小汽车齿轮的加工工艺简介

第一篇：小汽车齿轮的加工工艺简介

材料工程新技术新工艺课程论文

论文题目：小汽车齿轮的加工工艺与技术

学院：材料科学与工程学院

班级：料11*班

教师：*** 学生:**

学号：********

小汽车齿轮的加工工艺与技术

摘要：齿轮是汽车行业主要的基础传动元件，通常每辆汽车中有18～30个齿部，齿轮的质量直接影响汽车的噪声、平稳性及使用寿命。近年来, 齿轮技术得到了迅速发展, 其发展趋势可概括为: 高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率。最终归结于齿轮的加工工艺得到的进步。

关键字：齿轮 加工工艺

一个完整的齿轮加工过程一般要经过毛坯的准备、毛坯正火热处理、车削加工、滚齿、插齿、剃齿、再次热处理、磨削加工与修正等过程。

1.毛坯准备

毛坯的准备一般通过锻造制坯来完成的，当前，热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯锻造工艺。近年来，楔横轧技术在轴类加工上得到了大范围推广。这项技术特别适合为比较复杂的阶梯轴类制坯，它不仅精度较高、后序加工余量小，而且生产效率高。

2.正火处理

正火这一工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为最终热处理做组织准备，以有效减少热处理变形。所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi，一般的正火由于受人员、设备和环境的影响比较大，在热处理工艺中，如果处理不当将使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制，造成硬度散差大，金相组织不均匀，直接影响金属切削加工和最终热处理，使得热变形大而无规律，零件质量无法控制。[1]为此，采用等温正火工艺。实践证明，采用等温正火有效改变了一般正火的弊端，产品质量稳定可靠。

3.车削加工

为了满足高精度齿轮加工的定位要求，齿坯的加工全部采用数控车床，使用机械夹紧不重磨车刀，实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成，既保证了内孔与端面的垂直度要求，又保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。从而提高了齿坯精度，确保了后序齿轮的加工质量。数控车床比一般的人工操作车床具有更高的准确度，为计算加工提供很大便利。另外，数控车床加工的高效率还大大减少了设备数量，经济性好。

4.滚、插齿

加工齿部所用设备仍大量采用普通滚齿机和插齿机，虽然调整维护方便，但生产效率较低，若完成较大产能需要多机同时生产。随着涂层技术的发展，滚刀、插刀刃磨后的再次涂镀非常方便地进行，经过涂镀的刀具能够明显地提高使用寿命，一般能提高90%以上，有效地减少了换刀次数和刃磨时间，效益显著。滚齿是软齿面圆柱齿轮加工中应用最为广泛的一种切齿方法。目前，通过提高滚齿机刚性，采用高性能高速钢和硬质合金，采用先进的刀具涂层技术，改单头为多头滚刀，采用大直径滚刀作径向进给加工以及对角滚齿法等途径，使滚齿生产效率得到了极大的提高。国外采用TI N 涂层的优质高速钢滚刀的滚齿切削速度已达150m/min以上, 硬质合金滚刀的实用切削速度已达40m/min以上。

硬齿面滚齿工艺已广泛用于模数为m2一40、齿面硬度为HRC40 ~ 64的各种硬齿面圆柱齿轮的半精滚和精滚加工。根据不同的加工条件，齿面的精加工效率可比传统磨齿工艺提高1 ~ 5 倍，成本也明显降低，而且扩大了硬齿面的可加工范围，从工艺上保证了硬齿面齿轮的广泛应用。硬齿面滚齿工艺的开发，革新了传统的硬齿。

5.剃齿

以前主要用于齿轮滚插预加工后、淬火前的精加工。轴向剃齿法剃齿刀磨损不均匀，工作台行程长，生产效率不高，但工艺较简单；对角剃齿法剃齿刀磨损较均匀，刀具耐用度得到提高，生产效率较高；切向剃齿法生产效率更高。剃齿能加工5 一7 级精度齿轮，生产效率高，以前主要用于齿轮滚插预加工后、淬火前的精加工。轴向剃齿法剃齿刀磨损不均匀，工作台行程长，生产效率不高，但工艺较简单；对角剃齿法剃齿刀磨损较均匀，刀具耐用度得到提高，生产效率较高；切向剃齿法生产效率更高。近年来，国外又研制了径向剃齿法，工件和剃齿刀之间无相对的往复运动，只有径向进刀运动，生产效率在剃齿加工中最高，精度和表面粗糙度也好，但这类剃齿刀的设计和制造较困难。剃齿广泛应用于运动精度要求不高、批量较大的汽车、拖拉机、机床等行业的齿轮加工中，作为热处理前的精加工手段.近几年来又推出了一种硬齿面剃齿法，可谓剃齿加工的一大突破这种方法主要用于硬度为HRC50左右的中硬齿面精加工，剃齿刀采用高性能高速钢或进行表面化学处理。上海工具厂曾应用表面化学处理的剃齿刀，对中硬齿面剃齿，取得了较好的效果。磨齿加工

当前，径向剃齿技术以其效率高，设计齿形、齿向的修形要求易于实现等优势被广泛应用于大批量汽车齿轮生产中。

磨齿的加工精度很高，可达4 级以上，但成本较高，生产效率一般都较低(蜗杆砂轮磨齿机除外)。所以，国内只在加工精密齿轮和高精度齿轮时采用, 应用远不如国外普及。近年来，由于CBN磨料、齿轮形金刚石修整滚轮的应用以及其它砂轮修整技术的发展，使磨齿技术取得了很大进展。

CNC磨齿机采用普通氧化铝砂轮砂轮齿面经金刚石滚轮修整成为渐开线螺旋面(滚轮齿面)的包络面，磨齿时砂轮齿面经二次包络形成工件齿面，工件齿面为滚轮齿面的复映。对于有修形(国外修形很普遍)要求的齿轮，只需对金刚石滚轮进行相应的修形即可磨出所要求的修形齿轮。该机床磨削一个工件只34s，每磨20~30 个工件需对砂轮修整一次。修整时只要将金刚石滚轮置于工件位置，然后进行类似于磨削工件的循环过程即可实现对砂轮的修整，修整时间约为60s。新砂轮的开齿修整也用这种方法，约需6 一7min。该机床仅可用于磨削圆柱斜齿轮。球面蜗杆成形磨齿法的加工效率是目前各种磨齿加工方法中最高的。

