第一篇：齒輪工藝

機(jī)床傳動機(jī)構(gòu)齒輪工藝分析

一、工藝的定義

工藝是勞動者利用生產(chǎn)工具對各種原材料、半成品進(jìn)行增值加工或處理，最終使之成為制成品的方法與過程。制定工藝的原則是：技術(shù)上的先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上的合理。由于不同的工廠的設(shè)備生產(chǎn)能力、精度以及工人熟練程度等因素都大不相同，所以對于同一種產(chǎn)品而言，不同的工廠制定的工藝可能是不同的；甚至同一個(gè)工廠在不同的時(shí)期做的工藝也可能不同。

機(jī)械加工工藝,是指利用傳統(tǒng)機(jī)械加工的方法，按照圖紙的圖樣和尺寸，使毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進(jìn)行加工前所需要做的工作，避免在加工過程中發(fā)生加工失誤，造成經(jīng)濟(jì)損失。

機(jī)械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機(jī)械加工工藝流程。比如一個(gè)普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗(yàn)-包裝，就是個(gè)加工的籠統(tǒng)的流程。

機(jī)械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品，是每個(gè)步驟，每個(gè)流程的詳細(xì)說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個(gè)步驟就要有詳細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少。

在生產(chǎn)過程中，凡是改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、位置和性質(zhì)等，使其成為成品或者半成品的過程稱為工藝過程。它是生產(chǎn)過程的主要部分。工藝過程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)械加工、裝配等工藝過程，機(jī)械制造工藝過程一般是指零件的機(jī)械加工工藝過程和機(jī)器的裝配工藝過程的總和，其他過程則稱為輔助過程，例如運(yùn)輸、保管、動力供應(yīng)、設(shè)備維修等。工藝過程又是由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成的，一個(gè)工序由有若干個(gè)工步組成。

二、變速齒輪加工工藝

2.1齒輪常用材料及其力學(xué)性能

齒輪的輪齒在傳動過程中要傳遞力矩而承受彎曲、沖擊等載荷。通過一段時(shí)間的使用，輪齒還會發(fā)生齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕、表面咬合和齒面塑性變形等情況而造成精度喪失，產(chǎn)生振動和噪聲等故障。齒輪的工作條件不同，輪齒的破壞形式也不同。選取齒輪材料時(shí)，除考慮齒輪工作條件外，還應(yīng)考慮齒輪的結(jié)構(gòu)形狀、生產(chǎn)數(shù)量、制造成本和材料貨源等因素。一般應(yīng)滿足下列幾個(gè)基本要求：（1）輪齒表面層要有足夠的硬度和耐磨性。（2）對于承受交變載荷和沖擊載荷的齒輪，基體要有足夠的抗彎強(qiáng)度與韌性。

/ 4

（3）要有良好的工藝性，即要易于切削加工和熱處理性能好。

2.2、常用齒形加工方法

齒輪齒形的加工方法，有無切屑加工和切削加工兩大類。無切屑加工方法有： 熱軋、冷擠、模鍛、精密鑄造和粉末冶金等。切削加工方法可分為成形法和展成法兩種，其加工精度及適用范圍 齒輪的加工工藝流程: 粗車，精車，插齒，滾齒，倒棱（磨棱）（倒角），清洗，滲碳淬火，磨內(nèi)孔端面（磨內(nèi)孔），（磨另一端面），磨齒，清洗，強(qiáng)化噴丸，清洗，成品檢查 直齒（包括斜齒 錐齒輪加工方法（1）刨齒

直齒錐齒輪刨齒有展成法和仿形法兩種。展成法刨直齒錐齒輪，用上下兩個(gè)刨刀。刨刀有兩個(gè)運(yùn)動：一是刨刀的直線切削往復(fù)運(yùn)動；二是刨刀隨搖臺的平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動，刀具與被加工錐齒輪的運(yùn)動關(guān)系，相當(dāng)于一個(gè)平頂或平面齒輪的齒與被加工錐齒輪的嚙合。刀具展成切齒循環(huán)一次，加工出一個(gè)齒，被加工錐齒輪分度后，加工第二個(gè)齒。

斜齒錐齒輪刨齒，與上述直齒錐齒輪展成法刨齒相似。不同之處是：刨刀的切削運(yùn)動往復(fù)直線不和搖臺回轉(zhuǎn)軸線相交，而是和斜齒錐齒輪的工藝圓相切。仿形法刨齒，用上下兩個(gè)刨刀，刨刀有三個(gè)運(yùn)動，一是切削往復(fù)直線運(yùn)動，二是切削進(jìn)給運(yùn)動，三是隨進(jìn)給運(yùn)動而產(chǎn)生上下刨刀夾角變化的圓平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動。被加工齒輪則固定不動。切削進(jìn)給運(yùn)動把刨刀的溜板與仿形模板相聯(lián)，使仿形曲線與進(jìn)給回轉(zhuǎn)圓心構(gòu)成一個(gè)直線族齒曲面，刨刀尖在直線族齒曲面上往復(fù)切削，刨出齒面。一次仿形循環(huán)，刨出一個(gè)齒，被加工錐齒輪分度，再刨另一個(gè)齒。（2）圓拉刀銑齒 屬成形法，適用于較小模數(shù)錐齒輪的大批量生產(chǎn)。一種齒輪需要一種專用圓拉刀，圓拉刀連續(xù)轉(zhuǎn)動，同時(shí)沿齒槽方向移動，一個(gè)刀齒銑出一個(gè)齒槽截面齒形。圓拉刀轉(zhuǎn)動到缺口處，被加工錐齒輪分度，同時(shí)圓拉刀退刀，進(jìn)行下一個(gè)齒槽加工。

（3）雙刀盤銑齒

用銑刀刃旋轉(zhuǎn)切削，代替刨刀往復(fù)切削。生產(chǎn)效率高，適用于中小模數(shù)錐齒輪加工，加工原理與展成法刨齒基本相同，并且類似于大平面砂輪磨齒，加工齒面寬度與刀盤直徑有關(guān)。

雙刀盤有兩種結(jié)構(gòu)形式 第一種刀盤結(jié)構(gòu)形式類似片（盤狀）銑刀，第二種刀盤結(jié)構(gòu)類似端銑刀，第一種刀盤切齒，刀刃旋轉(zhuǎn)面與被加工錐齒輪的齒面相切，第二種刀盤切齒，刀刃旋轉(zhuǎn)面與被加工錐齒輪的成形齒面只有一點(diǎn)相切，齒向是鼓形齒。

（4）成形刀具銑齒

銑刀有片（盤狀）銑刀和指形銑刀兩類，前者適用于中小模數(shù)的錐齒輪加工，后者適用于大中模數(shù)的錐齒輪加工。銑齒方法有單面法和雙面法兩種，前者一個(gè)

/ 4

齒槽的左右兩側(cè)齒面要分別兩次銑成，后者一個(gè)齒槽的左右兩側(cè)齒面可一次銑成，銑齒時(shí)，銑刀切削沿齒槽方向進(jìn)給，一個(gè)齒槽銑完后，被加工錐齒輪分度，再銑另一個(gè)齒槽。錐齒輪的齒槽形狀沿其齒寬按比例變化，成形法銑齒無法做到這一點(diǎn)，只能加工出近似齒形。（5）磨齒

與雙刀盤銑齒中第二種刀盤銑齒方法相同，是用砂輪代替刀盤精加工齒面的一種方法，加工齒向是鼓形齒。2.3齒輪加工工藝過程分析 2.3.1基準(zhǔn)的選擇

對于齒輪加工基準(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點(diǎn)孔定位；對于空心軸，則在中心內(nèi)孔鉆出后，用兩端孔口的斜面定位；孔徑大時(shí)則采用錐堵。頂點(diǎn)定位的精度高，且能作到基準(zhǔn)重合和統(tǒng)一。對帶孔齒輪在齒面加工時(shí)常采用以下兩種定位、夾緊方式。

（1）以內(nèi)孔和端面定位 這種定位方式是以工件內(nèi)孔定位，確定定位位置，再以端面作為 軸向定位基準(zhǔn)，并對著端面夾緊。這樣可使定位基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)重合，定位精度高，適合于批量生產(chǎn)。但對于夾具的制造精度要求較高。（2）以外圓和端面定位 當(dāng)工件和加劇心軸的配合間隙較大時(shí)，采用千分表校正外圓以確定中心的位置，并以端面進(jìn)行軸向定位，從另一端面夾緊。這種定位方式因每個(gè)工件都要校正，故生產(chǎn)率低；同時(shí)對齒坯的內(nèi)、外圓同軸要求高，而對夾具精度要求不高，故適用于單件、小批生產(chǎn)。

綜上所述，為了減少定位誤差，提高齒輪加工精度，在加工時(shí)應(yīng)滿足以下要求： 1)應(yīng)選擇基準(zhǔn)重合、統(tǒng)一的定位方式； 2)內(nèi)孔定位時(shí)，配合間隙應(yīng)近可能減少；

3)定位端面與定位孔或外圓應(yīng)在一次裝夾中加工出來，以保證垂直度要求。2.3.2齒輪毛坯的加工

齒面加工前的齒輪毛坯加工，在整個(gè)齒輪加工過程中占有很重要的地位。因?yàn)辇X面加工和檢測所用的基準(zhǔn)必須在此階段加工出來，同時(shí)齒坯加工所占工時(shí)的比例較大，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。

在齒輪圖樣的技術(shù)要求中，如果規(guī)定以分度圓選齒厚的減薄量來測定齒側(cè)間隙時(shí)，應(yīng)注意齒頂圓的精度要求，因?yàn)辇X厚的檢測是以齒頂圓為測量基準(zhǔn)的。齒頂圓精度太低，必然使測量出的齒厚無法正確反映出齒側(cè)間隙的大小，所以，在這一加工過程中應(yīng)注意以下三個(gè)問題：

1)當(dāng)以齒頂圓作為測量基準(zhǔn)時(shí)，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間的垂直度；

3)提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減少與夾具心軸的配合間隙； 2.3.3齒形及齒端加工

/ 4

齒形加工是齒輪加工的關(guān)鍵，其方案的選擇取決于多方面的因素，如設(shè)備條件、齒輪精度等級、表面粗糙度、硬度等。常用的齒形加工方案在上節(jié)已有講解，在此不再敘述。

齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。如圖 9-13所示。經(jīng)倒圓、倒尖后的齒輪在換檔時(shí)容易進(jìn)入嚙合狀態(tài)，減少撞擊現(xiàn)象。倒棱可除去齒端尖角和毛刺。圖9-14是用指狀銑刀對齒端進(jìn)行倒圓的加工示意圖。倒圓時(shí)，銑刀告訴旋轉(zhuǎn)，并沿圓弧作擺動，加工完一個(gè)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(gè)齒的齒端。

齒端加工必須在淬火之前進(jìn)行，通常都在滾（插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。

2.3.4齒輪加工過程中的熱處理要求

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)性能及切削加工性。一般在齒輪加工中進(jìn)行兩種熱處理工序，即毛坯熱處理和齒形熱處理

三、齒輪材料與工藝的選擇

這次我們選取的是斜齒輪，因?yàn)榭紤]到是閉式齒輪，而且傳動比較大，載荷較大。根據(jù)齒輪的工作情況以及壽命要求，疲勞極限以及屈服強(qiáng)度等因素，我們選用45號鋼，表面淬火處理，使其硬度達(dá)到40~50HRC。根據(jù)加工精度要求，我們采用滾齒加工，最后我們進(jìn)行氮化處理以提高其強(qiáng)度和硬度。表!" # 常用的齒輪材料及其力學(xué)性能 齒輪齒形的常用切削方法

齒輪的常用熱處理及化學(xué)熱處理

/ 4

第二篇：塑料齒輪加工工藝及材料簡介

塑料齒輪加工工藝及材料簡介

打印該信息 添加：不詳來源：未知

塑料齒輪正朝著更大的尺寸、更復(fù)雜的幾何形狀、更高強(qiáng)度的方向發(fā)展，同時(shí)高性能樹脂和長玻纖填充的復(fù)合材料起到了重要的推動作用。

塑料齒輪在過去的50年里經(jīng)歷了從新型材料到重要的工業(yè)材料的一個(gè)變化歷程。今天它們已經(jīng)深入到許多不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，如汽車、手表、縫紉機(jī)、結(jié)構(gòu)控制設(shè)施和導(dǎo)彈等，起到傳遞扭矩和運(yùn)動形式的作用。除了現(xiàn)有的應(yīng)用領(lǐng)域以外，新的、更難加工的齒輪應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗟某霈F(xiàn)，這種趨勢還在深入發(fā)展中。

汽車工業(yè)已經(jīng)成為塑料齒輪發(fā)展最快的一大領(lǐng)域，這一成功的變化是令人鼓舞的。汽車制造廠商正努力尋找各種汽車驅(qū)動的輔助系統(tǒng)，他們需要的是馬達(dá)和齒輪等而不是功率、液壓或者電纜。這種變化使得塑料齒輪深入應(yīng)用到很多應(yīng)用領(lǐng)域，從升降門、座位、跟蹤前燈到剎車傳動器、電動節(jié)氣門段、渦輪調(diào)解裝置等。

