機械工藝實習(xí)報告

PAGEPAGE3《機械制造工藝學(xué)》實踐報告學(xué)號：201040110311姓名：馮義坤班級：本機制三班（一）齒輪的加工工藝過程及工序

a、工藝過程分析

⑴

定位基準(zhǔn)的選擇

對于齒輪定位基準(zhǔn)的選擇常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀不同，而有所差異。帶軸齒輪主要采用頂尖定位，孔徑大時則采用錐堵。頂尖定位的精度高，且能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一。帶孔齒輪在加工齒面時常采用以下兩種定位、夾緊方式：

1）以內(nèi)孔和端面定位

即以工件內(nèi)孔和端面聯(lián)合定位，確定齒輪中心和軸向位置，并采用面向定位端面的夾緊方式。這種方式可使定位基準(zhǔn)、設(shè)計基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)重合，定位精度高，適于批量生產(chǎn)。但對夾具的制造精度要求較高。

2）以外圓和端面定位

工件和夾具心軸的配合間隙較大，用千分表校正外圓以決定中心的位置，并以端面定位；從另一端面施以夾緊。這種方式因每個工件都要校正，故生產(chǎn)效率低；它對齒坯的內(nèi)、外圓同軸度要求高，而對夾具精度要求不高，故適于單件、小批量生產(chǎn)。

⑵

齒輪毛坯的加工

齒面加工前的齒輪毛坯加工，在整個齒輪加工工藝過程中占有很重要的地位，因為齒面加工和檢測所用的基準(zhǔn)必須在此階段加工出來；無論從提高生產(chǎn)率，還是從保證齒輪的加工質(zhì)量，都必須重視齒輪毛坯的加工。

在齒輪的技術(shù)要求中，應(yīng)注意齒頂圓的尺寸精度要求，因為齒厚的檢測是以齒頂圓為測量基準(zhǔn)的，齒頂圓精度太低，必然使所測量出的齒厚值無法正確反映齒側(cè)間隙的大小。所以，在這一加工過程中應(yīng)注意下列三個問題：

1）當(dāng)以齒頂圓直徑作為測量基準(zhǔn)時，應(yīng)嚴(yán)格控制齒頂圓的尺寸精度；

2）保證定位端面和定位孔或外圓相互的垂直度；

3）提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減小與夾具心軸的配合間隙。

⑶

齒端的加工

齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。倒圓、倒尖后的齒輪在換檔時容易進人嚙合狀態(tài)，減少撞擊現(xiàn)象。倒棱可除去齒端尖邊和毛刺。倒圓時，銑刀高速旋轉(zhuǎn)，并沿圓弧作擺動，加工完一個齒后，工件退離銑刀，經(jīng)分度再快速向銑刀靠近加工下一個齒的齒端。齒端加工必須在齒輪淬火之前進行，通常都在滾（插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。

b、圓柱齒輪毛胚與熱處理

1.

齒輪毛坯

毛坯的選擇取決于齒輪的材料、形狀、尺寸、使用條件、生產(chǎn)批量等因素，常用的毛坯種類油：

1）鑄鐵件：用于受力小、無沖擊、低速的齒輪；

2）棒料：用于尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、受力不大的齒輪；

3）鍛坯：用于高速重載齒輪；

4）鑄鋼坯：用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大不宜鍛造的齒輪。

2.

齒輪熱處理

在齒輪加工工藝過程中，熱處理工序的位置安排十分重要，它直接影響齒輪的力學(xué)性能及切削加工的難易程度。一般在齒輪加工中有兩種熱處理工序：

1）毛坯的熱處理

為了消除鍛造和粗加工造成的殘余應(yīng)力、改善齒輪材料內(nèi)部的金相組織和切削加工性能，在齒輪毛坯加工前后通常安排正火或調(diào)質(zhì)等預(yù)熱處理。

2）齒面的熱處理

為了提高齒面硬度、增加齒輪的承載能力和耐磨性而進行的齒面高頻淬火、滲碳淬火、氮碳共滲和滲氮等熱處理工序。一般安排在滾齒、插齒、剃齒之后，珩齒、磨齒之前。

c、圓柱齒輪齒面（形）加工方法

1．齒輪齒面加工方法的分類

按齒面形成的原理不同，齒面加工可以分為兩類方法：

⑴

成形法

用與被切齒輪齒槽形狀相符的成形刀具切出齒面的方法，如銑齒、拉齒和成型磨齒等；

⑵

展成法

齒輪刀具與工件按齒輪副的嚙合關(guān)系作展成運動切出齒面的方法，工件的齒面由刀具的切削刃包絡(luò)而成，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。

