重型汽車驅(qū)動橋主動錐齒輪加工工藝畢業(yè)設計

1、重型汽車驅(qū)動橋主動錐齒輪加工工藝畢業(yè)設計1 驅(qū)動橋主動錐齒輪結構與作用汽車的驅(qū)動橋位于傳動系的末端，由主減速器、差速器、半軸、和驅(qū)動橋殼等組成是傳動系的最后一個組成。 它的基本功用是將萬向節(jié)傳動裝置傳來的發(fā)動機轉矩傳給驅(qū)動輪，并經(jīng)過降速增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉矩，將轉矩分配給左、 右車輪，并使左、右車輪具有汽車行駛運動學所要求的差速功能；同時，驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或承載式車身之間的鉛垂力、縱向力和橫向力及其力矩。主減速器是汽車傳動系中減小轉速、增大扭矩的主要部件。對發(fā)動機縱置的汽車來說，主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。主、從動錐齒輪嚙合圖如圖1.1 所示。圖 1.1

2、 主、從動錐齒輪嚙合圖Fig.1.1 Host, driven bevel gear meshing chart汽車正常行駛時，發(fā)動機的轉速通常在 2000 至 3000r/min 左右，如果將這么高的轉速只靠變速箱降低下來，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動比則需很大，而齒輪副的傳動比越大，兩齒輪的半徑比也越大，換句話說，也就是變速箱的尺寸會越大。另外，轉速下降，而扭矩必然增加，也就加大了變速箱與變速箱后一級傳動機構的傳動負荷。所以，在動力向左右驅(qū)動輪分流的差速器之前設置一個主減速器，可使主減速器前面的傳動部件如變速箱、分動器、萬向傳動裝置等傳遞的扭矩減小，也可使變速箱的尺寸質(zhì)量減小，操縱省力。圓錐齒

3、輪與圓柱齒輪不同，圓錐齒輪在其齒線的全長上，齒輪的模數(shù)是均勻連續(xù)變化的，圓錐齒輪為漸近線齒輪，其齒形有直齒、斜齒等幾種。直齒錐齒輪的嚙合接觸是一個接觸面，其嚙合過程并不是連續(xù)的，嚙合瞬間會造成沖擊，而且載荷大，傳動不平穩(wěn)，噪聲大。易造成齒面的磨損，點蝕等，嚴重時會使輪齒折斷。斜齒錐齒輪嚙合時，其瞬時接觸線是斜直線，且長度變化。一對輪齒從開始嚙合起，接觸線的長度從零逐漸增加到最大， 然后又由長變短， 直至脫離嚙合。 因此，輪齒上的載荷也是逐漸由小到大，再由大到小，所以傳動平穩(wěn)，沖擊和噪聲較小。此外，一對輪齒從進入到退出，總接觸線較長，重合度大，同時參與嚙合的齒對多，故承載能力高。因此齒輪齒形宜采

4、用斜齒錐齒輪。主動錐齒輪的零件圖如 圖 1.2 所示 。它的軸向尺寸大于徑向尺寸，嚴格地說，應該屬于齒輪軸。它由裝在軸 75 和軸 60 兩段軸頸處的軸承支撐，通過裝在花鍵外的凸緣盤聯(lián)結，將傳動軸的扭矩，傳遞給被動錐齒輪，以實現(xiàn)驅(qū)動輪的轉動。162139.11245.5 0.2R33RR31 16003114+0.336+0.355531303C35221R8451 22 74 381. 5362 01 03 5400 000 0.R2.0. . .00580 070 0-0+91+ + -150676+0.2h6060-5104 0.1RCX-0.231323M169. 635.3511.5

5、9110+0.03712C-C-0.0150.031+7252+0. 00. 8-1.5R10R圖 1.2 主動錐齒輪的零件圖Fig.1.2 Bevel Gear Parts2 驅(qū)動橋主動錐齒輪選材2.1 常用齒輪材料齒輪原材料質(zhì)量的優(yōu)劣是影響齒輪強度及其疲勞性能的最主要因素之一。 齒輪鋼材的質(zhì)量狀況，不僅直接影響齒輪的預備熱處理質(zhì)量，而且還影響齒輪滲碳淬火后的畸變情況，即影響齒輪的尺寸精度，并最終影響齒輪的疲勞性能。因此，齒輪材料應該有足夠的齒面硬度， 已獲得抗點蝕、 抗磨粒磨損、 抗膠合和抗塑性形變的能力； 而齒心要韌，在變載荷和沖擊載荷作用下有足夠的抗彎疲勞折斷能力； 同時還要有良好的機

6、械加工和熱處理性能。工程中常用的齒輪材料鍛鋼、鑄鋼，其次是鑄鐵。鑄鐵齒輪成本低、切削性能和耐磨性能好，但鑄鐵的抗彎及耐沖擊能力較差，熱處理工藝也較復雜，只能用于低速、載荷不大的的齒輪傳動中。而重型汽車主動錐齒輪在工作中要承受繁重而復雜的載荷，這就要求齒輪材料要有較大的接觸應力和彎曲應力。而鋼材的韌性好、耐沖擊，還可以通過熱處理或化學熱處理來改善其力學性能及提高齒輪面的硬度，故最適于用來制造齒輪。齒輪材料除必須滿足工作條件，還要考慮齒輪尺寸的大小、毛坯的成形方法及熱處理和制造工藝。在此綜合考慮我們選用鋼類做毛坯。2.2 鋼的分類按化學成分分類，鋼材可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。按含碳量又可分為低碳

