機械制造技術-教學配套課件-劉平-第6章-典型零件的加工

第6章

典型零件加工工藝尚

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件6/26/3

尚

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件

6.1

軸類零件加工6.1.1

軸類零件的種類結構特點及技術要求1．軸類零件的種類結構特點

軸類零件是用來支承傳動零件(如齒輪、帶輪等)傳遞轉矩

和承受載荷,

并保證裝在軸上的零件具有一定的回轉精

度。

軸類零件的加工表面,

通常有內外圓柱面、圓弧面、圓

錐面、螺紋、花鍵、鍵槽、環(huán)槽、齒輪等。

軸類零件按其結構形狀可分為光軸、臺階軸、花鍵軸、

空心軸和曲軸等。6/26/3(a)光軸（b）臺階軸（c）花鍵軸（d）空心軸（e）曲軸尚

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件6/26/3

尚

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件

2.軸類零件的技術要求（1)

加工精度1）尺寸精度

主要是指軸的直徑尺寸精度和長度尺寸精度。根據使用

要求主要軸頸直徑尺寸的公差等級通常為IT6～IT9,

特

別精密的軸頸為IT5。長度尺寸精度一般按未注公差尺

寸的要求

,

臺階軸各臺階的長度要求較高時

,

其公差

約為

±0.05～0.2mm。6/26/32)

幾何形狀精度

主要是指軸頸的幾何形狀精度

(直線度、圓度、

圓柱度),

一般應限制在直徑公差范圍內。對幾

何形狀精度要求較高時,

可在零件圖上標注出規(guī)

定允許的偏差值。尚

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件6/26/33)

相互位置精度

保證裝配傳動件的配合軸頸與裝配軸承的支承軸

頸的同軸度

,

是軸類零件相互位置精度的普遍

要求。普通精度的軸,

配合軸頸對支承軸頸的徑

向圓跳動一般為0.01～0.03mm;

高精度軸為

0.001～0.005mm

。尚

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件6/26/3（2)

表面粗糙度

配合孔的表面粗糙度值為

Ra1.6～0.4

μm,

配

合軸頸的表面粗糙度值為

Ra0.04～0.1μm,

一

般非配合表面粗糙度約為

Ra6.3～1.6

μm

。尚

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件6/26/36.1.2

軸類零件的材料和毛坯1、軸類零件的材料

一般軸類零件的材料常用45

鋼,

并根據不同的工作條件采用不同的熱處理規(guī)范(

如正火、調質、淬火、表面淬火等),

以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。

對于中等精度而轉速較高的軸類零件,

可選用40Cr、4OMnVB等中碳合金結構鋼。這類鋼經調質和表面淬火后

,具有較高的綜合力學性能。

精度較高的軸,

有時還用彈簧鋼65Mn

和軸承鋼GCr15等材料,

通過調質和淬火(表面淬火)處理后,

具有很高的耐磨性和耐疲勞性能。尚

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件6/26/3

對于在高轉速、重載荷條件下工作的軸,

可選用

20Cr,20MnVB,20CrMnTi等低碳合金結

構鋼,

經滲碳、淬

火處理后,

具有很高的表面硬度,

耐沖擊韌度和強度,

但熱處理時變形較大。

特別重要的軸,

可采用38CrMoAlA氮化鋼,

經調質和表面

氮化處理后,

表面硬度很高,

有優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞

性能,

氮化處理時因溫度低,

又不需淬火,

故熱處理變

形很小。但氮化鋼的價格昂貴。尚

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件6/26/3機床主軸種類材料預備熱處理方法最終熱處理方法表面硬度(HRC)車床、銑床、鉆床主軸45正火或調質局部淬火后回火45～52平面磨床主軸外圓磨床砂輪架、頭架主軸9Mn2V鍛造后球化退火調質淬火后去應力回火62精密車床主軸40Cr調質局部淬火后回火52～56齒輪磨床主軸20CrMnTi正火滲碳淬火后回火58～63臥式鏜床主軸高精度外圓磨床砂輪架主軸38CrMoAlA調質除應力處理氮化65以上（HV＞900）

