汽车制造工艺学第9章齿轮加工工艺课件

标题添加点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容总体概述点击此处输入相关文本内容标题添加点击此处输入相关文本内容2一概述（一）齿轮的结构特点（二）齿轮的技术要求（三）齿轮的材料和毛坏二齿轮机械加工工艺（一）齿轮加工的定位基准（二）齿坏加工（三）齿形加工（四）齿端倒角（略）三不同生产类型中齿轮机械加工的工艺过程3第二节 齿轮制造工艺2.1 2.1 概述 1.1.齿轮的结构特点 汽车的齿轮，按照结构的工艺特点可分为五类：1 1）单联齿轮，孔的长径比L LD1D1。2 2）多联齿轮，孔的长径比L LD1D1。(滑移齿轮）3 3）盘形齿轮，具有轮毂，孔的长径比L LD1D1。4 4）齿圈，没有轮毂，孔的长径比L LD1D1。（有图有真相）5 5）轴齿轮。4我叫齿圈 可改善齿的接触条件 提高传递转矩的能力，延长使用寿命。56782.2.齿轮的主要技术要求 （1 1）齿轮精度和表面粗糙度 载货汽车变速器的精度不低于8 8级，表面粗糙度不大于Ra3.2mRa3.2m；轿车齿轮的精度不低于7 7级，表面粗糙度不大于Ra1.6mRa1.6m。汽车驱动桥主动圆柱齿轮的精度不低于8 8级，从动圆柱齿轮的精度不低于9 9级。92.2.齿轮的主要技术要求 （2）齿轮孔或轴齿轮轴颈尺寸公差和表面粗糙度 齿轮孔或轴齿轮轴颈是加工、测量和装配时的基面，它们对齿轮的加工精度有很大影响，所以要有较高的加工精度和较小的表面粗糙度值。对于6级精度的齿轮，它的内孔为IT6，轴颈为IT5；对7级精度的齿轮，内孔为IT7，轴颈为IT6。对基准孔和轴颈的尺寸公差和形状公差应遵守包容原则，表面粗糙度为Ra0.400.80m。102.2.齿轮的主要技术要求 （3）端面圆跳动 带孔齿轮齿坯端面是切齿时的定位标准，端面对内孔在分度圆上的跳动量对齿轮加工精度有很大影响，因此，端面圆跳动量规定了较小的公差值。端面圆跳动量视齿轮精度和分度圆直径不同而异，对于67级精度齿轮，规定为0.0110.022mm。基准端面的表面粗糙度为Ra0.400.80m；非定位和非工作端面表面粗糙度为Ra6.325m。112.2.齿轮的主要技术要求 （4 4）齿轮外圆尺寸公差 当齿轮外圆不作为加工、测量的基准时，其尺寸公差一般为IT11IT11，但不大于0.1m0.1mn n（法向模数）。当它作为定位、测量的基准时，其尺寸公差要求较严，一般为IT8IT8。此外，还规定有外圆对孔或轴颈轴线的径向圆跳动的要求等。122.2.齿轮的主要技术要求 （5 5）齿轮的热处理要求 对常用的低碳合金钢，渗碳层深度一般取决于齿轮模数的大小。如中等模数m mn n3 35mm5mm的齿轮，渗碳层深度为0.90.91.3mm1.3mm，齿面淬火硬度565664HRC64HRC，心部硬度323245HRC45HRC。对中碳钢或中碳合金钢，经表面淬火后，齿面硬度不低于53HRC53HRC。133.3.齿轮的材料和毛坯 汽车的传动齿轮常用的材料是20CrMnTi20CrMnTi、20CrNiMo20CrNiMo、20CrMo20CrMo、20MnVB20MnVB、40Cr40Cr、40MnB40MnB和4545钢等。齿轮毛坯一般均采用模锻。当孔径大于25mm25mm，长度不大于孔径的2 2倍时，内孔亦可锻出(在卧式锻造机上，还可以锻出孔的长径比大于5 5的深孔)。钢材经模锻后，内部纤维对称于轴线，可以提高材料的强度。143.3.齿轮的材料和毛坯 粉末冶金锻造齿轮，是少切削、无切削的先进工艺之一。若采用粉末冶金锻造生产行星齿轮的毛坯，只要模具有足够的精度(不低于IT11IT11公差)，除了油孔、精磨内孔和球形端面之外，齿面不需加工就能满足公差和表面粗糙度的要求。为了满足内孔、球面和齿面的耐磨性，齿轮在精磨前须经热处理。153.3.齿轮的材料和毛坯 为了减少被加工齿轮在渗碳和淬火时的变形，要求毛坯的金相组织和晶粒大小均匀，锻件毛坯一定要经初步热处理(正火或退火)，以消除锻件的内应力和提高材料的切削性能。