塑料動力齒輪的應(yīng)用進(jìn)一步拓寬。在一些大尺寸要求的應(yīng)用領(lǐng)域，塑料齒輪經(jīng)常用來替代金屬齒輪，如使用塑料的洗衣機(jī)傳動裝置等，這改變著齒輪在尺寸上的應(yīng)用限度。塑料齒輪也應(yīng)用到其它很多領(lǐng)域，如通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)(HVAC)的減振驅(qū)動器、流動設(shè)施中的閥門傳動、公共休息室中的自動沖掃器、小型航空器上用的控制表層穩(wěn)定的動力螺旋器、軍用領(lǐng)域中的螺砣儀以及操縱裝置。大尺寸、高強(qiáng)度的塑料齒輪

由于塑料齒輪成型上的優(yōu)勢以及可以成型更大、高精度和高強(qiáng)度的特征，這是塑料齒輪得以發(fā)展的一個(gè)重要原因。早期的塑料齒輪發(fā)展趨勢一般是跨度小于1英寸，傳輸能力不超過0.25馬力的直齒輪。現(xiàn)在齒輪可以做成許多不同的結(jié)構(gòu)，傳輸動力一般為2馬力，直徑范圍為4-6英寸。預(yù)測到2010年，塑料齒輪成型直徑可以達(dá)到18英寸，傳送能力可以提高到10馬力以上。

如何設(shè)計(jì)出一個(gè)齒輪構(gòu)型，在傳送動力最大化的同時(shí)讓傳送錯(cuò)誤和噪音最小化，還面臨著很多難題。這就對齒輪的同心性、齒形以及其它的特性提出了很高的加工精確要求。某些斜齒輪，可能需要復(fù)雜的成型動作來制造最終的產(chǎn)品，其它的齒輪在較厚部分需要使用芯齒來減少收縮。雖然很多成型專家使用了最新的聚合材料、設(shè)備和加工技術(shù)達(dá)到了生產(chǎn)新一代塑料齒輪的能力，但是對于所有的加工者來說，將面臨的一個(gè)真正的挑戰(zhàn)是如何配合制造這種整個(gè)高精度產(chǎn)品。

控制的難點(diǎn)

高精度齒輪允許的公差一般很難用美國塑料工業(yè)協(xié)會(SPI)所說明的“好”來形容。但是今天多數(shù)成型專家使用最新的配有加工控制單元的成型機(jī)器，在一個(gè)復(fù)雜的窗口上，控制成型溫度的精度、注射壓力以及其它的變量來成型精密的齒輪。一些齒輪成型專家使用更先進(jìn)的方法，他們在型腔里安置溫度和壓力傳感器來提高成型的一致性和重復(fù)性。精密齒輪的生產(chǎn)商也需要使用專業(yè)的檢測設(shè)備，如用來控制齒輪質(zhì)量的雙齒側(cè)面的滾動檢測器、評估齒輪齒面以及其它特征的電腦控制檢測器。但是擁有正確的設(shè)備僅僅是個(gè)開始。那些試圖進(jìn)入精度齒輪行業(yè)的成型商也必須調(diào)整他們的成型環(huán)境來確保他們生產(chǎn)的齒輪，在每一次注塑、每一次型腔都盡可能的一致。由于在生產(chǎn)精密齒輪的時(shí)候，技工的行為往往是決定性的因素，因此他們必須著力于對員工的培訓(xùn)和操作過程的控制。

由于齒輪的尺寸容易受季節(jié)性溫度變換的影響，甚至打開門讓一個(gè)叉車通過引起的溫度波動都能影響齒輪的尺寸精度，因此模塑廠商需要嚴(yán)格控制成型區(qū)的環(huán)境條件。其它需要考慮的因素還包括：一個(gè)穩(wěn)定的動力供給，可控制聚合物溫度和濕度的適宜干燥設(shè)備，配有恒定的氣流的冷卻單元。有些場合使用自動化技術(shù)，通過一個(gè)反復(fù)的動作，將齒輪從成型的位置移開并放置在傳送單元上，達(dá)到冷卻方式的一致。

重要的成型冷卻步驟

高精密零件的加工與一般成型加工的要求相比較，需要注意更多的細(xì)節(jié)問題以及達(dá)到精確測量水平所要求的測量技術(shù)。這一工具必須確保每一次成型的腔內(nèi)成型溫度和冷卻速率相同。精密齒輪加工中最常見的問題是如何處理齒輪對稱性冷卻以及各模腔間一致性的問題。

精密齒輪的模具一般不超過4個(gè)型腔。由于第一代的模具只生產(chǎn)一個(gè)齒輪，很少有具體的說明，輪齒嵌入物經(jīng)常用來減少二次切削的成本。

精密齒輪應(yīng)該從齒輪中心位置的一個(gè)澆口處注入。多澆口易形成熔合線，改變壓力分布和收縮，影響齒輪公差。對于玻纖增強(qiáng)的材料，由于纖維沿著焊接線成放射狀排列，使用多澆口時(shí)易造成半徑的偏心的“碰撞”。

一個(gè)成型專家能控制好齒槽處的變形，獲得可控的、一致性的、均勻的收縮能力的產(chǎn)品是以良好的設(shè)備、成型設(shè)計(jì)、所用的材料伸展能力以及加工條件為前提的。在成型時(shí)，要求精密控制成型表面的溫度、注射壓力和冷卻過程。其它的重要因素還包括壁厚、澆口尺寸和位置、填料類型、用量和方向、流速和成型內(nèi)應(yīng)力。

最常見的塑料齒輪是直齒、圓柱形蝸輪和斜齒輪，幾乎所有用金屬制造的齒輪都可以用塑料來制造。齒輪常用分瓣模腔來成型。斜齒輪加工時(shí)由于注射時(shí)必須讓齒輪或者形成齒的齒輪環(huán)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以要求注意其細(xì)節(jié)。

蝸輪運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音比直齒小，成型后通過旋出型腔或者用多個(gè)滑動機(jī)構(gòu)移出。如果使用滑動機(jī)構(gòu)，必須高精確操作，避免在齒輪上出現(xiàn)明顯的分縫線。

新工藝和新樹脂

更多的先進(jìn)的塑料齒輪成型方法正在被開發(fā)出來。例如二次注射成型法，通過在輪軸和輪齒之間設(shè)計(jì)一個(gè)彈性體的方法，使齒輪運(yùn)行起來更安靜，在齒輪突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠較好的吸收振動，避免輪齒損壞。輪軸可以被重新模塑上其它材料，可以選擇柔韌性更好或者價(jià)值更高、自潤滑效果更好的復(fù)合材料。同時(shí)研究了氣輔法和注射壓縮模塑法，作為改善輪齒質(zhì)量、齒輪整體精度、減小內(nèi)應(yīng)力的一種方法。

除了齒輪本身以外，成型人員還需要注意齒輪的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中齒輪軸的位置必須成線性排列才能保證齒輪成一直線運(yùn)行，即使在負(fù)荷和溫度改變的情況下，因此結(jié)構(gòu)的尺寸穩(wěn)定性和精度是非常重要的。考慮到這個(gè)因素，應(yīng)該使用玻纖增強(qiáng)材料或礦物填充的聚合物等材料做成具有一定剛性的齒輪結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在，在精密齒輪制造領(lǐng)域，一系列的工程性熱塑性塑料的出現(xiàn)給加工人員提供了比以前更多的選擇機(jī)會。乙縮醛類、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生產(chǎn)出優(yōu)良的耐疲勞、耐磨損、光滑性、耐高切線應(yīng)力強(qiáng)度性能，能承受諸如往復(fù)式馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)等造成的振動負(fù)荷的齒輪設(shè)備。對于結(jié)晶性的聚合物必須在足夠高的溫度下成型，保證材料的充分結(jié)晶，否則在使用時(shí)由于溫度升到成型溫度以上，材料發(fā)生二次結(jié)晶而導(dǎo)致齒輪尺寸變化。

乙縮醛作為一個(gè)重要的齒輪制造材料廣泛應(yīng)用于汽車、器具、辦公設(shè)備等領(lǐng)域，已有40多年的歷史。它的尺寸穩(wěn)定性能和高耐疲勞和抗化學(xué)性可承受溫度高達(dá)90 ℃以上。和金屬以及其它塑料材料相比，它具有優(yōu)異的潤滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不進(jìn)行填充改性其最大工作溫度可達(dá)150℃，玻纖增強(qiáng)后的產(chǎn)品工作溫度可達(dá)170℃。與乙縮醛、其它類型塑料以及金屬材料的產(chǎn)品比較，它運(yùn)行良好，經(jīng)常用于齒輪的結(jié)構(gòu)中。

聚酰胺材料，與其它的塑料材料和金屬材料比較，具有韌性好和經(jīng)久耐用的性質(zhì)，常用于渦輪傳動設(shè)計(jì)和齒輪框架等應(yīng)用領(lǐng)域。聚酰胺齒輪未填充時(shí)運(yùn)行溫度可達(dá)150℃，玻纖增強(qiáng)后的產(chǎn)品工作溫度可達(dá)175℃。但是聚酰胺具有吸濕或潤滑劑而造成尺寸變化的特征，使得它們不適合用于精密齒輪領(lǐng)域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸穩(wěn)定性、耐疲勞和耐化學(xué)性能的溫度可達(dá)到200℃。它的應(yīng)用正深入到工作條件要求苛刻的應(yīng)用領(lǐng)域、汽車業(yè)以及其它終端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齒輪尺寸穩(wěn)定性好。它可以忍受高達(dá)220℃的溫度，具有高抗化學(xué)性能和低成型收縮變化。使用該材料已經(jīng)做出齒厚約0.066 mm的成型齒輪，相當(dāng)于人頭發(fā)直徑的2/3大小。

熱塑性彈性體能使齒輪運(yùn)行更安靜，做成的齒輪柔韌性更好，能夠很好的吸收沖擊負(fù)荷。例如，共聚酯類的熱塑性彈性體做成的一個(gè)低動力、高速的齒輪，當(dāng)保證足夠的尺寸穩(wěn)定性和硬度的時(shí)候，運(yùn)行時(shí)允許出現(xiàn)一些偏差，同時(shí)能夠降低運(yùn)行噪音。這樣的一個(gè)應(yīng)用例子是窗簾傳動器中使用的齒輪。

在溫度相對較低、腐蝕性化學(xué)環(huán)境或者高磨損環(huán)境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齒輪生產(chǎn)。也考慮了其它的聚合材料，但在齒輪應(yīng)用中受到了許多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯潤滑性能、耐化學(xué)性和耐疲勞性能不好；ABS和LDPE材料通常不能滿足精密齒輪的潤滑性能、耐疲勞性能、尺寸穩(wěn)定性以及耐熱、抗蠕變等性能要求。這樣的聚合物大多數(shù)用于常規(guī)的、低負(fù)荷或者低速運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪領(lǐng)域。

使用塑料齒輪的優(yōu)勢

與同等尺寸的塑料齒輪相比，金屬齒輪運(yùn)行良好，溫度和濕度變化時(shí)的尺寸穩(wěn)定性好。但是與金屬材料相比，塑料在成本、設(shè)計(jì)、加工和性能上具有很多優(yōu)勢。

與金屬成型相比，塑料成型的固有的設(shè)計(jì)自由度保證了更高效的齒輪制造。可以用塑料成型內(nèi)齒輪、齒輪組、蝸輪等產(chǎn)品，而這很難以一個(gè)合理的價(jià)格使用金屬材料來成型。塑料齒輪應(yīng)用領(lǐng)域比金屬齒輪寬，因此它們推動了齒輪朝著承受更高負(fù)荷、傳送更大動力的方向發(fā)展。塑料齒輪同時(shí)也是一種滿足低靜音運(yùn)行要求的重要材料，這就要求有高精度、新型齒形和潤滑性或柔韌性優(yōu)異的材料出現(xiàn)。

塑料制造的齒輪一般不需要二次加工，所以相對于沖壓件和機(jī)造件金屬齒輪，在成本上保證了50%到90%水平的降低。塑料齒輪比金屬齒輪輕、惰性好，可用在金屬齒輪易腐蝕、退化的環(huán)境中，例如水表和化學(xué)設(shè)備的控制。

和金屬齒輪相比，塑料齒輪可以偏轉(zhuǎn)變形來吸收沖擊載荷的作用，能較好的分散軸偏斜和錯(cuò)齒造成的局部負(fù)荷變化。許多塑料固有的潤滑特征使得它們成了打印機(jī)、玩具和其它低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的理想齒輪材料，這里不包括潤滑劑。除了運(yùn)行在干燥的環(huán)境中，齒輪還可用油脂或油來潤滑。

材料的增強(qiáng)作用

齒輪和結(jié)構(gòu)材料的說明中，應(yīng)該考慮到纖維和填料對樹脂材料性能的重要作用。例如當(dāng)乙縮醛共聚物填充25%的短玻纖（2mm或更小）的填料后，它的拉伸強(qiáng)度在高溫下增大2倍，硬度升3倍。使用長玻纖（10 mm或者更?。┨盍峡商岣邚?qiáng)度、抗蠕變能力、尺寸穩(wěn)定性、韌性、硬度、磨損性能等以及其它的更多性能。因?yàn)榭色@得需要的硬度、良好的可控?zé)崤蛎浶阅?，在大尺寸齒輪和結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域，長玻纖增強(qiáng)材料正成為一種具有吸引力的備選材料。

塑料齒輪加工工藝及材料簡介

塑料齒輪正朝著更大的尺寸、更復(fù)雜的幾何形狀、更高強(qiáng)度的方向發(fā)展，同時(shí)高性能樹脂和長玻纖填充的復(fù)合材料起到了重要的推動作用。