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件機床主軸常用材料及熱處理方法6/26/3

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件

2．軸類零件的毛坯

軸類零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件,

只有某

些大型或結構復雜的軸才采用鑄鋼件,曲軸常采

用球墨鑄鐵鑄件。光軸或直徑相差不多的臺階軸

常用熱軋或冷拉棒料。

由于毛坯經加熱鍛造后,

能使金屬內部纖維組織

沿表面均勻分布,

從而可以得到較高的抗拉、抗

彎強度，所以一般比較重要的軸多采用鍛件。6/26/3

尚

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件

6.1.3

軸類零件加工工藝花鍵軸的零件圖見圖所示?；ㄦI軸加工工藝過程見表所

示。6/26/3

尚

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件花鍵軸的加工工藝過程6/26/3尚

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件6/26/3

尚

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件

6.1.4

軸類零件加工工序分析1．花鍵軸的加工工序分析（1)

花鍵軸的技術條件和工藝分析1）熱處理工序的安排

花鍵軸中的技術條件為調質處理后硬度達24OHBS。調質

處理的工序,

可安排在粗車前或粗車后,

安排在粗車后

進行調質比較合理,

因為這樣可消除粗車時產生的內應

力。6/26/3花鍵軸的各檔外圓尺寸精度,

要求都比較高,

用精車或磨

削的方法都能達到。在車削和磨削外圓時,

均以兩端中

心孔作為精基準定位。而加工兩端面和中心孔以及左端

螺孔時,

均以外圓作為粗基準。由于熱處理時中心孔易

產生變形或銹蝕,

故最好能安排研中心孔工序,

其順序

放在車孔口倒60°和120°角之后,

半精車外圓之前。

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件2)

定位基準的選擇6/26/3精度不高的花鍵軸可在銑床上用分度頭在兩頂尖

中安裝,

用成形銑刀銑出。精度要求較高的花鍵

軸須在專用的花鍵銑床上，用花鍵滾刀加工。若

花鍵軸表面需經淬火處理

,

則需用花鍵磨床進

行磨削。

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件3）花鍵的加工6/26/3花鍵軸的加工工藝路線為：

備料→車端面、鉆中心孔→粗車→鉆孔(車床)

→攻螺紋

(鉗工)→調質→精車→粗滾花鍵→精

滾花鍵→修毛刺→磨外圓→車(去工藝夾頭)

→

清洗→檢驗入庫。

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件（2)

花鍵軸的加工工藝6/26/3

尚

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件

6.2

套類零件加工6.2.1

套類零件的種類結構特點及技術要求1．套類零件的種類結構特點

套類零件主要用來支承旋轉軸和軸上零件

,

在

工作時承受徑向或軸向載荷

,

夾具上用的鉆套

和鏜套可起導向作用。常見的套類零件形狀見圖

所示。6/26/3（a）（b）

滑動軸承（c）

鉆套（d）

軸承襯套（e）

汽缸套（f）

液壓套尚

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件6/26/3（1）內孔

內孔是套類零件起支承或導向作用最主要的表面

,

通

常它與運動著的軸、刀具或活塞相配合。內孔直徑的尺

寸公差等級一般為

IT7,

精密軸套有時取

IT6,

液壓缸

的內孔一般取

IT8,

若與其相配的活塞上有密封圈

,

則可降低為

IT9

。

尚

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件2．套類零件的技術要求6/26/3

內孔的形狀精度,

應控制在孔徑公差范圍內。對于某些

精密軸套的內孔可控制在孔徑公差的

1/2～1/3

范圍

內。長套筒零件除了對孔的圓度和圓柱度要求外,

還應

注意孔軸線的直線度要求。

為了保證零件的功用和提高其耐磨性,

內孔的表面粗糙

度值一般為

Ra1.6～0.1μm；要求高的內孔,

表面粗糙

度值可達

Ra0.04μm

。尚

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件6/26/3

尚

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件

（2)

外圓

外圓表面是套類零件本身的支承面,

常以過盈配

合或過渡配合與箱體或機架上的孔相聯接。

外徑的公差等級通常為

IT6～IT7；

形狀精度控制在外徑公差范圍以內；表面粗糙度值為

Ra3.2～0.4

μm。

對于長套筒零件,

其外圓往往作為加工內孔時的輔助定

位基準,

因此對外圓提出較高的形狀精度和等直徑要

求。6/26/3(3)

內外圓之間的同軸度

當內孔的最終加工是將套壓入箱體或機座后進行

時,

套內外圓間的同軸度要求較低;

若套的最終

加工是在裝配前完成時,

內外圓的同軸度要求較

高,

一般為

0.01～0.05mm

。尚

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件6/26/3(4)