7、鋼（含碳量 0.3%）；中碳鋼（ 0.3%含碳量 0.6%）；高碳鋼（含碳量 0.6%）。碳素鋼：碳素鋼是由碳和鐵素體組成的，其中還含有少量雜質(zhì)。合金鋼：合金鋼是在碳素鋼( (C) 0.25%）基礎上，加入少量合金元素而發(fā)展起來的，具有較高強度的工程用鋼。 這類鋼比碳素鋼的強度高20%-30%以上，節(jié)約鋼材 20%以上，從而可減輕結構件自重量，提高使用可靠性。鋼的力學性能與其含碳量有關，熱處理工藝也與含碳量關系很大。在退火或熱軋狀態(tài)下，隨含碳量的增加，鋼的強度和硬度升高，而塑性和沖擊韌性下降，與中、高碳鋼相比，低碳鋼的硬度小，塑性和韌性好，易于加工。一、低碳合金鋼的成分特點（1）為保證有良好的

8、塑性與韌性，良好的焊接性能和冷成形性能，低碳合金鋼中碳的含量一般均較低，大多數(shù)為 (C) 0.16 0.20 。（2）錳為主加元素，并輔加釩、鈦、鈮、硅、鋁、鉻、鎳等。這些元素的主要作用是：加入錳、硅、鉻、鎳元素為強化鐵素體；加入釩、鈮、鈦、鋁等元素為細化鐵素體晶粒；合金元素使 S 點左移，增加珠光體數(shù)量；加入碳化物形成元素（釩、鈮、鈦）及氮化物形成元素（鋁） ，使細小化合物從固溶體中析出，產(chǎn)生彌散強化作用。二、低碳合金鋼的性能特點（1）良好的綜合力學性能，在確保良好的塑性、韌性條件下具有高的強度，特別是把屈服點提高到265N/ 460N/，以便減輕結構自重，增加承載能力，節(jié)約鋼材，保證安全。

9、（2）良好的焊接性能，較好的耐大氣腐蝕性能，良好的加工工藝性能。（3）較低的韌脆轉變溫度（碳素結構鋼的韌脆轉變溫度一般為 20左右，而低合金高強度結構則一般為 30左右）。這對北方高寒地區(qū)使用的構件及運輸工具，具有十分重要意義。低碳合金鋼比碳素鋼具有更高的力學性能和更好的淬火性能， 重型汽車的主從動錐齒輪傳動載荷較大，沖擊大，因此，在傳遞大動力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，常采用合金鋼。低碳合金鋼材料根據(jù)所含金屬的成分及性能，可分別使材料的韌性耐沖擊，耐磨及抗膠合的性能等獲得提高， 也可通過熱處理或化學熱處理改善材料的力學性能及提高齒面的硬度。2.3 合金元素在鋼中的作用合金元素可

10、以可以在鋼中形成碳化物提高強度和耐磨性，可以細化晶粒，提高淬透性和回火的穩(wěn)定性，抑制回火的脆性。例如：Mo: 強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度、 降低鋼的臨界冷卻速度， 提高鋼的淬透性、提高鋼的耐熱性和高溫強度。Cr：在低合金范圍內(nèi)，對鋼具有很大強化作用，提高強度、硬度和耐磨性、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性、在高合金范圍內(nèi)，使鋼具有對強氧化性酸類等腐蝕介質(zhì)的耐腐蝕能力、提高鋼的耐熱性。Mn：在低含量范圍內(nèi)，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、硬度和耐磨性、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性、改善鋼的低溫韌性。Ti ：鈦是鋼中的強脫氧劑，能使鋼的內(nèi)部組織致密，細化晶粒。最常見的錐齒輪材料是

11、20CrMnTi，價格低廉，但熱后心部金相組織達不到要求，零件機械性能差。而20CrNi3 ，熱后心部金相組織和零件機械性能滿足要求，但該材料機械切削加工性能差，價格昂貴，同時，熱后變形大，影響傳動嚙合。 22CrMoH恰恰滿足了上述工藝和性能要求，市場價格適中，適合企業(yè)大批量生產(chǎn)要求，故在此選擇材料為22CrMoH。材料 22CrMoH，其中 22 表示碳的質(zhì)量分數(shù)為 0.22%，合金元素 Cr、Mo的質(zhì)量分數(shù)小于 1.5%，H表示高品質(zhì)，雜質(zhì)含量低。 22CrMoH屬于低碳鋼。低碳鋼的塑性和韌性較高 , 但強度較低。這類鋼通常要經(jīng)滲碳后進行淬火 , 回火處理 , 以提高強度和耐磨性。3 驅(qū)

12、動橋主動錐齒輪加工流程驅(qū)動橋主動錐齒輪加工流程如下：毛坯加工預先熱處理機加工終檢熱后機加工表面熱處理3.1 毛坯加工常用的毛坯加工方法有鑄造、鍛造等。大尺寸的齒輪一般用鑄造毛坯，可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齒輪常選用鍛造毛坯。鑄造是比較經(jīng)濟的毛坯成形方法，對于形狀復雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟性。它是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄造毛坯因近乎成形，而達到免機械加工或少量加工的目的，降低了成本并在一定程度上減少了零件的制作時間。但鑄件的收縮性引起體積的變化，在鑄件的各個方向上都出現(xiàn)尺寸的減小

