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齿轮加工工艺
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:442

 

齿轮加工工艺
齿轮毛坯的设计
2.1毛坯种类的确定
   毛坯的种类决定零件的材料、形状、生产性质及生产中获得的可能性。对于汽车传力齿轮的毛坯而言其结构相对而言比较简单,故一般采用模锻件,当孔径大于25mm,长度不大于孔径的两倍,内孔一般直接锻出。另外作为变速器齿轮在工作过程中要求承受的作用,所以要使毛坯内部纤维对称于轴线,以提高材料的强度,故采用胎锻毛坯,则工件中的止口可以在锻造过程中直接锻造成型。
2.2毛坯的工艺要求
2.2.1毛坯加工余量与公差
     参考《金属机械加工工艺人员手册》第五章加工余量中的毛坯的机械加工余量的相关信息,对于此次第五速齿轮的轴向加工余量选取如下:
    查表2.2-11胎膜锻件加工余量与公差(jb4250.3-86)
a= mm   
b= mm    
c= mm
止口的余量为   
特殊要求:
1.错差不大于1.00mm;
2. 表面缺陷不大于1.00mm;
3.不大于1.00mm;
技术要求:
 1.未注明拔模角为3
2.未注明圆角为r2;
3.尺寸按交点注;2.2.2拔模斜度
 2.2.3圆角半径
为了便于金属在型槽内流动和考虑模锻强度,在模锻件的转角处,应该带有适当的圆角,生产上把锻件的凸圆角半径称为外圆角半径r,凹圆角半径称为内圆角半径r。经查表外圆角半径选取r1,内圆角半径选取r2
工艺规程设计
3.1工艺路线的制定
3.1.1加工方法的选择
齿轮的加工工艺路线的选择应考虑到零件材料的可加工性、工件结构形状和尺寸以及各种加工方法所能达到的经济精度等级。
    加工表面技术要求是决定表面加工方法最重要的因素。这些技术要求零件设计图样上所规定以外,还包括基准不重合而提高对某些表面加工要求,以及选择作为精基准而可能对其提出更高加工要求。
     主要加工表面的工艺路线可安排如下:
     内孔:粗车→半精车→精车→磨削
     小齿:粗车→精车→插齿
     大齿: →精车→滚齿→磨齿→垳齿
    