孔軸線與端面的垂直度

套的端面在工作時若承受軸向載荷,

或在加工中

作為定位基準面時,

端面與孔軸線的垂直度要求

都較高,

一般為

0.02～0.05mm。尚

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件6/26/3

尚

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件

6.2.2

套類零件的材料和毛坯1．套類零件的材料

套類零件一般用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅等材料制

成。有些滑動軸承采用雙金屬結構,

即用離心鑄

造法在鋼制外套的內壁上澆注錫青銅、鉛青銅或

巴氏合金等軸承合金材料,

這祥既可節(jié)省貴重的

有色金屬,

又能提高軸承的承載能力和使用壽

命。6/26/3套類零件的毛坯選擇,

與零件的材料、結構、尺寸以及生

產批量等有關?？讖捷^小的套筒(

如直徑小于2Omn

)

,

一般選擇熱軋或冷拉棒料,

也可采用實心鑄件。孔徑較

大時,

常采用帶孔的鑄件和鍛件或無縫鋼管。對某些薄

壁軸瓦可用雙金屬板料彎曲而成。大量生產時,

可采用

冷擠壓和粉末冶金等先進的制造工藝,

既能提高生產率

又可節(jié)約金屬材料。

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件2．套類零件的毛坯6/26/3

尚

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件

6.2.3

套類零件加工工藝過程V帶輪的零件圖見圖所示。V

帶輪的加工工藝過程見表所

示。6/26/3尚

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件V

帶輪的加工工藝過程6/26/3尚

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件6/26/3尚

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件6/26/3尚

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件6/26/3尚

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件6/26/3尚

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件6/26/3

尚

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套

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件

6.2.4

套類零件加工工序分析1．V帶輪的加工工序分析(1)V

帶輪的技術條件分析

V帶輪見圖所示。其技術條件和結構如下：

零件的外形呈臺階狀

,

三級大外圓

上各有兩條寬

13.4mm

、深

12.5mm

的

38°

V

形帶槽

,

小外圓上有

七條寬

3.8mm

、深

4mm

的

38°V

形帶槽。6/26/3尚

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件6/26/3

左端內孔為基準孔,

因是基軸制過渡配合的孔,

內裝滾動軸承。V

帶輪靠滾動軸承在軸上空轉。右端內孔為,

雖未標注與基準孔的同軸度要求,

但在加工時應控制兩孔同軸,否則在裝配時會產生困難。尚

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套

課

件6/26/3

零件外形臺階長度尺寸分別為

60mm

、

100mn

、

14Omm

和

180mm,

相互之間的距離均為

4Omm。

零件為

HT200

鑄鐵件

,

加工余量較多。

各

V

形帶槽兩側面對￠68J7

基準孔軸線的圓跳動公差

均為

0.1mm

。加工時應保證達到要求。

除￠568J7

基準孔的表面粗糙度值為

Ra1.6

μm

外

,

其余均為

Ra3.2

μm

。尚

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件6/26/3

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件

(2)V

帶輪的加工工藝分析1）加工方式的確定該零件在小批生產情況下應采

用工序相對集中的方式加工。

坯料為鑄鐵件,

加工余量多且外圓直徑較大,

整個零件

較為笨重,

應減少工件搬運和裝夾的次數。

零件尺寸較多,

若工序分散,

則不利于保證各部分尺

寸。

零件相互位置精度要求較高的部位,

應盡量在一次裝夾

中加工,

如￠68J7

內孔和內端面。6/26/3

內孔為基準孔

,

是該零件的設計基準、裝配基

準和測量基準

,

其孔徑尺寸和表面粗糙度必須達到圖樣

要求。

為確保

V

帶槽兩側面對￠68J7

內孔軸線的斜向圓跳動

誤差在公差范圍內

(

小于0.1mm),

在車削前必須進行正

確的找正和裝夾。

尚

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套

課

件2）主要精度尺寸的加工工藝分析6/26/3

在車削

38°V

形帶槽

時,

因槽較寬且深,

可先用直槽刀車至槽

底,

再用成形刀車

削。如車削時產生振

動,

可調整切削用量

或用輔助工具支撐,

如圖所示。用輔助工具支承車削V形帶輪尚

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課

件6/26/3用百分表定位尚

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配

套

課

件6/2

車削右端

38°小

V

形帶槽

時,

為確保

V

形帶槽中心

距

4.8

±

0.05mm,

可用成

形刀車削。

當第一條槽

(

至端面距離

6.2mm)

車好

后,

可移動小滑板根據百分

表讀數定位,

車削以后各槽,

如圖

所示。即車好第一條

槽后,

退出中滑板并保持原

軸向位置,

移動小滑板

4.8mm(

讀數通過百分表獲

得

)

車第二條槽,

以后各

槽均用此法依次車削。

6/3

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件

6.3

板蓋類零件加工6.3.1

板蓋類零件的種類結構特點及技術要求1.

