车床主轴箱齿轮机械加工工艺过程设计.doc

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研究性训练载体2-2：车床主轴箱齿轮机械加工工艺过程设计
机电0801
08221025
杨 国 军
（一）．问题提出：
零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而机械加工工艺过程制定的是否合理将直接影响零件的加工精度。针对车床主轴箱齿轮，应用所学的机械制造基础知识进行一次加机械工工艺过程设计的综合性工程应用训练。
（二）．专题研究的目的：
（1）掌握零件主要部分技术要求的分析方法；
（2）掌握零件材料的选择方法和确定毛坯的制备方法及工艺；
（3）掌握工艺分析方法；
（4）掌握定位基准的选择方法；
（5）掌握制定出合理的零件加工顺序的原则和方法；
（6）掌握制定出合理的零件加工路线的方法。
（三）．研究内容：
图1所示为车床的一根传动轴车床主轴箱齿轮，完成该齿轮零件的机械加工工艺过程设计。
工艺设计的具体内容包括：
⒈进行零件主要部分的技术要求分析研究；
① 齿轮的工作面为齿面，齿轮在传动过程中，接触的两齿面会产生一定相互滑动。发生滑动摩擦，导致齿面发生磨损。磨损严重时，会加大齿侧间隙而引起传动不平稳和冲击。为保证齿轮传动的平稳性，并且减小摩擦等要求，应采用较高的表面粗糙度，此处选择2.5um；
② 齿轮Φ40H7内孔表面与传动轴为过盈配合，并且其内孔表面为摩擦表面，应采取较高的表面粗糙度要求，此处选择2.5um；
③ 齿轮端面和齿顶面为非工作表面，表面粗糙度要求较低，此处为5um。
④ 齿轮端面采用端面圆跳动，这样同时保证了端面与基准轴的垂直度要求与齿轮轴向的圆柱度要求。
⑤ Φ40H7内孔选用了直线度、垂直度、圆柱度等形位公差，保证了内孔对基准轴的高精度要求。

⒉确定齿轮的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺；
① 选用齿轮的材料时，考虑到材料应满足加工要求，应具有好的综合力学性能，所以材料要有高的硬度和好的耐磨性。另外应充分考虑经济性，选择材料应价格相对便宜，降低零件的成本。综合考虑材料力学性能和价格之后，此处选用45#钢 。
② 毛坯制备方法
锻造:下料-自由锻-正火处理。
③热处理工艺
⑴.正火
工艺:将齿轮放人炉中加热到840-880℃，保温约3 h。出炉空气中分散冷却。目的是充分消除锻造引起的内应力，细化晶粒，适当提高齿轮的硬度，为以后的机加工作性能准备。同时为后序的热处理作组织准备。
⑵. 表面淬火+回火
①表面淬火：通常利用感应加热淬火装置，只对轮齿部位进行局部感应加热表面淬火。工艺：将齿轮置于感应器内，通入交流电，轮齿温度达到860—900℃后。随后用水快速冷却，淬火后表面不得有裂纹。目的是提高轮齿表面硬度和耐磨性，淬火后表面硬度可达到48～53 HRC，淬硬层可达3—4mm.
②回火工艺：将齿轮放人回火炉中加热到200-240℃，保温约1h，出炉空气中冷却。目的是消除在淬火时产生的内应力，防止齿轮在工作中的变形和开裂；获得稳定的组织，保证尺寸的稳定性；提高齿轮的韧性，调整齿轮的强度和硬度，获得较好的综合力学性能.

⒊进行加工工艺分析；
①作为定位的基准内孔Φ40H7表面其粗糙度精度比基准端面的要求高，基准端面的粗糙度较粗，为5um。但它对基准孔的端面圆跳动0.018um，比一般精度的齿轮要求高，因此在齿坯加工中，尚需留一定的余量进行精加工。
②精加工孔和端面采用磨削的的加工方法。先以齿轮分度圆和端面作为定位基准磨孔，再以孔位定位基准磨削面，控制端面圆跳动的要求，以确保齿形精加工用的精基准的精确度。
③该例齿轮精度要求较高，工序安排滚齿后应留有一定磨齿的加工余量。

⒋确定定位基准；
粗基准：毛坯外圆及端面
精基准: 内孔及端面

⒌制定齿轮的加工顺序；
齿轮下料后，一般先锻造，锻造后再进行去除锻造引起的内应力，然后车成合适形状，先粗车，后精车，车后再滚齿，做出齿轮的形状后再进行提高齿轮表面强度、硬度的热处理工艺，如表面淬火/回火去应力，再进行的是消除在淬火时产生的内应力工序，最后再磨齿，磨到设计的粗糙度。
⒍制定齿轮的加工路线；
①加工工艺路线：
下料——锻造毛坯——正火 ——粗车——精车——滚齿——其他加工——钳工去毛刺——齿面的高频淬火——回火——磨——磨齿——总检入库
②机床主轴箱齿轮机械加工工艺路线图
工序号
工序名称
工序内容
定位基准
1
下料
棒料

2
锻
毛坯锻造尺寸Φ110mm×38mm
外圆及端面
3
热处理
正火
外圆及端面
4
粗车
粗车各部分，考虑各部分加工量，留余量1.5-2mm

内孔及端面
5
精车
精车各部分，内孔至Φ40.1H8，总长留加工余量0.2mm，其余至尺寸
内孔及端面
6
滚齿
齿厚留磨加工余量0.10-0.15mm
内孔及端面
7
其他加工
倒角
内孔
8
钳工
去毛刺
内孔及端面
9
热处理
高频感应加热淬火，然后回火去应力
内孔及端面
10
磨
磨内孔至Φ40H7，及磨齿轮两端面保证尺寸为30mm
内孔及端面
14
磨齿

内孔及端面
15
总检入库

（四）设计过程：

图1 齿轮