精密锻造、粉末冶金锻造(即粉末冶金精密锻造)的齿轮毛坯，齿轮精密锻造成形后齿面不需机械加工，只是内孔和端面留有适当的精加工余量。可提高生产率，降低生产成本，也节约了大量钢材。16常用的齿轮材料1、钢 为毛适合做齿轮？钢材的韧性好，耐冲击，还可以通过热处理和化学热处理改善其力学性能及提高齿面的硬度，所以最适合用来制作齿轮。（1）锻钢 除尺寸过大或者是结构形状复杂只适宜铸造外，一般都用锻造钢制造齿轮，常用的是含碳量在0.15%-0.6%的碳钢或者合金钢。锻钢的分类：1）经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢 适用于那些个对强度，速度及精度要求不高的齿轮，应采用软齿面以便切齿（保护刀具）。因此，要将齿轮毛胚经过常化（正火）或调质处理后切齿。精度一般为8级，精切可达7级。这类齿轮制造简便、经济、生产率高。17 2）需进行精加工的齿轮所用锻钢 高速、重载及精密机器（如精密机床、航空发动机）所用的主要齿轮传动，除要求材料性能必须优良、齿轮高强度、齿面高硬度外，还要进行磨齿等精加工。可以想见，必须是先切齿，在表面硬化处理，然后进行精加工。精度可高达4级和5级。（那是相当牛逼的有木有）不过，由于精度高，价格较贵。所用的热处理方法有：表面淬火、渗碳、渗氮，亦或是碳氮共渗！18（2）铸钢 铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经退火及常化处理，必要时也可进行调质。常用作较大尺寸的齿轮（比如，挖掘机、铲车）192 铸铁灰铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性都较差，但抗胶合及抗点蚀的能力好。灰铸铁齿轮常用于工作平稳，速度较低，功率不大的场合。天生我材必有用 老鼠的儿子会打洞20 3 非金属材料 你们家小屁孩子玩的玩具里面的齿轮 对高速、轻载及精度要求不高的齿轮传动 噪声小(不能吓着孩子)2122234.4.齿轮结构工艺性分析 齿轮的结构直接影响齿面加工方法的选择。对齿轮机械加工工艺性的分析，除适用对结构工艺性的一般分析外，采用传统加工方法时，还应考虑以下几方面：1 1）用滚刀加工双联齿轮的小齿轮时，大、小齿轮之间的距离B B要足够大，以免加工时滚刀碰到大齿轮的端面。24252 2）当齿轮较宽时，盘形齿轮的端面形状常做成有凹槽的形式。可减轻齿轮重量和减少机械加工量。但当齿轮尺寸较小和齿轮强度不足时，可采用下图的结构(真相就在下一页）3 3）盘形齿轮在滚齿机上加工时，为了提高生产率，常采用多件加工。4 4）汽车主减速器轴齿轮(主动锥齿轮)的结构，有悬臂式和骑马式两种。悬臂式轴锥齿轮的两个轴颈位于齿轮同一侧。2627282.2 2.2 齿轮机械加工工艺 1.1.齿轮机械加工的定位基准 齿坯和齿面加工时，通常采用基准重合与基准统一原则。选用齿轮的安装孔(或花键孔)及端面作为定位基准(基面)。但是，孔和端面应选哪一个作为主要的定位基准，要从定位的稳定性来决定。当齿轮孔的长径比L LD1时，应以孔作为主要的定位基面，装在心轴上，限制四个自由度；端面只限制一个自由度。此时，孔和心轴间的间隙是引起加工误差的主要原因。作为定位基准的孔应以较小的公差进行加工。29为了消除孔和心轴间的间隙影响，精车齿坯时，常用过盈心轴或小锥度心轴。预加工齿面时，可采用能自动定心的可涨心轴或分组的间隙心轴。当齿轮孔的长径比L LD D1 1时，应以端面作为主要的定位基准，限制三个自由度，内孔限制两个自由度。为使作为定位基准的孔和端面具有较高的垂直度，应采用一次安装同时加工孔和端面。303132对于轴齿轮，通常采用基准统一原则。即选择轴两端的中心孔作为定位基面，把轴齿轮安装在机床的前后顶尖上，加工轴的外圆表面、外螺纹、圆柱齿轮面和花键等表面。如以工件两端中心孔定位不方便或安装刚度不足时，有的工序可用磨过的两轴颈作为定位基准。加工轴齿的齿面时，常用两轴颈定位，装在精密的弹性夹头中进行加工。