雙聯(lián)圓柱直齒齒輪(零件)的制造技術(shù)研究

1、窗體頂端雙聯(lián)圓柱直齒齒輪（零件）的制造技術(shù)研究     目錄1. 實物圖、零件圖（1）2. 作用及特點（2）3. 齒輪材料的選擇原則（2）4. 齒輪材料的選擇（3）5. 齒輪的熱處理（3）6. 齒輪在熱處理后應(yīng)滿足的性能要求（4）7. 齒輪毛坯的選擇和計算（4）8. 齒輪加工工藝分析（6）9. 加工階段劃分的原則及作用（10）10. 熱處理工序作用分析（10）11. 定位基準(zhǔn)的確定（11）12. 精基準(zhǔn)修正（11）13. 時間定額計算（11）14. 生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算（12）15. 尺寸鏈分析  （13）16. 總 結(jié)（15）17. 致

2、謝（15）18. 參考文獻(xiàn)（16） 1雙聯(lián)圓柱直齒齒輪的實物相片和零件圖雙聯(lián)圓柱直齒齒輪的實物圖：     雙聯(lián)圓柱直齒齒輪的零件圖：  2作用及特點：雙聯(lián)齒輪就是兩同軸而又相隔一定距離的齒輪做成一體既為雙聯(lián)齒輪，    一般為同模數(shù)，多用于變速箱的滑移齒輪。它的作用就是改變輸出軸的轉(zhuǎn)速或速度.齒輪箱里,有滑移齒輪就可以有多種轉(zhuǎn)速或速度,沒有滑移齒輪就只有一種轉(zhuǎn)速或速度.3齒輪材料的選擇原則齒輪材料的種類很多，在選擇時應(yīng)考慮的因素也很多，有一下幾點：1）齒輪材料必須滿足工作條件的要求。

3、例如，用于飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量小、傳遞功率大和可靠性高的要求，因此必須選擇力學(xué)性能高的合計鋼；礦山機(jī)械中的齒輪傳動，一般功率很大、工作速度較低、周圍環(huán)境中粉塵含量極高，因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料；家用及辦公用機(jī)械的功率很小，但要求傳動平穩(wěn)、低噪聲或無噪聲，以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程塑料作為齒輪材料?？傊ぷ鳁l件的要求是選擇齒輪材料時首先應(yīng)考慮的因素。2應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又要求不高時，卡選用圓鋼

4、做毛坯。齒輪表面硬化的方法有：滲碳、氮化和表面淬火。采用滲碳工藝時，應(yīng)選用低碳鋼或低碳合金鋼作齒輪材料；碳化鋼和調(diào)制鋼能采用氮化工藝；采用表面淬火時，對材料沒有特別的要求。3）正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)制碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。4）合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。5）飛行器中的齒輪傳動，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。6）金屬制的軟齒面齒輪，配對兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為30 -50HBS或更多。當(dāng)小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差（如小齒輪齒面為淬火并磨

5、制，大齒輪齒面為?；蛘{(diào)制），且速度又較高時，較硬的小齒輪齒面對較軟的大齒輪齒面會起較顯著的冷作硬化效應(yīng)，從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限。因此，當(dāng)配對的兩齒輪齒面具有較大的硬度差時，大齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力可提高約20%，但應(yīng)注意硬度高的齒面，粗糙度值也要相應(yīng)地減小。4齒輪材料的選擇為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料及其熱處理應(yīng)根據(jù)工作條件和材料的特點來選取。對齒輪材料的基本要求是：應(yīng)使齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒心具有足夠的韌性，以防止齒面的各種失效，同時應(yīng)具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達(dá)到齒輪的各種技術(shù)要求。常用的齒輪材料為各種牌號的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、

