30个机械零件加工工艺【完整版】

发布时间：2022-06-22 09:20:10 来源：网友投稿

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30个机械零件加工工艺【完整版】

　30 个机械零件的加工工艺

　个机械零件的加工工艺

　1 1 、

　齿轮

　图 9－17 所示为一双联齿轮，材料为 40Cr，精度为 7－6－6 级，其加工工艺过程见表 9－6。

　从表中可见，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。

　齿号

　模数

　齿数

　精度等级

　公法线长度

　变动量

　齿圈径向跳

　动

　Ⅰ

　7GK

　0.039

　 0.050

　Ⅱ

　7JL

　0.024

　 0.042

　齿号

　基节偏差

　齿形公差

　齿向公差

　公法线平均长

　度

　跨齿数

　Ⅰ

　 ±0.016

　 0.017

　 21.36

　0.05

　－

　Ⅱ

　 ±0.016

　 0.018

　0.017

　27.6

　0－0.05

　一．

　齿轮的主要加工面

　1.齿轮的主要加工表面有齿面和齿轮基准表面，后者包括

　带孔齿轮的基准孔、切齿加工时的安装端面，以及用以找正齿坯位置或测量齿厚

　时用作测量基准的齿顶圆柱面。

　2．齿轮的材料和毛坯

　常用的齿轮材料有 15

　钢、45

　钢等碳素结构钢；速度高、受力大、精度高的齿轮常用合金结构钢，如

　 20Cr，40Cr，38CrMoAl，20CrMnTiA 等。

　齿轮的毛坯决定于齿轮的材料、结

　30 个机械零件的加工工艺

　构形状、尺寸规格、使用条件及生产批量等因素，常用的有棒料、锻造毛坯、铸

　钢或铸铁毛坯等。

　二．直齿圆柱齿轮的主要技术要求，

　1．齿轮精度和齿侧间隙

　GBl0095《渐开线圆柱

　齿轮精度》对齿轮及齿轮副规定了 12 个精度等级。其中，1～2 级为超精密等级；

　 3—5 级为高精度等级；6～8 级为中等精度等级；9～12 级为低精度等级。用切齿

　工艺方法加工、机械中普遍应用的等级为 7 级。按照齿轮各项误差的特性及它们

　对传动性能的主要影响，齿轮的各项公差和极限偏差分为三个公差组(表 13—4)。

　根据齿轮使用要求不同，各公差组可以选用不同的精度等级。

　齿轮副的侧隙

　是指齿轮副啮合时，两非工作齿面沿法线方向的距离(即法向侧隙)，侧隙用以保

　证齿轮副的正常工作。加工齿轮时，用齿厚的极限偏差来控制和保证齿轮副侧隙

　的大小。

　2．齿轮基准表面的精度

　齿轮基准表面的尺寸误差和形状位置误差

　直接影响齿轮与齿轮副的精度。因此 GBl0095 附录中对齿坯公差作了相应规定。

　对于精度等级为

　6～8

　级的齿轮，带孔齿轮基准孔的尺寸公差和形状公差为

　 IT6-IT7，用作测量基准的齿顶圆直径公差为 IT8；基准面的径向和端面圆跳动公

　差，在 11-22μm 之间(分度圆直径不大于 400mm 的中小齿轮)。

　3．表面粗糙度

　齿轮齿面及齿坯基准面的表面粗糙度，对齿轮的寿命、传动中的噪声有一定的影

　响。6～8 级精度的齿轮，齿面表面粗糙度 Ra 值一般为 0．8—3．2μm，基准孔

　为 0．8—1．6

　μm，基准轴颈为 0．4—1．6μm，基准端面为 1．6～3．2μm，

　齿顶圆柱面为 3．2μm。

　三、直齿圆柱齿轮机械加工的主要工艺问题

　1．定

　位基准

　齿轮加工定位基准的选择应符合基准重合的原则，尽可能与装配基

　准、测量基准一致，同时在齿轮加工的整个过程中(如滚、剃、珩齿等)应选用同

　一定位基准，以保持基准统一。

　带孔齿轮或装配式齿轮的齿圈，常使用专用

　心轴，以齿坯内孔和端面作定位基准。这种方法定位精度高，生产率也高，适用

　于成批生产。单件小批生产时，则常用外圆和端面作定位基准，以省去心轴，但

　要求外圆对孔的径向圆跳动要小，这种方法生产率较低。

　2．齿坯加工

　齿坯

　加工主要包括带孔齿轮的孔和端面

　(1)齿坯孔加工的主要方案如下：