塑料齒輪在過去的50年里經(jīng)歷了從新型材料到重要的工業(yè)材料的一個(gè)變化歷程。今天它們已經(jīng)深入到許多不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，如汽車、手表、縫紉機(jī)、結(jié)構(gòu)控制設(shè)施和導(dǎo)彈等，起到傳遞扭矩和運(yùn)動形式的作用。除了現(xiàn)有的應(yīng)用領(lǐng)域以外，新的、更難加工的齒輪應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗟某霈F(xiàn)，這種趨勢還在深入發(fā)展中。

汽車工業(yè)已經(jīng)成為塑料齒輪發(fā)展最快的一大領(lǐng)域，這一成功的變化是令人鼓舞的。汽車制造廠商正努力尋找各種汽車驅(qū)動的輔助系統(tǒng)，他們需要的是馬達(dá)和齒輪等而不是功率、液壓或者電纜。這種變化使得塑料齒輪深入應(yīng)用到很多應(yīng)用領(lǐng)域，從升降門、座位、跟蹤前燈到剎車傳動器、電動節(jié)氣門段、渦輪調(diào)解裝置等。

塑料動力齒輪的應(yīng)用進(jìn)一步拓寬。在一些大尺寸要求的應(yīng)用領(lǐng)域，塑料齒輪經(jīng)常用來替代金屬齒輪，如使用塑料的洗衣機(jī)傳動裝置等，這改變著齒輪在尺寸上的應(yīng)用限度。塑料齒輪也應(yīng)用到其它很多領(lǐng)域，如通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)(HVAC)的減振驅(qū)動器、流動設(shè)施中的閥門傳動、公共休息室中的自動沖掃器、小型航空器上用的控制表層穩(wěn)定的動力螺旋器、軍用領(lǐng)域中的螺砣儀以及操縱裝置。

大尺寸、高強(qiáng)度的塑料齒輪

由于塑料齒輪成型上的優(yōu)勢以及可以成型更大、高精度和高強(qiáng)度的特征，這是塑料齒輪得以發(fā)展的一個(gè)重要原因。早期的塑料齒輪發(fā)展趨勢一般是跨度小于1英寸，傳輸能力不超過0.25馬力的直齒輪?，F(xiàn)在齒輪可以做成許多不同的結(jié)構(gòu)，傳輸動力一般為2馬力，直徑范圍為4-6英寸。預(yù)測到2010年，塑料齒輪成型直徑可以達(dá)到18英寸，傳送能力可以提高到10馬力以上。

如何設(shè)計(jì)出一個(gè)齒輪構(gòu)型，在傳送動力最大化的同時(shí)讓傳送錯(cuò)誤和噪音最小化，還面臨著很多難題。這就對齒輪的同心性、齒形以及其它的特性提出了很高的加工精確要求。某些斜齒輪，可能需要復(fù)雜的成型動作來制造最終的產(chǎn)品，其它的齒輪在較厚部分需要使用芯齒來減少收縮。雖然很多成型專家使用了最新的聚合材料、設(shè)備和加工技術(shù)達(dá)到了生產(chǎn)新一代塑料齒輪的能力，但是對于所有的加工者來說，將面臨的一個(gè)真正的挑戰(zhàn)是如何配合制造這種整個(gè)高精度產(chǎn)品。

沙發(fā)大中小發(fā)表于 2009-6-10 16:05 只看該作者

控制的難點(diǎn)

高精度齒輪允許的公差一般很難用美國塑料工業(yè)協(xié)會(SPI)所說明的“好”來形容。但是今天多數(shù)成型專家使用最新的配有加工控制單元的成型機(jī)器，在一個(gè)復(fù)雜的窗口上，控制成型溫度的精度、注射壓力以及其它的變量來成型精密的齒輪。一些齒輪成型專家使用更先進(jìn)的方法，他們在型腔里安置溫度和壓力傳感器來提高成型的一致性和重復(fù)性。

精密齒輪的生產(chǎn)商也需要使用專業(yè)的檢測設(shè)備，如用來控制齒輪質(zhì)量的雙齒側(cè)面的滾動檢測器、評估齒輪齒面以及其它特征的電腦控制檢測器。但是擁有正確的設(shè)備僅僅是個(gè)開始。那些試圖進(jìn)入精度齒輪行業(yè)的成型商也必須調(diào)整他們的成型環(huán)境來確保他們生產(chǎn)的齒輪，在每一次注塑、每一次型腔都盡可能的一致。由于在生產(chǎn)精密齒輪的時(shí)候，技工的行為往往是決定性的因素，因此他們必須著力于對員工的培訓(xùn)和操作過程的控制。

由于齒輪的尺寸容易受季節(jié)性溫度變換的影響，甚至打開門讓一個(gè)叉車通過引起的溫度波動都能影響齒輪的尺寸精度，因此模塑廠商需要嚴(yán)格控制成型區(qū)的環(huán)境條件。其它需要考慮的因素還包括：一個(gè)穩(wěn)定的動力供給，可控制聚合物溫度和濕度的適宜干燥設(shè)備，配有恒定的氣流的冷卻單元。有些場合使用自動化技術(shù)，通過一個(gè)反復(fù)的動作，將齒輪從成型的位置移開并放置在傳送單元上，達(dá)到冷卻方式的一致。

重要的成型冷卻步驟

高精密零件的加工與一般成型加工的要求相比較，需要注意更多的細(xì)節(jié)問題以及達(dá)到精確測量水平所要求的測量技術(shù)。這一工具必須確保每一次成型的腔內(nèi)成型溫度和冷卻速率相同。精密齒輪加工中最常見的問題是如何處理齒輪對稱性冷卻以及各模腔間一致性的問題。

精密齒輪的模具一般不超過4個(gè)型腔。由于第一代的模具只生產(chǎn)一個(gè)齒輪，很少有具體的說明，輪齒嵌入物經(jīng)常用來減少二次切削的成本。

精密齒輪應(yīng)該從齒輪中心位置的一個(gè)澆口處注入。多澆口易形成熔合線，改變壓力分布和收縮，影響齒輪公差。對于玻纖增強(qiáng)的材料，由于纖維沿著焊接線成放射狀排列，使用多澆口時(shí)易造成半徑的偏心的“碰撞”。

一個(gè)成型專家能控制好齒槽處的變形，獲得可控的、一致性的、均勻的收縮能力的產(chǎn)品是以良好的設(shè)備、成型設(shè)計(jì)、所用的材料伸展能力以及加工條件為前提的。在成型時(shí)，要求精密控制成型表面的溫度、注射壓力和冷卻過程。其它的重要因素還包括壁厚、澆口尺寸和位置、填料類型、用量和方向、流速和成型內(nèi)應(yīng)力。

最常見的塑料齒輪是直齒、圓柱形蝸輪和斜齒輪，幾乎所有用金屬制造的齒輪都可以用塑料來制造。齒輪常用分瓣模腔來成型。斜齒輪加工時(shí)由于注射時(shí)必須讓齒輪或者形成齒的齒輪環(huán)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以要求注意其細(xì)節(jié)。

蝸輪運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音比直齒小，成型后通過旋出型腔或者用多個(gè)滑動機(jī)構(gòu)移出。如果使用滑動機(jī)構(gòu)，必須高精確操作，避免在齒輪上出現(xiàn)明顯的分縫線。

TOP 鋼中模具 UG教程 ,PROE自學(xué),五金模具，模流分析，精雕浮雕全套，壓鑄模具，高薪突破教程--點(diǎn)擊訂購

板凳大中小發(fā)表于 2009-6-10 16:05 只看該作者

新工藝和新樹脂

更多的先進(jìn)的塑料齒輪成型方法正在被開發(fā)出來。例如二次注射成型法，通過在輪軸和輪齒之間設(shè)計(jì)一個(gè)彈性體的方法，使齒輪運(yùn)行起來更安靜，在齒輪突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠較好的吸收振動，避免輪齒損壞。輪軸可以被重新模塑上其它材料，可以選擇柔韌性更好或者價(jià)值更高、自潤滑效果更好的復(fù)合材料。同時(shí)研究了氣輔法和注射壓縮模塑法，作為改善輪齒質(zhì)量、齒輪整體精度、減小內(nèi)應(yīng)力的一種方法。

除了齒輪本身以外，成型人員還需要注意齒輪的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中齒輪軸的位置必須成線性排列才能保證齒輪成一直線運(yùn)行，即使在負(fù)荷和溫度改變的情況下，因此結(jié)構(gòu)的尺寸穩(wěn)定性和精度是非常重要的?？紤]到這個(gè)因素，應(yīng)該使用玻纖增強(qiáng)材料或礦物填充的聚合物等材料做成具有一定剛性的齒輪結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在，在精密齒輪制造領(lǐng)域，一系列的工程性熱塑性塑料的出現(xiàn)給加工人員提供了比以前更多的選擇機(jī)會。乙縮醛類、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生產(chǎn)出優(yōu)良的耐疲勞、耐磨損、光滑性、耐高切線應(yīng)力強(qiáng)度性能，能承受諸如往復(fù)式馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)等造成的振動負(fù)荷的齒輪設(shè)備。對于結(jié)晶性的聚合物必須在足夠高的溫度下成型，保證材料的充分結(jié)晶，否則在使用時(shí)由于溫度升到成型溫度以上，材料發(fā)生二次結(jié)晶而導(dǎo)致齒輪尺寸變化。

乙縮醛作為一個(gè)重要的齒輪制造材料廣泛應(yīng)用于汽車、器具、辦公設(shè)備等領(lǐng)域，已有40多年的歷史。它的尺寸穩(wěn)定性能和高耐疲勞和抗化學(xué)性可承受溫度高達(dá)90 ℃以上。和金屬以及其它塑料材料相比，它具有優(yōu)異的潤滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不進(jìn)行填充改性其最大工作溫度可達(dá)150℃，玻纖增強(qiáng)后的產(chǎn)品工作溫度可達(dá)170℃。與乙縮醛、其它類型塑料以及金屬材料的產(chǎn)品比較，它運(yùn)行良好，經(jīng)常用于齒輪的結(jié)構(gòu)中。

聚酰胺材料，與其它的塑料材料和金屬材料比較，具有韌性好和經(jīng)久耐用的性質(zhì)，常用于渦輪傳動設(shè)計(jì)和齒輪框架等應(yīng)用領(lǐng)域。聚酰胺齒輪未填充時(shí)運(yùn)行溫度可達(dá)150℃，玻纖增強(qiáng)后的產(chǎn)品工作溫度可達(dá)175℃。但是聚酰胺具有吸濕或潤滑劑而造成尺寸變化的特征，使得它們不適合用于精密齒輪領(lǐng)域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸穩(wěn)定性、耐疲勞和耐化學(xué)性能的溫度可達(dá)到200℃。它的應(yīng)用正深入到工作條件要求苛刻的應(yīng)用領(lǐng)域、汽車業(yè)以及其它終端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齒輪尺寸穩(wěn)定性好。它可以忍受高達(dá)220℃的溫度，具有高抗化學(xué)性能和低成型收縮變化。使用該材料已經(jīng)做出齒厚約0.066 mm的成型齒輪，相當(dāng)于人頭發(fā)直徑的2/3大小。

熱塑性彈性體能使齒輪運(yùn)行更安靜，做成的齒輪柔韌性更好，能夠很好的吸收沖擊負(fù)荷。例如，共聚酯類的熱塑性彈性體做成的一個(gè)低動力、高速的齒輪，當(dāng)保證足夠的尺寸穩(wěn)定性和硬度的時(shí)候，運(yùn)行時(shí)允許出現(xiàn)一些偏差，同時(shí)能夠降低運(yùn)行噪音。這樣的一個(gè)應(yīng)用例子是窗簾傳動器中使用的齒輪。

在溫度相對較低、腐蝕性化學(xué)環(huán)境或者高磨損環(huán)境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齒輪生產(chǎn)。也考慮了其它的聚合材料，但在齒輪應(yīng)用中受到了許多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯潤滑性能、耐化學(xué)性和耐疲勞性能不好；ABS和LDPE材料通常不能滿足精密齒輪的潤滑性能、耐疲勞性能、尺寸穩(wěn)定性以及耐熱、抗蠕變等性能要求。這樣的聚合物大多數(shù)用于常規(guī)的、低負(fù)荷或者低速運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪領(lǐng)域。

TOP 53套UG高級編程 57套分模 Proe全套 模流78節(jié)課+21套案例 精雕浮雕 壓鑄五金汽車模具設(shè)計(jì) 國內(nèi)第一品牌

地板大中小發(fā)表于 2009-6-10 16:06 只看該作者

使用塑料齒輪的優(yōu)勢

與同等尺寸的塑料齒輪相比，金屬齒輪運(yùn)行良好，溫度和濕度變化時(shí)的尺寸穩(wěn)定性好。但是與金屬材料相比，塑料在成本、設(shè)計(jì)、加工和性能上具有很多優(yōu)勢。

與金屬成型相比，塑料成型的固有的設(shè)計(jì)自由度保證了更高效的齒輪制造?？梢杂盟芰铣尚蛢?nèi)齒輪、齒輪組、蝸輪等產(chǎn)品，而這很難以一個(gè)合理的價(jià)格使用金屬材料來成型。塑料齒輪應(yīng)用領(lǐng)域比金屬齒輪寬，因此它們推動了齒輪朝著承受更高負(fù)荷、傳送更大動力的方向發(fā)展。塑料齒輪同時(shí)也是一種滿足低靜音運(yùn)行要求的重要材料，這就要求有高精度、新型齒形和潤滑性或柔韌性優(yōu)異的材料出現(xiàn)。