13、，對鑄件的形狀和尺寸精度影響最大，使鑄件產(chǎn)生內(nèi)應力甚至引起變形產(chǎn)生裂紋。鍛造是指利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力， 使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結構，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。鍛件的優(yōu)勢是由于金屬材料通過塑性變形后，消除了內(nèi)部缺陷，改善或消除成分偏析等，得到了均勻、細小的低倍和高倍組織。而鑄造工藝得到的鑄件，盡管能獲得較準確的尺寸和比鍛件更為復雜的形狀

14、，但難以消除疏松、空洞、成分偏析、非金屬夾雜等缺陷；鑄件的抗壓強度雖高、但韌性不足，難以在受拉應力較大的條件下使用。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結構，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優(yōu)于相同材料的鑄件。鍛造不僅可以獲得預定的坯件形狀， 而且可以使粗大的晶粒破碎， 晶粒細化，提高金屬的力學性能，還可以節(jié)省材料，生產(chǎn)率高。模鍛是將坯料放入鍛造模膛內(nèi)進行塑性變形，所以鍛件尺寸精度較高，并且內(nèi)部不存在氣孔、砂眼、縮孔和縮松等現(xiàn)象。故在此我們選擇鍛造方法進行毛坯加工。3.2 下料為了充分發(fā)揮材料的功能，降低原材料消耗，提高經(jīng)濟效益，合理選擇毛坯種類及下

15、料方法 , 對降低成本提高材料利用率 , 起著決定性作用。機械加工零件的毛坯種類很多，各類毛坯的結構尺寸和精度是不同的，一般是根據(jù)毛坯種類來決定零件的加工方法和加工路線。機械加工零件的毛坯種類主要有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件以及各種軋制材料。鍛坯的原材料一般為圓鋼，合理選擇圓鋼直徑和確定下科長度是鍛造毛坯過程中的重要環(huán)節(jié)。一、尺寸確定原則可歸納如下：（1）體積相等，即鍛件毛坯的體積加工鍛造過程中金屬燒損率應等于原材料（圓鋼）的下料體積。（2）金屬燒損率即鍛造力。熱時產(chǎn)生的氧化皮、脫碳層等的損耗率。一般取 =0.05 0.10 ?；鸫卧龆啵懺觳黄蕉却?，材料脫碳傾向大時取大值。（3）原材料長徑比

16、不能太大，一般取 L/D=l.5 2.5 ，最大不超過 3L/D 太大，鍛件鍛造過程中可能發(fā)生彎曲、夾層等缺陷。（4）計算后的原材料直徑必須按國家標準的規(guī)格進行圓整，且最好是工廠庫房里現(xiàn)存的或市場上供應的規(guī)格。根據(jù)以上原則可得出以下計算公式和方法：首先，按原則（ l ）可得： V 坯=V 鍛（ l ）式中， V 鍛是鍛造后的模塊體積，也就是模具零件的外形尺寸加上加工余量后的體積。 V 坯是原材料的下料體積。按原則（ 3）有 L/D=l.5 2.5 ，即 L=(l.5 2.5)D 。這里 D 為一個估計值，設其為 D 估，其計算按下式進行。按上式計算出 D 估后，應按原則（ 4）進行圓整，設圓整

17、后的直徑為 D 料，則可按體積相等的原則計算出原材料下料長度 L 料，即故采用直徑 120 mm，長 242mm，重 21 5kg 的熱軋圓鋼。二、下料方法選擇常用的下料方法有：剪切法、鋸切法、冷折法等，視材料性質(zhì)，尺寸大小，生產(chǎn)批量和對下料質(zhì)量的要求進行選擇。剪切法：它是通過一對刀片作用給坯料，以一定的壓力 P，在坯料內(nèi)部產(chǎn)生剪斷所需應力而實現(xiàn)的。雖然該方法生產(chǎn)率高，操作簡單，切口無金屬損耗，但是剪切后坯料局部會被壓扁，端面不平整，剪切面常有毛刺和裂紋。冷折法：冷折法適用于硬度較高的碳鋼和高合金鋼，并要求預熱到 300400。鋸切法 : 鋸床下料極為普遍，雖然生產(chǎn)率較低，鋸口耗損較大，但下料

18、長度準確，鋸割端面平整，在精鍛工藝中，是一種主要的下料方法。各種鋼、有色合金和高溫合金均可在常溫下鋸切。圓鋼一般采用鋸床切割下料，應避免先鋸一缺口，然后打斷的操作方法，同時原材料上不應有毛刺等缺陷存在。綜合考慮以上各種方法的特點，我們采用鋸切法下料，兩端截頭。3.3 鍛造（1）鍛造種類鍛造包括自由鍛、模鍛等加工方法。自由鍛：通常指手工自由鍛和機器自由鍛。手工自由鍛主要依靠人力，利用簡單的工具對坯料進行鍛打，從而改變坯料的形狀和尺寸獲得所需鍛件。機器自由鍛造，主要依靠專用的自由鍛和專用工具對坯料進行鍛打，改變坯料的形狀和尺寸獲得所需鍛件。優(yōu)點是：所用工具簡單，通用性強，靈活性好，因此適合單件和小

19、批鍛件，特別是特大型鍛件的生產(chǎn)。為了減輕模鍛設備的負擔或充分利用現(xiàn)有模鍛設備，簡化鍛模結構，有些模鍛件的制坯工步也在自由鍛設備上完成。但自由鍛也有其缺點：鍛件精度低，加工余量大，生產(chǎn)率低，勞動強度大等模鍛：在高強度金屬鍛模上預先制出與鍛件形狀一致的模膛， 并固定在鍛造設備上，坯料在模膛內(nèi)受壓變形，由于模膛對金屬坯料流動的限制，因而鍛造終了時，能得到和模膛形狀相符的鍛件。鍛模的上下模塊分別固緊在錘頭和底座上。模鍛件余量小，只需少量的機械加工。模鍛生產(chǎn)率高，內(nèi)部組織均勻，件與件之間的性能變化小，形狀和尺寸主要是靠模具保證，受操作人員的影響小。模鍛需要借助模具，加大了投資，因此不適合單件和小批量生產(chǎn)