　1)钻孔一

　扩孔一铰孔一插键槽

　2)钻孔一扩孔一拉键槽一磨孔

　3)车孔或镗孔一拉或插键

　槽—磨孔

　(2)齿坯外圆和端面主要采用车削。大批、大量生产时，常采用高生产

　率机床加工齿坯，如多轴或多工位、多刀半自动机床；单件、小批生产时，一般

　采用通用车床，但必须注意内孔和基准端面的精加工应在一次安装内完成，并在

　基准端面作标记。

　3．齿面切削方法的选择

　齿面切削方法的选择主要取决于

　30 个机械零件的加工工艺

　齿轮的精度等级、生产批量、生产条件和热处理要求。7～8 级精度不淬硬的齿轮

　可用滚齿或插齿达到要求；6～7 级精度不淬硬的齿轮可用滚齿一剃齿达到要求；

　 6—7 级精度淬硬的齿轮在生产批量较小时可采用滚齿一（或插齿)一齿面热处理

　 —磨齿的加工方案，生产批量大时可采用滚齿一剃齿一齿面热处理一珩齿的加工

　方案。

　4．圆柱齿轮的加工工艺过程 (1)只需调质热处理的齿轮

　毛坯制造一

　毛坯热处理

　(正火)一齿坯粗加工一调质一齿坯精加工一齿面粗加工一齿面精加

　工。

　(2)齿面须经表面淬火的中碳结构钢、合金结构钢齿轮

　毛坯制造一正火

　一齿坯粗加工一调质一齿坯半精加工一齿面粗加工

　(半精加工)一齿面表面淬火

　一齿坯精加工一齿面精加工。

　(3)齿面须经渗碳或渗氮的齿轮

　毛坯制造一正

　火一齿坯粗加工一正火或调质一齿坯半精加工一齿面粗加工一齿面半精加工一

　渗碳淬火或渗氮一齿坯精加工一齿面精加工。

　以飞机等高转速高功率的汽轮

　机内的齿轮制造为例；

　零件分析：

　该齿轮为模数 m=3．5mm，齿数 z=63，

　齿形角 α=20&ordm;的标准直齿圆柱齿轮。由于是飞机汽轮机中的齿轮，所以其

　加工精度要求高；

　由于汽轮机中的齿轮要求齿面要硬，齿心要韧，所以选择

　锻造毛坯；采用 40Cr

　(1)主要技术要求

　1)精度等级设第 I 公差组为 6 级精度，

　检测项目齿距累积误差 ΔFp;第Ⅱ公差组为 5 级精度，检测项目齿形误差Δff 和

　基节偏差 Δfpb，；第Ⅲ公差组为 5 级精度，检测项目齿向误差ΔFβ；用测公法

　线长度的方法测齿厚偏差 Wk；齿厚上偏差代号 M，齿厚下偏差代号 P；

　(精度等

　级表示中，齿厚极限偏差用以控制侧隙，本例用代号 MP

　表示)。

　2)齿坯基准面

　精度基准内孔为精度 IT6；两端面对内孔轴线的端面圆跳动业有要求；3)表面粗

　糙度 Ra 值基准孔为 0．8μm，两端面为 1．6μm，齿面为 0．8μm，齿顶圆柱面

　为 3．2μm。

　(2)毛坯选择采用锻造毛坯以改善材料的力学性能。小批生产时采

　用自由锻，大批大量生产时采用模锻。

　(3)主要表面加工方法的选择该齿轮精度

　等级较高，各主要表面精加工的方法如下；

　基准孔：磨削

　端面：磨削

　齿面：滚齿一表面淬火—磨齿

　加工飞机汽轮机圆柱齿轮的一般过程：

　工

　艺流程卡产品型号零部件图号文件编号

　产品名称齿轮零部件名称共页第页

　序号工序内容设备数量量具工时定额备注

　1 下料锯床 1 2 粗车端面、内孔及倒角

　立车

　1 3 毛坯检验无损探伤仪

　4 粗车止口、外圆倒角及端面车床

　1 5 热处理（调

　质）箱式炉

　6 精车内孔和端面车床

　1 7 钻孔立钻

　8 磨大端面平面磨床

　9 扩孔钻

　床

　10 拉键槽拉床

　11 中间检验卡尺和角度尺

　12 打厂标钳工台

　13 粗滚齿滚齿机

　 14 精滚齿滚齿机

　15 齿端加工铣床

　16 清洗清洗机

　17 中间检验

　18 热处理（表面

　30 个机械零件的加工工艺

　淬火）箱式炉

　19 精磨内孔内圆磨床

　20 清洗清洗机

　21 中间检验

　22 配对检验机

　 23 磨研齿磨齿机

　24 清洗清洗机

　25 配对检验机

　26 写配对号

　27 清洗清洗机

　最终检验

　设计校对审核批准

　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。

　齿端加工:

　 a)倒圆 b)倒尖 c)倒棱

　图 1

　齿

　端加工

　齿轮的齿端加工方式有：倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺四种方式。经倒

　圆、倒尖、倒棱后的齿轮(图 1)。沿轴向移动时容易进入啮合。齿端倒圆应用最

　多，图 2 是表示用指状铣刀倒圆的原理图。倒圆时，齿轮慢速旋转，指状铣刀在

　高速度旋转的同时沿齿轮轴向作往复直线运动。齿轮每转过一齿，铣刀往复运动

　一次，两者在相对运动中即完成齿端倒圆。同时由齿轮的旋转实现连续分齿，生

　产率较高。齿端加工应安排在齿形淬火之前进行。

　图 2

　齿端倒圆

　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。

　齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚

　（插）齿之后。

　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。

　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

　30 个机械零件的加工工艺

　高的齿轮，或内孔较大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔为宜

　磨孔时一般以齿轮

　一、

　分度圆定心，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，对以后磨齿或珩齿有利。为

　提高生产率，有的工厂以金刚镗代替磨孔也取得了较好的效果。

　2 2 、

　链条

　链条生产工艺流程示意图：

　二、

　工艺流程说明

　a.带钢首先经冲床、压床冲压称成要的形状与尺寸经六角滚筒去除毛刺，然后热处理，

　之后用机油进行淬火，在经碱+水+工业砂对其表面粘附的油污进行清洗后备用。

　b.套筒、滚子料经卷管处理，然后通过六角滚筒去除毛刺，在京哈热处理之后用水淬火，

　然后对其表面的油污进行去除。

　c.轴料钢首先经轴销机处理制成需要的形状与尺寸，然后通过六角滚筒去除毛刺，再经

　热处理后用水淬火，然后对其表面的油污进行去除。

　d.最后将个零件进行回火，最后装配成型。经检验合格后即为成品。

　三、工艺

　1、热处理：在热处理设备中，在高温下采用各种辅助介质，改善零件的组织结构，提高各

　种物品性能。

　30 个机械零件的加工工艺

　2、渗碳：将零件置在热处理设备中加热至一定温度并保温一定时间，再通入含碳介质，将

　碳渗入零件表面，以提高链条硬度和耐磨性能。

　3、淬火：零件在热处理设备中加热到一定温度后，保温一定时间，然后按照要求在不同的

　介质中冷却，从而提高零件硬度。

　4、回火：经过淬火后的零件在热处理设备中以一定的温度进行加热，并保温一定时间后冷

　却。零件经过回火可以降低淬火硬度，消除淬火应力，提高韧性。

　5、发黑：采用高分子有机聚合原理，利用热处理工艺过程中回火余热成膜发黑。发黑后工

　件带有光泽，耐腐蚀，防锈性能强；降低劳动强度，改善生产环境。

　6、发蓝：把零件加热至一定的温度后，经过化学水溶液冷却，皂化，使零件表面颜色呈现

　蓝色。经过发蓝处理的链条外观美观，还有防锈的作用。不足之处就是这些化学水溶液对环

　境造成很大的污染。

　7、喷丸：表面处理的一种，根据需要采用一定直径的钢丸喷打在零件表面，形成均匀的小

　凹坑，以提高链条的表面疲劳强度。

　8、磷化：将零件浸置在一定温度的磷化液内，使零件表面形成磷化层，可使零件表面颜色

　呈现黑色或灰色，提高链条美观的同时达到防腐的目的。这些磷化液可循环利用，对环境污

　染较轻。

　9、镀镍：采用电镀或化学镀镍的方法，在零件表面形成镀镍层，镀镍层既可以美观链条，

　又可以防腐。镀镍链条一般用在露天场合。

　10、镀锌：采用电镀或化学镀锌的方法，在零件表面形成镀锌层，镀锌层既可以美观链条，

　又可以防腐。镀锌链条一般适用于露天场合。

　11、上油：链条上油后可以防止链条生锈，而且更有光泽。

　12、上脂：链条上脂后可以防止链条生锈，而且更有光泽。（在维护时不便上油的，使用油

　脂）

　3 3 、轴

　 1. 零件的作用

　题目所给定的零件车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动

　力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。

　30 个机械零件的加工工艺

　 2. 零件的工艺分析

　（1）从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，轴段的安排是呈阶梯型，

　中间粗两端细，符合强度外形原则，便于安装和拆卸。

　（2）主要加工的面有φ50

　、φ60、φ64、φ35、外圆柱面，...