直齒圓柱齒輪的加工工藝規(guī)程畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　直齒圓柱齒輪的加工工藝規(guī)程</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　人們的生產(chǎn)和生活廣泛使用各種機(jī)器。隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類運(yùn)用各方面的知識和技術(shù)，不斷創(chuàng)新出各種新型的機(jī)器，因此“機(jī)器”也有了新含義。 本設(shè)計研究的對象是為機(jī)械中常見的齒輪傳動、齒輪的校核和基本設(shè)計理論、計算方法以及一些零件的選擇和維護(hù)。各部分內(nèi)容

2、都是按照工作原理、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度計算、使用維護(hù)的順序介紹的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對設(shè)計的理解在不斷的深化，設(shè)計方法也在不斷的發(fā)展，然而常規(guī)的設(shè)計方法是工程技術(shù)人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)計的重要基礎(chǔ)。設(shè)計的傳動方案滿足其工作要求，具有結(jié)構(gòu)緊湊、便于加工、使用維護(hù)方便等特點。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】：齒輪傳動 設(shè)計理論 計算過程 齒輪校核。 </p><p><b>　　目 錄

3、</b></p><p>　　一 摘要……………………………………………………………1</p><p>　　前言……………………………………………………………3</p><p>　　二 齒輪加工工藝…………………………………………………4</p><p>　　第一章 齒輪轉(zhuǎn)動基礎(chǔ)知識 ……………………………………4</p&g

4、t;<p>　　第二章齒輪的發(fā)展歷史及我國齒輪發(fā)展現(xiàn)狀 …………………………………………………6</p><p>　　第三章 齒輪的種類及應(yīng)用范圍 ……………………………9</p><p>　　第四章 齒輪加工方法及工藝過程……………………………14</p><p>　　三 結(jié)束語 ………………………………………………………18</p>

5、<p>　　四 參考文獻(xiàn) …………………………………………………19</p><p>　　五 結(jié)束語 ......................................20</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　齒輪是工業(yè)生產(chǎn)中的重要基礎(chǔ)零件，其加工質(zhì)量和加工能力反映一個國家的

6、 </p><p>　　工業(yè)水平。實現(xiàn)齒輪加工的數(shù)控化和自動化，加工和檢測的一體化是目前齒輪加工的發(fā)展趨勢。</p><p>　　齒輪加工機(jī)床系指用齒輪切削工具加工齒輪齒面或齒條齒面的機(jī)床及其配套輔機(jī)。齒輪機(jī)床按加工原理分為兩類，仿形法和范成法(或稱展成法)。仿形法是用刀具的刀刃形狀來保證齒輪齒形的準(zhǔn)確性，用單分齒來保證分齒的均勻。范成法是按照齒輪嚙合原理進(jìn)行加工，假想刀具為

7、齒輪的牙形，它在切削被加工齒輪時好似一對齒輪嚙合傳動，被加工齒輪就是在類似嚙合傳動的過程中被范成成形的，范成法具有加工精度高，粗糙度值低，生產(chǎn)率高等特點，因而得到廣泛應(yīng)用，范成法按其加工方法和加工對象分為：</p><p>　　(1)插齒機(jī)：多用于粗、精加工內(nèi)外嚙合的直齒圓柱齒輪，特別適用于雙聯(lián)、多聯(lián)齒輪，當(dāng)機(jī)床上裝有專用裝置后，可以加工斜齒圓柱齒輪及齒條。</p><p>　　(2)滾齒

8、機(jī)：可進(jìn)行滾銑圓柱直齒輪、斜齒輪、蝸輪及花鍵軸等加工。</p><p>　　(3)剃齒機(jī)：按螺旋齒輪嚙合原理用剃齒刀帶動工件(或工件帶動刀具)旋轉(zhuǎn)剃削圓柱齒輪齒面的齒輪再加工機(jī)床。</p><p>　　(4)刨齒機(jī)：用于外嚙合直齒錐齒輪加工。</p><p>　　(5)銑齒機(jī)：用于加工正交、非正交(軸交角不等于90)的弧齒錐齒輪、雙曲線錐齒輪加工。</p>