6、鑄鐵和非金屬材料等。一般多采用鍛件或軋制鋼材。當(dāng)齒輪結(jié)構(gòu)尺寸較大，輪坯不易鍛造時，可采用鑄鋼。開式低速傳動時，可采用灰鑄鐵或球墨鑄鐵。低速重載的齒輪易產(chǎn)生齒面塑性變形，輪齒也易折斷，宜選用綜合性能較好的鋼材。高速齒輪易產(chǎn)生齒面點蝕，宜選用齒面硬度高的材料。受沖擊載荷的齒輪，宜選用韌性好的材料。對高速、輕載而又要求低噪聲的齒輪傳動，也可采用非金屬材料、如夾布膠木、尼龍等。對于雙聯(lián)圓柱直齒輪的材料選擇，我們選用40Cr。因為40Cr耐壓、耐磨、耐熱廣泛應(yīng)用于酸堿,高溫,高壓等腐蝕性介質(zhì)中的軸承套圈和滾動體等。 5齒輪的熱處理1）表面淬火  常用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40

7、Cr鋼等。表面淬火后，齒面硬度一般為4055HRC。特點是抗疲勞點蝕、抗膠合能力高，耐磨性好。由于齒心部末淬硬，齒輪仍有足夠的韌性，能承受不大的沖擊載荷。2）滲碳淬火  常用于低碳鋼和低碳合金鋼，如20、20Cr鋼等。滲碳淬火后齒面硬度可達(dá)5662HRC，而齒心部仍保持較高的韌性，輪齒的執(zhí)彎強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性較好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒變形較大，應(yīng)進(jìn)行磨齒。   3）滲氮  滲氮是一種表面化學(xué)熱處理。滲氮后不需要進(jìn)行其他熱處理，齒面硬度可達(dá)700900HV。由于滲氮處理后的齒輪硬度高，工藝溫度低，變形小

8、，故適用于內(nèi)齒輪和難以磨削的齒輪，常用于含鉻、銅、鉛等合金元素的滲氮鋼，如38CrMoAlA。4）調(diào)質(zhì)  調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr、35SiMn鋼等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度一般為220280HBS。因硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進(jìn)行。 5）正火  正火能消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪可采用中碳鋼正火處理，大直徑的齒輪可采用鑄鋼正火處理。一般要求的齒輪傳動可采用軟齒面齒輪。為了減小膠合的可能性，并使配對的大小齒輪壽命相當(dāng)，通常使小齒輪齒面硬度比大齒輪齒面硬度高出30-50HBS。對于高速、重載或重要的齒輪

9、傳動，可采用硬齒面齒輪組合，齒面硬度可大致相同。綜合雙聯(lián)圓柱直齒齒輪所有因素，其采用正火方式進(jìn)行熱處理，其中冷卻方式為油冷卻。 6齒輪在熱處理后應(yīng)滿足的性能要求：1）高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度（抗疲勞點蝕）。2）齒面具有較高的硬度和耐磨性。3）齒輪的材料及熱處理對齒輪的內(nèi)在質(zhì)量和使用性能都有很大的影響。因此，要求設(shè)計人員合理地選擇齒輪材料和制定熱處理工藝。 7齒輪毛坯的選擇和計算1）毛坯的選擇（1）材料的使用性能使用性能主要是指在工作條件下，材料一個具有的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，這是選材料時首先應(yīng)予保證的。對于機(jī)械零件和工程構(gòu)件，作重要的是力學(xué)性能。齒輪在機(jī)械中的

10、重要作用是傳遞功率與調(diào)節(jié)速度。在工作時，齒輪通過齒面的接觸傳遞動力。周期的受彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力。在齒輪的吃面上，還承受強(qiáng)烈的摩擦力和沖擊力等。因此要求齒輪材料具有：較高的彎曲疲勞和接觸疲勞強(qiáng)度；齒面有較高硬度和耐磨性；齒輪心部要有足夠的強(qiáng)度和韌性。所以材料采用40Cr。（2材料的工藝性能制造每一個零件都要經(jīng)過一系列的加工過程，因此，將材料加工成零件的難易程度，將直接影響零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。工藝行能中最突出的問題是切削加工性和熱處理工藝性。因此絕大部分材料需經(jīng)過切削加工和熱處理。（3）材料的經(jīng)濟(jì)性在滿足使用性能的前提下，選用材料時應(yīng)注意降低零件的總成本。零件的總成本包括材料本身的價格