CBN砂轮的锋利度极高，这使大磨削量磨削也近似于精加工。此外，磨削过程中产生的磨削热较小，由于热变形而引起的精度下降也小，所以在采用CBN砂轮时，如磨齿机床精度高，就可较容易地磨出高精度的齿轮。CBN磨齿的另一个优点是使齿面产生残余压应力，可使齿面强度得到提高。但要获得表面粗糙度值很低的齿面，一般认为必须对CBN砂轮进行精细的修整(因为CBN磨粒耐磨性好，少数突出的磨粒长时间不磨损而使齿面产生很深的划痕)，或在齿轮的最终精加工时采用微粒砂轮。由于CBN磨粒的耐磨性好，国外也采用镀层CBN砂轮磨齿。如仅电镀一层CBN磨粒的碗形砂轮，可磨削必1500mm的汽车齿轮约2000个，磨削一个齿的时间在5s以内，精加工一个齿轮约2min。

短短几年的发展，使CBN砂轮以其高效率广泛应用于齿轮的精密磨削。研究结果表明，CBN砂轮在齿轮的镜面磨削方面也具有很大的潜力。

除了CBN砂轮磨齿机外，国外还开发了其它类型的CBN硬齿面精加工机床，如德国Carl Hurth 公司和日本三菱重工分别生产出ZHS350和HA25CNC 硬齿面精加工机床。这类机床采用圆盘齿轮状CBN 镀层，切削机理类似于剃齿加工，可以加工出所要求的各种齿形和齿向曲线，是一种高效硬齿面精加工方法。美国通用汽车公司于1985年购买了12台ZHS型硬齿面精加工机床，1986年又购买了10台，并将本公司的变速器齿轮的加工工艺由原来的滚齿一剃齿一碳淬火改为滚齿一渗碳淬火一硬齿面精加工。可以肯定，这种高效、高精度的硬齿面精加工新方法必将发挥越来越重要的作用。[2]

6.热处理

汽车齿轮要求渗碳淬火，以保证其良好的力学性能。对于热后不再进行磨齿加工的产品，稳定可靠的热处理设备是必不可少的。

7.磨削加工

该工艺主要是对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径等部分进行精加工，以提高尺寸精度和减小形位公差。齿轮加工采用节圆夹具定位夹紧，能有效保证齿部与安装基准的加工精度，获得满意的产品质量。磨削是国外齿轮硬精加工普遍使用的方法，其重要性和影响日益增加。这种加工方法常常为可靠地进行渐开线齿形和齿向所限定的精修提供唯一的手段。8.珩齿

这是变速器、驱动桥齿轮装配前对齿部进行磕碰毛刺的检查清理，以消除它们在装配后引起噪声异响。通过单对啮合听声音或在综合检查仪上观察啮合偏差来完成。制造公司生产的变速器中壳体零件有离合器壳、变速器壳和差速器壳。离合器壳、变速器壳是承重零件，一般采用压铸铝合金经专用模具压铸而成，外形不规则、较复杂，一般工艺流程是铣结合面→加工工艺孔和连接孔→粗镗轴承孔→精镗轴承孔和定位销孔→清洗→泄漏试验检测。

珩齿效果很大程度上取决于前一道工序的加工精度和热处理变形量。另外，无合适的齿轮修整方法，珩齿在整个使用过程中不进行修整，影响了珩齿精度的提高。新的珩齿加工技术主要有蜗杆形珩轮珩齿法和内齿布轮珩齿法两种。70 年代日本相浦正人教授等人对蜗杆形珩轮珩齿法进行了试验，之后，日本铿藤公司推出了蜗杆琦齿机和蜗杆形珩齿修整机的正式产品。国内长江机床厂和南京第二机床厂也生产类似产品。用蜗杆形珩齿珩齿不仅生产效率高，而且对琦磨轮进行修整也提高了琦磨轮的精度，从而提高齿轮加工精度。瑞士Fasselr公司在1979年推出内齿珩齿机床目前的D-250一CNC珩机加工齿轮的精度可达DIN(德国工业标准)6级，加工模数

35、齿数

11、齿宽37mm的斜齿轮的琦磨时间仅为lmin，十分适合齿轮的大批量生产。国外许多汽车厂家用这种方法对热处理硬化后齿轮进行精加工南京第二机床厂已生产出类似的内齿衡轮布齿机。内齿琦轮琦齿法的主要特点是：用金刚石滚轮对珩齿修，保持了珩齿精度；内啮合珩齿时增大了啮合系数，使珩齿过程传动平稳，增加了珩齿时的修正能力；珩齿时无须沿工件轴向进给即可衡出工件全齿宽。因此，内齿珩齿精度、生产效率高。[2]

齿轮作为一种重要的零部件，对于汽车工业乃至整个工业体系来说，是必不可少的。随着科技的发展，齿轮制造技术和装备也在进一步发展，高效、高精度、自动化、智能化、信息化及清洁加工是今后齿轮加工技术及装备的发展趋势。齿轮加工正朝着高效、高精度及绿色制造方向发展，齿轮加工机床也同着全数控、功能复合、智能化、自动化及信息化方向发展。中国齿轮加工机床制造商要抓住这一发展趋势，更好地为我国的汽车齿轮加工行业提供高效、复合、智能的装备。参考文献

[1]王政.汽车齿轮加工工艺及发展趋势，MC现代零部件，2010，9:26-27 [2]安立宝.齿轮加工技术新进展，航空工艺技术：29,35

第二篇：塑料齿轮加工工艺及材料简介

塑料齿轮加工工艺及材料简介

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塑料齿轮正朝着更大的尺寸、更复杂的几何形状、更高强度的方向发展，同时高性能树脂和长玻纤填充的复合材料起到了重要的推动作用。

塑料齿轮在过去的50年里经历了从新型材料到重要的工业材料的一个变化历程。今天它们已经深入到许多不同的应用领域中，如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施和导弹等，起到传递扭矩和运动形式的作用。除了现有的应用领域以外，新的、更难加工的齿轮应用领域将不断的出现，这种趋势还在深入发展中。

汽车工业已经成为塑料齿轮发展最快的一大领域，这一成功的变化是令人鼓舞的。汽车制造厂商正努力寻找各种汽车驱动的辅助系统，他们需要的是马达和齿轮等而不是功率、液压或者电缆。这种变化使得塑料齿轮深入应用到很多应用领域，从升降门、座位、跟踪前灯到刹车传动器、电动节气门段、涡轮调解装置等。

