毛坯质量的 提高也将伴随着毛坯制造难度的增加，也就意味 着毛坯制造成本的增加。因此，在选择毛坯材料 和制造方法时，应考虑如下几个问题。 • 1）零件生产纲领的大小 当零件产量较大时，应 选择精度和生产率比较高的毛坯制造方法。在单 件小批生产时，应选择精度较低和生产率较低的 毛坯生产方法。 • 2）毛坯材料及工艺特性 毛坯材料的选择一般是 根据零件在机器中的作用为依据的。主要是考虑 机器工作对零件强度、刚度、韧性、耐磨性、耐 腐蚀等方面的要求。在满足使用要求原前提下， 再来考虑加工工艺对毛坯材料及工艺性的要求。
图5-1 双联齿轮
图5-2 高精度齿轮简图
任务 直齿圆柱齿轮的加工工艺规程制定
任务分析：
1. 圆柱齿轮的功用与结构特点
(a)、(b)、(c)－单联、双联、三联盘形齿轮 (d)－内齿轮 (e)－套筒齿轮 (f)－轴齿轮 (g)－齿条 图5-3 圆柱齿轮的结构形式
任务分析：
1.齿轮的功用和结构特点 （1）功用：按照规定的速比传递运动和动力 。 （2）结构特点：工艺观点大体上可以把它们分为 齿圈和轮体两部分。 齿圈上的轮齿的分布形式：直齿，斜齿，人字齿， 单齿圈（工艺性好），多齿圈。 齿圈上的轮齿的齿形：渐开线齿轮和摆线齿轮 轮体的结构特点：盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、 扇形齿轮、内齿轮，齿条。 应用最广：渐开线齿形直齿盘形圆柱齿轮
知识准备：
一、毛坯的选择 1. 常见毛坯的种类 1）铸件 形状复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。目前铸 件大多用砂型铸造，它又分为木模手工造型和金属模 机器造型。 木模手工造型铸件精度低，加工表面余 量大，生产率低，适用于单件小批生产或大型零件的 铸造。金属模机器造型生产率高， 铸件精度高，但 设备费用高，铸件的重量也受到限制，适用于大批量 生产的中小铸件。其次，少量质量要求较高的小型铸 件可采用特种铸造（如压力铸造、离心制造和熔模铸 造等）。
（3）接触精度 齿轮在传递动力时，为了不致因载荷分布不均匀使接触
应力过大，引起齿面过早磨损，这就要求齿轮工作时齿面接触 要均匀，并保证有一定的接触面积和符合要求的接触位置。 （4） 齿侧间隙。 一对相互啮合的齿轮，其齿面间必须留有一定的间隙， 即为齿侧间隙，其作用是贮存润滑油，使齿面工作时减少磨损； 同时可以补偿热变形、弹性变形、加工误差和安装误差等因素 引起的齿侧间隙减小，防止卡死。