塑料制造的齒輪一般不需要二次加工，所以相對于沖壓件和機(jī)造件金屬齒輪，在成本上保證了50%到90%水平的降低。塑料齒輪比金屬齒輪輕、惰性好，可用在金屬齒輪易腐蝕、退化的環(huán)境中，例如水表和化學(xué)設(shè)備的控制。

和金屬齒輪相比，塑料齒輪可以偏轉(zhuǎn)變形來吸收沖擊載荷的作用，能較好的分散軸偏斜和錯(cuò)齒造成的局部負(fù)荷變化。許多塑料固有的潤滑特征使得它們成了打印機(jī)、玩具和其它低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的理想齒輪材料，這里不包括潤滑劑。除了運(yùn)行在干燥的環(huán)境中，齒輪還可用油脂或油來潤滑。

材料的增強(qiáng)作用

齒輪和結(jié)構(gòu)材料的說明中，應(yīng)該考慮到纖維和填料對樹脂材料性能的重要作用。例如當(dāng)乙縮醛共聚物填充25%的短玻纖（2mm或更?。┑奶盍虾?，它的拉伸強(qiáng)度在高溫下增大2倍，硬度升3倍。使用長玻纖（10 mm或者更?。┨盍峡商岣邚?qiáng)度、抗蠕變能力、尺寸穩(wěn)定性、韌性、硬度、磨損性能等以及其它的更多性能。因?yàn)榭色@得需要的硬度、良好的可控?zé)崤蛎浶阅?，在大尺寸齒輪和結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域，長玻纖增強(qiáng)材料正成為一種具有吸引力的備選材料。

塑料齒輪在絕大多數(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，多采用（POM）和尼龍（PA66）。其主要原因是它們具有較非結(jié)晶態(tài)塑料更優(yōu)良的抗疲勞性、高強(qiáng)度、高耐磨性。

塑料齒輪相對于金屬齒輪存在很多優(yōu)勢：塑料齒輪具有質(zhì)量輕、工作噪音小、耐磨損、無需潤滑、可以成型較為復(fù)雜的形狀，大批量生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點(diǎn)。但是由于塑料材質(zhì)的局限，塑料齒輪存在著精度低，使用壽命短等缺點(diǎn)，隨著新材料的應(yīng)用以及制造技術(shù)的發(fā)展，塑料齒輪的精度越來越高了壽命也越來越強(qiáng)，塑料齒輪目前廣泛用于汽車儀表，大燈調(diào)節(jié)器傳動，打印機(jī)，復(fù)印機(jī)傳動，VCM鏡頭傳動等領(lǐng)域。

深圳兆威市一家專業(yè)生產(chǎn)塑料齒輪的廠家，對于塑料齒輪的設(shè)計(jì)生產(chǎn)，我們在精度上嚴(yán)格要求，以至于我們現(xiàn)在塑料齒輪的精度達(dá)到了JGMA 0級。我們擁有先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，先進(jìn)的儀器設(shè)備，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)上我們要求嚴(yán)格，精益求精，在不懈的努力和追求下，產(chǎn)品能夠滿足廣大客戶的需求。

在2007年以突破0.1mm的注塑成型被深圳市科技局授予高新技術(shù)企業(yè)稱號，以微量精密的注塑在2009年與橡膠模具國家工程研究中心共同創(chuàng)建了國內(nèi)首家“微細(xì)精密注塑成型與模具技術(shù)中心” 并且通過與索尼、松下、三洋等國際知名企業(yè)的合作，直接參與國際化競爭，使公司的技術(shù)能力、管理水平不斷提升。

相對金屬齒輪，塑料齒輪具有質(zhì)量輕、工作噪音小、耐磨損無需潤滑、可以成型較復(fù)雜的形狀、大批量生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。但由于塑料本身具有收縮、吸水，相對金屬強(qiáng)度也比較弱，對工作環(huán)境要求高，對

溫度較為敏感等特性。因而，塑料齒輪同時(shí)就有精度低、壽命短、使用環(huán)境高等缺點(diǎn)。隨著新材料的應(yīng)用及制造技術(shù)的發(fā)展，塑料齒輪的

精度越來越高，壽命也越來越長，并廣泛應(yīng)用于儀器、儀表、玩具、汽車、打印機(jī)等行業(yè)。

直齒輪：加工容易，便于提高精度，是齒輪中最基本的形式。

斜齒輪：重合度大，傳動平穩(wěn)，適于高速重載傳動，缺點(diǎn)是傳動過程中產(chǎn)生軸向力。

人字齒輪：可視為有兩個(gè)螺旋角相同而旋向相反的斜齒輪所組成，它除具有斜齒輪的特點(diǎn)外，還能夠自相平衡傳動過程中產(chǎn)生的軸向力，從而可以采用大的 螺旋角，進(jìn)一步提高承載能力平衡性。

塑料齒輪加工工藝及材料簡介

2007-1-30 19:12:00 【文章字體：

】 推薦收藏 打印

塑料齒輪正朝著更大的尺寸、更復(fù)雜的幾何形狀、更高強(qiáng)度的方向發(fā)展，同時(shí)高性能樹脂和長玻纖填充的復(fù)合材料起到了重要的推動作用。

塑料齒輪在過去的50年里經(jīng)歷了從新型材料到重要的工業(yè)材料的一個(gè)變化歷程。今天它們已經(jīng)深入到許多不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，如汽車、手表、縫紉機(jī)、結(jié)構(gòu)控制設(shè)施和導(dǎo)彈等，起到傳遞扭矩和運(yùn)動形式的作用。除了現(xiàn)有的應(yīng)用領(lǐng)域以外，新的、更難加工的齒輪應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗟某霈F(xiàn)，這種趨勢還在深入發(fā)展中。

汽車工業(yè)已經(jīng)成為塑料齒輪發(fā)展最快的一大領(lǐng)域，這一成功的變化是令人鼓舞的。汽車制造廠商正努力尋找各種汽車驅(qū)動的輔助系統(tǒng)，他們需要的是馬達(dá)和齒輪等而不是功率、液壓或者電纜。這種變化使得塑料齒輪深入應(yīng)用到很多應(yīng)用領(lǐng)域，從升降門、座位、跟蹤前燈到剎車傳動器、電動節(jié)氣門段、渦輪調(diào)解裝置等。

塑料動力齒輪的應(yīng)用進(jìn)一步拓寬。在一些大尺寸要求的應(yīng)用領(lǐng)域，塑料齒輪經(jīng)常用來替代金屬齒輪，如使用塑料的洗衣機(jī)傳動裝置等，這改變著齒輪在尺寸上的應(yīng)用限度。塑料齒輪也應(yīng)用到其它很多領(lǐng)域，如通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)(HVAC)的減振驅(qū)動器、流動設(shè)施中的閥門傳動、公共休息室中的自動沖掃器、小型航空器上用的控制表層穩(wěn)定的動力螺旋器、軍用領(lǐng)域中的螺砣儀以及操縱裝置。

大尺寸、高強(qiáng)度的塑料齒輪

由于塑料齒輪成型上的優(yōu)勢以及可以成型更大、高精度和高強(qiáng)度的特征，這是塑料齒輪得以發(fā)展的一個(gè)重要原因。早期的塑料齒輪發(fā)展趨勢一般是跨度小于1英寸，傳輸能力不超過0.25馬力的直齒輪。現(xiàn)在齒輪可以做成許多不同的結(jié)構(gòu)，傳輸動力一般為2馬力，直徑范圍為4-6英寸。預(yù)測到2010年，塑料齒輪成型直徑可以達(dá)到18英寸，傳送能力可以提高到10馬力以上。

如何設(shè)計(jì)出一個(gè)齒輪構(gòu)型，在傳送動力最大化的同時(shí)讓傳送錯(cuò)誤和噪音最小化，還面臨著很多難題。這就對齒輪的同心性、齒形以及其它的特性提出了很高的加工精確要求。某些斜齒輪，可能需要復(fù)雜的成型動作來制造最終的產(chǎn)品，其它的齒輪在較厚部分需要使用芯齒來減少收縮。雖然很多成型專家使用了最新的聚合材料、設(shè)備和加工技術(shù)達(dá)到了生產(chǎn)新一代塑料齒輪的能力，但是對于所有的加工者來說，將面臨的一個(gè)真正的挑戰(zhàn)是如何配合制造這種整個(gè)高精度產(chǎn)品。

控制的難點(diǎn)

高精度齒輪允許的公差一般很難用美國塑料工業(yè)協(xié)會(SPI)所說明的“好”來形容。但是今天多數(shù)成型專家使用最新的配有加工控制單元的成型機(jī)器，在一個(gè)復(fù)雜的窗口上，控制成型溫度的精度、注射壓力以及其它的變量來成型精密的齒輪。一些齒輪成型專家使用更先進(jìn)的方法，他們在型腔里安置溫度和壓力傳感器來提高成型的一致性和重復(fù)性。

精密齒輪的生產(chǎn)商也需要使用專業(yè)的檢測設(shè)備，如用來控制齒輪質(zhì)量的雙齒側(cè)面的滾動檢測器、評估齒輪齒面以及其它特征的電腦控制檢測器。但是擁有正確的設(shè)備僅僅是個(gè)開始。那些試圖進(jìn)入精度齒輪行業(yè)的成型商也必須調(diào)整他們的成型環(huán)境來確保他們生產(chǎn)的齒輪，在每一次注塑、每一次型腔都盡可能的一致。由于在生產(chǎn)精密齒輪的時(shí)候，技工的行為往往是決定性的因素，因此他們必須著力于對員工的培訓(xùn)和操作過程的控制。

由于齒輪的尺寸容易受季節(jié)性溫度變換的影響，甚至打開門讓一個(gè)叉車通過引起的溫度波動都能影響齒輪的尺寸精度，因此模塑廠商需要嚴(yán)格控制成型區(qū)的環(huán)境條件。其它需要考慮的因素還包括：一個(gè)穩(wěn)定的動力供給，可控制聚合物溫度和濕度的適宜干燥設(shè)備，配有恒定的氣流的冷卻單元。有些場合使用自動化技術(shù)，通過一個(gè)反復(fù)的動作，將齒輪從成型的位置移開并放置在傳送單元上，達(dá)到冷卻方式的一致。

重要的成型冷卻步驟

高精密零件的加工與一般成型加工的要求相比較，需要注意更多的細(xì)節(jié)問題以及達(dá)到精確測量水平所要求的測量技術(shù)。這一工具必須確保每一次成型的腔內(nèi)成型溫度和冷卻速率相同。精密齒輪加工中最常見的問題是如何處理齒輪對稱性冷卻以及各模腔間一致性的問題。

精密齒輪的模具一般不超過4個(gè)型腔。由于第一代的模具只生產(chǎn)一個(gè)齒輪，很少有具體的說明，輪齒嵌入物經(jīng)常用來減少二次切削的成本。

精密齒輪應(yīng)該從齒輪中心位置的一個(gè)澆口處注入。多澆口易形成熔合線，改變壓力分布和收縮，影響齒輪公差。對于玻纖增強(qiáng)的材料，由于纖維沿著焊接線成放射狀排列，使用多澆口時(shí)易造成半徑的偏心的“碰撞”。

一個(gè)成型專家能控制好齒槽處的變形，獲得可控的、一致性的、均勻的收縮能力的產(chǎn)品是以良好的設(shè)備、成型設(shè)計(jì)、所用的材料伸展能力以及加工條件為前提的。在成型時(shí)，要求精密控制成型表面的溫度、注射壓力和冷卻過程。其它的重要因素還包括壁厚、澆口尺寸和位置、填料類型、用量和方向、流速和成型內(nèi)應(yīng)力。

最常見的塑料齒輪是直齒、圓柱形蝸輪和斜齒輪，幾乎所有用金屬制造的齒輪都可以用塑料來制造。齒輪常用分瓣模腔來成型。斜齒輪加工時(shí)由于注射時(shí)必須讓齒輪或者形成齒的齒輪環(huán)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以要求注意其細(xì)節(jié)。

蝸輪運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音比直齒小，成型后通過旋出型腔或者用多個(gè)滑動機(jī)構(gòu)移出。如果使用滑動機(jī)構(gòu)，必須高精確操作，避免在齒輪上出現(xiàn)明顯的分縫線。

新工藝和新樹脂

更多的先進(jìn)的塑料齒輪成型方法正在被開發(fā)出來。例如二次注射成型法，通過在輪軸和輪齒之間設(shè)計(jì)一個(gè)彈性體的方法，使齒輪運(yùn)行起來更安靜，在齒輪突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠較好的吸收振動，避免輪齒損壞。輪軸可以被重新模塑上其它材料，可以選擇柔韌性更好或者價(jià)值更高、自潤滑效果更好的復(fù)合材料。同時(shí)研究了氣輔法和注射壓縮模塑法，作為改善輪齒質(zhì)量、齒輪整體精度、減小內(nèi)應(yīng)力的一種方法。

除了齒輪本身以外，成型人員還需要注意齒輪的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中齒輪軸的位置必須成線性排列才能保證齒輪成一直線運(yùn)行，即使在負(fù)荷和溫度改變的情況下，因此結(jié)構(gòu)的尺寸穩(wěn)定性和精度是非常重要的。考慮到這個(gè)因素，應(yīng)該使用玻纖增強(qiáng)材料或礦物填充的聚合物等材料做成具有一定剛性的齒輪結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在，在精密齒輪制造領(lǐng)域，一系列的工程性熱塑性塑料的出現(xiàn)給加工人員提供了比以前更多的選擇機(jī)會。乙縮醛類、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生產(chǎn)出優(yōu)良的耐疲勞、耐磨損、光滑性、耐高切線應(yīng)力強(qiáng)度性能，能承受諸如往復(fù)式馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)等造成的振動負(fù)荷的齒輪設(shè)備。對于結(jié)晶性的聚合物必須在足夠高的溫度下成型，保證材料的充分結(jié)晶，否則在使用時(shí)由于溫度升到成型溫度以上，材料發(fā)生二次結(jié)晶而導(dǎo)致齒輪尺寸變化。