塑料动力齿轮的应用进一步拓宽。在一些大尺寸要求的应用领域，塑料齿轮经常用来替代金属齿轮，如使用塑料的洗衣机传动装置等，这改变着齿轮在尺寸上的应用限度。塑料齿轮也应用到其它很多领域，如通风和空调系统(HVAC)的减振驱动器、流动设施中的阀门传动、公共休息室中的自动冲扫器、小型航空器上用的控制表层稳定的动力螺旋器、军用领域中的螺砣仪以及操纵装置。大尺寸、高强度的塑料齿轮

由于塑料齿轮成型上的优势以及可以成型更大、高精度和高强度的特征，这是塑料齿轮得以发展的一个重要原因。早期的塑料齿轮发展趋势一般是跨度小于1英寸，传输能力不超过0.25马力的直齿轮。现在齿轮可以做成许多不同的结构，传输动力一般为2马力，直径范围为4-6英寸。预测到2010年，塑料齿轮成型直径可以达到18英寸，传送能力可以提高到10马力以上。

如何设计出一个齿轮构型，在传送动力最大化的同时让传送错误和噪音最小化，还面临着很多难题。这就对齿轮的同心性、齿形以及其它的特性提出了很高的加工精确要求。某些斜齿轮，可能需要复杂的成型动作来制造最终的产品，其它的齿轮在较厚部分需要使用芯齿来减少收缩。虽然很多成型专家使用了最新的聚合材料、设备和加工技术达到了生产新一代塑料齿轮的能力，但是对于所有的加工者来说，将面临的一个真正的挑战是如何配合制造这种整个高精度产品。

控制的难点

高精度齿轮允许的公差一般很难用美国塑料工业协会(SPI)所说明的“好”来形容。但是今天多数成型专家使用最新的配有加工控制单元的成型机器，在一个复杂的窗口上，控制成型温度的精度、注射压力以及其它的变量来成型精密的齿轮。一些齿轮成型专家使用更先进的方法，他们在型腔里安置温度和压力传感器来提高成型的一致性和重复性。精密齿轮的生产商也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。但是拥有正确的设备仅仅是个开始。那些试图进入精度齿轮行业的成型商也必须调整他们的成型环境来确保他们生产的齿轮，在每一次注塑、每一次型腔都尽可能的一致。由于在生产精密齿轮的时候，技工的行为往往是决定性的因素，因此他们必须着力于对员工的培训和操作过程的控制。

由于齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响，甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度，因此模塑厂商需要严格控制成型区的环境条件。其它需要考虑的因素还包括：一个稳定的动力供给，可控制聚合物温度和湿度的适宜干燥设备，配有恒定的气流的冷却单元。有些场合使用自动化技术，通过一个反复的动作，将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上，达到冷却方式的一致。

重要的成型冷却步骤

高精密零件的加工与一般成型加工的要求相比较，需要注意更多的细节问题以及达到精确测量水平所要求的测量技术。这一工具必须确保每一次成型的腔内成型温度和冷却速率相同。精密齿轮加工中最常见的问题是如何处理齿轮对称性冷却以及各模腔间一致性的问题。

精密齿轮的模具一般不超过4个型腔。由于第一代的模具只生产一个齿轮，很少有具体的说明，轮齿嵌入物经常用来减少二次切削的成本。

精密齿轮应该从齿轮中心位置的一个浇口处注入。多浇口易形成熔合线，改变压力分布和收缩，影响齿轮公差。对于玻纤增强的材料，由于纤维沿着焊接线成放射状排列，使用多浇口时易造成半径的偏心的“碰撞”。

一个成型专家能控制好齿槽处的变形，获得可控的、一致性的、均匀的收缩能力的产品是以良好的设备、成型设计、所用的材料伸展能力以及加工条件为前提的。在成型时，要求精密控制成型表面的温度、注射压力和冷却过程。其它的重要因素还包括壁厚、浇口尺寸和位置、填料类型、用量和方向、流速和成型内应力。

最常见的塑料齿轮是直齿、圆柱形蜗轮和斜齿轮，几乎所有用金属制造的齿轮都可以用塑料来制造。齿轮常用分瓣模腔来成型。斜齿轮加工时由于注射时必须让齿轮或者形成齿的齿轮环进行旋转，所以要求注意其细节。

蜗轮运行时产生的噪音比直齿小，成型后通过旋出型腔或者用多个滑动机构移出。如果使用滑动机构，必须高精确操作，避免在齿轮上出现明显的分缝线。

新工艺和新树脂

更多的先进的塑料齿轮成型方法正在被开发出来。例如二次注射成型法，通过在轮轴和轮齿之间设计一个弹性体的方法，使齿轮运行起来更安静，在齿轮突然停止运转时，能够较好的吸收振动，避免轮齿损坏。轮轴可以被重新模塑上其它材料，可以选择柔韧性更好或者价值更高、自润滑效果更好的复合材料。同时研究了气辅法和注射压缩模塑法，作为改善轮齿质量、齿轮整体精度、减小内应力的一种方法。

除了齿轮本身以外，成型人员还需要注意齿轮的设计结构。结构中齿轮轴的位置必须成线性排列才能保证齿轮成一直线运行，即使在负荷和温度改变的情况下，因此结构的尺寸稳定性和精度是非常重要的。考虑到这个因素，应该使用玻纤增强材料或矿物填充的聚合物等材料做成具有一定刚性的齿轮结构。

现在，在精密齿轮制造领域，一系列的工程性热塑性塑料的出现给加工人员提供了比以前更多的选择机会。乙缩醛类、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生产出优良的耐疲劳、耐磨损、光滑性、耐高切线应力强度性能，能承受诸如往复式马达运转等造成的振动负荷的齿轮设备。对于结晶性的聚合物必须在足够高的温度下成型，保证材料的充分结晶，否则在使用时由于温度升到成型温度以上，材料发生二次结晶而导致齿轮尺寸变化。

乙缩醛作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具、办公设备等领域，已有40多年的历史。它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90 ℃以上。和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不进行填充改性其最大工作温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达170℃。与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中。

聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域。聚酰胺齿轮未填充时运行温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达175℃。但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200℃。它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齿轮尺寸稳定性好。它可以忍受高达220℃的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。使用该材料已经做出齿厚约0.066 mm的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。