9、;<p>　　(6)磨齒機(jī)：用于熱處理后各種高精度齒輪再加工。</p><p>　　第一章 齒輪轉(zhuǎn)動基礎(chǔ)知識</p><p><b>　　1.概述</b></p><p>　　齒輪傳動是應(yīng)用最廣泛的傳動機(jī)構(gòu)之一。齒輪傳動的主要優(yōu)點是：適用的圓周速度和功率范圍廣；效率較高，一般 =0.94～0.99；傳動比準(zhǔn)確；壽命較長；工作

10、可靠性較高；可實現(xiàn)平行軸、任意角相交軸和任意角交錯軸之間的傳動?！　↓X輪轉(zhuǎn)動的主要缺點是：要求較高的制造和安裝精度，成本較高；不適宜遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動。 </p><p>　　齒輪傳動的類型很多，最常見的是：兩軸線相互平行的圓柱齒輪傳動，兩軸線相交的圓錐齒輪傳動，兩軸線交錯在空間既不平行也不相交的螺旋齒輪傳動。 </p><p>　　圓柱齒輪傳動又可分為直齒圓柱齒輪傳動，斜齒圓柱齒輪傳

11、動和人字齒圓柱齒傳動。按照輪齒排列在圓柱體的外表面、內(nèi)表面或平面上，它又可分為外嚙合齒輪傳動、內(nèi)嚙合齒輪傳動和齒輪齒條傳動（圖3－27 a.b.c） 。</p><p>　　此外，按照齒輪傳動的工作條件又分為開式傳動和閉式傳動</p><p>　　直齒圓柱齒輪的構(gòu)造最簡單，應(yīng)用最廣泛，本章僅以它為典型，分析齒輪傳動的基本原理和設(shè)計計算的基本方法</p><p>　　

12、2. 齒廓嚙合的基本定律</p><p>　　對齒輪傳動的基本要求是其瞬時角速度之比（傳動比）必須保持恒定，否則，當(dāng)主動輪以等角速度回轉(zhuǎn)時，由于從動輪角速度的變化，而產(chǎn)生慣性力。這種慣性力不僅影響齒輪的壽命，而且還引起機(jī)器的振動和噪音，影響其傳動質(zhì)量。齒廓嚙合基本定律就是研究當(dāng)齒廓形狀符合什么條件時才能滿足這個基本要求。</p><p>　　圖所示出一對齒廓的嚙合，兩嚙合齒輪的齒廓E1和E

13、2在K點相接觸。兩輪的角速度分別為w1和w2，vK1為齒廓E1上K點的速度，vK1＝w1× O1K；vK2為齒輪E2上K點的速度，vK2=w2× O2K。</p><p>　　過K點作兩齒廓的公法線nn交連心線于C點，由于兩齒廓在嚙合過程中不應(yīng)互相壓入或分離，所以vK1和vK2在nn方向的分速度應(yīng)相等，故ab⊥nn。</p><p>　　過 O2作 O2z∥nn，與 O

14、1K的延長線交于z點,因ΔKab與ΔK O2z的對應(yīng)邊互相垂直，故ΔK O2z ～ΔKab，因而：</p><p>　　Kz/O2K=Kb/Ka=vK1/vK2=(w1× O1K)/(w2×O2K)</p><p>　　即 　　　　　　　Kz/O1K=w1/w2</p><p>　　又因ΔO1O2z～ΔO1cK，cK∥O2z 故 </p&g

15、t;<p>　　Kz/O1K=O2c/O1c　 　</p><p>　　因而得： w1/w2=O2c/O1c　　　　　　（3－34） </p><p>　　上式說明兩輪的角速度與連心線被齒廓接觸點的公法線所分得的兩線段成反比。</p><p>　　由此可見，要使兩輪的傳動比恒定，應(yīng)使比值O2c/O1c為常數(shù)。因兩齒輪 中心距O1O2為定長，故欲滿足上述

16、要求，必須使c點為連心線上的一個固定點。此固定點c稱為節(jié)點。兩輪齒廓不論在任何位置接觸，過接觸點所作的齒廓公法線都必須通過中心連線的一定點，這就是齒廓嚙合基本定律。</p><p>　　凡能滿足齒廓嚙合基本定律的一對齒廓稱為共軛齒廓。齒廓曲線的選擇要求滿足齒廓嚙合基本定律之外，還必須考慮制造、安裝和強(qiáng)度要求。在機(jī)械中，通常采用漸開線齒廓、擺線齒廓和圓弧齒廓等，其中漸開線齒廓應(yīng)用最廣。本章僅討論漸開線齒輪傳動。&l