乙縮醛作為一個(gè)重要的齒輪制造材料廣泛應(yīng)用于汽車、器具、辦公設(shè)備等領(lǐng)域，已有40多年的歷史。它的尺寸穩(wěn)定性能和高耐疲勞和抗化學(xué)性可承受溫度高達(dá)90 ℃以上。和金屬以及其它塑料材料相比，它具有優(yōu)異的潤滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不進(jìn)行填充改性其最大工作溫度可達(dá)150℃，玻纖增強(qiáng)后的產(chǎn)品工作溫度可達(dá)170℃。與乙縮醛、其它類型塑料以及金屬材料的產(chǎn)品比較，它運(yùn)行良好，經(jīng)常用于齒輪的結(jié)構(gòu)中。

聚酰胺材料，與其它的塑料材料和金屬材料比較，具有韌性好和經(jīng)久耐用的性質(zhì)，常用于渦輪傳動設(shè)計(jì)和齒輪框架等應(yīng)用領(lǐng)域。聚酰胺齒輪未填充時(shí)運(yùn)行溫度可達(dá)150℃，玻纖增強(qiáng)后的產(chǎn)品工作溫度可達(dá)175℃。但是聚酰胺具有吸濕或潤滑劑而造成尺寸變化的特征，使得它們不適合用于精密齒輪領(lǐng)域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸穩(wěn)定性、耐疲勞和耐化學(xué)性能的溫度可達(dá)到200℃。它的應(yīng)用正深入到工作條件要求苛刻的應(yīng)用領(lǐng)域、汽車業(yè)以及其它終端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齒輪尺寸穩(wěn)定性好。它可以忍受高達(dá)220℃的溫度，具有高抗化學(xué)性能和低成型收縮變化。使用該材料已經(jīng)做出齒厚約0.066 mm的成型齒輪，相當(dāng)于人頭發(fā)直徑的2/3大小。

熱塑性彈性體能使齒輪運(yùn)行更安靜，做成的齒輪柔韌性更好，能夠很好的吸收沖擊負(fù)荷。例如，共聚酯類的熱塑性彈性體做成的一個(gè)低動力、高速的齒輪，當(dāng)保證足夠的尺寸穩(wěn)定性和硬度的時(shí)候，運(yùn)行時(shí)允許出現(xiàn)一些偏差，同時(shí)能夠降低運(yùn)行噪音。這樣的一個(gè)應(yīng)用例子是窗簾傳動器中使用的齒輪。

在溫度相對較低、腐蝕性化學(xué)環(huán)境或者高磨損環(huán)境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齒輪生產(chǎn)。也考慮了其它的聚合材料，但在齒輪應(yīng)用中受到了許多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯潤滑性能、耐化學(xué)性和耐疲勞性能不好；ABS和LDPE材料通常不能滿足精密齒輪的潤滑性能、耐疲勞性能、尺寸穩(wěn)定性以及耐熱、抗蠕變等性能要求。這樣的聚合物大多數(shù)用于常規(guī)的、低負(fù)荷或者低速運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪領(lǐng)域。

使用塑料齒輪的優(yōu)勢

與同等尺寸的塑料齒輪相比，金屬齒輪運(yùn)行良好，溫度和濕度變化時(shí)的尺寸穩(wěn)定性好。但是與金屬材料相比，塑料在成本、設(shè)計(jì)、加工和性能上具有很多優(yōu)勢。

與金屬成型相比，塑料成型的固有的設(shè)計(jì)自由度保證了更高效的齒輪制造?？梢杂盟芰铣尚蛢?nèi)齒輪、齒輪組、蝸輪等產(chǎn)品，而這很難以一個(gè)合理的價(jià)格使用金屬材料來成型。塑料齒輪應(yīng)用領(lǐng)域比金屬齒輪寬，因此它們推動了齒輪朝著承受更高負(fù)荷、傳送更大動力的方向發(fā)展。塑料齒輪同時(shí)也是一種滿足低靜音運(yùn)行要求的重要材料，這就要求有高精度、新型齒形和潤滑性或柔韌性優(yōu)異的材料出現(xiàn)。

塑料制造的齒輪一般不需要二次加工，所以相對于沖壓件和機(jī)造件金屬齒輪，在成本上保證了50%到90%水平的降低。塑料齒輪比金屬齒輪輕、惰性好，可用在金屬齒輪易腐蝕、退化的環(huán)境中，例如水表和化學(xué)設(shè)備的控制。

和金屬齒輪相比，塑料齒輪可以偏轉(zhuǎn)變形來吸收沖擊載荷的作用，能較好的分散軸偏斜和錯(cuò)齒造成的局部負(fù)荷變化。許多塑料固有的潤滑特征使得它們成了打印機(jī)、玩具和其它低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的理想齒輪材料，這里不包括潤滑劑。除了運(yùn)行在干燥的環(huán)境中，齒輪還可用油脂或油來潤滑。

材料的增強(qiáng)作用

齒輪和結(jié)構(gòu)材料的說明中，應(yīng)該考慮到纖維和填料對樹脂材料性能的重要作用。例如當(dāng)乙縮醛共聚物填充25%的短玻纖（2mm或更?。┑奶盍虾?，它的拉伸強(qiáng)度在高溫下增大2倍，硬度升3倍。使用長玻纖（10 mm或者更?。┨盍峡商岣邚?qiáng)度、抗蠕變能力、尺寸穩(wěn)定性、韌性、硬度、磨損性能等以及其它的更多性能。因?yàn)榭色@得需要的硬度、良好的可控?zé)崤蛎浶阅埽诖蟪叽琮X輪和結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域，長玻纖增強(qiáng)材料正成為一種具有吸引力的備選材料。

第三篇：變速器齒輪工藝設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)總結(jié)

生產(chǎn)實(shí)習(xí)總結(jié)

機(jī)自082班劉旭彪200810301242 時(shí)光如流水，兩周時(shí)間轉(zhuǎn)眼即逝，為期兩周是實(shí)習(xí)給我的體會是：

1.通過這次實(shí)習(xí)我們了解了現(xiàn)代機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式和工藝過程。熟悉毛-----零件的主要成型方法和主要機(jī)械加工方法及其所用主要設(shè)備的工作原理及典型結(jié)構(gòu)、工夾量具的使 用及安全操作技術(shù)。了解機(jī)械制造工藝知識和新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備在機(jī)械制造中的應(yīng)用。

2、在毛肧到零件的主要機(jī)加工方法上具有初步的獨(dú)立操作技能。

3、在了解、熟悉和把握一定的工程基礎(chǔ)知識和操作技能過程中，通過培養(yǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)了我們的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

4、通過實(shí)踐培養(yǎng)和鍛煉了我們的勞動觀點(diǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)觀念，強(qiáng)化遵守勞動紀(jì)律、遵守安全技術(shù)規(guī)劃和愛護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的自覺性，進(jìn)一步提高了我們的整體綜合素質(zhì)。

5、這次實(shí)習(xí)，讓我們明白做事要認(rèn)真小心細(xì)致，不得有半點(diǎn)馬虎。同時(shí)也使我們擁有了堅(jiān)強(qiáng)不屈的本質(zhì)，不到最后一秒絕不放棄的毅力。

6、在整個(gè)實(shí)習(xí)過程中老師對我們的紀(jì)律要求非常嚴(yán)格，制訂了學(xué)生實(shí)習(xí)守則，同時(shí)更加強(qiáng)調(diào)了保持車間環(huán)境衛(wèi)生、下班前要清理

機(jī)床及遵守各工序過程的安全操作規(guī)程等要求，對我們的綜合工程素質(zhì)培養(yǎng)起到了較好的促進(jìn)作用。

很快我們就要步入社會，面臨就業(yè)了，就業(yè)單位不會像老師那樣點(diǎn)點(diǎn)滴滴、細(xì)致入微地把要做的工作告訴我們，更多的是需要我們自己去觀察、學(xué)習(xí)。不具備這項(xiàng)能力就難以勝任未來的挑戰(zhàn)。隨著科學(xué)的迅猛發(fā)展，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，會有很多領(lǐng)域是我們未曾接觸過的，只有敢于嘗試才會有所突破，有所創(chuàng)新。就像我們接觸到的車工，固然它的危險(xiǎn)性很大，但是要求每個(gè)同學(xué)都要去親自操作而且要做出成品，這樣就鍛煉了我們敢于嘗試的勇氣。兩周的實(shí)習(xí)帶給我們的不全是我們所接觸到的那些操作技能，更多的則是需要我們每個(gè)人在結(jié)束后根據(jù)自己的情況去感悟，去反思，勤時(shí)自勉，有所收獲，使這次實(shí)習(xí)達(dá)到它真正的目的。

第四篇：小汽車齒輪的加工工藝簡介

材料工程新技術(shù)新工藝課程論文

論文題目：小汽車齒輪的加工工藝與技術(shù)

學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院

班級：料11*班

教師：*** 學(xué)生:**

學(xué)號：********

小汽車齒輪的加工工藝與技術(shù)

摘要：齒輪是汽車行業(yè)主要的基礎(chǔ)傳動元件，通常每輛汽車中有18～30個(gè)齒部，齒輪的質(zhì)量直接影響汽車的噪聲、平穩(wěn)性及使用壽命。近年來, 齒輪技術(shù)得到了迅速發(fā)展, 其發(fā)展趨勢可概括為: 高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動效率。最終歸結(jié)于齒輪的加工工藝得到的進(jìn)步。

關(guān)鍵字：齒輪 加工工藝

一個(gè)完整的齒輪加工過程一般要經(jīng)過毛坯的準(zhǔn)備、毛坯正火熱處理、車削加工、滾齒、插齒、剃齒、再次熱處理、磨削加工與修正等過程。

1.毛坯準(zhǔn)備

毛坯的準(zhǔn)備一般通過鍛造制坯來完成的，當(dāng)前，熱模鍛仍然是汽車齒輪件廣泛使用的毛坯鍛造工藝。近年來，楔橫軋技術(shù)在軸類加工上得到了大范圍推廣。這項(xiàng)技術(shù)特別適合為比較復(fù)雜的階梯軸類制坯，它不僅精度較高、后序加工余量小，而且生產(chǎn)效率高。

2.正火處理

正火這一工藝的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度和為最終熱處理做組織準(zhǔn)備，以有效減少熱處理變形。所用齒輪鋼的材料通常為20CrMnTi，一般的正火由于受人員、設(shè)備和環(huán)境的影響比較大，在熱處理工藝中，如果處理不當(dāng)將使得工件冷卻速度和冷卻的均勻性難以控制，造成硬度散差大，金相組織不均勻，直接影響金屬切削加工和最終熱處理，使得熱變形大而無規(guī)律，零件質(zhì)量無法控制。[1]為此，采用等溫正火工藝。實(shí)踐證明，采用等溫正火有效改變了一般正火的弊端，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

3.車削加工

為了滿足高精度齒輪加工的定位要求，齒坯的加工全部采用數(shù)控車床，使用機(jī)械夾緊不重磨車刀，實(shí)現(xiàn)了在一次裝夾下孔徑、端面及外徑加工同步完成，既保證了內(nèi)孔與端面的垂直度要求，又保證了大批量齒坯生產(chǎn)的尺寸離散小。從而提高了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質(zhì)量。數(shù)控車床比一般的人工操作車床具有更高的準(zhǔn)確度，為計(jì)算加工提供很大便利。另外，數(shù)控車床加工的高效率還大大減少了設(shè)備數(shù)量，經(jīng)濟(jì)性好。

4.滾、插齒

加工齒部所用設(shè)備仍大量采用普通滾齒機(jī)和插齒機(jī)，雖然調(diào)整維護(hù)方便，但生產(chǎn)效率較低，若完成較大產(chǎn)能需要多機(jī)同時(shí)生產(chǎn)。隨著涂層技術(shù)的發(fā)展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍非常方便地進(jìn)行，經(jīng)過涂鍍的刀具能夠明顯地提高使用壽命，一般能提高90%以上，有效地減少了換刀次數(shù)和刃磨時(shí)間，效益顯著。滾齒是軟齒面圓柱齒輪加工中應(yīng)用最為廣泛的一種切齒方法。目前，通過提高滾齒機(jī)剛性，采用高性能高速鋼和硬質(zhì)合金，采用先進(jìn)的刀具涂層技術(shù)，改單頭為多頭滾刀，采用大直徑滾刀作徑向進(jìn)給加工以及對角滾齒法等途徑，使?jié)L齒生產(chǎn)效率得到了極大的提高。國外采用TI N 涂層的優(yōu)質(zhì)高速鋼滾刀的滾齒切削速度已達(dá)150m/min以上, 硬質(zhì)合金滾刀的實(shí)用切削速度已達(dá)40m/min以上。