20、。模鍛還常需要配置自由鍛或輥鍛設備制坯，尤其是曲柄壓力機和壓力機上模鍛。與自由鍛相比，模鍛有如下特點：鍛件的尺寸和精度比較高，加工后的形狀與尺寸接近于零件，使以后機械加工余量減小，材料利用率高，節(jié)省加工工時；可以鍛造形狀較復雜的鍛件；鍛件內(nèi)部流線分布合理；操作方便，勞動強度低，生產(chǎn)率高。但由于受模鍛設備噸位的限制，鍛件質(zhì)量不能太大，一般在150kg 以下，且鍛模制造成本很高，不適合于單件小批量生產(chǎn)。模鍛廣泛應用于機械制造業(yè)和國防工業(yè)中，適合于中小型鍛件的大批量生產(chǎn)。（2）模鍛分類模鍛按使用設備的不同，可分為錘上模鍛、胎模鍛、壓力機上模鍛。1. 錘上模鍛：使用的設備有蒸汽空氣模鍛錘、無跕底錘、高

21、速錘等。一般工廠企業(yè)中主要使用蒸汽空氣模鍛錘，其工作原理與蒸汽空氣自由鍛錘基本相同，但由于模鍛受力大，要求設備的剛性好，導向精度高，以保證上下模對準。2. 胎模鍛：是在自由鍛設備上，使用可移動模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法。所用模具稱為胎模，它結構簡單，形式多種多樣，但不固定在上下跕塊上。一般選用自由鍛方法制坯，然后在胎模中終鍛成形。胎模鍛是介于自由鍛和模鍛之間的一種工藝。3. 壓力機上模鍛 : 錘上模鍛具有工藝適應性廣的特點，在鍛壓生產(chǎn)中廣泛應用。但是，模鍛錘在工作中存在震動和噪聲大、勞動條件差、蒸汽效率低、能源消耗多等難以克服的缺點。因此近年來大噸位模鍛錘有逐步被壓力機所取代的趨勢。用于模鍛

22、生產(chǎn)的壓力機有摩擦壓力機、曲柄壓力機和平鍛機等。在此，我們采用摩擦壓力機。摩擦壓力機是靠飛輪、螺桿和滑塊向下運動所積蓄的能量使坯料變形的，其模鍛的特點：適應性好，行程和鍛壓力可自由調(diào)節(jié)，因此可實現(xiàn)輕打、重打，可在一個模鏜內(nèi)進行多次鍛打。不僅能滿足模鍛各種主要成形工序的要求，還可以進行彎曲、熱壓、切飛邊、沖連皮及精壓、校正等工序。滑塊運動行程速度低，鍛擊頻率低，金屬變形過程中的再結晶可以充分進行。適合于再結晶速度慢的低塑性合金鋼和有色金屬的模鍛。摩擦壓力機結構簡單、造價低、使用維護方便，適用于中小型工廠的模鍛生產(chǎn)。（3）熱切邊切邊和沖連皮分為熱切、熱沖和冷切、冷沖兩種方式。熱切和熱沖是與模鍛工序

23、在同一火次內(nèi)進行，即模鍛后立刻進行切邊和沖連皮。冷切和冷沖則是在鍛模以后集中在常溫下進行。熱切、熱沖時所需的沖切力比冷切、冷沖要小的多，約為后者的 20%；同時，鍛件在熱態(tài)下具有較好的塑性。切邊和沖連皮時，切口不易產(chǎn)生裂紋，但生產(chǎn)效率低（因熱切、熱沖時利用鍛件余熱，須與模鍛設備配額進行。通常模鍛工時長，沖切工時短，故切邊生產(chǎn)率受到模鍛生產(chǎn)率的限制） 。冷切、冷沖的優(yōu)點是勞動條件好，生產(chǎn)率高，沖切時鍛件走樣小，凸凹模的調(diào)整和修配比較方便；缺點是所需設備噸位大，鍛件易產(chǎn)生裂紋。模鍛件的沖切方式，應根據(jù)鍛件的材料性質(zhì)、形狀尺寸以及工序間的配合等因素綜合分析確定。通常，對于大、中型鍛件，高碳鋼、高合金

24、鋼、鎂合金鍛件以及切邊、沖連皮后還須進行熱校正、熱彎曲的鍛件，應采用熱切和熱沖。含碳量低于 0.45%的碳鋼和低合金鋼的小鍛件以及非鐵合金鍛件，可采用冷切和冷沖。制坯工序若采用熱滾鍛代替，滾鍛制坯后接著模鍛，變二火型為一火成型，可節(jié)約原材料及能源。鍛造工序卡片如 表 3.1 所示3.4 預先熱處理為消除鍛造等熱加工所造成的缺陷，為以后的最終熱處理做好準備，鍛造毛坯應進行預先熱處理，這不僅對切削加工性能有極大影響，還可獲得良好切削加工性能。預先熱處理的目的主要是細化晶粒，使組織均勻化，提高齒坯的可切削性，消除鍛造應力，減小齒輪滲碳淬火后因組織轉變而產(chǎn)生的不規(guī)則變形，保證齒輪具有良好的接觸面，降低