2．圓柱齒輪齒面加工方法選擇

齒輪齒面的精度要求大多較高，加工工藝復(fù)雜，選擇加工方案時應(yīng)綜合考慮齒輪的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、精度等級、熱處理要求、生產(chǎn)批量及工廠加工條件等。齒輪軸機械加工工藝過程卡片黃石理工學(xué)院機電學(xué)院機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號JS99-03共2頁產(chǎn)品名稱零件名稱齒輪軸第1頁材料牌號45毛坯種類鍛造毛坯外形尺寸?35mm×200mm每件毛坯可制件數(shù)1每臺件數(shù)1工序號工序名稱工序內(nèi)容車間工段設(shè)備工藝裝備工時準(zhǔn)終單件10下料棒料尺寸?35mmX200mm金工20模鍛鍛造毛坯30熱處理正火處理40車車端面，打中心孔金工CA6136YT1545°右偏刀，中心孔鉆50車粗車外圓?32mm，?25mm，?20mm，?16mm，?12mm金工CA6136YT1590°右偏刀、頂尖，游標(biāo)卡尺60熱處理調(diào)質(zhì)處理金工70車圓?32mm，?20mm，?16mm，?12mm，倒角金工CA6136YT1590°右偏刀、YT1545°右偏刀，頂尖，千分尺80銑銑鍵槽金工X5032直柄鍵槽銑刀、V形塊90磨以兩中心孔定位裝夾工件，磨各外圓金工MI332BX1500頂尖、平行砂輪，千分尺100滾齒滾齒，最大直徑為?32mm金工Y3150K整體齒輪滾刀（模數(shù)為3，頭數(shù)2）彈簧夾頭、頂尖110剃齒剃齒金工Y4250剃齒刀黃石理工學(xué)院機電學(xué)院機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品類型零件圖號JS99-03共2頁產(chǎn)品名稱零件名稱齒輪軸第2頁描圖120鉗工去毛刺金工銼刀130檢驗檢驗質(zhì)檢室千分尺、游標(biāo)卡尺、描校140入庫涂上防銹油底圖號設(shè)計（日期）審核（日期）標(biāo)準(zhǔn)化（日期）會簽（日期）裝訂號標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件名簽字日期（二）齒輪的夾具1、齒輪的定位、夾緊

在實習(xí)期間，我們所看到的齒輪夾緊元件是以套筒、盤、螺桿及螺母組合而成的。其夾緊及固定原理是基于機械工藝中的六點定位原理而作用的，其中盤和螺母限制了齒輪z軸方向上的自由度，螺桿、套筒限制了齒輪x軸和y軸方向上的自由度。

2、三角卡盤工作原理

利用均布在卡盤體上的活動卡爪的徑向移動﹐把工件夾緊和定位的機床附件?？ūP一般由卡盤體﹑活動卡爪和卡爪驅(qū)動機構(gòu)

3部分組成?？ūP體直徑最小為65毫米﹐最大可達1500毫米﹐中央有通孔﹐以便通過工件或棒料﹔背部有圓柱形或短錐形結(jié)構(gòu)﹐直接或通過法蘭盤與機床主軸端部相聯(lián)接?？ūP通常安裝在車床﹑外圓磨床和內(nèi)圓磨床上使用﹐也可與各種分度裝置配合﹐用于銑床和鉆床上。

卡盤按驅(qū)動卡爪所用動力不同﹐分為手動卡盤和動力卡盤兩種。①手動卡盤﹕為通用附件﹐常用的有自動定心的三爪卡盤和每個卡爪可以單獨移動的四爪卡盤。由小錐齒輪驅(qū)動大錐齒輪。大錐齒輪的背面有阿基米德螺旋槽﹐與3個卡爪相嚙合。因此用扳手轉(zhuǎn)動小錐齒輪﹐便能使3個卡爪同時沿徑向移動﹐實現(xiàn)自動定心和夾緊﹐適于夾持圓形﹑正三角形或正六邊形等的工件。

（三）軸類、齒輪類典型零件的技術(shù)要求

（一）軸類

a、軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求

軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。

軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。

軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項：

(1)尺寸精度

起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對其尺寸精度要求較高（IT5～IT7）。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低（IT6～IT9）。

(2)幾何形狀精度

軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應(yīng)將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對精度要求較高的內(nèi)外圓表面，應(yīng)在圖紙上標(biāo)注其允許偏差。

(3)相互位置精度

軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機械中的位置和功用決定的。通常應(yīng)保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件（齒輪等）的傳動精度，并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為0.01～