11、、加工費和其他費用，有時甚至還要包括運費與安裝費用。在金屬才材料中，非金剛和鑄鐵的價格都比較低廉，而且加工方便。因此在能夠滿足零件力學(xué)性能與工藝性能的前提下，選用非金剛和鑄鐵可降低成本。對于一些只要求表面性能高的零件，可選用廉價鋼種進(jìn)行表面強(qiáng)化處理來達(dá)到。另外，在考慮材料的經(jīng)濟(jì)性時不宜單純的以價格來比較材料的優(yōu)劣，而應(yīng)以綜合經(jīng)濟(jì)效益來評價材料的經(jīng)濟(jì)性。  2齒輪的計算名稱符號公式齒輪1齒輪2模數(shù)mM=p/55齒數(shù)zz1828分度園直徑dD=mz90140齒頂高h(yuǎn)aha=ham55齒根高h(yuǎn)fHf=(ha*+c*m6.256.25齒頂圓直徑daDa=d+2ha100150齒根圓

12、直徑dfDf=d-2hf77.5127.5孔徑b 55齒寬bb=1818 加工精度：齒號III齒號III模數(shù)22基節(jié)偏差0.0160.016齒數(shù)1828齒形公差0.0170.018精度等級7GK7JL齒向公差0.0170.017公法線長度變動量0.0390.024公法線平均長度21.36 0-0.0527.6 0-0.05齒圈徑向跳動0.0500.042跨齒數(shù)458齒輪加工工藝分析圖示為一雙聯(lián)齒輪，材料為40Cr，精度為7級，其加工工藝過程見下表。      機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號 零件圖號01 &

13、#160;產(chǎn)品名稱 零件名稱雙聯(lián)圓柱直齒齒輪 共 2 頁  第 1   頁 材料牌號毛坯種類鍛造毛坯毛坯外形尺寸9030每毛坯可制件數(shù)1每臺件數(shù) 備注  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01鍛造鍛造毛坯   鍛造工具10s 02熱處理正火   油冷卻0.5h 03粗車粗車外圓及A端面，留有余量1-2mm  車床三夾卡盤12s 03精車精車外圓及A端面&#

14、160; 車床三夾卡盤12.5s 04車槽車退刀槽  車床三夾卡盤10s 05粗車粗車B端面，留有余量1-2mm  車床三夾卡盤5s 06精車精車B端面  車床三夾卡盤5s 07絞孔機(jī)鉸  機(jī)床三夾卡盤10s 08銑削銑鍵槽  銑床 4s 09插削插齒  插齒機(jī) 15s 10車削倒角  車床 7s 11鉗工鉗工去毛刺  

15、;虎鉗銼刀20s 12檢驗檢驗入庫                描圖                   描校          

16、0;        底圖號                   裝訂號                     

17、0;             設(shè)計日期審核日期標(biāo)準(zhǔn)化日期會簽日期  標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字日期     機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號 零件圖號01 產(chǎn)品名稱 零件名稱雙聯(lián)圓柱直齒齒輪共1頁第1頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號 03粗車40Cr毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺 件 數(shù)鑄  件903011設(shè)備名稱設(shè)

18、備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)車床  1夾具編號夾具名稱切削液 三夾卡盤 工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分準(zhǔn)終單件    工步號工          步        內(nèi)           容工   藝   裝

19、60;  備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時r/minm/minmm/rmm機(jī)動輔助1粗車A端面 3000.0150.050.816s 2粗車外圓 5000.0750.150.916s                      設(shè) 計（日 期）  校 對（日期）  審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期）