25、工作噪聲，也可以降低材料自身的殘余應力。一、預先熱處理的類型預先熱處理分為退火和正火。退火是鋼的熱處理工藝中應用最廣、花樣最多的一種工藝。它是將鋼加熱到適當?shù)臏囟纫院笠赃m當?shù)乃俣壤鋮s、 ，以降低硬度、改善組織、提高加工性的一種熱處理工藝。其三個基本點是：加熱溫度在 Ac1 以上；慢冷；得到珠光體類組織。正火是把鋼加熱至 Ac1 以上 3050，并保溫一定時間， 然后置于空氣中冷卻至室溫的一種熱處理工藝。二、熱處理的選擇正火與退火后的組織狀態(tài)存在以下差別：正火組織中的珠光體量比退火的多；正火組織中的珠光體分散度較退火的大；正火組織中的珠光體分散度沿著工件表面上有較大的不均勻性； 正火鋼中存在一定

26、的內(nèi)應力。由以上分析我們選擇退火工藝。退火又分完全退火、球化退火、等溫退火、擴散退火等。其中等溫退火可以縮短退火時間，得到的組織更均勻，特別是對某些合金鋼，生產(chǎn)中常用等溫退火來代替完全退火或球化退火。而擴散退火加熱溫度過高，保溫時間較長，擴散退火后組織嚴重過熱，晶粒劇烈長大，因此必須再進行一次完全退火或正火來消除過熱缺陷，工序過于復雜。故在此選用等溫退火。三、熱處理工序（1）等溫退火它是將鋼件加熱至亞共析鋼或共析、過共析鋼，經(jīng)保溫后，再以較快速度冷卻至珠光體轉變溫度區(qū)域， 即 600 700進行等溫轉變， 以獲得珠光體類組織， 然后空冷的工藝方法。目的在于：改善或消除鋼鐵在鍛壓過程中所造成的各

27、種組織缺陷以及殘余應力，防止工件變形、開裂；軟化工件，為切削加工及滲碳淬火做組織和性能準備。方法：首尾盤各放置一件樣品，其余每十二盤放置一件樣品；設備：高溫爐；加熱溫度：區(qū) 860、區(qū) 940、區(qū) 940；保溫時間： 234min；速冷 ( 空氣鼓風 ) 至650，保溫 234min。再空冷。（2）檢驗用 HB3000 硬度計，按指定部位磨掉脫碳層檢驗硬度。首尾檢各三件，中檢每十盤抽兩件； 4 A 顯微鏡檢查樣品的金相組織及晶粒度。（3）拋丸：清除氧化皮；參數(shù)： 120 件，筒， 8min/ 次；設備： GN A 拋丸機。拋丸是利用高速旋轉的葉輪把小鋼丸或者小鐵丸拋擲出去高速撞擊零件表面， 故

28、可以除去零件表面的氧化層。同時鋼丸或鐵丸高速撞擊零件表面，造成零件表面的晶格扭曲變形，是對零件表面進行清理的一種方法，拋丸常用于鑄件表面的清理或者對零件表面進行強化處理。 一般拋丸用于規(guī)則形狀等， 幾個拋頭上下左右一起， 效率高，污染小。噴丸或拋丸清理，在擊落氧化皮的同時，使鍛件表面層產(chǎn)生加工硬化，有利于提高零件的抗疲勞能力。但表面裂紋等缺陷可能被掩蓋，因此，對于一些重要鍛件應采用磁性探傷儀或熒光檢驗等方法來檢驗鍛件的表面缺陷。（4）清磨：打磨折疊、裂紋等；設備：砂輪機。（5）完工檢驗：按鍛件圖執(zhí)行。主動錐齒輪的熱處理工序卡片如表 3.2 所示3.5 機械加工3.5.1 定位基準的選擇定位基準

29、分為粗基準和精基準，在零件加工的第一道工序，只能用毛坯上尚未經(jīng)加工的表面作為定位基準，這種定位基準稱為粗基準。在以后的工序中則使用經(jīng)過加工過的表面作為定位基準，稱為精基準。軸類零件的定位基準，一般都選擇兩端中心孔。因為軸類零件各外圓表面、錐孔、螺紋表面、花鍵表面的同軸度以及端面對旋轉軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，而這些表面的設計基準一般都是軸的中心線，如果用兩端中心孔定位，就能符合基準重合的原則。而且，用中心孔作為定位基準，就能夠最大限度的在一次安裝中加工出多個外圓和端面，這也符合基準統(tǒng)一的原則。所以，主動錐齒輪的機加工采用中心孔作為定位基準。下面簡單介紹一下基準統(tǒng)一原則和基準重合原

30、則。基準統(tǒng)一原則：當零件需要多道工序加工時，應盡可能在大多數(shù)工序中選擇同一組精基準定位。基準統(tǒng)一有利于保證工件各加工表面的位置精度，避免或減少因基準轉換而帶來的加工誤差，同時可以簡化夾具的設計與制造?；鶞手睾显瓌t：應盡量選擇加工表面的設計基準作為定位基準，這一原則稱為基準重合原則。用設計基準作為定位基準可以避免因基準不重合而產(chǎn)生的定位誤差。3.5.2 機械加工工藝規(guī)程機械加工工藝過程是機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程的一部分。 是對機械產(chǎn)品中零件采用各種加工方法（例如：切削加工、磨削加工、電加工、超聲加工、電子束及離子加工等）直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面粗糙度以及力學物理性能，使之成為合格品零件的全部勞