硬齒面滾齒工藝已廣泛用于模數(shù)為m2一40、齒面硬度為HRC40 ~ 64的各種硬齒面圓柱齒輪的半精滾和精滾加工。根據(jù)不同的加工條件，齒面的精加工效率可比傳統(tǒng)磨齒工藝提高1 ~ 5 倍，成本也明顯降低，而且擴(kuò)大了硬齒面的可加工范圍，從工藝上保證了硬齒面齒輪的廣泛應(yīng)用。硬齒面滾齒工藝的開發(fā)，革新了傳統(tǒng)的硬齒。

5.剃齒

以前主要用于齒輪滾插預(yù)加工后、淬火前的精加工。軸向剃齒法剃齒刀磨損不均勻，工作臺行程長，生產(chǎn)效率不高，但工藝較簡單；對角剃齒法剃齒刀磨損較均勻，刀具耐用度得到提高，生產(chǎn)效率較高；切向剃齒法生產(chǎn)效率更高。剃齒能加工5 一7 級精度齒輪，生產(chǎn)效率高，以前主要用于齒輪滾插預(yù)加工后、淬火前的精加工。軸向剃齒法剃齒刀磨損不均勻，工作臺行程長，生產(chǎn)效率不高，但工藝較簡單；對角剃齒法剃齒刀磨損較均勻，刀具耐用度得到提高，生產(chǎn)效率較高；切向剃齒法生產(chǎn)效率更高。近年來，國外又研制了徑向剃齒法，工件和剃齒刀之間無相對的往復(fù)運(yùn)動，只有徑向進(jìn)刀運(yùn)動，生產(chǎn)效率在剃齒加工中最高，精度和表面粗糙度也好，但這類剃齒刀的設(shè)計(jì)和制造較困難。剃齒廣泛應(yīng)用于運(yùn)動精度要求不高、批量較大的汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床等行業(yè)的齒輪加工中，作為熱處理前的精加工手段.近幾年來又推出了一種硬齒面剃齒法，可謂剃齒加工的一大突破這種方法主要用于硬度為HRC50左右的中硬齒面精加工，剃齒刀采用高性能高速鋼或進(jìn)行表面化學(xué)處理。上海工具廠曾應(yīng)用表面化學(xué)處理的剃齒刀，對中硬齒面剃齒，取得了較好的效果。磨齒加工

當(dāng)前，徑向剃齒技術(shù)以其效率高，設(shè)計(jì)齒形、齒向的修形要求易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于大批量汽車齒輪生產(chǎn)中。

磨齒的加工精度很高，可達(dá)4 級以上，但成本較高，生產(chǎn)效率一般都較低(蝸桿砂輪磨齒機(jī)除外)。所以，國內(nèi)只在加工精密齒輪和高精度齒輪時(shí)采用, 應(yīng)用遠(yuǎn)不如國外普及。近年來，由于CBN磨料、齒輪形金剛石修整滾輪的應(yīng)用以及其它砂輪修整技術(shù)的發(fā)展，使磨齒技術(shù)取得了很大進(jìn)展。

CNC磨齒機(jī)采用普通氧化鋁砂輪砂輪齒面經(jīng)金剛石滾輪修整成為漸開線螺旋面(滾輪齒面)的包絡(luò)面，磨齒時(shí)砂輪齒面經(jīng)二次包絡(luò)形成工件齒面，工件齒面為滾輪齒面的復(fù)映。對于有修形(國外修形很普遍)要求的齒輪，只需對金剛石滾輪進(jìn)行相應(yīng)的修形即可磨出所要求的修形齒輪。該機(jī)床磨削一個(gè)工件只34s，每磨20~30 個(gè)工件需對砂輪修整一次。修整時(shí)只要將金剛石滾輪置于工件位置，然后進(jìn)行類似于磨削工件的循環(huán)過程即可實(shí)現(xiàn)對砂輪的修整，修整時(shí)間約為60s。新砂輪的開齒修整也用這種方法，約需6 一7min。該機(jī)床僅可用于磨削圓柱斜齒輪。球面蝸桿成形磨齒法的加工效率是目前各種磨齒加工方法中最高的。

CBN砂輪的鋒利度極高，這使大磨削量磨削也近似于精加工。此外，磨削過程中產(chǎn)生的磨削熱較小，由于熱變形而引起的精度下降也小，所以在采用CBN砂輪時(shí)，如磨齒機(jī)床精度高，就可較容易地磨出高精度的齒輪。CBN磨齒的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使齒面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，可使齒面強(qiáng)度得到提高。但要獲得表面粗糙度值很低的齒面，一般認(rèn)為必須對CBN砂輪進(jìn)行精細(xì)的修整(因?yàn)镃BN磨粒耐磨性好，少數(shù)突出的磨粒長時(shí)間不磨損而使齒面產(chǎn)生很深的劃痕)，或在齒輪的最終精加工時(shí)采用微粒砂輪。由于CBN磨粒的耐磨性好，國外也采用鍍層CBN砂輪磨齒。如僅電鍍一層CBN磨粒的碗形砂輪，可磨削必1500mm的汽車齒輪約2000個(gè)，磨削一個(gè)齒的時(shí)間在5s以內(nèi)，精加工一個(gè)齒輪約2min。

短短幾年的發(fā)展，使CBN砂輪以其高效率廣泛應(yīng)用于齒輪的精密磨削。研究結(jié)果表明，CBN砂輪在齒輪的鏡面磨削方面也具有很大的潛力。

除了CBN砂輪磨齒機(jī)外，國外還開發(fā)了其它類型的CBN硬齒面精加工機(jī)床，如德國Carl Hurth 公司和日本三菱重工分別生產(chǎn)出ZHS350和HA25CNC 硬齒面精加工機(jī)床。這類機(jī)床采用圓盤齒輪狀CBN 鍍層，切削機(jī)理類似于剃齒加工，可以加工出所要求的各種齒形和齒向曲線，是一種高效硬齒面精加工方法。美國通用汽車公司于1985年購買了12臺ZHS型硬齒面精加工機(jī)床，1986年又購買了10臺，并將本公司的變速器齒輪的加工工藝由原來的滾齒一剃齒一碳淬火改為滾齒一滲碳淬火一硬齒面精加工?？梢钥隙ǎ@種高效、高精度的硬齒面精加工新方法必將發(fā)揮越來越重要的作用。[2]

6.熱處理

汽車齒輪要求滲碳淬火，以保證其良好的力學(xué)性能。對于熱后不再進(jìn)行磨齒加工的產(chǎn)品，穩(wěn)定可靠的熱處理設(shè)備是必不可少的。

7.磨削加工

該工藝主要是對經(jīng)過熱處理的齒輪內(nèi)孔、端面、軸的外徑等部分進(jìn)行精加工，以提高尺寸精度和減小形位公差。齒輪加工采用節(jié)圓夾具定位夾緊，能有效保證齒部與安裝基準(zhǔn)的加工精度，獲得滿意的產(chǎn)品質(zhì)量。磨削是國外齒輪硬精加工普遍使用的方法，其重要性和影響日益增加。這種加工方法常常為可靠地進(jìn)行漸開線齒形和齒向所限定的精修提供唯一的手段。8.珩齒

這是變速器、驅(qū)動橋齒輪裝配前對齒部進(jìn)行磕碰毛刺的檢查清理，以消除它們在裝配后引起噪聲異響。通過單對嚙合聽聲音或在綜合檢查儀上觀察嚙合偏差來完成。制造公司生產(chǎn)的變速器中殼體零件有離合器殼、變速器殼和差速器殼。離合器殼、變速器殼是承重零件，一般采用壓鑄鋁合金經(jīng)專用模具壓鑄而成，外形不規(guī)則、較復(fù)雜，一般工藝流程是銑結(jié)合面→加工工藝孔和連接孔→粗鏜軸承孔→精鏜軸承孔和定位銷孔→清洗→泄漏試驗(yàn)檢測。

珩齒效果很大程度上取決于前一道工序的加工精度和熱處理變形量。另外，無合適的齒輪修整方法，珩齒在整個(gè)使用過程中不進(jìn)行修整，影響了珩齒精度的提高。新的珩齒加工技術(shù)主要有蝸桿形珩輪珩齒法和內(nèi)齒布輪珩齒法兩種。70 年代日本相浦正人教授等人對蝸桿形珩輪珩齒法進(jìn)行了試驗(yàn)，之后，日本鏗藤公司推出了蝸桿琦齒機(jī)和蝸桿形珩齒修整機(jī)的正式產(chǎn)品。國內(nèi)長江機(jī)床廠和南京第二機(jī)床廠也生產(chǎn)類似產(chǎn)品。用蝸桿形珩齒珩齒不僅生產(chǎn)效率高，而且對琦磨輪進(jìn)行修整也提高了琦磨輪的精度，從而提高齒輪加工精度。瑞士Fasselr公司在1979年推出內(nèi)齒珩齒機(jī)床目前的D-250一CNC珩機(jī)加工齒輪的精度可達(dá)DIN(德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))6級，加工模數(shù)

35、齒數(shù)

11、齒寬37mm的斜齒輪的琦磨時(shí)間僅為lmin，十分適合齒輪的大批量生產(chǎn)。國外許多汽車廠家用這種方法對熱處理硬化后齒輪進(jìn)行精加工南京第二機(jī)床廠已生產(chǎn)出類似的內(nèi)齒衡輪布齒機(jī)。內(nèi)齒琦輪琦齒法的主要特點(diǎn)是：用金剛石滾輪對珩齒修，保持了珩齒精度；內(nèi)嚙合珩齒時(shí)增大了嚙合系數(shù)，使珩齒過程傳動平穩(wěn)，增加了珩齒時(shí)的修正能力；珩齒時(shí)無須沿工件軸向進(jìn)給即可衡出工件全齒寬。因此，內(nèi)齒珩齒精度、生產(chǎn)效率高。[2]

齒輪作為一種重要的零部件，對于汽車工業(yè)乃至整個(gè)工業(yè)體系來說，是必不可少的。隨著科技的發(fā)展，齒輪制造技術(shù)和裝備也在進(jìn)一步發(fā)展，高效、高精度、自動化、智能化、信息化及清潔加工是今后齒輪加工技術(shù)及裝備的發(fā)展趨勢。齒輪加工正朝著高效、高精度及綠色制造方向發(fā)展，齒輪加工機(jī)床也同著全數(shù)控、功能復(fù)合、智能化、自動化及信息化方向發(fā)展。中國齒輪加工機(jī)床制造商要抓住這一發(fā)展趨勢，更好地為我國的汽車齒輪加工行業(yè)提供高效、復(fù)合、智能的裝備。參考文獻(xiàn)

[1]王政.汽車齒輪加工工藝及發(fā)展趨勢，MC現(xiàn)代零部件，2010，9:26-27 [2]安立寶.齒輪加工技術(shù)新進(jìn)展，航空工藝技術(shù)：29,35

第五篇：20CrMnMo齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

20CrMnMo齒輪熱處理 目 錄 1 緒 論 1 1.1 熱處理工藝課程設(shè)計(jì)的目的 1 1.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 1 1.3 熱處理工藝設(shè)計(jì)的方法 1 2 熱處理工藝課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟 1 2.1 課題工件簡圖 1 2.2 技術(shù)要求： 2.3 特點(diǎn) 2 2.4 適用范圍 2 2.5 齒輪的性能要求及為何選用20CrMnMo 2 2.6 化學(xué)成分作用 3 2.7 20CrMnMo鋼的淬透性曲線 4 2.8 淬透性 5 2.9 滲碳熱處理工藝規(guī)范 5 2.10 鋼的等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 5 3 熱處理工藝方案以及參數(shù)論述 6 3.1 熱處理工藝流程 6 3.2 熱處理工藝方案論證 6 3.2.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式 6 3.2.2 熱處理方案制定 6 3.3 熱處理方案 6 3.3.1 正火 7 3.3.2 正火工藝曲線 7 3.3.3 正火冷卻 8 3.4 20CrMnMo的滲碳工藝 8 3.4.1 滲碳的目的 8 3.4.2 滲碳過程 8 3.5 20CrMnMo的淬火工藝 9 3.5.1 滲碳后一次重新加熱淬火的目的 9 3.5.2 淬火事項(xiàng) 9 3.6 低溫回火工藝 10 3.6.1 回火的目的 10 3.6.2 回火溫度 11 3.6.3 加熱介質(zhì) 11 3.6.4 保溫時(shí)間 11 3.6.5 回火工藝曲線 11 3.6.6 冷卻方式 12 4 總的熱處理工藝曲線 12 4.1 熱處理總工藝曲線 12 4.2 選擇加熱設(shè)備 12 4.2.1 裝置選擇：井式電阻爐 12 4.2.2井式爐示意圖 13 4.3.1 井式氣體滲碳爐型號規(guī)格及技術(shù)數(shù)據(jù) 13 5 工裝圖 14 5.1 工裝圖及裝件 14 6 工序質(zhì)量檢驗(yàn) 15 7 熱處理工藝過程中常見缺陷分析 15 7.1 常見的淬火及防護(hù)措施 15 7.2 常見的滲碳缺陷及防護(hù)措施 16 8 心得體會 17 9 參考文獻(xiàn) 17 20CrMnMo齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì) 1 緒 論 1.1 熱處理工藝課程設(shè)計(jì)的目的 熱處理工藝課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校金屬材料工程專業(yè)一次專業(yè)課設(shè)計(jì)練習(xí)，是熱處理原理與工藝課程的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是：

（1）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的熱處理課程的知識去解決工程問題的能力，并使其所學(xué)知識得到鞏固和發(fā)展。