33若在轴上钻径向孔、铣键槽等，则常以两轴颈在两个V V形块上定位夹紧进行加工。用中心孔在机床两顶尖间定位时，定心精度高；用两轴颈在三爪自定心卡盘或弹性夹头里定位时，限于夹头结构的精度，定心精度较低，但夹紧力较大，安装刚度较好。342.2.齿轮的齿坯加工 齿坯加工是指齿轮齿形加工前的外圆、端面或孔的加工。齿坯加工常作为齿形加工、测量和装配的基准，齿坯的加工精度将影响齿形的加工精度。1 1）齿坯精度 齿轮在加工、检验和装夹时的径向基准面和轴向基准面应尽量一致。常以齿轮孔和端面为齿形加工的基准。齿坯精度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。35362 2）齿坯加工方案的选择齿坯加工的主要内容包括：齿坏的孔加工，端面和中心孔的加工（对于轴类齿轮）以及齿圈外圆和端面的加工；对于轴类齿轮和套筒类齿轮的齿坏，其加工过程和一般轴、套类基本相同。37（1 1）大批大量生产的齿坯加工大批大量加工中等尺寸齿轮齿坯时，多采用钻拉多刀车的加工方案。1 1）以毛坯外圆及端面定位，钻孔或扩孔；2 2）以孔定位及端面支承，拉孔；3 3）以孔定位，在车床上粗、精车外圆、端面、车槽及倒角等。38（2 2）成批生产的齿坯加工 成批生产齿坯时，常采用车拉车的工艺方案。1 1）以齿坯外圆或轮毂定位，粗车外圆、端面和内孔。2 2）以孔定位及端面支承，拉孔(或花键孔)。3 3）以孔定位，精车外圆及端面等。这种方案的特点是加工质量稳定，生产效率较高。当齿坯孔有台阶或端面有槽时，可以充分利用车床上的刀架来进行多工位加工，一次完成齿坯的全部加工。393.3.齿轮的齿形加工 按照齿形的加工原理，可分为成形法和展成法。采用指状铣刀铣齿，盘形铣刀铣齿，齿轮拉刀拉内、外齿等，属成形法加工。滚齿、剃齿、插齿、磨齿等，属展成法加工。40414243444546齿形加工方案的选择，主要取决于齿轮的精度等级、结构形状、生产类型和齿轮的热处理方法及生产工厂的现有条件。常用的齿形加工方案如下：（1 1）8 8级精度以下的齿轮 调质齿轮用滚齿或插齿就能满足要求。对于淬硬齿轮，可采用滚(插)齿剃齿或冷挤齿端加工淬火校正孔的加工方案。根据不同的热处理方式，在淬火前齿形加工精度应提高一级以上。47（2 2）6 67 7级精度的齿轮对于淬硬齿面的齿轮可采用滚(插)齿齿端加工表面淬火校正基准磨齿(蜗杆砂轮磨齿)。也可采用滚(插)、剃齿或冷挤表面淬火校正基准内啮合珩齿的加工方案，这种方案加工精度稳定，生产率高。48（3 3）5 5级以上精度的齿轮一般采用粗滚齿精滚齿表面淬火校正基准粗磨齿精磨齿的加工方案。大批大量生产时也可采用粗磨齿精磨齿表面淬火校正基准磨削外珩的加工方案。这种加工方案加工的齿轮精度可稳定在5 5级以上，且齿面加工质量好，噪声极低。磨齿是目前齿形加工中精度最高、表面粗糙度值最小的加工方法，最高精度可达3 34 4级（这个好像更牛逼）。492.3 2.3 齿轮机械加工的工艺过程 影响齿轮加工工艺过程的因素很多，其中主要有生产类型、对齿轮的精度要求、齿轮的结构形式、齿轮的尺寸大小、齿轮的材质和车间现有的设备情况。齿轮的工艺过程要根据不同的要求和生产的具体情况而采用不同的方案。即使是同一种齿轮，其工艺过程也由于各厂生产的具体情况不同而有所差别。50齿轮机械加工工艺过程归纳起来主要由以下几部分组成：基准面(齿轮内孔及端面或轴齿轮端面及中心孔)的加工；外表面及其他表面的加工；齿面的粗、精加工；热处理；修复定位基面及精加工装配基准(内孔及端面、轴颈、花键等)；齿面进行热处理后的精加工；主要工序后，对工件清洗、中间检验和最终检验。5152Q&A问答环节敏而好学，不耻下问。学问学问，边学边问。Heisquickandeagertolearn.Learningislearningandasking.53感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边结束语54谢谢聆听THANKYOUFORLISTENING演讲者：XX时间：202X.XX.XX55