31、動過程。技術人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用工藝過程，并將有關內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。為了便于工藝規(guī)程的編制、執(zhí)行和生產(chǎn)組織管理，需要把工藝過程劃分為不同層次的單元。它們是工序、安裝、工位、工步和走刀，其中工序是工藝過程中的基本單元。 零件的機械加工工藝過程由若干個工序組成。在一個工序中可能包含有一個或幾個安裝，每一個安裝可能包含一個或幾個工位，每一個工位可能包含一個或幾個工步，每一個工步可能包括一個或幾個走刀。（1）工序一個或一組工人， 在一個工作地或一臺機床上對一個或同時對幾個工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程稱為工序。劃分工序的依據(jù)是工作地點是否變化和工作

32、過程是否連續(xù)。例如，在車床上加工一批軸，既可以對每一根軸連續(xù)地進行粗加工和精加工，也可以先對整批軸進行粗加工，然后再依次對它們進行精加工。在第一種情形下，加工只包括一個工序；而在第二種情形下，由于加工過程的連續(xù)性中斷，雖然加工是在同一臺機床上進行的，但卻成為兩個工序。工序是制定時間定額，配備工人和機床設備，安排作業(yè)計劃和進行質(zhì)量檢驗的單元。工序可進一步分為安裝、工位、工步和走刀。（2）安裝安裝是在工件經(jīng)過一次裝夾后完成的那一部分工序。有時，工件在機床上需經(jīng)過多次裝夾才能完成一個工序的工作內(nèi)容。例如，在車床上加工軸，先從一端加工出部分表面，然后調(diào)頭再加工另一端，這時的工序內(nèi)容就包括兩個安裝。（3

33、）工位為了完成一定的工序部分，一次裝夾工件后，工件與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備的固定部分所占據(jù)的每一個位置，成為工位。一個工序可能只包含一個工位，也可能包含幾個工位。（4）工步工步是指在加工表面（或裝配時的連接表面） 、加工（或裝配）工具不變的情況下，連接完成的那一部分工序。因此，工步是加工表面、切削刀具和切削用量（僅指主軸轉速和進給量）等要素都不變的情況下所完成的那一部分工藝過程。變化其中的任一要素就成為另一工步。每一個工序可包括一個工步或幾個工步。每一個工步通常包括一個工作行程，也可包括幾個工作行程。為了提高生產(chǎn)率，用幾把刀具同時加工幾個加工表面的工步，稱為復合工步，也可以看作

34、一個工步。（5）走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步內(nèi)容，成為一次走刀。一個工步可包括一次或數(shù)次走刀。當需要切削去的金屬層很厚，不能在一次走刀下切完，則需要分幾次走刀，走刀次數(shù)又稱行程次數(shù)。（6）工序卡工序卡是針對每道工序所編制的，用來具體指導工人進行操作的一種工藝文件。它通過工序簡圖詳細說明該工序的加工內(nèi)容、尺寸及公差、定位基準裝夾方式、刀具的形狀及其位置等，并注明切削用量工步及工時等。工序卡片多用于大批、大量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件，每個工序都要有工序卡片。這類工藝文件只要內(nèi)容全面、書寫清楚即可。3.5.3 機械加工流程主動錐齒輪機加工過程流程如下：粗車精車粗銑齒精銑齒 (

35、 凸) 精銑齒 ( 凹 ) 倒角銑花鍵鉆十字孔主動錐齒輪的機加工工藝過程如 表 3.3 所示表 3.3 主動錐齒輪的機加工工藝過程Tab.3.3 Active bevel gear machining process零件主動錐齒輪山東交通學院機加工工藝過程卡片名稱材料22CrMoH編號工序號工序名稱基準及技術要求設備工夾具1粗車普通車床車夾具2精車端面和外圓；臥式數(shù)控車床車夾具錐面跳動 0.103 打編號Ms=10.3572； Z=174粗銑齒=22 30 ；中點螺旋角弧齒銑齒機銑夾具35；旋向：左Ms=10.3572； Z=285精銑凸面=22 30 ；中點螺旋角弧齒銑齒機銑夾具35；旋向：

36、左Ms=10.3572； Z=176精銑凹面=22 30 ；中點螺旋角弧齒銑齒機銑夾具35；旋向：左7倒角倒 1.5X45 磨棱機磨夾具8清洗清洗機9熱前配對檢查機10銑花鍵花鍵底徑為 52.35 0.05銑夾具花鍵銑床Z=8；花鍵圓跳動 0.0511鉆十字孔兩個垂直孔，直徑為5mm上鉆夾具鉆床偏差 0.12 ，下偏差為 012清洗清洗機轉熱處理處數(shù)更改文件號簽字/ 日期標記3.5.4 齒輪加工（1）齒坯加工齒坯加工，在齒輪的整個加工過程中占有重要的位置，包括切齒前的各工種序，如車、銑、鉆、攻絲等這樣一類的加工。齒坯的內(nèi)孔、端面或外圓常作為齒形加工、測量和裝配的基準，其加工精度對整個齒輪的精度