板蓋類零件的種類結構特點

蓋板零件種類較少，結構較為簡單，其主要特征

是平面，尺寸精度要求不高，但平面形狀精度要

求較高。典型的蓋板零件有，液壓閥體蓋，減速

器箱體蓋，機床主軸箱蓋等。6/26/32.

板蓋類零件的技術要求(1)

主要平面的形狀精度

蓋板零件的主要平面是以箱體平面精密接觸，對

有些要求較高的，需精密接觸的平面，其平面須

經刮研或，磨削精度加工，平面度在0.05mm范圍

內。尚

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課

件6/26/3（2）表面粗糙度

蓋板零件平面的表面粗糙度，如一般接觸平面表

面粗糙度值為Ra1.6～3.2um，平面形狀精度要求

較高的平面的表面粗糙度值為Ra1.6um以內。尚

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件6/26/3

尚

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課

件

6.3.2

板蓋類零件的材料和毛坯1．板蓋類零件的材料

一般蓋板零件的材料常用灰鑄鐵，灰鑄鐵具有容

易成型，切削性能好抗震性能好，成本低等優(yōu)

點。常用牌號為HT150～HT250，尤以HT200用得

最廣，在單件或小批量生產的情況下，為了縮短

生產周期，避免制造木模，可采用鋼板或鋼板焊

接。6/26/32．板蓋類零件的毛坯

毛坯的精度和加工毛坯的精度和加工余量應視生

產批量而定。當單件、小批生產時

,

一般采用

術模手工造型

,

毛坯的精度低

,

加工余量較

大。當成批或大量生產時

,

可采用金屬模機器

造型

,

毛坯的精度高

,

加工余量較少。尚

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件6/26/3

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課

件

6.3.3

板蓋類零件加工工藝過程曲軸箱蓋零件見圖所示。曲軸箱蓋的加工工藝過程見表所

示。6/26/3

尚

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課

件曲軸箱蓋的加工工藝過程6/26/3尚

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件6/26/3

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件

6.4

叉架類零件加工6.4.1

叉架類零件的種類結構特點及技術要求1．叉架類零件的種類結構特點

叉架零件種類較多，結構有簡單的也有復雜的，

其主要特征是基準平面，單孔、多孔等，孔的尺

寸精度和平面相互位置精度要求較高。6/26/3

尚

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課

件

2．叉架類零件的技術要求

托架的基準平面一般都是裝配或加工中的定位基準面，

直接影響托架與機器總裝或與其他零件部裝時的相對位

置和接觸剛度，也影響叉架加工中的定位精度。

一般叉架的裝配和定位基準面的平面度在0.05mm范圍

內，表面粗糙度值為Ra1.6um以內。精密托架上的裝配和

定位基準面的平面度在0.02mm范圍以內，基準平面須經

刮研或磨削等精加工，表面粗糙度值為Ra0.8以內，以保

證接觸良好。6/26/3

尚

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課

件

6.4.2

叉架類零件的材料和毛坯1．叉架類零件的材料

一般叉架類零件的材料常用灰鑄鐵，灰鑄鐵具有

容易成型，切削性能好抗震性能好，成本低等優(yōu)

點。常用牌號為HT150～HT250，尤以HT200用得

最廣，在單件或小批量生產的情況下，為了縮短

生產周期，避免制造木模，可采用鋼板或鋼板焊

接。6/26/32.

叉架類零件的毛坯

毛坯的精度和加工毛坯的精度和加工余量應視生

產批量而定。當單件小批生產時,

一般采用術模

手工造型,

毛坯的精度低,

加工余量較大。當成

批或大量生產時,

可采用金屬模機器造型,

毛坯

的精度高,

加工余量較少。尚

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件6/26/3

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件

6.4.3

叉架類零件加工工藝過程托架的零件見圖所示。托架的加工工藝過程見表所示。6/26/3尚

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件

托架的加工工藝過程6/26/3尚

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件6/26/36.5

箱體零件加工6.5.1

箱體零件的種類結構特點及技術要求1．箱體零件的種類結構特點

箱體零件的種類較多，結構較為復雜，其主要特征是平面

多、孔多

;