0.03mm

，高精度軸（如主軸）通常為0.001～

0.005mm

。

(4)表面粗糙度

一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.5～0.63μm，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.63～0.16μm。

b、軸類零件的毛坯和材料

(1)軸類零件的毛坯

軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。

根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。

(2)軸類零件的材料

軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。

45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45～52HRC。

40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機械性能。

軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達50～58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。

精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。

（二）齒輪

a、

齒輪的功用與結(jié)構(gòu)特點

齒輪傳動在現(xiàn)代機器和儀器中的應(yīng)用極為廣泛，其功用是按規(guī)定的速比傳遞運動和動力。

齒輪的結(jié)構(gòu)由于使用要求不同而具有各種不同的形狀，但從工藝角度可將齒輪看成是由齒圈和輪體兩部分構(gòu)成。按照齒圈上輪齒的分布形式，可分為直齒、斜齒、人字齒等；按照輪體的結(jié)構(gòu)特點，齒輪大致分為盤形齒輪、套筒齒輪、軸齒輪、扇形齒輪和齒條等等。

在上述各種齒輪中，以盤形齒輪應(yīng)用最廣。盤形齒輪的內(nèi)孔多為精度較高的圓柱孔和花鍵孔。其輪緣具有一個或幾個齒圈。單齒圈齒輪的結(jié)構(gòu)工藝性最好，可采用任何一種齒形加工方法加工輪齒；雙聯(lián)或三聯(lián)等多齒圈齒輪。當(dāng)其輪緣間的軸向距離較小時，小齒圈齒形的加工方法的選擇就受到限制，通常只能選用插齒。如果小齒圈精度要求高，需要精滾或磨齒加工，而軸向距離在設(shè)計上又不允許加大時，可將此多齒圈齒輪做成單齒圈齒輪的組合結(jié)構(gòu)，以改善加工的工藝性。

b、齒輪的技術(shù)要求

齒輪本身的制造精度，對整個機器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大的影響。根據(jù)其使用條件，齒輪傳動應(yīng)滿足以下幾個方面的要求。

（1）傳遞運動準(zhǔn)確性

要求齒輪較準(zhǔn)確地傳遞運動，傳動比恒定。即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)角誤差不超過一定范圍。

（2）傳遞運動平穩(wěn)性

要求齒輪傳遞運動平穩(wěn)，以減小沖擊、振動和噪聲。即要求限制齒輪轉(zhuǎn)動時瞬時速比的變化。

（3）載荷分布均勻性

要求齒輪工作時，齒面接觸要均勻，以使齒輪在傳遞動力時不致因載荷分布不勻而使接觸應(yīng)力過大，引起齒面過早磨損。接觸精度除了包括齒面接觸均勻性以外，還包括接觸面積和接觸位置。

（4）傳動側(cè)隙的合理性

要求齒輪工作時，非工作齒面間留有一定的間隙，以貯存潤滑油，補償因溫度、彈性變形所引起的尺寸變化和加工、裝配時的一些誤差。

齒輪的制造精度和齒側(cè)間隙主要根據(jù)齒輪的用途和工作條件而定。對于分度傳動用的齒輪，主要要求齒輪的運動精度較高；對于高速動力傳動用齒輪，為了減少沖擊和噪聲，對工作平穩(wěn)性精度有較高要求；對于重載低速傳動用的齒輪，則要求齒面有較高的接觸精度，以保證齒輪不致過早磨損；對于換向傳動和讀數(shù)機構(gòu)用的齒輪，則應(yīng)嚴(yán)格控制齒側(cè)間隙，必要時，須消除間隙。

實習(xí)小結(jié)通過為期四個學(xué)時的機械制造工藝的實習(xí)，使我受益匪淺。理解了齒輪、軸在加工過程中工藝的要求和是如何保證加工精度的，知道了零件加工工序安排順序的是否合理。在加工零件之前首先要對已有的設(shè)備進行分析，看已有的條件能達到什么精度等級，不可過于追求精度。再次對零件所用的材料進行選擇，比如受力復(fù)雜的軸一般選用45鋼或者40Cr，并進行調(diào)制處理。對于齒輪一般也選用45鋼和40Cr，有些齒輪需要韌性更好就用20Cr，為了達到齒面要硬，齒心要韌的要求一般選用淬火加低溫回火。本次實習(xí)使我對于零件的公差和配合有了更加深刻的認識，對于精度等級的選擇和表面粗糙度的控制有了更深層次的了解。這次實習(xí)我主要是了解對軸和齒輪的加工，包括車、、銑、磨、滾齒、插齒等，所以我對機床的運用以及他們能達到的精度等級有了更深的認識。在本次實踐過程中，我不僅更