17、t;/p><p>　　如圖3－28所示，分別以O(shè)1和O2為圓心，以O(shè)1c、O2c為半徑，過節(jié)點c點所作的兩個相切的圓稱為節(jié)圓。式3-34也說明一對節(jié)圓的圓周速度相等，也說明一對齒輪傳動時，它的一對節(jié)圓是在作純滾動。</p><p>　　第二章 齒輪的發(fā)展歷史及我國齒輪發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　 據(jù)史料記載，遠(yuǎn)在公元前400～200年的中國古代就已開始使用齒輪，

18、在我國山西出土的青銅齒輪是迄今已發(fā)現(xiàn)的最古老齒輪，作為反映古代科學(xué)技術(shù)成就的指南車就是以齒輪機(jī)構(gòu)為核心的機(jī)械裝置。17世紀(jì)末，人們才開始研究能正確傳遞運(yùn)動的輪齒形狀。18世紀(jì)，歐洲工業(yè)革命以后，齒輪傳動的應(yīng)用日益廣泛，先是發(fā)展擺線齒輪，而后是漸開線齒輪。一直到20世紀(jì)初，漸開線齒輪已</p><p><b>　　在應(yīng)用中占了優(yōu)勢。</b></p><p><b&

19、gt;　　國外齒輪發(fā)展情況：</b></p><p>　　早在1694年，法國學(xué)Philippe De La Hare首先提出漸開線可作為齒形曲線。1733年，法國人M.Clause 提出輪齒接觸點的公法線必須通過中心連線上的節(jié)點。一條輔助瞬心線分別沿大輪和小輪的瞬心線（節(jié)圓）純滾動時，與輔助瞬心線固聯(lián)的輔助齒形在大輪和小輪上所包絡(luò)形成的兩齒廓曲線是彼此共軛的，這就是Camus定理。它考慮了兩齒面的嚙

20、合狀態(tài)，明確建立了現(xiàn)代關(guān)于接觸點軌跡的概念。1765年瑞士的L·Euler提出漸開線齒形解析研究的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，闡明了相嚙合的一對齒輪，其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關(guān)系．后來Savary進(jìn)一步完成這-方法，成為現(xiàn)在的Euler－Savary方程．對漸開線齒形應(yīng)用作出貢獻(xiàn)的是Robert Willis.他提出中心距變化時，漸開線齒輪具有角速比不變的優(yōu)點．1873年德國工程師Hoppe提出，對不同齒數(shù)的齒輪在壓力角改變時的漸開

21、線齒形，從而奠定了現(xiàn)代變位齒輪的思想基礎(chǔ)．　 19世紀(jì)末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機(jī)床與刀具的相繼出現(xiàn)，使齒輪加工具有較完備的手段后，漸開線齒形更顯示出巨大的優(yōu)越性。切齒時只要將切齒工具從正常的嚙合</p><p><b>　　我國的情況</b></p><p>　?。牐犘轮袊闪⒑?，當(dāng)時基本上沒有生產(chǎn)齒輪的能力，經(jīng)過第一、二個五年計劃的努力

22、。我國初步形成了一套包括汽車、機(jī)床、重型機(jī)械。電站設(shè)備、石油化工與通用設(shè)備等機(jī)械制造能力，同時，齒輪制造業(yè)也隨著發(fā)展起來。到1963年左右。我國不僅已能成批生產(chǎn)齒輪，而且一般規(guī)格的齒輪機(jī)床與刀具、量儀也能由國內(nèi)制造。后來，國家新建和改建了一大批齒輪與齒輪箱的專業(yè)廠與專業(yè)車間。進(jìn)一步擴(kuò)大了齒輪配套的生產(chǎn)能力，到70年代末，已基本上形成我國齒輪制造工業(yè)的完整體系。　 圓柱齒輪在機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，品種、規(guī)格繁多。長期來，在齒形上

23、以采用漸開線齒形為主。在一般設(shè)計中較多采用中碳鋼（或中碳合金鋼）調(diào)質(zhì)處理的齒輪（也稱軟齒面齒輪）。很少采用低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火處理的齒輪（也稱硬齒面齒輪）。在工藝上，對于如汽車、拖拉機(jī)工業(yè)中大批生產(chǎn)的中、小模數(shù)齒輪；通常采用滾（插）齒一剃（擠）齒一熱處理一珩齒工藝。對于冶金、礦山、起重運(yùn)輸、通用等機(jī)械中所用的大、中模數(shù)齒輪，一般采 用調(diào)質(zhì)處理一滾齒工藝；對于電站、石油化工、冶金、船用等機(jī)械中的高速齒輪多數(shù)采用調(diào)質(zhì)處理--滾齒--剃齒工藝