20、  會 簽（日期）                         標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽   字 日  期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽   字 日   期 加工的第一階段是齒坯最初進(jìn)入機(jī)械加工的階段，由于齒輪的傳動精度主要決定于齒形的精度和齒距分布

21、均勻性，而這與切齒時采用的定位基準(zhǔn)（孔和端面）的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個，階段主要是為下一階段加工齒形準(zhǔn)備精基準(zhǔn)，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。在這一階段中除了加工出基準(zhǔn)外，對于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。第二階段是齒形的加工，對于不需要淬火的齒輪，一般來說這個階段也就是齒輪的最后加工階段。經(jīng)過這個階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來。對于需要淬硬的齒輪，必須在這個階段中加工出能滿足齒形的最后精加工所要求的齒形精度，所以這個階段是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段，應(yīng)予以特別注意。 9加工階段劃分的原則及作用1）加工階段劃分的原則（1

22、）    如果工件需要進(jìn)行熱處理，則至少要把工藝路線分為兩個階段，主要是便于合理安排熱處理。（2）    零件剛性差時要劃分階段，因為零件的剛性、易變形。（3）    零件的加工精度要求高時要劃分階段，在機(jī)械加工過程中間，對加工質(zhì)量要求不高、工件剛度足夠、毛坯質(zhì)量高和加工余量小的工件。2）加工階段的劃分的作用（1）    保證加工質(zhì)量；（2）    全部表面先進(jìn)行粗加工，便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免浪費；（3）   

23、有利于合理使用設(shè)備，并有利于車間設(shè)備的布置；（4）    便于安排熱處理工序，使冷、熱加工工序配合得更好；（5）    精加工、光整加工安排在最后，可保護(hù)精加工和光整加工過的表面少受磕碰損壞。 10熱處理工序作用分析正火處理對鍛造齒輪毛坯是必需的熱處理工序，它可以使同批坯料具有相同的硬度，便于切削加工，并使組織均勻，消除鍛造內(nèi)應(yīng)力，對一般齒輪，正火處理也可以作為高頻淬火前的最后熱處理工序。調(diào)質(zhì)處理可以使齒輪具有較高的綜合機(jī)械性能，提高齒輪心部的強(qiáng)度和韌性，使齒輪能承受較大的彎曲應(yīng)力和沖擊力。調(diào)質(zhì)后的齒輪組織為回火索氏體，在高

24、頻淬火時變形更小。高頻淬火及低溫回火是賦予齒輪表面性能的關(guān)鍵工序，感應(yīng)加熱表面淬火可以在工件表層得到極細(xì)的“隱晶馬氏體”組織，從而提高齒輪表面硬度和耐磨性，并使齒輪表面有壓應(yīng)力存在而增加抗疲勞破壞的能力。為了消除淬火應(yīng)力，高頻淬火后應(yīng)進(jìn)行低溫回火，這對防止研磨裂紋的產(chǎn)生和提高抗沖擊能力極為有利。 11定位基準(zhǔn)的確定定位基準(zhǔn)的精度對齒形加工精度有直接的影響。軸類齒輪的齒形加工一般選擇頂尖定位，某些大模數(shù)的軸類齒輪多選擇齒輪軸頸和一端面定位。盤套類齒輪的齒形加工常采用兩種定位基準(zhǔn)。(1內(nèi)孔和端面定位  選擇既是設(shè)計基準(zhǔn)又是測量和裝配基準(zhǔn)的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，即符合“基準(zhǔn)重合”原則