孔的尺寸精度和相互位置精度要求較高。

典型的箱體零件有：液壓閥體、減速器箱體、機床主軸箱、進給箱箱體等。

箱體是構成機器的主要零件

,

也是箱體部件的基礎零件。箱體零件的加工質量

,

直接影響機器的精度、性能和壽命。尚

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課

件6/26/3（a）

車床主軸箱（b）

車床進給箱（c）

減速箱（d）

剖分式減速箱尚

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件6/26/3(1)

支承孔的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度

箱體上的主要支承孔

(

如主軸孔

)

的尺寸公差

等級為

IT6

級

,

圓度為

0.006～0.008mm,

表

面粗糙度值為

Ra0.8～0.4

μm

。其它支承孔的

尺寸公差等級為

IT6～IT7

級

,

圓度在

0.0lmm

左右

,

表面粗糙度值為

Ra1.6～0.8

μm

。

尚

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配

套

課

件2、箱體零件的技術要求6/26/3箱體上有齒輪嚙合關系的孔系之間,

應有一定的

孔距尺寸精度和平行度要求,

否則會影響齒輪的

嚙合精度,

使工作時產生噪聲和振動,

并影響齒

輪使用壽命。支承孔間中心距允差一般為±

0.05mm;

軸心線的平行度0.03～0.lmm/

30Omm;

同軸線孔的同軸度為

0.02mm

。

尚

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配

套

課

件（2)

支承孔之間的相互位置精度6/26/3（3)

主要平面的形狀精度、相互位置精度和表面

粗糙度

箱體的主要平面一般都是裝配或加工中的定位基準面,

直接影響箱體與機器總裝時的相對位置和接觸剛度,

也

影響箱體加工中的定位精度。一般箱體上的裝配和定位

基面的平面度在

0.05mm

范圍內;

表面粗糙度值為

Ra1.6

μm

以內。主要結合平面須經刮研或磨削等精加

工,

以保證接觸良好。尚

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配

套

課

件6/26/3（4)

支承孔與主要平面間的相互位置精度

箱體的主要支承孔與裝配基面的位置精度由該部

件裝配后精度要求所確定,

一般為0.02mm

左

右。一般多采用修配法進行調整,

若采用完全互

換法,

則應由加工精度來保證,

所要求的精度就

較高。尚

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套

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件6/26/3

尚

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配

套

課

件

6.5.2

箱體零件的材料和毛坯1．箱體零件的材料

一般箱體零件的材料常采用灰鑄鐵

,

灰鑄鐵具

有容易成形、切削性能和抗振性能好、成本低等

優(yōu)點。常用牌號為

HT150～HT250,

尤以

HT200

用得最廣。在單件或小批生產情況下

,

為

了縮

短生產周期

,

避免制造木模

,

可采用鋼板焊

接。6/26/3毛坯的精度和加工余量應視生產批量而定。當單件、小批

生產時,

一般采用術模手工造型,

毛坯的精度低,

加工

余量較大。當成批或大量生產時,

可采用金屬模機器造

型,

毛坯的精度高,

加工余量較少。在單件或小批生產

中直徑大于

5Omm

的孔,

或在成批生產時直徑大于

30mm

的孔,

一般都在毛坯上先鑄出孔,

以節(jié)省機械加工工作

量和節(jié)約材料。

尚

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件2．箱體零件的毛坯6/26/3

尚

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件6.5.3

箱體零件加工工藝過程

圖為鏜床減速箱箱體的零件圖。6/26/3

尚

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件減速箱箱體加工工藝過程6/26/3尚

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件6/26/3尚

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課

件6/26/3

上圖為鏜床的減速箱箱體,

材料為

HT150

鑄鐵

,

小批量生產。各工序均在通用機床上加工,

各平

面加工前均需進行劃線,

劃線以頂面及兩主要孔

A

、

B

為基準,

應使各加工面有足夠的加工余

量,

并盡量照顧到加工表面與非加工表面間的位

置要求。

尚

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課

件6.5.4

箱體零件加工工序分析6/26/3

該箱體上直徑￠35

、￠54、￠47

三個孔的精度

要求高,

又有相互垂直度的要求,

為提高生產率

和保證加工質量,

須用專用夾具安裝。尚

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課

件6/26/3

箱體上孔系的設計基準和裝配基準為

15mm厚的凸臺頂面

(

裝配時該面與機體接觸

,

倒掛在機體上

),

其表面粗

糙度值為

Ra2.5

μm

。若選用該面作為定位基準,

雖然

符合

“基準統(tǒng)一”