（2）學(xué)習(xí)熱處理工藝設(shè)計(jì)的一般方法、熱處理設(shè)備選用和裝夾具設(shè)計(jì)等。

（3）進(jìn)行熱處理設(shè)計(jì)的基本技能訓(xùn)練，如計(jì)算、工藝圖繪制和學(xué)習(xí)使用設(shè)計(jì)資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

因此，本課程設(shè)計(jì)要求我們綜合運(yùn)用所學(xué)來的知識 解決生產(chǎn)實(shí)踐中的熱處理文藝，包括工藝設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)問題，如設(shè)備的選用，為何選用該設(shè)備溫度調(diào)節(jié)。要求我們設(shè)計(jì)工藝流程，并且需要我們翻閱大量文獻(xiàn)。靈活運(yùn)用書籍中的資料，精簡知識，精要描繪并且完整體現(xiàn)出來，不能一蹴而就。

1.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 進(jìn)行零件的加工路線中有關(guān)熱處理工序和熱處理輔助工序的設(shè)計(jì)。根據(jù)零件的技術(shù)要求，選定能實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求的熱處理方法，制定工藝參數(shù)，畫出熱處理工藝曲線圖，選擇熱處理設(shè)備，設(shè)計(jì)或選定裝夾具，作出熱處理工藝卡。最后，寫出設(shè)計(jì)說明書，說明書中要求對各熱處理工序的工藝參數(shù)的選擇依據(jù)和各熱處理后的顯微組織作出說明。

1.3 熱處理工藝設(shè)計(jì)的方法 熱處理工藝的最佳方案是在能夠保證達(dá)到根據(jù)零件使用性能和由產(chǎn)品設(shè)計(jì)者提出的熱處理技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的一種高質(zhì)量、低成本、低能耗、清潔、高效、精確的熱處理工藝方法，通過綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，確定最佳熱處理工藝方案。最后，編寫主要熱處理工序的操作守則。熱處理工藝課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟 2.1 課題工件簡圖 課題工件簡圖如圖2.1 圖2.1 工件示意圖（單位：mm）材料：20CrMnMo 2.2 技術(shù)要求：

1.由于齒面硬度很高，具有很強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕和耐磨損性能；

心部具有很好的韌性，表面經(jīng)硬化后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，大大提高了齒根強(qiáng)度；

一半齒面硬度范圍56～63HRC。

2.簡要流程：下料-鍛造-正火-粗加工-滲碳-淬火-低溫回火-精磨-成品。

2.3 特點(diǎn) 1.加工性能好。

2.熱處理畸變較大，熱處理后應(yīng)磨齒，可以獲得高的精度。

2.4 適用范圍 廣泛用于要求承載能力高，抗沖擊性能好，精度高，體積小的中型一下齒輪，多出應(yīng)用于汽車變速器，分動箱，起動機(jī)及驅(qū)動橋的各類齒輪以及拖拉機(jī)的動力傳送裝置的各類齒輪，20CrMnMo的性能要比20CrMnTi的性能相對較硬。

2.5 齒輪的性能要求及為何選用20CrMnMo 為保證齒輪的正常工作,齒輪應(yīng)具備以下主要性能: 1.高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)。除材料本身性能外，還可以依靠齒輪的表面強(qiáng)化處理來實(shí)現(xiàn)。

2.齒面具有高的硬度和耐磨性，以防止黏著磨損和應(yīng)力磨損。耐磨性的提高，主要依靠提高表面硬度和降低摩擦因數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

3.齒輪心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性，以提高承載能力。

常用的滲碳鋼有20CrMnMo，20CrMnTi。本次設(shè)計(jì)我用的是20CrMnMo。20CrMnMo淬火溫度850℃，只需要一次，冷卻方式與20CrMnTi一樣，都采用油冷，一般可制造小雨300mm的高速，中載，受沖擊和磨損的重要零件，適用于拖拉機(jī)變速箱齒輪，離合器軸和車輛上的主動軸，但某些方面優(yōu)于20CrMnTi。

表2.1 20CrMnMo的化學(xué)成分[1] C Si Mn Cr Mo P,S Ni C 0.17～0.23 0.17～0.37 0.90～1.20 1.10～1.40 0.20～0.30 ≤0.0.35 ≤0.30 ≤0.30 2.6 化學(xué)成分作用 鉻（Cr的影響）鉻為碳化物形成元素。它能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性；

阻止晶粒長大，增加鋼的淬透性，降低鋼的臨界冷卻速度。因而，使鋼在熱處理時(shí)，退火、正火、淬火的加熱溫度有所提高。并使它在油中便能淬硬。但它降低了鋼的馬氏體點(diǎn)，因而增加了鋼殘余奧氏體量。使鋼的奧氏體不穩(wěn)定區(qū)域變?yōu)?00-500℃和400-250℃。提高了鋼的硬度和強(qiáng)度，增加了鋼在高溫回火時(shí)強(qiáng)度降低的抗力。

鉬（Mo的影響）提高鋼的淬透性，熱強(qiáng)性，有二次硬化的作用，能降低回火脆性。

錳（Mn）降低鋼的Ac1和Ac3而使鋼在熱處理時(shí)的溫度有所降低。增加奧氏體的穩(wěn)定性，降低鋼的臨界冷卻速度，但它使參與奧氏體量增加。可以減少鋼在淬火時(shí)的變形和增加鋼的強(qiáng)度和硬度。使鋼的回火脆性與晶粒長大的作用增大。

表2.2 20CrMnMo的熱處理基本參數(shù)[2] 臨界溫度 Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 Ms 溫度/℃ 710 830 620 740--20CrMnMo屬于亞共析鋼，緩慢冷卻到室溫后的組織為鐵素體+珠光體，從鋼的分類來看，20CrMnMo鋼屬于高級滲碳結(jié)構(gòu)鋼，以加工和加熱并且性能良好，強(qiáng)度，塑性和韌性都比較高，過熱傾向小，無回火脆性，即可做滲碳鋼使用，也可作為調(diào)質(zhì)鋼使用，滲碳淬火后具有較高的抗彎強(qiáng)度和耐磨性，但是磨削時(shí)容易產(chǎn)生裂紋，淬火以及低溫?fù)]霍具有良好的綜合力學(xué)性能和低溫沖擊任性。20CrMnMo鋼采用低溫回火，表面可獲得60-65HRC的高硬度。

20CrMnMo的含碳量為0.2%屬于低碳鋼，滲碳時(shí)保證了碳元素的正常滲入。鋼中合金元素為Cr小于1.4%，Mn小于1.2%,Mo小于0.3%。加工時(shí)要對20CrMnMo進(jìn)行表面滲碳處理，滲碳淬火后表面得到高談馬氏體，具有較高的耐磨性。

2.7 20CrMnMo鋼的淬透性曲線 如圖2.2 20CrMnMo鋼淬透性曲線 圖2.2 鋼淬透性曲線[3] 2.8 淬透性 淬透性：淬透性隨著淬火溫度提高而增加，因?yàn)闇囟壬撸瑠W氏體晶粒尺寸增大，淬透性提高。但是如果溫度過高，奧氏體晶粒過于粗大淬火后會產(chǎn)生開裂或者變形。

2.9 滲碳熱處理工藝規(guī)范 表2.3 滲碳熱處理工藝規(guī)范[3] 滲碳/℃ 淬火溫度/℃ 淬火冷卻/℃ 回火溫度/℃ 回火冷卻 920～940 爐內(nèi)降溫至830～850 油冷 180～200 空冷 2.10 鋼的等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 如圖2.3 鋼的等溫轉(zhuǎn)變圖和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 圖2.3 鋼的等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變[3] 3 熱處理工藝方案以及參數(shù)論述 3.1 熱處理工藝流程 簡要流程：下料-鍛造-正火-粗加工-滲碳-淬火-低溫回火-精磨-成品。

3.2 熱處理工藝方案論證 3.2.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式 表3.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式[4] 正火 滲碳 870±10℃ 925±10℃ 35min 2.5h 空冷 空冷 低溫回火 160±10℃ 0.5h 空冷 3.2.2 熱處理方案制定 20CrMnMo鋼經(jīng)熱加工后,必須經(jīng)過預(yù)備熱處理來降低硬度,消除熱加工時(shí)造成的組織缺陷,細(xì)化晶粒,改善組織,為最終熱處理做好準(zhǔn)備,對于20CrMnMo鋼而言,正火可以細(xì)化晶粒,是組織均勻化,消除切削加工后的組織櫻花現(xiàn)象和去除內(nèi)應(yīng)力.接著進(jìn)行滲碳淬火,得到高強(qiáng)度,高硬度,高抗彎強(qiáng)度和耐磨性,滿足加工齒輪的使用要求。

經(jīng)過滲碳后,僅使表面層的含碳量提高0.7%～1.05%,仍達(dá)不到表層高硬度和耐磨的要求.因此,滲碳后還需要淬火和低溫回火,使工件表層具有高的硬變和耐磨性.滲碳的目的是提高工件表面碳濃度,以便淬火后達(dá)到提高表面硬度和耐磨性的目的.滲碳后淬火加低溫回火是達(dá)到表層高硬度的熱處理方式,淬火后低溫回火,表層得到回火馬氏體組織,耐磨性達(dá)到較高水平,淬火的目的是提高硬度,淬火使得到盡量多的馬氏體組織,得到高硬度,回火是為了馬氏體二次分解形成索氏體,以便得到良好的機(jī)械性能。

3.3 熱處理方案 3.3.1 正火 1.正火的目的 ①正火可以細(xì)化晶粒,使組織均勻化。

②消除切削加工后的組織硬化現(xiàn)象和去除內(nèi)應(yīng)力。

③消除共析鋼中的網(wǎng)狀硬化物,為熱處理做好組織準(zhǔn)備。

2.加熱溫度 加熱溫度:870±10℃ 因?yàn)?0CrMnMo是亞共析鋼，鋼中含有碳化物形成元素。為使合金中難溶的特殊碳化物溶入奧氏體中，使奧氏體合金化程度增高，正火的加熱溫度為Ac3以上30～50℃，20CrMnMo的含碳量為0.20%，Ac3為830℃，所以將鋼件的加熱溫度確定為870℃。

3.加熱方式 采用到溫加熱的方法,是指當(dāng)爐溫加熱到指定的溫度時(shí),再將工件裝進(jìn)熱處理爐進(jìn)行加熱,原因是加熱速度過快,節(jié)約時(shí)間。

保溫時(shí)間=保溫時(shí)間系數(shù)×有效尺寸，保溫時(shí)間用τ表示。合金鋼保溫時(shí)間系數(shù)α（mm/min）保溫時(shí)間=保溫時(shí)間系數(shù)×裝爐修正系數(shù)×工件厚度。工件加熱保溫時(shí)間與加熱介質(zhì)，材料成分，爐溫，工件的形狀和大小，裝爐量和裝爐量等因素有關(guān)。一般用經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算保溫時(shí)間：保溫時(shí)間=保溫時(shí)間系數(shù)×裝爐系數(shù)×工件的有效厚度。合金結(jié)構(gòu)鋼選擇750~900℃井式電阻爐加熱的保溫時(shí)間系數(shù)α選為1.5，裝爐系數(shù)K一般選擇1.4。工件的有效厚度為D=(10*3)／2=15mm 所以τ=α×K×D=1.5×1.4×15=31.5min取35min。

3.3.2 正火工藝曲線 如圖3.1 正火工藝曲線 圖3.1 正火工藝曲線 3.3.3 正火冷卻 ⑴冷卻方式采用出爐空冷⑵冷卻介質(zhì)是空氣⑶正火組織產(chǎn)生細(xì)珠光體。

3.4 20CrMnMo的滲碳工藝 3.4.1 滲碳的目的 滲碳的具體方法是將工件置入具有活性滲碳介質(zhì)中，加熱到900--950℃的單相奧氏體區(qū)，保溫足夠時(shí)間后，使?jié)B碳介質(zhì)中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳，心部仍保持原有成分。

相似的還有低溫滲氮處理。這是金屬材料常見的一種熱處理工藝，它可以使?jié)B過碳的工件表面獲得很高的硬度，提高其耐磨程度。

滲碳可以在多方面提高鋼件的機(jī)械性能,可以提高鋼件的硬度和耐磨性,降低沖擊任性和斷裂韌性(沖擊韌性和斷裂任性隨著表面碳含量的越高,碳層越深,降低的越多),同事可以提高疲勞強(qiáng)度.采用爐內(nèi)滴注式氣體滲碳，高溫下甲醇的裂解產(chǎn)物H2O,CO2等將CH4和[C]氧化?？墒?fàn)t氣成分和碳勢保持在一定范圍內(nèi) 滲碳溫度:目前在生產(chǎn)上廣泛使用的溫度920-940℃.通常滲碳的溫度選擇要根據(jù)滲層的深度確定。根據(jù)本次材料以及用途決定滲層深度為0.9-1.2，滲碳溫度為925±10℃。

3.4.2 滲碳過程 1.保溫時(shí)間;采用的滲碳介質(zhì)是煤油,并且滲碳保溫時(shí)間是2.5小時(shí)。

公式為：? δ(mm)：滲碳層深度；

K：與滲碳溫度有關(guān)的系數(shù)925℃時(shí)K=0.633；

t(min)：滲碳保溫時(shí)間。經(jīng)計(jì)算選滲碳時(shí)間t=（0.9/0.63）×（0.9/0.63）=2.01h≈2.5h。

2.冷卻方法 空冷。

3.滲碳后的組織 表面為碳化物+珠光體，心部為珠光體;4.20CrMnMo鋼滲碳工藝曲線 如圖3.2 20CrMnMo鋼滲工藝曲線 溫度 925℃ 30min 1h 2h 850℃ 排氣 強(qiáng)滲 降溫 保溫 圖3.2 鋼滲碳工藝曲線 5.滲碳后的組織性能分析 降低滲碳溫度,具有節(jié)能降耗、減小工件變形、減小材料晶粒粗化傾向、細(xì)化組織等優(yōu)點(diǎn)滲碳層硬度梯度趨于平緩。