热塑性弹性体能使齿轮运行更安静，做成的齿轮柔韧性更好，能够很好的吸收冲击负荷。例如，共聚酯类的热塑性弹性体做成的一个低动力、高速的齿轮，当保证足够的尺寸稳定性和硬度的时候，运行时允许出现一些偏差，同时能够降低运行噪音。这样的一个应用例子是窗帘传动器中使用的齿轮。

在温度相对较低、腐蚀性化学环境或者高磨损环境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齿轮生产。也考虑了其它的聚合材料，但在齿轮应用中受到了许多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯润滑性能、耐化学性和耐疲劳性能不好；ABS和LDPE材料通常不能满足精密齿轮的润滑性能、耐疲劳性能、尺寸稳定性以及耐热、抗蠕变等性能要求。这样的聚合物大多数用于常规的、低负荷或者低速运转的齿轮领域。

使用塑料齿轮的优势

与同等尺寸的塑料齿轮相比，金属齿轮运行良好，温度和湿度变化时的尺寸稳定性好。但是与金属材料相比，塑料在成本、设计、加工和性能上具有很多优势。

与金属成型相比，塑料成型的固有的设计自由度保证了更高效的齿轮制造。可以用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产品，而这很难以一个合理的价格使用金属材料来成型。塑料齿轮应用领域比金属齿轮宽，因此它们推动了齿轮朝着承受更高负荷、传送更大动力的方向发展。塑料齿轮同时也是一种满足低静音运行要求的重要材料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的材料出现。

塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于冲压件和机造件金属齿轮，在成本上保证了50%到90%水平的降低。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用在金属齿轮易腐蚀、退化的环境中，例如水表和化学设备的控制。

和金属齿轮相比，塑料齿轮可以偏转变形来吸收冲击载荷的作用，能较好的分散轴偏斜和错齿造成的局部负荷变化。许多塑料固有的润滑特征使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运转机构的理想齿轮材料，这里不包括润滑剂。除了运行在干燥的环境中，齿轮还可用油脂或油来润滑。

材料的增强作用

齿轮和结构材料的说明中，应该考虑到纤维和填料对树脂材料性能的重要作用。例如当乙缩醛共聚物填充25%的短玻纤（2mm或更小）的填料后，它的拉伸强度在高温下增大2倍，硬度升3倍。使用长玻纤（10 mm或者更小）填料可提高强度、抗蠕变能力、尺寸稳定性、韧性、硬度、磨损性能等以及其它的更多性能。因为可获得需要的硬度、良好的可控热膨胀性能，在大尺寸齿轮和结构应用领域，长玻纤增强材料正成为一种具有吸引力的备选材料。

塑料齿轮加工工艺及材料简介

塑料齿轮正朝着更大的尺寸、更复杂的几何形状、更高强度的方向发展，同时高性能树脂和长玻纤填充的复合材料起到了重要的推动作用。

塑料齿轮在过去的50年里经历了从新型材料到重要的工业材料的一个变化历程。今天它们已经深入到许多不同的应用领域中，如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施和导弹等，起到传递扭矩和运动形式的作用。除了现有的应用领域以外，新的、更难加工的齿轮应用领域将不断的出现，这种趋势还在深入发展中。

汽车工业已经成为塑料齿轮发展最快的一大领域，这一成功的变化是令人鼓舞的。汽车制造厂商正努力寻找各种汽车驱动的辅助系统，他们需要的是马达和齿轮等而不是功率、液压或者电缆。这种变化使得塑料齿轮深入应用到很多应用领域，从升降门、座位、跟踪前灯到刹车传动器、电动节气门段、涡轮调解装置等。

塑料动力齿轮的应用进一步拓宽。在一些大尺寸要求的应用领域，塑料齿轮经常用来替代金属齿轮，如使用塑料的洗衣机传动装置等，这改变着齿轮在尺寸上的应用限度。塑料齿轮也应用到其它很多领域，如通风和空调系统(HVAC)的减振驱动器、流动设施中的阀门传动、公共休息室中的自动冲扫器、小型航空器上用的控制表层稳定的动力螺旋器、军用领域中的螺砣仪以及操纵装置。

大尺寸、高强度的塑料齿轮

由于塑料齿轮成型上的优势以及可以成型更大、高精度和高强度的特征，这是塑料齿轮得以发展的一个重要原因。早期的塑料齿轮发展趋势一般是跨度小于1英寸，传输能力不超过0.25马力的直齿轮。现在齿轮可以做成许多不同的结构，传输动力一般为2马力，直径范围为4-6英寸。预测到2010年，塑料齿轮成型直径可以达到18英寸，传送能力可以提高到10马力以上。

如何设计出一个齿轮构型，在传送动力最大化的同时让传送错误和噪音最小化，还面临着很多难题。这就对齿轮的同心性、齿形以及其它的特性提出了很高的加工精确要求。某些斜齿轮，可能需要复杂的成型动作来制造最终的产品，其它的齿轮在较厚部分需要使用芯齿来减少收缩。虽然很多成型专家使用了最新的聚合材料、设备和加工技术达到了生产新一代塑料齿轮的能力，但是对于所有的加工者来说，将面临的一个真正的挑战是如何配合制造这种整个高精度产品。

沙发大中小发表于 2009-6-10 16:05 只看该作者

控制的难点

高精度齿轮允许的公差一般很难用美国塑料工业协会(SPI)所说明的“好”来形容。但是今天多数成型专家使用最新的配有加工控制单元的成型机器，在一个复杂的窗口上，控制成型温度的精度、注射压力以及其它的变量来成型精密的齿轮。一些齿轮成型专家使用更先进的方法，他们在型腔里安置温度和压力传感器来提高成型的一致性和重复性。

精密齿轮的生产商也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。但是拥有正确的设备仅仅是个开始。那些试图进入精度齿轮行业的成型商也必须调整他们的成型环境来确保他们生产的齿轮，在每一次注塑、每一次型腔都尽可能的一致。由于在生产精密齿轮的时候，技工的行为往往是决定性的因素，因此他们必须着力于对员工的培训和操作过程的控制。

由于齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响，甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度，因此模塑厂商需要严格控制成型区的环境条件。其它需要考虑的因素还包括：一个稳定的动力供给，可控制聚合物温度和湿度的适宜干燥设备，配有恒定的气流的冷却单元。有些场合使用自动化技术，通过一个反复的动作，将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上，达到冷却方式的一致。