37、有著重要的影響。另外，齒坯加工在齒輪加工總工時中占有較大的比例，因此齒坯加工在整個齒輪加工中占有重要的地位。齒輪在加工、檢驗和裝夾時的徑向基準面和軸向基準面應盡量一致。一般情況下，以齒輪孔和端面為齒形加工的基準面，所以齒坯精度中主要是對齒輪孔的尺寸精度和形狀精度、孔和端面的位置精度有較高的要求；當外圓作為測量基準或定位、 找正基準時，對齒坯外圓也有較高的要求。齒坯加工工藝方案主要取決于齒輪的輪體結構，技術要求和生產(chǎn)類型。齒坯加工的主要內(nèi)容有：齒坯的孔、端面、頂尖孔（軸類齒輪）以及齒圈外圓和端面的加工。1. 粗車：是加工工藝中的粗加工工序 , 主要是將工件表面的多余材料切削，一般對產(chǎn)品尺寸 ,

38、粗糙度要求不高。 粗車的主要目的是盡量大刀闊斧地切削掉工件的加工余量。由于切削時切削抗力較大，表面的形位公差都較大，而且表面的光潔度（粗糙度）肯定不好，一般粗車加工精度可達 IT10 IT12 ，表面粗糙度 Ra 為 12.5 m 25m。粗車外圓表面也可以作為不重要零件或次要表面的最終加工。因粗車時加工余量較大，因此，產(chǎn)生較大的切削應力和切削熱，對零件的變形影響很大。2. 精車：切削深度要小 , 走刀量也要小 . 精車完畢后 , 不但工件的直徑幾何尺寸要合格 , 而且對表面的粗糙度要求也較高 , 而且也要合格。 外圓表面的精車多作為表面加工的最終加工工序或光整加工工序的預加工，精車后的加工精

39、度為IT7 IT8 ，表面粗糙度Ra為 3.2 m 1.6 m。精車加工工序卡片如 表 3.4 所示。（2）齒形加工一、齒形加工方法按加工中有無切削，可分為無切削加工和有切削加工兩大類。無切削加工包括熱軋齒輪、冷軋齒輪、精鍛、粉末冶金等新工藝。無切削加工具有生產(chǎn)率高，材料消耗少、成本低等一系列的優(yōu)點，目前已推廣使用。但因其加工精度較低，工藝不夠穩(wěn)定，特別是生產(chǎn)批量小時難以采用，這些缺點限制了它的使用。 齒形的有切削加工，具有良好的加工精度，目前仍是齒形的主要加工方法。按其加工成形原理可分為成形法和展成法兩種。1. 成形法：是用與被加工齒輪齒槽法向截面形狀相符的成形刀具加工齒輪的方法。常見的的方

40、法有： 用齒輪銑刀在銑床上銑齒、 用成形砂輪磨齒、 用齒輪拉刀拉齒等方法。這些方法由于存在分度誤差及刀具的安裝誤差，所以加工精度較低，一般只能加工出910 級精度的齒輪。此外，加工過程中需作多次不連續(xù)分齒，生產(chǎn)率也很低。故主要用于單件小批量生產(chǎn)和修配工作中加工精度不高的齒輪。2. 展成法：是應用齒輪嚙合的原理來進行加工的，用這種方法加工出來的齒形輪廓是刀具切削刃運動軌跡的包絡線。齒數(shù)不同的齒輪，只要模數(shù)和齒形角相同，都可以用同一把刀具來加工。用展成原理加工齒形的方法有：滾齒、插齒、剃齒、珩齒和磨齒等方法。其中剃齒、珩齒和磨齒屬于齒形的精加工方法。展成法的加工精度和生產(chǎn)率都較高，刀具通用性好，所

41、以在生產(chǎn)中應用十分廣泛。二、滾齒滾齒是齒形加工中生產(chǎn)率較高、應用最廣的一種方法，在這里我們簡單介紹一下。滾齒方法不僅用于圓柱齒輪加工，還可用于加工蝸輪。加工的齒形除漸開線外，還可加工擺線、圓弧形及其他特殊齒形。 加工的尺寸范圍從儀器儀表中的小模數(shù)齒輪直到化工、礦山機械中的大型齒輪。滾齒既可用于齒形的粗加工，也可用于精加工，滾齒加工的精度范圍為 49 級。一般滾齒后可直接得到8、9 級精度的齒輪，當采用AA級以上的齒輪滾刀和高精度滾齒機時也可以加工出7 級以上精度的齒輪， 甚至加工出 4 級精度的齒輪。通常滾齒是作為剃齒或磨齒等齒形精加工前的粗加工和半精加工工序。 一般生產(chǎn)中多用高速鋼滾刀，因此

42、滾齒多用于軟齒面（未淬火）齒輪的加工，切削用量也較低，一般切削速度在 30mmin 左右，進給量取為 l 3mm r 。近年來超硬高速鋼滾刀、硬質(zhì)合金滾刀已相繼投入使用，滾齒切削速度大大提高。在功率大剛度高的滾齒機上，切削速度已達 300mmin，滾齒生產(chǎn)效率可大幅度提高。此外，硬質(zhì)合金滾刀的采用，為淬火后硬齒面齒輪的精加工或半精加工開辟了一條新路。 由于滾齒加工時的齒面是由滾刀刀齒的包絡面形成，且參加切削的刀齒數(shù)目有限，因此滾齒齒面的表面質(zhì)量較低。為提高加工精度和提高齒面質(zhì)量，應將粗、精加工分為兩個工序（或三步）進行。精滾時宜采用較高的切削速度和較小的進給量。粗滾后齒面上直留 05lmm的精