3.5 20CrMnMo的淬火工藝 3.5.1 滲碳后一次重新加熱淬火的目的 提高硬度和耐磨性，如刃具，量具，模具等；

提高強(qiáng)韌性，提高耐腐蝕性和耐熱性。

3.5.2 淬火事項(xiàng) 1.淬火溫度 840±10℃，依據(jù)亞共析鋼加熱溫度選用AC3+（30-50℃），這樣既能保證充分奧氏體化，又保持奧氏體晶粒細(xì)小。

2.保溫時(shí)間 淬火加熱時(shí)間包括升溫和保溫時(shí)間兩個(gè)時(shí)間段，升溫時(shí)間包括想變重結(jié)晶時(shí)間，保溫時(shí)間實(shí)際上只考慮碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需要的時(shí)間。

公式：t=×K×D t:保溫時(shí)間（min），a：鋼在不同介質(zhì)中加熱時(shí)的保溫系數(shù)（min／mm）(這里取1.2)，k：零件裝爐調(diào)整系數(shù)（1.3），D：零件有效厚度（15mm），因此此次保溫時(shí)間為 t=23.4min，所以時(shí)間為0.5h。

3.淬火后組織 表面是高碳馬氏體+碳化物+殘余奧氏體；

心部是低碳馬氏體+殘余奧氏體。

4.淬火工藝曲線 如圖3.3淬火工藝曲線 圖3.3 淬火工藝曲線 5.淬火過程中組織轉(zhuǎn)變分析 正常加熱冷卻：工件加熱到860℃后珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，保溫時(shí)組織不變，晶粒細(xì)化，出爐油冷到室溫可以獲得馬氏體和少量殘余奧氏體，具有很高的耐磨性和硬度。

3.6 低溫回火工藝 3.6.1 回火的目的 回火是將淬火后的零件加熱到A1一下的某一溫度，保溫一定時(shí)間后，以適當(dāng)?shù)男问嚼鋮s到室溫的熱處理工藝。

回火的主要目的是使零件有高的硬度和耐磨性,消除了淬火應(yīng)力與脆性，改善了零件淬火后的韌性及組織穩(wěn)定性。并且，降低或消除淬火引起的殘余應(yīng)力。由于淬火馬氏體和殘余奧氏體都是不穩(wěn)定組織，在工件中會發(fā)生分解，從而導(dǎo)致工件的尺寸不精確。某些碳含量較高的鋼制大型零件或復(fù)雜零件甚至淬火后在等待回火的期間就發(fā)生突然爆裂。所以說，淬火零件不經(jīng)回火就投入使用時(shí)危險(xiǎn)地，也是不允許的。

滲碳和碳氮共滲淬火后的零件，一般要進(jìn)行低溫回火處理。低溫回火時(shí)，馬氏體發(fā)生分解，得到回火馬氏體，淬火內(nèi)應(yīng)力得到部分消除，淬火時(shí)產(chǎn)的微紋也大部分得到愈合，因此低溫回火也可以在很少降低硬度的同時(shí)使鋼的韌性明顯提高。

3.6.2 回火溫度 回火加熱溫度選擇160±10℃。

依據(jù)：在低溫回火時(shí)馬氏體發(fā)生分解，析出碳化物成為馬氏體，淬火內(nèi)應(yīng)力得到部分消除，淬火時(shí)產(chǎn)生的微紋也大部分也得到愈合，因此低溫回火也可以在很少降低硬度的同時(shí)使鋼的韌性明顯提高。通常滲碳和滲氮零件的回火溫度是﹤180℃。

3.6.3 加熱介質(zhì) 加熱介質(zhì)：空氣。

3.6.4 保溫時(shí)間 保溫時(shí)間為1.5h 確定回火保溫時(shí)間一般的做法是根據(jù)工件的截面厚度而定，一般每25mm厚度保溫1-2h，溫度高可酌情縮短。

回火的保溫時(shí)間一般為1-3小時(shí)。

3.6.5 回火工藝曲線 回火工藝曲線 如圖3.4所示 圖3.4 回火工藝曲線 3.6.6 冷卻方式 冷卻方式：出爐空冷。

總的熱處理工藝曲線 4.1 熱處理總工藝曲線 如圖4.1 熱處理總工藝曲線 圖4.1 熱處理總工藝曲線 4.2 選擇加熱設(shè)備 4.2.1 裝置選擇：井式電阻爐 表4.1 RJ3-75-9井式電阻爐產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)參數(shù)[5] 型號 功率/kw 電壓/V 相數(shù) 額定溫度/℃ 爐膛尺寸（直徑深度）/mmmm 爐溫850℃時(shí)的指標(biāo) 空爐損耗功率/kw 空爐升溫時(shí)間/h 最大裝載量/kg RJ2-40-9 40 380 3 950 600×800 9 2.5 350 材料是20CrMnMo，它的正火溫度在870℃左右?？紤]到中溫爐在中溫測量時(shí)比較準(zhǔn)確，因而選用中溫井式爐。

4.2.2 井式爐示意圖 如圖4.2 井式爐示意圖 如圖4.2 井式爐示意圖[6] 4.3 井式滲碳爐 滲碳爐是新型節(jié)能周期作業(yè)式熱處理電爐，主要供鋼制零件進(jìn)行氣體滲碳。由于選用超輕質(zhì)節(jié)能盧琛材料和先進(jìn)的一體化水冷爐用密封風(fēng)機(jī)，滲碳爐爐溫均勻，升溫快，保溫好，工件滲碳速度加快，滲碳?xì)夥站鶆?，滲層均勻，在爐壓提高時(shí)，無任何泄漏。提高了生產(chǎn)效率和滲碳質(zhì)量。

4.3.1 井式氣體滲碳爐型號規(guī)格及技術(shù)數(shù)據(jù) 表4.2 RQ3-75-9 950℃井式氣體滲碳爐的型號規(guī)格及技術(shù)數(shù)據(jù)[7] 額定功率KW 額定電壓V 額定溫度℃ 加熱區(qū)數(shù) 電熱原件接法 工作空間尺寸（直徑×深）空爐升溫時(shí)間h 空爐損耗功率KW 最大裝載量 75 380 950 1 Y 450×900 ≦2.5 ≦14 ≦220 4.4 井式氣體滲碳爐 如圖4.3 井式氣體滲碳爐 如圖 4.3井式氣體滲碳爐[8] 1—滲碳工件 2—耐熱罐 3—加熱元件 4—風(fēng)扇 5—液體滲碳劑 6—廢氣 7—沙封。

工裝圖 5.1 工裝圖及裝件 如圖5.1工裝圖 如圖5.1 工裝圖 5.2 裝件 底面一圓盤中，中間兩個(gè)圓盤通孔若干，整個(gè)工裝筐由底盤，中間支撐軸以及工件固定桿組成，使用時(shí)將工裝筐置于平地，將每個(gè)齒輪水平套進(jìn)工件固定桿，每個(gè)工件固定桿之間距離固定，防止工件與工件之間相互接觸，磨損，導(dǎo)致淬火不均勻，每個(gè)工件之間擺放位置井然有序，節(jié)省空間，大量提升了空間利用率。中間軸設(shè)計(jì)為彎鉤，方便勾吊。

裝爐量：16*6=96.6 工序質(zhì)量檢驗(yàn) 檢查主軸的外觀表面，滲層深度，硬度，金相組織是否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求 1.外觀：表面無損傷，燒傷，眼中腐蝕等缺陷；

使用測量工具測量，用顯微鏡看表面是否有裂紋。

2.滲層深度的檢測。打斷試樣，磨光，腐蝕。

3.硬度的檢測。60-65HRC，洛氏硬度計(jì)打硬度 4.金相組織：馬氏體，殘余奧氏體以及少量條狀碳化物采用《重載齒輪滲碳金相檢驗(yàn)》評定。

5.工件變形檢驗(yàn)：根據(jù)圖樣技術(shù)檢驗(yàn)工件撓曲變形，尺寸及幾何形狀的變化。

熱處理工藝過程中常見缺陷分析 7.1 常見的淬火及防護(hù)措施 表7.1 淬火缺陷及其產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施[9] 缺陷 產(chǎn)生原因 預(yù)防措施 硬度不 足 ①亞共析剛加熱不足，有未溶鐵素體 ②冷卻速度不夠 ③在淬火介質(zhì)中停留時(shí)間不夠 ④氧化和脫碳導(dǎo)致淬火后的硬度降低 ①正確選擇并嚴(yán)格控制加熱溫度，保留時(shí)間和爐溫的均勻性 ②合理選擇淬火介質(zhì)；

控制淬火介質(zhì)的溫度不超過最高使用溫度；

定期檢查或更換淬火介質(zhì) ③正確控制在淬火介質(zhì)中的停留時(shí)間 ④采取防氧化脫碳措施；

采用下線加熱溫度；

在600℃左右預(yù)熱，然后再加熱到淬火溫度，縮短高溫加熱時(shí)間 7.2 常見的滲碳缺陷及防護(hù)措施 表7.2 常見滲碳缺陷原因以及防止措施[10] 常見缺陷 產(chǎn)生原因 防止方法 表面碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低 1.爐溫低 2.滲劑滴量少 3.爐子漏氣 4.工件表面不干凈 1.校檢儀表，調(diào)整溫度 2.按工藝規(guī)范調(diào)整滴量 3.檢查爐子密封性 4.清理工件表面，補(bǔ)滲 滲層深度不夠 1.保溫時(shí)間不夠 2.表面碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低 1.適當(dāng)延長保溫時(shí)間 2.按正常滲劑滴量補(bǔ)滲 滲層不均勻 1.爐溫不均勻 2.零件表面不清潔，有銹點(diǎn)、油污 1.合理裝爐，盡量使工件之間間隙均勻 2.裝爐前嚴(yán)格清洗零件表面 碳化物出現(xiàn)網(wǎng)狀分布 1.淬火溫度低或保溫時(shí)間不夠 2.淬火冷卻過程慢.滲層表面濃度過高 1.適當(dāng)提高淬火溫度，采用兩次淬火 2.冷卻操作要迅速，正確 3.降低滲劑活性，嚴(yán)格控制碳勢 淬火后變形 1.淬火方式錯(cuò)誤 2.淬火冷卻速度過大 3淬火加熱溫度過高 1.制定正確的淬火方式，嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行 2.選擇合適的淬火介質(zhì)，3.選擇正確的淬火加熱溫度 表面貧碳或脫碳 1.爐內(nèi)氣氛碳勢過低 2.高溫出爐后在空氣中緩冷時(shí)氧化脫碳 1.在碳勢較高的滲碳介質(zhì)中進(jìn)行補(bǔ)碳 2.脫碳層小于0.02mm下采用磨去或噴丸等方法補(bǔ)救 8 心得體會 通過3周的課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多。在這3周之中不僅讓我見識到了熱處理這項(xiàng)工藝的嚴(yán)謹(jǐn)性。也檢驗(yàn)我所學(xué)的知識，還培養(yǎng)了我如何從不同角度思考一件事情，然后動腦去完成這件事情。我十分享受這個(gè)過程，什么都靠自己動手，還可以和同學(xué)互相探討，相互學(xué)習(xí)。

通過這次課程設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高，無論是課程上的理論知識還是實(shí)際操作本領(lǐng)，掌握了許多以前不懂得計(jì)算機(jī)知識，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同事也了解各科相關(guān)的知識，也讓我認(rèn)清自己，認(rèn)識到自己的不足。我發(fā)現(xiàn)了以前很多搞不懂的更加清晰的呈現(xiàn)在我眼前，讓我學(xué)習(xí)更加有動力，也讓我今后在我從事的崗位更有信心。熱處理是一門很有技術(shù)含量，很有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，在這門技術(shù)發(fā)展這么多年來，依然有這么高的魅力，由于自己的設(shè)計(jì)能力有限，在設(shè)計(jì)中也難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請老師們多多指點(diǎn)。

最后謝謝老師給我這次機(jī)會來鍛煉我們，辛苦為我們選課。參考文獻(xiàn) [1]楊滿.實(shí)用熱處理技術(shù)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.2010：100—110 [2]胡光立.鋼鐵熱處理實(shí)用技術(shù).化學(xué)工業(yè)大學(xué)出版社，2008年：155—200 [3]任頌贊，張靜江，陳質(zhì)如.鋼鐵的金相圖譜.上?？萍嘉墨I(xiàn)出版社.2003年6 [4]《熱處理工藝手冊》編寫組，熱處理手冊1-4，機(jī)械工業(yè)出版社，1982年12 [5]葉宏.金屬熱處理原理與工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2011.6：137-138 [6]《齒輪熱處理手冊》陳保華，熱處理，機(jī)械工業(yè)出版社 [7]范逸明。簡明金屬熱處理手冊。國防工業(yè)出版社，2006年3月 [8]樊東黎，徐躍明，楊滿.熱處理技術(shù)數(shù)據(jù)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，2006：158—187 [9]葉宏.金屬熱處理原理與工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2011.6：137-138 [10]李國斌.熱處理工藝規(guī)范與數(shù)據(jù)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2012.9:85-85