重要的成型冷却步骤

高精密零件的加工与一般成型加工的要求相比较，需要注意更多的细节问题以及达到精确测量水平所要求的测量技术。这一工具必须确保每一次成型的腔内成型温度和冷却速率相同。精密齿轮加工中最常见的问题是如何处理齿轮对称性冷却以及各模腔间一致性的问题。

精密齿轮的模具一般不超过4个型腔。由于第一代的模具只生产一个齿轮，很少有具体的说明，轮齿嵌入物经常用来减少二次切削的成本。

精密齿轮应该从齿轮中心位置的一个浇口处注入。多浇口易形成熔合线，改变压力分布和收缩，影响齿轮公差。对于玻纤增强的材料，由于纤维沿着焊接线成放射状排列，使用多浇口时易造成半径的偏心的“碰撞”。

一个成型专家能控制好齿槽处的变形，获得可控的、一致性的、均匀的收缩能力的产品是以良好的设备、成型设计、所用的材料伸展能力以及加工条件为前提的。在成型时，要求精密控制成型表面的温度、注射压力和冷却过程。其它的重要因素还包括壁厚、浇口尺寸和位置、填料类型、用量和方向、流速和成型内应力。

最常见的塑料齿轮是直齿、圆柱形蜗轮和斜齿轮，几乎所有用金属制造的齿轮都可以用塑料来制造。齿轮常用分瓣模腔来成型。斜齿轮加工时由于注射时必须让齿轮或者形成齿的齿轮环进行旋转，所以要求注意其细节。

蜗轮运行时产生的噪音比直齿小，成型后通过旋出型腔或者用多个滑动机构移出。如果使用滑动机构，必须高精确操作，避免在齿轮上出现明显的分缝线。

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板凳大中小发表于 2009-6-10 16:05 只看该作者

新工艺和新树脂

更多的先进的塑料齿轮成型方法正在被开发出来。例如二次注射成型法，通过在轮轴和轮齿之间设计一个弹性体的方法，使齿轮运行起来更安静，在齿轮突然停止运转时，能够较好的吸收振动，避免轮齿损坏。轮轴可以被重新模塑上其它材料，可以选择柔韧性更好或者价值更高、自润滑效果更好的复合材料。同时研究了气辅法和注射压缩模塑法，作为改善轮齿质量、齿轮整体精度、减小内应力的一种方法。

除了齿轮本身以外，成型人员还需要注意齿轮的设计结构。结构中齿轮轴的位置必须成线性排列才能保证齿轮成一直线运行，即使在负荷和温度改变的情况下，因此结构的尺寸稳定性和精度是非常重要的。考虑到这个因素，应该使用玻纤增强材料或矿物填充的聚合物等材料做成具有一定刚性的齿轮结构。

现在，在精密齿轮制造领域，一系列的工程性热塑性塑料的出现给加工人员提供了比以前更多的选择机会。乙缩醛类、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生产出优良的耐疲劳、耐磨损、光滑性、耐高切线应力强度性能，能承受诸如往复式马达运转等造成的振动负荷的齿轮设备。对于结晶性的聚合物必须在足够高的温度下成型，保证材料的充分结晶，否则在使用时由于温度升到成型温度以上，材料发生二次结晶而导致齿轮尺寸变化。

乙缩醛作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具、办公设备等领域，已有40多年的历史。它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90 ℃以上。和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不进行填充改性其最大工作温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达170℃。与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中。

聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域。聚酰胺齿轮未填充时运行温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达175℃。但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200℃。它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齿轮尺寸稳定性好。它可以忍受高达220℃的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。使用该材料已经做出齿厚约0.066 mm的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。

热塑性弹性体能使齿轮运行更安静，做成的齿轮柔韧性更好，能够很好的吸收冲击负荷。例如，共聚酯类的热塑性弹性体做成的一个低动力、高速的齿轮，当保证足够的尺寸稳定性和硬度的时候，运行时允许出现一些偏差，同时能够降低运行噪音。这样的一个应用例子是窗帘传动器中使用的齿轮。

在温度相对较低、腐蚀性化学环境或者高磨损环境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齿轮生产。也考虑了其它的聚合材料，但在齿轮应用中受到了许多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯润滑性能、耐化学性和耐疲劳性能不好；ABS和LDPE材料通常不能满足精密齿轮的润滑性能、耐疲劳性能、尺寸稳定性以及耐热、抗蠕变等性能要求。这样的聚合物大多数用于常规的、低负荷或者低速运转的齿轮领域。

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地板大中小发表于 2009-6-10 16:06 只看该作者

使用塑料齿轮的优势

与同等尺寸的塑料齿轮相比，金属齿轮运行良好，温度和湿度变化时的尺寸稳定性好。但是与金属材料相比，塑料在成本、设计、加工和性能上具有很多优势。

与金属成型相比，塑料成型的固有的设计自由度保证了更高效的齿轮制造。可以用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产品，而这很难以一个合理的价格使用金属材料来成型。塑料齿轮应用领域比金属齿轮宽，因此它们推动了齿轮朝着承受更高负荷、传送更大动力的方向发展。塑料齿轮同时也是一种满足低静音运行要求的重要材料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的材料出现。

塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于冲压件和机造件金属齿轮，在成本上保证了50%到90%水平的降低。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用在金属齿轮易腐蚀、退化的环境中，例如水表和化学设备的控制。

和金属齿轮相比，塑料齿轮可以偏转变形来吸收冲击载荷的作用，能较好的分散轴偏斜和错齿造成的局部负荷变化。许多塑料固有的润滑特征使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运转机构的理想齿轮材料，这里不包括润滑剂。除了运行在干燥的环境中，齿轮还可用油脂或油来润滑。

材料的增强作用

齿轮和结构材料的说明中，应该考虑到纤维和填料对树脂材料性能的重要作用。例如当乙缩醛共聚物填充25%的短玻纤（2mm或更小）的填料后，它的拉伸强度在高温下增大2倍，硬度升3倍。使用长玻纤（10 mm或者更小）填料可提高强度、抗蠕变能力、尺寸稳定性、韧性、硬度、磨损性能等以及其它的更多性能。因为可获得需要的硬度、良好的可控热膨胀性能，在大尺寸齿轮和结构应用领域，长玻纤增强材料正成为一种具有吸引力的备选材料。