43、滾余量。三、銑削加工銑削是一種常見的金屬冷加工方式，在銑床上利用銑刀的旋轉作主運動，工件的移動作進給運動來切削工件的加工方法。銑削主要用于加工各種平面、各種溝槽、齒輪、齒條和成形面等。另外可進行分度、孔加工。此外，還可以用于回轉體表面和內(nèi)孔的鉸削、鏜削加工以及切斷加工。由于銑削屬于多刃切削，且可選用較大的切削速度，所以銑削效率較高。但由于各種原因易導致刀齒負荷不均勻，磨損不一致，從而引起機床的振動，造成切削不穩(wěn)，直接影響工件的表面粗糙度。銑削加工精度一般可達到IT8 IT7 ，表面粗糙度Ra 值為6.3 1.6 m銑刀刀齒切入或切出時產(chǎn)生沖擊，一方面使刀具的壽命下降，另一方面引起周期性的沖擊和

44、振動。但由于刀齒間斷切削，工作時間短，在空氣中冷卻時間長，故散熱條件好，有利于提高銑刀的耐用度。由于銑刀是多齒刀具，刀齒之間的空間有限，若切屑不能順利排出或有足夠的容屑槽，則會影響銑削質(zhì)最或造成銑刀的破損，所以選擇銑刀時要把容屑槽當作一個重要因素考慮。齒形加工階段的加工工序卡片包括粗銑齒加工工序卡片如 表 3.5 、精銑凸面加工工序卡片如 表 3.6 、精銑凹面加工工序卡片如 表 3.7 。（3）齒端加工齒輪的齒端加工有倒角、倒尖、倒棱和去毛刺等。倒圓、倒尖后的齒輪，沿軸向滑動時容易進入嚙合狀態(tài)，減少撞擊現(xiàn)象。倒棱可去除齒端尖端和毛刺，這些銳邊經(jīng)滲碳淬火后很脆，在齒輪傳動中易崩裂。用指狀銑刀倒

45、圓時，銑刀在高速旋轉的同時沿圓弧作往復擺動，加工一個齒端后沿徑向退出，經(jīng)分度后再送進加工下一個齒端。齒端加工必須安排在齒輪淬火之前，通常多在滾（插）齒之后，剃齒之前進行。倒角加工工序卡片如 表 3.8 所示。3.5.5 銑花鍵在單件小批量生產(chǎn)時，花鍵在臥式銑床上利用分度頭來銑削，銑削前先用千分表找正。有兩種銑削方法：（1）分兩次銑出花鍵，即先銑側面，然后再銑內(nèi)徑。常用三面刃銑刀來加工完成。（2）一次銑出花鍵，即側面和內(nèi)徑一次銑出。在大批量生產(chǎn)時，采用花鍵滾刀在專用的花鍵銑床上加工。其加工原理是展成法加工，即用花鍵滾刀在臥式滾齒機或?qū)Ｓ没ㄦI銑床上加工，相似于齒寬較寬，齒數(shù)較少的齒輪加工。精度不高

46、的花鍵可在銑床上用分度頭在兩頂尖中安裝，用成形銑刀銑出。精度要求較高的花鍵須在專用的花鍵銑床上，用花鍵滾刀加工。若花鍵軸表面需經(jīng)淬火處理，則需用花鍵磨床進行磨削。由于工件階臺長度較短，為了保證花鍵滾刀越出行程長度，同時便于夾緊和加工時承受轉矩，加長尺寸應由花鍵滾刀直徑來決定。銑花鍵加工工序卡片如 表 3.9 所示。3.5.6 鉆十字孔在孔的加工過程中， 可根據(jù)孔的結構和技術要求的不同， 采用不同的刀具進行加工。鉆孔是利用鉆頭在實體材料上加工內(nèi)孔的工藝方法， 一般為定尺寸刀具。由于刀具簡單，應用非常廣泛，鉆頭直徑一般為 0.5 50mm。鉆孔多使用麻花鉆，應用麻花鉆最大鉆孔直徑為 80mm。因鉆

47、頭剛性較差，鉆孔時鉆頭易引偏，影響孔的加工精度。一般不應在斜面上鉆孔，為防止鉆頭引偏，加工孔端面應與孔中心線垂直。鉆頭刃磨時，應盡量使麻花鉆的兩主切削刃磨得對稱，使兩個主切削刃的徑向力相互抵消，以防止鉆頭引偏及孔徑擴大。鉆孔多為粗加工，其加工精度為 IT11 IT12, 表面粗糙度 Ra12.5m6.3 m。鉆十字孔加工工序卡片如表 3.10 所示。3.6 表面熱處理為防止主動錐齒輪上的外螺紋在隨后的表面熱處理中硬度增加， 應先在此處涂上防滲涂料。對工件表面進行強化的金屬熱處理工藝。它不改變零件心部的組織和性能 。廣泛用于既要求表層具有高的耐磨性、抗疲勞強度和較大的沖擊載荷，又要求整體具有良好

48、的塑性和韌性的零件，如曲軸、凸輪軸、傳動齒輪等。表面熱處理分為表面淬火和化學熱處理兩大類。表面淬火：通過不同的熱源對工件進行快速加熱，當零件表層溫度達到臨界點以上（此時工件心部溫度處于臨界點以下）時迅速予以冷卻，這樣工件表層得到了淬硬組織而心部仍保持原來的組織。為了達到只加熱工件表層的目的，要求所用熱源具有較高的能量密度。根據(jù)加熱方法不同，表面淬火可分為感應加熱（高頻、中頻、工頻）表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火、激光加熱表面淬火、電子束表面淬火等。工業(yè)上應用最多的為感應加熱和火焰加熱表面淬火?；瘜W熱處理：將工件置于含有活性元素的介質(zhì)中加熱和保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層或形成某種化合物的覆蓋