原則,

對保證加工精度有利,

但夾具

較為復雜,

測量又較困難,

故改為選用底面作為工藝基

準,

并提高其加工精度為

15

±0.03mm,

表面粗糙度值

提高為

Ra2.5

μm,

以保證尺寸

90

±0.1mrn

的精度。尚

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件6/26/3

尚

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課

件

6.6

圓柱齒輪加工6.6.1

齒輪的種類結構特點及技術要求1．齒輪的種類結構特點

齒輪的結構因使用要求不同而具有各種不同的形

狀。按齒形可分為直齒、斜齒和人字齒等;

按結

構特點大致可分為盤形齒輪、內齒輪、套筒齒

輪、扇形齒輪、帶軸齒輪和齒條等。6/26/3(a),(b),(c)

單聯，雙聯和三聯齒輪(d)

套筒齒輪(e)

齒條(f)

扇形齒輪(g)

連軸齒輪(i)

內齒條尚

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課

件6/2(h)

裝配式齒輪

6/3

齒輪制造應滿足齒輪傳動的使用要求。齒輪傳動

的一般要求為

:

傳遞運動準確、傳動平穩(wěn)、齒面接觸良好和齒側

間留有適當的間隙等。

尚

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件2．齒輪的技術要求6/26/3尚

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件6/2

現行的國家標準

GB10095-88

《漸開線圓柱齒輪

精度》對平行軸傳動的漸開線圓柱齒輪及其齒輪

副規(guī)定了12

個精度等級

,

從

1～12

級精度依

次降低。

1～2

級是有待發(fā)展的精度等級

;

3～5

級為高精度等級

;6～8

級是中精度等級

;

9

～12

級屬低精度等級。

中精度等級中的

7

級是基礎級

,

它是設計中普遍采用

的

,

也是加工中用一般切齒工藝便能達到的精度等級。

6/3

該標準齒輪每個精度等級的各項公差分成三個公

差組。

公差組

I

主要控制齒輪一轉內回轉角的全部誤差

,

它主要影響傳遞運動的準確性

;

公差組Ⅱ主要控制一個齒距角度范圍內的轉角誤差

,

它主要影響傳動的平穩(wěn)性

;

公差組

Ⅲ

主要控制齒面的接觸痕跡

,

它主要影響齒

輪所受載荷分布的均勻性。尚

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課

件6/26/3公差組公差與極限偏差項目對傳動性能的主要影響ⅠFi′、Fp、Fpk、Fi"、Fr、Fw傳遞運動的準確性Ⅱfi′、fi"、±fpt、±fpb、ff、ffβ傳遞運動的平穩(wěn)性ⅢFβ、Fb、Fpx載荷分布的均勻性齒輪公差組尚

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課

件6/26/3

齒輪制造時,

除了注意上述有關各項精度要求外,

還應

重視切齒前齒坯加工的精度要求。

因為齒坯的內孔

(

或軸頸

)

和基準端面常是齒輪加工、檢驗和裝配的基

準,

齒坯加工的精度對齒

輪加工和傳動的精度均有很大

的影響。齒坯公差主要包括基準孔

(

或軸

)

的直徑公

差、徑向圓跳動和基準端面的端面圓跳動。尚

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課

件6/26/3齒坯公差尚

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課

件6/26/3尚

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課

件6/26/3標準對齒輪工作齒面和齒坯基準面的表面粗糙度未作具體規(guī)定,

表

所列數據可供參考。尚

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課

件6/26/3

尚

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課

件

6.6.2

齒輪的材料和齒坯1．齒輪的材料(1)

中碳結構鋼

(

如45鋼

)

經調質或表面淬火

這種鋼經熱處理后,

綜合力學性能較好,

但切削性能較

差,

齒面粗糙度較粗。由于45鋼淬透性差,

整體淬火后

變形大,

所以一般采用齒面表面淬火,

硬度可達48～

5OHRC,

而內部保持一定的韌性。主要適用于低速、輕載

或中載的一些不太重要的7級精度以下齒輪。6/26/3(2)中碳合金結構鋼

(

如40Cr)

經調質或表面淬火

這種鋼經熱處理后,

綜合力學性能較

45

鋼好,

齒面硬

度可達

52～58HRC,

且熱處理變形小。適用于速度較

高、載荷較大及精度為6級以上的齒輪。某些高速齒輪為

提高齒面的耐磨性,

減少熱處理后的變形,

可選用氮化

鋼進行氮化處理。尚

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課

件6/26/3(3)低碳合金結構鋼

(

如20Cr)