塑料齿轮在绝大多数的应用领域内，多采用（POM）和尼龙（PA66）。其主要原因是它们具有较非结晶态塑料更优良的抗疲劳性、高强度、高耐磨性。

塑料齿轮相对于金属齿轮存在很多优势：塑料齿轮具有质量轻、工作噪音小、耐磨损、无需润滑、可以成型较为复杂的形状，大批量生产成本较低等优点。但是由于塑料材质的局限，塑料齿轮存在着精度低，使用寿命短等缺点，随着新材料的应用以及制造技术的发展，塑料齿轮的精度越来越高了寿命也越来越强，塑料齿轮目前广泛用于汽车仪表，大灯调节器传动，打印机，复印机传动，VCM镜头传动等领域。

深圳兆威市一家专业生产塑料齿轮的厂家，对于塑料齿轮的设计生产，我们在精度上严格要求，以至于我们现在塑料齿轮的精度达到了JGMA 0级。我们拥有先进的生产技术，先进的仪器设备，在产品的设计生产上我们要求严格，精益求精，在不懈的努力和追求下，产品能够满足广大客户的需求。

在2007年以突破0.1mm的注塑成型被深圳市科技局授予高新技术企业称号，以微量精密的注塑在2009年与橡胶模具国家工程研究中心共同创建了国内首家“微细精密注塑成型与模具技术中心” 并且通过与索尼、松下、三洋等国际知名企业的合作，直接参与国际化竞争，使公司的技术能力、管理水平不断提升。

相对金属齿轮，塑料齿轮具有质量轻、工作噪音小、耐磨损无需润滑、可以成型较复杂的形状、大批量生产成本低等优点。但由于塑料本身具有收缩、吸水，相对金属强度也比较弱，对工作环境要求高，对

温度较为敏感等特性。因而，塑料齿轮同时就有精度低、寿命短、使用环境高等缺点。随着新材料的应用及制造技术的发展，塑料齿轮的

精度越来越高，寿命也越来越长，并广泛应用于仪器、仪表、玩具、汽车、打印机等行业。

直齿轮：加工容易，便于提高精度，是齿轮中最基本的形式。

斜齿轮：重合度大，传动平稳，适于高速重载传动，缺点是传动过程中产生轴向力。

人字齿轮：可视为有两个螺旋角相同而旋向相反的斜齿轮所组成，它除具有斜齿轮的特点外，还能够自相平衡传动过程中产生的轴向力，从而可以采用大的 螺旋角，进一步提高承载能力平衡性。

塑料齿轮加工工艺及材料简介

2007-1-30 19:12:00 【文章字体：

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塑料齿轮正朝着更大的尺寸、更复杂的几何形状、更高强度的方向发展，同时高性能树脂和长玻纤填充的复合材料起到了重要的推动作用。

塑料齿轮在过去的50年里经历了从新型材料到重要的工业材料的一个变化历程。今天它们已经深入到许多不同的应用领域中，如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施和导弹等，起到传递扭矩和运动形式的作用。除了现有的应用领域以外，新的、更难加工的齿轮应用领域将不断的出现，这种趋势还在深入发展中。

汽车工业已经成为塑料齿轮发展最快的一大领域，这一成功的变化是令人鼓舞的。汽车制造厂商正努力寻找各种汽车驱动的辅助系统，他们需要的是马达和齿轮等而不是功率、液压或者电缆。这种变化使得塑料齿轮深入应用到很多应用领域，从升降门、座位、跟踪前灯到刹车传动器、电动节气门段、涡轮调解装置等。

塑料动力齿轮的应用进一步拓宽。在一些大尺寸要求的应用领域，塑料齿轮经常用来替代金属齿轮，如使用塑料的洗衣机传动装置等，这改变着齿轮在尺寸上的应用限度。塑料齿轮也应用到其它很多领域，如通风和空调系统(HVAC)的减振驱动器、流动设施中的阀门传动、公共休息室中的自动冲扫器、小型航空器上用的控制表层稳定的动力螺旋器、军用领域中的螺砣仪以及操纵装置。

大尺寸、高强度的塑料齿轮

由于塑料齿轮成型上的优势以及可以成型更大、高精度和高强度的特征，这是塑料齿轮得以发展的一个重要原因。早期的塑料齿轮发展趋势一般是跨度小于1英寸，传输能力不超过0.25马力的直齿轮。现在齿轮可以做成许多不同的结构，传输动力一般为2马力，直径范围为4-6英寸。预测到2010年，塑料齿轮成型直径可以达到18英寸，传送能力可以提高到10马力以上。

如何设计出一个齿轮构型，在传送动力最大化的同时让传送错误和噪音最小化，还面临着很多难题。这就对齿轮的同心性、齿形以及其它的特性提出了很高的加工精确要求。某些斜齿轮，可能需要复杂的成型动作来制造最终的产品，其它的齿轮在较厚部分需要使用芯齿来减少收缩。虽然很多成型专家使用了最新的聚合材料、设备和加工技术达到了生产新一代塑料齿轮的能力，但是对于所有的加工者来说，将面临的一个真正的挑战是如何配合制造这种整个高精度产品。

控制的难点

高精度齿轮允许的公差一般很难用美国塑料工业协会(SPI)所说明的“好”来形容。但是今天多数成型专家使用最新的配有加工控制单元的成型机器，在一个复杂的窗口上，控制成型温度的精度、注射压力以及其它的变量来成型精密的齿轮。一些齿轮成型专家使用更先进的方法，他们在型腔里安置温度和压力传感器来提高成型的一致性和重复性。

精密齿轮的生产商也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。但是拥有正确的设备仅仅是个开始。那些试图进入精度齿轮行业的成型商也必须调整他们的成型环境来确保他们生产的齿轮，在每一次注塑、每一次型腔都尽可能的一致。由于在生产精密齿轮的时候，技工的行为往往是决定性的因素，因此他们必须着力于对员工的培训和操作过程的控制。

由于齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响，甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度，因此模塑厂商需要严格控制成型区的环境条件。其它需要考虑的因素还包括：一个稳定的动力供给，可控制聚合物温度和湿度的适宜干燥设备，配有恒定的气流的冷却单元。有些场合使用自动化技术，通过一个反复的动作，将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上，达到冷却方式的一致。

重要的成型冷却步骤

高精密零件的加工与一般成型加工的要求相比较，需要注意更多的细节问题以及达到精确测量水平所要求的测量技术。这一工具必须确保每一次成型的腔内成型温度和冷却速率相同。精密齿轮加工中最常见的问题是如何处理齿轮对称性冷却以及各模腔间一致性的问题。