24、，但近年來，滾齒--滲碳--淬火處理一磨齒工</p><p><b>　　發(fā)展趨勢</b></p><p>　?。牐?國際上，動力傳動齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展．特殊齒輪的應(yīng)用、行星齒輪裝置的發(fā)展、低振動、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪設(shè)計方面的一些特點．為達(dá)到齒輪裝置小型化目的，可以提高現(xiàn)有漸開線齒輪的承載能力。各國普遍采用硬齒面技術(shù)，提高硬度以縮小裝

25、置的尺寸；也可應(yīng)用以圓弧齒輪為代表的特殊齒形。英法合作研制的艦載直升飛機(jī)主傳動系統(tǒng)采用圓弧齒輪后，使減速器高度大為降低。隨著船舶動力由中速柴油機(jī)代替的趨勢，在大型船上采用大功率行星齒輪裝置確有成效；現(xiàn)在冶金、礦山、水泥一軋機(jī)等大型傳動裝置中，行星齒輪以其體積小、同軸性好、效率高的優(yōu)點而應(yīng)用愈來愈多。 　 由于機(jī)械設(shè)備向大型化發(fā)展，齒輪的工作參數(shù)提高了。如高速齒輪的傳遞功率為1000-30000kw。齒輪圓周速度為20~200

26、m／s（1200-12000r／min），設(shè)計工作壽命為5X104-10X104 小時；軋鋼機(jī)齒輪的圓周速度已由每秒幾米提高到20m/s，甚至30～50m/s。傳遞扭矩達(dá)l00~200t.m, 要求使用壽命在20～30年以上。這些齒輪的精度等級一般在3～8級。并對平穩(wěn)性與噪聲有較高的要求。對于高速齒輪</p><p>　　齒輪的種類及應(yīng)用范圍</p><p><b>　　齒輪的種

27、類</b></p><p>　　按照齒圈上輪齒的分布形式，可分為直齒，斜齒，人字齒輪；按照齒圈上輪齒的齒形，可分為漸開線齒輪和擺線齒輪等；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，內(nèi)齒輪，軸齒輪，扇形齒輪和齒條等。</p><p>　　以上各種齒輪中，以漸開線齒形直齒盤形圓柱齒輪應(yīng)用最為廣泛。盤形齒輪的內(nèi)孔多位精度較高的圓柱孔或花鍵孔，其輪沿具有一個或幾個齒圈。單齒圈

28、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齒輪；雙聯(lián)或三聯(lián)等多齒圈齒輪。</p><p>　　齒輪精密鍛造技術(shù)源于德國。早在50 年代，由于缺乏足夠的齒輪加工機(jī)床，德國人開始用閉式熱模鍛的方法試制錐齒輪。其中的主要特征是使用了當(dāng)時很新的電火花加工工藝來制造鍛模的型腔。另外還對鍛造工藝過程進(jìn)行了嚴(yán)格地控制。在此基礎(chǔ)上，齒輪鍛造技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用到螺旋錐齒輪和圓柱齒輪的生產(chǎn)。但是在圓柱齒輪鍛造中，由于金屬材料的

29、塑性流動方向與其受力方向垂直，所以其齒形比錐齒輪更難形成。60 年代開始圓柱齒輪的鍛造研究，70 年代有較大的發(fā)展，這主要是受到來自汽車工業(yè)降低成本的壓力。到80 年代，鍛造技術(shù)更加成熟，能達(dá)到更高的精度和一致性，使鍛造生產(chǎn)齒輪能在流水生產(chǎn)線上準(zhǔn)確定位，適合于批量生產(chǎn)。 齒輪精密鍛造的目的是直接生產(chǎn)出不需要后續(xù)切削加工的齒輪。如果能在室溫下進(jìn)行鍛造，則齒輪的形狀和尺寸較易控制，也可避免高溫帶來的誤差。目前已有較多的錐齒輪和小