25、，又能使齒形加工等工序基準(zhǔn)統(tǒng)一，只要嚴(yán)格控制內(nèi)孔精度，在專用芯軸上定位時不需找正。故生產(chǎn)率高，廣泛用于成批生產(chǎn)中。（2）外圓和端面定位  齒坯內(nèi)孔在通用芯軸上安裝，用找正外圓來決定孔中心位置，故要求齒坯外圓對內(nèi)孔的徑向跳動要小。因找正效率低，一般用于單件小批量生產(chǎn)。12精基準(zhǔn)修正齒輪淬火后基準(zhǔn)孔產(chǎn)生變形，為保證齒形精加工質(zhì)量，對基準(zhǔn)孔必須給予修正。對外徑定心的花鍵孔齒輪，通常用花鍵推刀修正。推孔時要防止歪斜，有的工廠采用加長推刀前引導(dǎo)來防止歪斜，以取得較好效果。對圓孔齒輪的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生產(chǎn)率高，常用于未淬硬齒輪；磨孔精度高，但上產(chǎn)率低，對于整體淬火后內(nèi)孔變形大硬度高的

26、齒輪，或內(nèi)孔較大、厚度較薄的齒輪，則以磨孔為宜。磨孔時一般以齒輪分度圓定心，如圖三所示，這樣可使磨孔后的齒圈徑向跳動較小，對以后磨齒有利。為提高生產(chǎn)率，有的工廠以金剛鏜代替磨孔也取得了較好的效果。13時間定額計算例：對工序03的基本時間計算    tb=LjZ/nfap=75×2/300×0.05×0.8=12.5     其中tb為基本時間;Lj為工作行程的計算長度；Z為工序余量；n為工件的旋轉(zhuǎn)速度;f為刀具的進(jìn)給量；ap為被吃刀量。 14生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算   生產(chǎn)

27、綱領(lǐng)的大小對生產(chǎn)組織形式和零件加工過程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(yè)化和自動化的程度，決定了所應(yīng)選用的工藝方法和工藝裝備。     N=Qn(1+a%+b%=20000×11+2%+1%20600（件/年）     式中N為零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)；Q為產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)；n為每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量；a%為備品的百分率；b%為廢品的百分率。15尺寸鏈分析    如上圖所示，由尺寸14、0.5、x、14f9、29g6組成的封閉尺寸組，即工藝尺寸鏈。用零件的表面B定位加工

28、表面A得尺A1=55,再加工退刀槽得尺寸A2=14和A3=0.5f7，最后加工14f9的左端面得尺寸A4=14f9，這樣就自然形成了A0=x，于是A1-A2-A3-A0-A4連接成了一個封閉的尺寸組，形成尺寸鏈。其中A1是增環(huán)，A2、A3、A4是減環(huán),。29-(14-0.5-14=0.5所以： 16總 結(jié)  在這次研究設(shè)計過程中，剛開始我們都不知道從何下手，迷茫過、困惑過，有點厭惡感。經(jīng)過查找多方面的資料和同其他組的同學(xué)商量，終于有一點頭緒。對這項研究報告的首要任務(wù)就是確定研究對象，經(jīng)過多次商量，我們確定研究雙聯(lián)圓柱直齒齒輪。它的造型獨特，加工工藝更別具一格，研究有點難度，

29、但對于我們說是更大的挑戰(zhàn)。雖然在設(shè)計過程中，遇到很多的不懂，但我們都會積極地去查找資料，請教同學(xué)、老師，問題一一解決。有時可能沒做好某一項工作，我們就會加班加點知道弄好為止。經(jīng)過不斷地努力，這項研究報告順利完成了，可能其中的質(zhì)量不是很好，但我們都已付出了努力，努力過不后悔。其中的吃苦耐勞、堅持不懈的精神很會對我們以后的發(fā)展有一定的影響，所以這次研究設(shè)計對我的體會很深刻。首先，我對我們所研究的零件有了更深的了解，知道了它的各組成部分以及工藝方面的了解更深。通過這次專門的研究學(xué)習(xí)，也加深了我對設(shè)計的理解，特別提高我對本專業(yè)的興趣，更堅定自己以后要從事本專業(yè)的信念。其次，我對設(shè)計的興趣更加濃厚，同時，在設(shè)