精密齿轮的模具一般不超过4个型腔。由于第一代的模具只生产一个齿轮，很少有具体的说明，轮齿嵌入物经常用来减少二次切削的成本。

精密齿轮应该从齿轮中心位置的一个浇口处注入。多浇口易形成熔合线，改变压力分布和收缩，影响齿轮公差。对于玻纤增强的材料，由于纤维沿着焊接线成放射状排列，使用多浇口时易造成半径的偏心的“碰撞”。

一个成型专家能控制好齿槽处的变形，获得可控的、一致性的、均匀的收缩能力的产品是以良好的设备、成型设计、所用的材料伸展能力以及加工条件为前提的。在成型时，要求精密控制成型表面的温度、注射压力和冷却过程。其它的重要因素还包括壁厚、浇口尺寸和位置、填料类型、用量和方向、流速和成型内应力。

最常见的塑料齿轮是直齿、圆柱形蜗轮和斜齿轮，几乎所有用金属制造的齿轮都可以用塑料来制造。齿轮常用分瓣模腔来成型。斜齿轮加工时由于注射时必须让齿轮或者形成齿的齿轮环进行旋转，所以要求注意其细节。

蜗轮运行时产生的噪音比直齿小，成型后通过旋出型腔或者用多个滑动机构移出。如果使用滑动机构，必须高精确操作，避免在齿轮上出现明显的分缝线。

新工艺和新树脂

更多的先进的塑料齿轮成型方法正在被开发出来。例如二次注射成型法，通过在轮轴和轮齿之间设计一个弹性体的方法，使齿轮运行起来更安静，在齿轮突然停止运转时，能够较好的吸收振动，避免轮齿损坏。轮轴可以被重新模塑上其它材料，可以选择柔韧性更好或者价值更高、自润滑效果更好的复合材料。同时研究了气辅法和注射压缩模塑法，作为改善轮齿质量、齿轮整体精度、减小内应力的一种方法。

除了齿轮本身以外，成型人员还需要注意齿轮的设计结构。结构中齿轮轴的位置必须成线性排列才能保证齿轮成一直线运行，即使在负荷和温度改变的情况下，因此结构的尺寸稳定性和精度是非常重要的。考虑到这个因素，应该使用玻纤增强材料或矿物填充的聚合物等材料做成具有一定刚性的齿轮结构。

现在，在精密齿轮制造领域，一系列的工程性热塑性塑料的出现给加工人员提供了比以前更多的选择机会。乙缩醛类、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生产出优良的耐疲劳、耐磨损、光滑性、耐高切线应力强度性能，能承受诸如往复式马达运转等造成的振动负荷的齿轮设备。对于结晶性的聚合物必须在足够高的温度下成型，保证材料的充分结晶，否则在使用时由于温度升到成型温度以上，材料发生二次结晶而导致齿轮尺寸变化。

乙缩醛作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具、办公设备等领域，已有40多年的历史。它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90 ℃以上。和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不进行填充改性其最大工作温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达170℃。与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中。

聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域。聚酰胺齿轮未填充时运行温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达175℃。但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200℃。它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齿轮尺寸稳定性好。它可以忍受高达220℃的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。使用该材料已经做出齿厚约0.066 mm的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。

热塑性弹性体能使齿轮运行更安静，做成的齿轮柔韧性更好，能够很好的吸收冲击负荷。例如，共聚酯类的热塑性弹性体做成的一个低动力、高速的齿轮，当保证足够的尺寸稳定性和硬度的时候，运行时允许出现一些偏差，同时能够降低运行噪音。这样的一个应用例子是窗帘传动器中使用的齿轮。

在温度相对较低、腐蚀性化学环境或者高磨损环境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齿轮生产。也考虑了其它的聚合材料，但在齿轮应用中受到了许多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯润滑性能、耐化学性和耐疲劳性能不好；ABS和LDPE材料通常不能满足精密齿轮的润滑性能、耐疲劳性能、尺寸稳定性以及耐热、抗蠕变等性能要求。这样的聚合物大多数用于常规的、低负荷或者低速运转的齿轮领域。

使用塑料齿轮的优势

与同等尺寸的塑料齿轮相比，金属齿轮运行良好，温度和湿度变化时的尺寸稳定性好。但是与金属材料相比，塑料在成本、设计、加工和性能上具有很多优势。

与金属成型相比，塑料成型的固有的设计自由度保证了更高效的齿轮制造。可以用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产品，而这很难以一个合理的价格使用金属材料来成型。塑料齿轮应用领域比金属齿轮宽，因此它们推动了齿轮朝着承受更高负荷、传送更大动力的方向发展。塑料齿轮同时也是一种满足低静音运行要求的重要材料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的材料出现。

塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于冲压件和机造件金属齿轮，在成本上保证了50%到90%水平的降低。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用在金属齿轮易腐蚀、退化的环境中，例如水表和化学设备的控制。

和金属齿轮相比，塑料齿轮可以偏转变形来吸收冲击载荷的作用，能较好的分散轴偏斜和错齿造成的局部负荷变化。许多塑料固有的润滑特征使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运转机构的理想齿轮材料，这里不包括润滑剂。除了运行在干燥的环境中，齿轮还可用油脂或油来润滑。

材料的增强作用

齿轮和结构材料的说明中，应该考虑到纤维和填料对树脂材料性能的重要作用。例如当乙缩醛共聚物填充25%的短玻纤（2mm或更小）的填料后，它的拉伸强度在高温下增大2倍，硬度升3倍。使用长玻纤（10 mm或者更小）填料可提高强度、抗蠕变能力、尺寸稳定性、韧性、硬度、磨损性能等以及其它的更多性能。因为可获得需要的硬度、良好的可控热膨胀性能，在大尺寸齿轮和结构应用领域，长玻纤增强材料正成为一种具有吸引力的备选材料。

第三篇：齿轮工艺

机床传动机构齿轮工艺分析

一、工艺的定义

工艺是劳动者利用生产工具对各种原材料、半成品进行增值加工或处理，最终使之成为制成品的方法与过程。制定工艺的原则是：技术上的先进和经济上的合理。由于不同的工厂的设备生产能力、精度以及工人熟练程度等因素都大不相同，所以对于同一种产品而言，不同的工厂制定的工艺可能是不同的；甚至同一个工厂在不同的时期做的工艺也可能不同。