30、尺寸的圓柱齒輪用這種方法制成。當(dāng)整體尺寸適合時，還可以用冷擠壓的工藝來制造圓柱直、斜齒輪。但大部分用于汽車傳動的齒輪，其直徑、高度比較大，不適合采用擠壓工藝。如用閉式模鍛，則需要很高的壓力才能使金屬材料流動并充滿模具型腔，因而此類齒輪需要采用熱鍛或</p><p>　　目前，比較一致認(rèn)同的工藝途徑為熱鍛、溫鍛和冷鍛的結(jié)合。熱鍛、溫鍛可實現(xiàn)高效能和材料的高利用率，冷鍛過程則修正熱、溫鍛過程的誤差和提高表面質(zhì)量。同時

31、，冷處理工藝還能使輪齒表面獲得殘余壓應(yīng)力，提高齒輪的壽命。</p><p><b>　　齒輪的應(yīng)用</b></p><p>　　空心圓柱坯常用于空心軸對稱零件或齒輪的鍛造。圖1 為一用于圓柱直齒輪的閉式模鍛的設(shè)計。圖中右側(cè)顯示鍛造前的情形，左側(cè)顯示鍛造后的情形。該模具由上模(沖頭) ，下模(反沖頭) ，芯棒和具有輪廓的型腔構(gòu)成(如圖所示) 。模具型腔部分由彈簧支承，在

32、鍛造過程中，沖頭隨壓機(jī)滑塊一起向下運(yùn)動，并帶動模具型腔向下運(yùn)動。由于沖頭只需封住型腔上表面，無需壓入型腔，因此沖頭可作成簡單的形狀。該設(shè)計中沖頭為一階梯圓柱形狀。反向沖頭在鍛造過程中保持靜止，在鍛造后把齒輪頂出型腔。芯棒此處與沖頭連成一體，用來幫助毛坯的定位。由于型腔在鍛造過程中與鍛件一起運(yùn)動，型腔與鍛件之間的摩擦力將有助于金屬流動，所需載荷也比型腔固定時低。</p><p>　　鍛件的形狀不僅受高溫?zé)崤蛎浀挠绊?/p>

33、，而且與模具的彈性變形有關(guān)，后者與載荷和徑向壓力有關(guān)。在齒輪鍛造中，輪齒的角部最后形成。正是在此最后填充階段，載荷急劇上升。例子顯示，沖頭最后的013mm 的沖程(112 %的總變形)會導(dǎo)致增加50 %的載荷?？梢詮哪＞咴O(shè)計上加以考慮來減小載荷。比如引入倒角可使金屬易于流入輪齒的上下角部；由此帶來的端部余量可在后續(xù)切削工序中容易地去掉。這樣一來，模具的畸變減小，壽命延長，鍛件精度提高。對本文涉及的關(guān)于圓柱直齒輪的例子，詳細(xì)分析了幾種可能

34、的模具設(shè)計方案：如把模具型腔固定，對沖頭和沖頭倒角，并用有限元分析了各種情形下金屬的流動、輪齒的形成和鍛造載荷的變化。文中還討論了磨擦在各種條件下對變形和載荷的影響。 圖2 為一按圖1 所示設(shè)計制造的模具，裝配在伯明翰大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的一臺1200t 的機(jī)械壓力機(jī)上。上下模具的相對定位是通過兩套筒實現(xiàn)的。通過實踐，證實高效率的鍛造是可行的。采用同一模架，對模具型腔作些修改，還完成了圓柱直齒輪和斜齒輪以及復(fù)合齒輪的鍛造。</p&

35、gt;<p>　　冷處理工藝 熱、溫鍛工藝作為齒輪精密鍛造的第一階段，相對而言比較容易控制，因為鍛造齒輪有一定余量可以調(diào)節(jié)。而冷成形工藝則需要相當(dāng)高的精度。當(dāng)把鍛造齒輪擠過冷成形模具后，形狀應(yīng)該達(dá)到最后要求，無需再加工。對輪齒而言，輪廓的精度要求在10μm 左右，對模具的設(shè)計提出非常高的要求。 在齒輪冷成形(精整) 工藝中，齒輪被逐漸擠過冷成形模具，模具的內(nèi)應(yīng)力和變形與齒輪的位置有關(guān)。特別是徑向壓力的變化將決定模具