經滲碳或碳氮共滲

這種鋼經滲碳淬火后,

齒面硬度可達58～63HRC,

內部又

有較高的韌性,

既耐磨又能承受沖擊載荷,

適用于高

速、中載或受沖擊載荷的齒輪。滲碳工藝比較復雜,

淬

火后齒輪變形較大,

對高精度齒輪還需進行磨齒,

其成

本較高。因此,

有些齒輪可采用碳氮共滲,

此法比滲碳

變形小,

但滲層較薄,

承載能力不及滲碳。尚

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件6/26/3(4)

鑄鐵

鑄鐵容易鑄成復雜形狀的齒輪,

其切削加工性好,

成本

低,

但抗彎強度、耐沖擊和耐磨性能差。故常用于受力

不大、沖擊小、低速的齒輪,

如機床中大直徑回轉工作

臺的齒輪、進給機構和操縱機構中的齒輪等。常用的鑄

鐵型號有

HT200

和

HT300

。尚

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課

件6/26/3(5)

有色金屬

有色金屬作為齒輪材料的有黃銅

HPb59-1

、青銅

QSnP10-1

和鋁合金

LC4

等。黃銅的切削性能良好,

易

獲得較細的表面粗糙度,

抗腐蝕性能好,

常用來制造要

求耐腐蝕的齒輪。青銅有較高的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性,

常用來制造蝸輪。有色金屬多用于儀器、儀表中的小模

數齒輪。尚

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件6/26/3(6)

非金屬材料

尼龍、夾布膠木、塑料等非金屬材料也常用來制

造齒輪。這些材料具有容易加工、傳動噪聲小、

耐磨、減振性好等優(yōu)點,

適用于輕載、需減振、

低噪聲、潤滑條件差的場合。尚

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課

件6/26/32．齒輪的齒坯齒輪的毛坯種類有棒料、鍛件、鑄件。

棒料用于小尺寸、結構簡單而且強度要求不高的齒輪。

當齒輪要求強度高、耐磨、耐沖擊時多采用鍛件,

鍛造后的毛坯要經過正火處理,

以消除鍛造應力,

改善晶粒組織和切削性能。

當直徑很大旦結構復雜,

不便鍛造的齒輪,

可采用鑄鋼件。鑄鋼的齒輪坯晶粒較粗,

力學性能較差,

且加工性能不好,

故應經過正火處理,

消除內應力和硬度的不均勻性,

以改善加工性能。尚

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課

件6/26/3

齒輪的齒形加工分為無屑加工和切削加工兩大類。

無屑加工包括熱軋、冷軋、冷擠、壓鑄和粉末冶

金等,

無屑加工具有生產率高、材料消耗少、成

本低等優(yōu)點,

但因加工精度不高,

目前尚未廣泛

應用。

齒形切削加工按其加工原理可分為仿形法和展成

法。

尚

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件6.6.3

漸開線齒形加工方法6/26/3

仿形法是采用刀刃形狀與被加工齒輪齒槽形狀相

仿的成形刀具來進行齒形加工。常用的有模數銑

刀銑齒、齒輪拉刀拉齒和成形砂輪磨齒等。

展成法是利用齒輪嚙合原理進行的齒形加工。常

用的有滾齒、插齒、剃齒、珩齒和磨齒等。這種

加工方法的加工精度和生產率較高,

所以在生產

中廣泛應用。尚

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課

件6/26/3尚

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課

件6/26/3尚

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課

件6/26/3

尚

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課

件

1.

滾齒加工（1）滾齒原理

圖是用齒輪滾刀加工齒輪的原理

,

齒輪滾刀相當于一個

經過開槽和鏟齒的蝸桿

,

具有許多切削刃并磨出后角。

由于蝸桿的法向截面近似于齒條形

,

當滾刀旋轉時

,

就相當于一根齒條在移動

(

圖

(d)),

如果被切齒輪與

移動的齒條互相嚙合轉動

,

滾刀切削刃的一系列連續(xù)位

置的包絡線就形成被切齒輪的齒廓曲線

(

圖(e))

。6/26/3尚

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課

件

展成法滾齒原理6/26/3

尚

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課

件

（2）滾齒工藝特點

滾齒是齒形加工中應用最廣的一種加工方法,

其

生產率較高,

除可加工圓柱齒輪外,

還可加工蝸

輪。

滾齒既可用于齒輪的粗加工,

也可用于精加工。

對于8、9級精度齒輪,

可直接經滾齒加工后獲

得。當采用AA級齒輪滾刀和高精度滾齒機時,

也

可直接加工出7級精度的齒輪。6/26/3（3)

