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浅谈双联齿轮的加工工艺叶尘超摘要：齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，其功用是按规定的传动比传递运动和动力，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。齿轮的组成结构一般有轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。齿轮还可按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮；按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮。本次设计通过对双联齿轮的结构分析，制定相应的加工路线，制作一个双联齿轮零件，并设计相配套的量规量具。关键词：双联齿轮加工工艺加工阶段绪言双联齿轮就是两个齿轮连成一体.这种双联齿轮在轮系中(变速器)被称为滑移齿轮,它的作用就是改变输出轴的转速或速度.齿轮箱里,有滑移齿轮就可以有多种转速或速度,没有滑移齿轮就只有一种转速或速度。齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状，但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式，可分为直齿、斜齿、人字齿等；按照轮体的结构特点，齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等。1齿轮的功用与结构特点齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状，但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式，可分为直齿、斜齿、人字齿等；按照轮体的结构特点，齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等，如图1所示。图1圆柱齿轮的结构形式在上述各种齿轮中，以盘形齿轮应用最广。盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。其轮缘具有一个或几个齿圈。单齿圈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(图1b、c)。当其轮缘间的轴向距离较小时，小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制，通常只能选用插齿。如果小齿圈精度要求高，需要精滚或磨齿加工，而轴向距离在设计上又不允许加大时，可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构，以改善加工的工艺性。齿轮的结构形式好多在此我设计的是双联齿轮，双联齿轮就是两个齿轮连成一体。这种双联齿轮在轮系中(变速器)被称为滑移齿轮,它的作用就是改变输出轴的转速或速度.齿轮箱里,有滑移齿轮就可以有多种转速或速度,没有滑移齿轮就只有一种转速或速度。2双联齿轮加工工艺设计m1=m2=2.5，α=20°，z1=33，z2=19；精度7FL；齿部50HRC图2双联齿轮2.1双联齿轮的结构与技术要求分析2.1.1齿轮的结构特点双联齿轮一般分为齿圈和轮体两部分，根据齿轮轮体的结构形状来划分可知图2双联齿轮为盘类齿轮，有两个齿圈，在齿圈上切出直齿齿形，在轮体上带有花键孔。2.1.2齿轮的技术要求为了保证齿轮正常工作和便于加工，齿轮主要表面的尺寸公差、位置公差和表面粗糙度须达到一定标准。由图2可知：①双联齿轮的齿面粗糙度为1.6um②32H10孔的表面粗糙度为1.6um，28H7孔的表面粗糙度为3.2um③齿轮两端面跳动允差为0.05mm2.2双联齿轮的加工工艺分析2.2.1工艺过程分析图2为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7FL级，齿部50HRC齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面(孔和端面)进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。2.2.2定位基准的确定定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。①内孔和端面定位选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高，广泛用于成批生产中。②外圆和端面定位齿坯内孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正效率低，一般用于单件小批生产。2.2.3齿端加工如图3所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。图3齿端加工形式用铣刀进行齿端倒圆，如图4所示。倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动(每加工一齿往复摆动一次)。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚(插)齿之后。图4齿端倒圆加工形式2.2.4精基准修正齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀修正。推孔时要防止歪斜，有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜，已取得较好效果。对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生产率高，常用于未淬硬齿轮；磨孔精度高，但生产率低，对于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮，或内孔较大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔为宜。磨孔应以齿面定位，符合互为基准原则。2.3双联齿轮加工工艺过程双联齿轮如图2所示，中批生产；材料为40Cr；毛坯为锻件；两端孔口34成15°倒角，必须在粗加工中车至尺寸，并应考虑精车余量。否则，工件套在花键心轴上后，精车端面时会将心轴车坏，或端面车不平；因花键孔在拉削时定位基准是浮动的，无法保证孔与外圆的同轴度，因此车削齿坯时，先粗车齿坯各外圆和端面，各留精车余量1～2mm，待拉削好花键孔后，套上花键心轴再精车各部分至尺寸，以保证孔与外圆的同轴度，以及孔与端面的垂直度。表1双联齿轮加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1锻锻造并退火，检查模锻锤2热处理调质（250HBS），检查3车三爪卡盘夹87.5h8毛坯外圆，校正车端面；粗车外圆56.5h8至57.5，粗车沟槽至43×3，尺寸19车至19.5；倒角卧式车床4车三爪卡盘夹56.5h8粗车后的外圆表面车端面，尺寸41车至42，粗车外圆87.5h8至88.5，钻孔至27，车孔至27.80，绞孔28H7至尺寸；两端孔口34成15°倒角；检查卧式车床5拉拉花键孔6×28×32×7至尺寸，检查拉床6车套花键心轴，装夹于二顶尖间车外圆87.5h8（0054.0）至尺寸；车外圆56.5h8（0046.0）至尺寸；车两端面至尺寸41；车沟槽42至尺寸，保持尺寸18、19；齿部倒角；检查卧式车床7插齿工件以花键孔定位于心轴上，校正心轴按图样要求插齿z1=33、z2=19，检查插齿机8倒角工件以花键孔定位于心轴上，校正。按图样要求齿部倒角齿轮倒角机9热处理高频感应淬火，齿部淬硬（50HRC），检查10珩齿工件以花键孔定位于花键心轴上。珩齿z1=33、z2=19至尺寸，检查齿轮珩磨机11钳去毛刺，清洗，涂防锈油，入库2.4加工阶段划分的原则及作用2.4.1加工阶段划分的原则（1）如果工件需要进行热处理，则至少要把工艺路线分为两个阶段，主要是便于合理安排热处理。（2）零件刚性差时要划分阶段，因为零件的刚性、易变形。（3）零件的加工精度要求高时要划分阶段，在机械加工过程中间，对加工质量要求不高、工件刚度足够、毛坯质量高和加工余量小的工件。2.4.2加工阶段的划分的作用（1）保证加工质量；（2）全部表面先进行粗加工，便于及时发现毛坯缺陷，避免浪费；（3）有利于合理使用设备，并有利于车间设备的布置；（4）便于安排热处理工序，使冷、热加工工序配合得更好；（5）精加工、光整加工安排在最后，可保护精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏。2.5热处理工序作用分析正火处理对锻造齿轮毛坯是必需的热处理工序，它可以使同批坯料具有相同的硬度，便于切削加工，并使组织均匀，消除锻造内应力，对一般齿轮，正火处理也可以作为高频淬火前的最后热处理工序。调质处理可以使齿轮具有较高的综合机械性能，提高齿轮心部的强度和韧性，使齿轮能承受较大的弯曲应力和冲击力。调质后的齿轮组织为回火索氏体，在高频淬火时变形更小。高频淬火及低温回火是赋予齿轮表面性能的关键工序，感应加热表面淬火可以在工件表层得到极细的“隐晶马氏体”组织，从而提高齿轮表面硬度和耐磨性，并使齿轮表面有压应力存在而增加抗疲劳破坏的能力。为了消除淬火应力，高频淬火后应进行低温回火，这对防止研磨裂纹的产生和提高抗冲击能力极为有利。总结双联齿轮就是两个齿轮连成一体.这种双联齿轮在轮系中(变速器)被称为滑移齿轮,双联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的影响。这次的毕业设计是我在校学完所有的专业知识后进行的，对我将来有很大的帮助，使我充分认识到了机电一体化与机械基础方面的重要性。同时也使我认识到了我对这方面的不足，我深刻的认识到了学好一门专业的重要性，激发了我的斗志，用我们自己学到的知识为国家做贡献，使我们伟大的中华人民共和国更加繁荣昌盛。【参考文献】［1］《机械设计基础》主编：张萍［2］《机械制造工艺学》主编：陈明［3］《机械制造技术》主编：陈立德［4］《机械加工技术》主编：魏康明