36、的變形，如能設(shè)計適當(dāng)?shù)哪＞咝螤?，模具的變形可以被加以利用。比如，?dāng)齒輪在模具入口和出口處，模具的受力相對小些，因此變形也相對小些。當(dāng)齒輪在模具中部時，模具的變形就相對大些。該特征有可能被利用來獲得具有鼓形的輪齒。文獻(xiàn)[6 ] 用角度的空心圓柱形零件對鼓形成作了理論分析和實驗研究。 有限元法被用于齒輪冷成形(精整) 工藝，分析模具的變形、齒輪的變形和回彈?？紤]了鍛造齒輪的余量、模具形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)對最終產(chǎn)品的影響。圖5 為一用于分析圓

37、柱直齒輪冷成形過程的有限模型。沖頭的變形對齒輪的形狀影響不大，所以在有限元模型中可處理為剛性體。而模具型腔的變形則直接影響輪廓的形狀和尺寸，因此模具按變</p><p>　　圖6 為一用于圓柱直齒輪冷成形的模具。沖頭與芯棒作為一體，裝在壓機(jī)的上滑塊上。芯棒與鍛造齒輪孔之間有微小間隙，它不用來定位，只用來幫助導(dǎo)向。因為在鍛造過程中，只保證輪齒的精度而不能保證內(nèi)孔的精度。齒輪進(jìn)入模具型腔也是靠模具的倒角導(dǎo)入。<

38、/p><p>　　如果要用于斜齒輪的精整，齒輪在擠入過程中會轉(zhuǎn)動。需在沖頭于壓機(jī)之間裝配一滾動軸承，使沖頭能隨之轉(zhuǎn)動。另外在擠壓斜齒輪時，輪齒兩側(cè)受力不對稱，變形也不相同，可把該齒輪反向再擠一次。事實上，直齒輪也可用兩次處理，這樣不但輪齒形狀較好，而且表面的殘余應(yīng)力狀態(tài)也比一次擠壓效果好。經(jīng)過實驗，單次擠壓可獲得20MPa～50MPa 的殘余壓應(yīng)力，兩次處理可使殘余壓應(yīng)力達(dá)到100MPa 左右[8 ] 。 圖7

39、為一圓柱直齒輪冷成形的分析和實驗結(jié)果。用坐標(biāo)測量機(jī)對冷擠齒輪的輪廓進(jìn)行測量，并與有限元預(yù)測的結(jié)果相比較。圖中顯示了鍛造齒輪、模具、實測的精整齒輪以及有限元計算的輪廓?？梢钥闯?，理論分析與實際測量吻合較好。從分析可準(zhǔn)確估計輪廓的回彈量，從而精確地設(shè)計模具的尺寸和形狀。</p><p>　　冷成形的另一優(yōu)點是改善輪齒的表面質(zhì)量，實驗表明，其光潔度達(dá)到Ra = 1μm 以下，滿足輪齒加工的要求[8 ] 。 模具制造

40、與齒輪的測量 冷成形模具的精度是齒輪精密鍛造技術(shù)的關(guān)鍵。目前的分析手段已經(jīng)發(fā)展到一定水平，可以考慮多種影響因素，精確地設(shè)計模具。但要制造出高精度的模具，還有很多困難，尤其是齒輪精鍛模的輪齒，更難加工。因為要補(bǔ)償齒輪的彈性回復(fù)和模具的彈性變形，模具的齒輪輪廓不再是標(biāo)準(zhǔn)的漸開線。因此，為模具廠家提供的數(shù)據(jù)不是齒輪的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，而是描述輪廓的數(shù)據(jù)坐標(biāo)，通常要求精度在5μm 以內(nèi)。對直齒輪的模具，可用線切割加工；但對斜齒輪的模具，則需

41、用電解加工。線切割加工可接近5μm 的精度，但這超過了一般電解加工的精度。再用磨削工藝來提高精度，必須注意到其輪廓不是標(biāo)準(zhǔn)齒輪。在本文提到的研究課題中，模具的制造就經(jīng)過了兩次以上的加工和修正。 齒輪精密鍛造技術(shù)的另一關(guān)鍵是測量，包括模具和齒輪的測量。由于模具的輪齒為非標(biāo)準(zhǔn)齒輪，不能用一標(biāo)準(zhǔn)齒輪來作比較進(jìn)行測量，也存在模數(shù)和其他參數(shù)的誤差。 測量鍛造齒輪的關(guān)鍵困難是其缺乏精確的基準(zhǔn)。用常規(guī)方法切削加工齒輪，其<