提高滾齒生產率的途徑

高速滾齒

改進刀具結構

采用對角滾齒法（a）對角滾齒（b）一般滾齒尚

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課

件6/26/3

尚

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課

件

2.插齒加工（1)

插齒原理

插齒和滾齒一樣

,

是利用展成法原理來加工齒輪。插齒

刀和工件相當于一對軸線相互平行的圓柱齒輪相嚙合

,

而插齒刀就像一個磨有前、后角而形成刀刃的齒輪

,

如

圖

所示。6/26/3

插齒是生產中常用的一種切齒方法。和滾齒相比

較,

插齒在加工精度、生產率和應用范圍等方面

均有一些特點。

插齒的齒形精度比滾齒高,

插齒所得的齒形粗糙

度比滾齒細,

齒形誤差也較小。

滾齒的周節(jié)累積誤差較小

。

尚

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課

件（2)

插齒的工藝特點6/26/3

插削模數較大的齒輪時,

生產率比滾齒低。但在

加工小模數、多齒數和齒寬較窄的齒輪時,

其生

產率比滾齒高。

插齒的應用范圍比滾齒要廣,

它除了能加工圓柱

直齒輪外,

還能加工多聯齒輪、內齒輪、扇形齒

輪和齒條等。也可以通過插齒機上的附屬裝置加

工螺旋齒輪,

但不如滾齒方便,

插齒還不能加工

蝸輪。尚

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課

件6/26/3（3)

提高插齒生產率的途徑

高速插齒

提高圓周進給量尚

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課

件6/26/3

3.磨齒加工

磨齒是齒形加工中精

度最高的一種方法。適用于

淬硬齒輪的精加工,

其精度可達4～6級,

表面粗糙度值為Ra0.80～0.20μm

。磨齒對齒輪誤差或熱處理變形具有較強的修正能力,

故多用于硬齒面的高精度齒輪、插齒刀和剃齒刀等的精加工。但磨齒的生產率低,

加工成本很高。尚

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課

件6/26/3

磨齒按加工原理分為仿形法和展成法兩類。

仿形法是用成形砂輪直接磨出漸開線齒形,

生產率較

高,

但精度較差,

目前生產中很少應用。

展成法是根據齒輪與齒條嚙合原理,

即將砂輪修整成

假想齒條的單側或雙側表面,

通過與工件的嚙合運動

包絡出齒輪的漸開線齒面。尚

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課

件6/26/3（a）錐形砂輪磨齒（c）

蝸桿砂輪磨齒

尚

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課

件

（1)

磨齒方法根據砂輪形狀的不同

,

展成法磨齒可分為

:

錐形砂輪

磨齒、碟形砂輪磨齒、大平面砂輪磨齒和蝸桿砂輪磨齒

等四種方法。6/2（b）蝶形砂輪磨齒

6/3

尚

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課

件

（2)

磨齒工藝參數的選擇1)

磨齒余量

磨齒余量直接影響磨齒效率和質量。磨齒余量大

小主要取決于齒輪尺寸、磨齒前加工精度和熱處

理變形。高頻淬火變形小磨齒余量可少些;

滲碳

淬火變形大磨齒余量可多些,

對于中等尺寸的淬

火齒輪,

一般取0.3mm左右。6/26/3

尚

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課

件

2)磨齒切削用量磨齒的切削用量包括磨削速度、磨削深度、縱向進給量和

展成進給量等。磨削速度即砂輪旋轉的圓周線速度,

一

般為30m/s。磨削深度指一次磨削中齒面法向切入的深度,

粗磨時可大些;

精磨時應小些,

碟形砂輪磨齒時較小

(

粗磨0.02～0.05mm,

精磨≤0.01mm)

。錐形砂輪磨齒

時較大(粗磨0.03～0.lmm;

精磨≤0.01mm)

。縱向進給

量指砂輪沿工件軸向的進給量,

碟形砂輪磨齒時為2～

4m/mim；錐形砂輪磨齒時為5～7m/mim；蝸桿砂輪磨齒時

為0.5～3mm/rω。6/26/3

尚

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課

件

6.6.4

圓柱齒輪加工工藝過程1.普通精度圓柱雙聯齒輪的加工工藝過程

圖所示為一雙聯齒輪,

材料為40Cr,

精度為7FL,

齒部經

高頻淬火,

硬度為50～55HRC,

其加工工藝過程見表(中

批生產)

。6/26/3尚

輔

教

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課

件6/26/3尚

輔

教

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套

課

件6/26/36.6.5

圓柱齒輪加工工藝過程分析1.