3.1.2加工工艺路线
   在对齿轮零件图各种加工要求分析之后,决定采用以下工艺路线对齿轮毛坯进行加工:
    下料→锻造毛坯→正火→检查→粗车小端外圆、端面,粗车内孔、倒角→粗车大端外圆、端面,粗车止口,半精车内孔、倒角→精车小端外圆、端面,车端面空刀槽,倒角→精车大端外圆、端面,精车止口、内孔,车止口环槽、倒角→插齿→滚齿→齿端倒角→铣油槽→钻油孔→检查→→挤光→磨孔→磨内孔及大端端面→磨小端端面→磨齿→垳齿→对齿面进行强力喷丸→磷化处理→检查
3.1.3加工阶段划分
   对于第五速齿轮的加工阶段可以分为:齿坯加工、齿面加工和热处理后的精加工。
工艺路线如上所示大体分为以下阶段:
 粗加工阶段:主要任务是切除各表面上的不部分余量,包括粗车小端外圆到粗车止口
 半精加工阶段:完成次要表面的加工,并为主要表面的精加工做准备,包括半精车内孔
 精加工阶段:保证各主要表面达到图样要求,包括精车小端外圆到精车大端端面
 光整阶段:对于表面粗糙度和尺寸精度要求都很高的表面需进行光整加工阶段,包括磨内孔及大端端面、磨小端端面、磨齿
 最终加工阶段:根据变速器的工作状态和环境,需增加齿轮的强度和耐腐蚀性,所以在光整阶段后还要对齿轮进行最终处理,包括对齿面进行强力喷丸、电镀磷化处理。
3.1.4工序的分散与集中
 工序集中:把加工内容集中在一个工序,一台设备上进行,工序集中便于提高生产率,减少装夹次数,便于保证各加工表面之间的形状位置公差,有利于组织生产和计划工作。
 为保证每一道工序所保证的工序尺寸,有时需将一个大的工序拆分成几个小工序。在上述工艺路线中,粗车可以归为一类在数控车床s3-242上加工,精车可以归为一起在数控车床s3-242上加工。总之,对于第五速齿轮的加工可以分以上几个阶段进行不同工位的加工。
3.1.5基准的选择
 在第五速齿轮加工中的定位基准有粗基准和精基准。
 粗基准的选择有两个出发点:一是保证各表面有足够且均匀的加工余量;二是保证不加工表面与加工表面间的尺寸和位置符合设计要求。
 精基准的选择主要考虑以下几个方面:一是尽可能选择用设计基准或工序基准作为定位基准:二是尽可能选用同一组定位基准加工各个表面,即遵守“基准统一”原则:三是应保证工件的装夹稳定可靠,机床夹具结构简单,工件装夹操作方便。
 根据上述基准的选择原则,粗基准用未加工过的毛坯表面做基准,精基准用以加工过的表面做基准。具体基准的选择如下:
 粗车小端面以大端外圆轴线作为基准加紧,以大端端面作为轴向的定位基准
 粗车大端面以大端外圆轴线作为基准加紧,以小端端面作为轴向的定位基准
 粗车内孔时以大端外圆轴线作为基准加紧,以大端外圆轴线作为定位基准
 精车与粗车的基准选择一致
 滚齿和插齿时以内孔轴线作为定位基准,小端端面作为基准加紧
 磨削内孔及端面止口时以大齿分度圆圆心作为定位基准,大端面做基准夹紧
3.1.6热处理工序及辅助工序的安排
  1.为了使后续的加工工序能保证了所需的加工精度,需提高了材料的硬度,因此热处理工序安排在下料之后以及粗加工之后。
 2.辅助工序安排在精加工阶段即保证各个尺寸不破坏主加工表面,包括检验工序、磷化处理、清洗工序。
 3.20crmnti为低碳合金,采用正火处理,有利于提高机械加工性能,可以减小工件内的残余应力。正火处理要安排在毛皮锻造完成之后,粗加工之前。该工件在工作过程中受力要求外部较硬而芯部铰韧,因此采用渗碳淬火,为保证渗碳深度的均匀,将渗碳安排在磨削加工之前。
3.1.7加工工序的设计
齿轮加工工艺路线:
   1 锻造毛坯
   2 正火
   3 检查
   4 车序
     (1)粗车小端外圆、端面、、倒角
          粗车小端外圆至φ mm,表面粗糙度ra =6.3
          粗车端端面端面至 mm,表面粗糙度ra =6.3
          粗车内孔至φ mm
          车倒角2×45°
     (2)粗车大端外圆、端面、止口、半精车内孔、倒角
          粗车大端外圆至φ mm,表面粗糙度ra =6.3
          粗车大端端面至 mm,表面粗糙度ra =6.3
          粗车止口至φ ,表面粗糙度ra =3.2
          半精车内孔至φ mm ,表面粗糙度ra =3.2
          车倒角,2×45°
     (3)精车小端外圆、端面、车端面空刀槽、
          精车小端外圆至 mm,表面粗糙度ra =3.2
          精车小端端面至 mm,表面粗糙度ra= 3.2
          精车车止口至 mm,表面粗糙度ra=1.6
          车倒角,1×45°、2×45°
 5   精车大端外圆、端面、端面止口、内孔、倒角
     精车大端外圆至 mm,表面粗糙度ra =3.2
    精车大端端面至 mm,表面粗糙度ra =3.2
     精车止口端面至φ mm,表面粗糙度ra =1.6
     精车内孔至φ mm,表面粗糙度ra =1.6
     车倒角,2×45°
 6j 中间检查
 7   插齿 插接合齿z=18  
 8   滚齿 滚斜齿z=18
 9   倒棱 倒z=18 斜齿两端锐角
 10 铣油槽 铣油槽宽r8 深1.45mm
 11 钻孔   钻油孔均布3-φ2.5
 12 检查
 13 热处理(渗碳淬火)
 14 检查
 15 挤光 挤斜齿z=18 
 14 磨内孔 磨内孔至φ mm,表面粗糙度ra=0.4
 15 磨端面
     磨端面至h= mm,表面粗糙度ra=0.8
 16 磨齿
     磨z=18斜齿,表面粗糙度ra=0.8mm
     磨齿端面 磨齿端面保证 h= mm
 17 垳齿 桁z=18斜齿
 18 检查
 19 磷化处理
注:精车削加工外圆的加工余量的选择根据《机械加工工艺设计实用手册》表8-10;磨削端面的加工余量的选择根据《机械加工工艺设计实用手册》表8-20;磨齿加工齿厚留磨余量2mm由《机械加工工艺设计实用手册》表8-48查的;各种加工方式的经济精度和表面粗糙度的选择根据《机械加工工艺设计实用手册》第四章列表;标准公差数值的选取根据《机械加工工艺设计实用手册》表3-2。
3.2有关工序机床、夹具、量具的选择说明
3.2.1机床的选择
 在齿轮加工中所使用的机床多是数控机床。数控机床的主要规格应能满足加工需求,做到最大化的使用设备。机床的选择影响到加工过程中生产效率、加工精度、加工难易程度及经济性,所以在工艺规程制定的过程中也应该充分考虑金属切削机床的各种可能性,而后做出准确的选择。
 一般粗车选用s3-242,精车选用lb-15t能满足加工需求
 插齿      插齿机      y51320
 滚齿      滚齿机      y3150e
 倒棱      倒棱液压机 yj9332
 铣油槽    万能铣床    xa6132
 钻孔      立式钻床    z535
 挤光      挤光机     
 磨孔      内圆磨床    m200a
 磨端面    平面磨床    mt30
 磨齿      磨齿机      fmp32
 磨齿端面 外圆磨床    m131n
 垳齿      剃齿机      y4320
 
3.2.2切削刀具的选择
 由于20crmnti属于易加工的合金结构钢,硬度较低,各种机床所带有的通用刀具就可以满足加工需要。
刀具选择:
1.φ3麻花钻                      5.插齿刀
2.yg6x车刀                       6 倒棱刀
3.平行砂轮                        7 铣刀
4.滚齿刀                          8 挤光轮
桁刀
 
 
3.2.3量具的选择
 根据加工过程中所检验的项目和精度来选取量具,这样不但可以正确反映工件的实际加工情况,而且能及时避免废品的产生。此外还要考虑量具在测量过程中可能产生的微小的测量错误。根据上面所述,齿轮加工过程中所需量具如下:
1.    游标卡尺
2.    内径千分尺
3.    角度样板
4.    外径千分尺
5.    检查芯轴
6.    齿圈径跳检查仪
7.   
8.    磨平面检具
9.    螺旋线检查仪
10.万能齿轮测量仪
11.公法线千分尺
3.2.4夹具的选择
夹具根据使用场合的不同,可分为机床夹具、装配夹具、焊接夹具、热处理
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