42、/p><p>　　第四章 齒輪加工方法及工藝過程</p><p><b>　　加工方法</b></p><p>　　齒輪輪齒的加工方法很多，如切削、鑄造、軋制、沖壓等，其中常用的是切削加工方法。切削加工方法分為成形法和范成法兩類。 </p><p><b>　　成形法</b></p>

43、<p>　　成形法是在銑床上用具有漸開線齒形的成形銑刀直接切出齒形。常用的有圓盤銑刀［圖3－34(a)］和指狀銑刀［圖3－34(b)］兩種。切齒加工時，銑刀旋轉(zhuǎn)，同時輪坯沿齒輪軸線方向移動。銑出一個齒槽以后，將輪坯轉(zhuǎn)過360°/z，再銑第二個齒槽。其余依此類推?！　∵@種切齒方法簡單，不需要專用機(jī)床，但生產(chǎn)率低，精度低，故僅適用單件或小批量生產(chǎn)及精度要求不高的齒輪加工。 </p><p>　　

44、2．范成法 　　范成法是利用齒輪的嚙合原理進(jìn)行加工齒輪的一種方法。這種方法強(qiáng)制刀具同工件（輪坯）相對運(yùn)動同時進(jìn)行切削。它們之間的運(yùn)動關(guān)系同一對齒輪嚙合一樣，以此來保證齒形的正確和分齒的均勻。對于模數(shù) m 和壓力角 ? 都相同而齒數(shù)不同的齒輪，可以用同一刀具進(jìn)行加工?！　∮梅冻煞ㄇ旋X的常用刀具如下?！　　?）齒輪插刀 齒輪插刀的形狀如圖3－35（a）所示，刀具頂部比正常齒高出c*m，以便切出齒頂間隙部分。 </p>&

45、lt;p>　　插齒時，插刀沿輪坯軸線方向作往復(fù)切削運(yùn)動，同時強(qiáng)迫插刀與輪坯模仿一對齒輪傳動那樣以一定的傳動比轉(zhuǎn)動［圖3－35（b）］，直至全部齒槽切削完畢。 </p><p>　　插齒刀的齒廓是精確的漸開線，所以插制的齒輪也是漸開線。根據(jù)正確嚙合條件，被切齒輪的模數(shù)和壓力角必定與插刀的模數(shù)和壓力角相等，故用同一把插刀切出的齒輪都能正確嚙合。 </p><p>　　2）齒條插刀 圖3－

46、36為利用齒條插刀加工齒輪的情形。當(dāng)齒輪插刀的齒數(shù)增加到無窮多時，其基圓半徑變?yōu)闊o窮大，漸開線齒廓變?yōu)橹本€齒廓，齒輪插刀變?yōu)辇X條插刀。圖3－37表示齒條插刀齒廓的形狀，其頂部比傳動用的齒條高出c*m，以便切出傳動時的徑向間隙。因齒條的齒廓為一直線，由圖可見，不論在中線上還是在與中線平行的其他任一直線上，它們都具有相同的周節(jié)p(?m)、相同的模數(shù)m和相同的齒廓壓力角?。對于齒條刀具，?稱為刀具角，其大小與齒輪分度圓上的壓力角相等</

47、p><p>　　3）齒輪滾刀 以上兩種加工方法的原理都是基于齒輪的嚙合原理，加工精度較高，但都只能間斷切削，生產(chǎn)率較低。目前廣泛采用齒輪滾刀，它能連續(xù)切削，生產(chǎn)率較高。圖3－38（a）（b）分別表示滾刀及其加工齒輪的情況。滾刀形狀很象螺旋，其軸向剖面為具有直線齒形齒廓的齒條。滾刀轉(zhuǎn)動時就相當(dāng)于齒條移動，這樣便按范成原理切出輪坯的漸開線齒廓。滾刀除刀旋轉(zhuǎn)外，還沿輪坯的軸向進(jìn)刀，以便切出整個齒寬。滾切直齒輪時，因為滾刀的

48、螺旋是傾斜的，為了使刀齒螺旋線方向與被切輪齒方向一致，在安裝滾刀時需使其軸線與輪坯端面成一滾刀升角 。</p><p><b>　　工藝過程</b></p><p><b>　　定位基準(zhǔn)的選擇</b></p><p><b>　　兩種定位方式</b></p><p><b

49、>　　內(nèi)孔和端面定位</b></p><p>　　即依靠齒坯內(nèi)孔與夾具心軸之間的配合決定中心位置，以一個端面作為軸向定位基準(zhǔn)，并通過相對的另一端面壓緊齒輪坯。</p><p><b>　　外圓和端面定位</b></p><p>　　即將齒坯套在夾具心軸上，內(nèi)孔和心軸配合間隙較大，需要用千分表找正外圓決定中心位置，在進(jìn)行壓緊。&

50、lt;/p><p><b>　　齒坯的加工</b></p><p>　　對于軸齒輪的齒坯，其加工工藝和一般軸類零件基本相同，對于盤，套齒輪的齒坯，其加工工藝和一般盤，套類零件基本相同。</p><p><b>　　熱處理的安排</b></p><p>　　金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其它加工

51、工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。  </p><p><b>　　齒形的加工</b></p><p>　　齒形方案的選擇，主要取決于齒輪精度等級，生產(chǎn)批量和齒輪的熱處理方法等。</p

52、><p><b>　　齒端的加工</b></p><p>　　齒端的加工主要有倒角，倒尖，倒棱和去毛坯。</p><p><b>　　精基準(zhǔn)的修正</b></p><p><b>　　齒輪的檢驗</b></p><p><b>　　結(jié)束語</

53、b></p><p>　　齒輪行業(yè)的一些專家對中國齒輪行業(yè)未來的發(fā)展態(tài)勢做出了大膽推斷：在影響因素預(yù)期不會逆轉(zhuǎn)的條件下，未來10年中國齒輪工業(yè)仍將持續(xù)快速發(fā)展。其中，2006年到2010年，我國齒輪制造企業(yè)將逐漸實現(xiàn)由集約化管理向信息化精益制造的轉(zhuǎn)變，年產(chǎn)值將達(dá)1000億元，我國將成為齒輪出口大國，在世界同行業(yè)中處在保3爭2 的位置；2011年到2015年，我國齒輪產(chǎn)品市場將走向成熟，在世界上將處在保2爭1

54、的位置，那時將逼近世界齒輪強(qiáng)國。</p><p>　　隨著我國機(jī)械工業(yè)特別是汽車業(yè)的快速發(fā)展，近5年來中國齒輪行業(yè)的平均增速接近20％，2004年齒輪行業(yè)的年產(chǎn)值達(dá)到500億元人民幣，5年翻了一番，標(biāo)志著我國已成為齒輪制造大國。目前我國齒輪行業(yè)在世界上的排名與意大利比較接近，應(yīng)居第四位。</p><p>　　全國大小齒輪企業(yè)現(xiàn)在有近千家，規(guī)模上億元的企業(yè)50多家。中國齒輪工業(yè)的資本結(jié)構(gòu)已經(jīng)

55、形成股份制企業(yè)、民營企業(yè)和獨資(合資)企業(yè)三足鼎立的局面。其中，由國有企業(yè)改制的各類股份公司是中國齒輪工業(yè)的基礎(chǔ)，一批企業(yè)的年銷售收入已超過10億元；民營企業(yè)的發(fā)展最為迅速，他們正成為市場的主力，并以靈活的方式與競爭優(yōu)勢進(jìn)入國際市場。這些企業(yè)都有2億-10億元的銷售規(guī)模；獨資、合資企業(yè)技術(shù)先進(jìn)，市場運(yùn)作比較成熟，尤其在技術(shù)和管理上發(fā)揮著示范作用。 　　在工業(yè)通用變速箱領(lǐng)域，德國sew等一批國外獨資企業(yè)的進(jìn)入激活了中國工業(yè)通用變速箱市

56、場，以江浙一大批民營工業(yè)變速箱企業(yè)為代表，在產(chǎn)品系列化、模塊化、質(zhì)量與技術(shù)水平方面，最近5年有了突飛猛進(jìn)的提升，開始與國際品牌競爭，同時部分產(chǎn)品出口歐美。在高速重載齒輪傳動制造方面，通過技術(shù)引進(jìn)和消化，基本具備了為我國大型成套裝備及船舶工業(yè)進(jìn)行配套的能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.哈爾濱理工大學(xué) 機(jī)械制造工藝學(xué)2006