机械加工工艺,是指利用传统机械加工的方法，按照图纸的图样和尺寸，使毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工前所需要做的工作，避免在加工过程中发生加工失误，造成经济损失。

机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺流程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。

机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。

在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或者半成品的过程称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程，机械制造工艺过程一般是指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程的总和，其他过程则称为辅助过程，例如运输、保管、动力供应、设备维修等。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的，一个工序由有若干个工步组成。

二、变速齿轮加工工艺

2.1齿轮常用材料及其力学性能

齿轮的轮齿在传动过程中要传递力矩而承受弯曲、冲击等载荷。通过一段时间的使用，轮齿还会发生齿面磨损、齿面点蚀、表面咬合和齿面塑性变形等情况而造成精度丧失，产生振动和噪声等故障。齿轮的工作条件不同，轮齿的破坏形式也不同。选取齿轮材料时，除考虑齿轮工作条件外，还应考虑齿轮的结构形状、生产数量、制造成本和材料货源等因素。一般应满足下列几个基本要求：（1）轮齿表面层要有足够的硬度和耐磨性。（2）对于承受交变载荷和冲击载荷的齿轮，基体要有足够的抗弯强度与韧性。

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（3）要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。

2.2、常用齿形加工方法

齿轮齿形的加工方法，有无切屑加工和切削加工两大类。无切屑加工方法有： 热轧、冷挤、模锻、精密铸造和粉末冶金等。切削加工方法可分为成形法和展成法两种，其加工精度及适用范围 齿轮的加工工艺流程: 粗车，精车，插齿，滚齿，倒棱（磨棱）（倒角），清洗，渗碳淬火，磨内孔端面（磨内孔），（磨另一端面），磨齿，清洗，强化喷丸，清洗，成品检查 直齿（包括斜齿 锥齿轮加工方法（1）刨齿

直齿锥齿轮刨齿有展成法和仿形法两种。展成法刨直齿锥齿轮，用上下两个刨刀。刨刀有两个运动：一是刨刀的直线切削往复运动；二是刨刀随摇台的平面回转运动，刀具与被加工锥齿轮的运动关系，相当于一个平顶或平面齿轮的齿与被加工锥齿轮的啮合。刀具展成切齿循环一次，加工出一个齿，被加工锥齿轮分度后，加工第二个齿。

斜齿锥齿轮刨齿，与上述直齿锥齿轮展成法刨齿相似。不同之处是：刨刀的切削运动往复直线不和摇台回转轴线相交，而是和斜齿锥齿轮的工艺圆相切。仿形法刨齿，用上下两个刨刀，刨刀有三个运动，一是切削往复直线运动，二是切削进给运动，三是随进给运动而产生上下刨刀夹角变化的圆平面回转运动。被加工齿轮则固定不动。切削进给运动把刨刀的溜板与仿形模板相联，使仿形曲线与进给回转圆心构成一个直线族齿曲面，刨刀尖在直线族齿曲面上往复切削，刨出齿面。一次仿形循环，刨出一个齿，被加工锥齿轮分度，再刨另一个齿。（2）圆拉刀铣齿 属成形法，适用于较小模数锥齿轮的大批量生产。一种齿轮需要一种专用圆拉刀，圆拉刀连续转动，同时沿齿槽方向移动，一个刀齿铣出一个齿槽截面齿形。圆拉刀转动到缺口处，被加工锥齿轮分度，同时圆拉刀退刀，进行下一个齿槽加工。

（3）双刀盘铣齿

用铣刀刃旋转切削，代替刨刀往复切削。生产效率高，适用于中小模数锥齿轮加工，加工原理与展成法刨齿基本相同，并且类似于大平面砂轮磨齿，加工齿面宽度与刀盘直径有关。

双刀盘有两种结构形式 第一种刀盘结构形式类似片（盘状）铣刀，第二种刀盘结构类似端铣刀，第一种刀盘切齿，刀刃旋转面与被加工锥齿轮的齿面相切，第二种刀盘切齿，刀刃旋转面与被加工锥齿轮的成形齿面只有一点相切，齿向是鼓形齿。

（4）成形刀具铣齿

铣刀有片（盘状）铣刀和指形铣刀两类，前者适用于中小模数的锥齿轮加工，后者适用于大中模数的锥齿轮加工。铣齿方法有单面法和双面法两种，前者一个

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齿槽的左右两侧齿面要分别两次铣成，后者一个齿槽的左右两侧齿面可一次铣成，铣齿时，铣刀切削沿齿槽方向进给，一个齿槽铣完后，被加工锥齿轮分度，再铣另一个齿槽。锥齿轮的齿槽形状沿其齿宽按比例变化，成形法铣齿无法做到这一点，只能加工出近似齿形。（5）磨齿

与双刀盘铣齿中第二种刀盘铣齿方法相同，是用砂轮代替刀盘精加工齿面的一种方法，加工齿向是鼓形齿。2.3齿轮加工工艺过程分析 2.3.1基准的选择

对于齿轮加工基准的选择常因齿轮的结构形状不同而有所差异。带轴齿轮主要采用顶点孔定位；对于空心轴，则在中心内孔钻出后，用两端孔口的斜面定位；孔径大时则采用锥堵。顶点定位的精度高，且能作到基准重合和统一。对带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式。

（1）以内孔和端面定位 这种定位方式是以工件内孔定位，确定定位位置，再以端面作为 轴向定位基准，并对着端面夹紧。这样可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合，定位精度高，适合于批量生产。但对于夹具的制造精度要求较高。（2）以外圆和端面定位 当工件和加剧心轴的配合间隙较大时，采用千分表校正外圆以确定中心的位置，并以端面进行轴向定位，从另一端面夹紧。这种定位方式因每个工件都要校正，故生产率低；同时对齿坯的内、外圆同轴要求高，而对夹具精度要求不高，故适用于单件、小批生产。

综上所述，为了减少定位误差，提高齿轮加工精度，在加工时应满足以下要求： 1)应选择基准重合、统一的定位方式； 2)内孔定位时，配合间隙应近可能减少；

3)定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来，以保证垂直度要求。2.3.2齿轮毛坯的加工

齿面加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工过程中占有很重要的地位。因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来，同时齿坯加工所占工时的比例较大，无论从提高生产率，还是从保证齿轮的加工质量，都必须重视齿轮毛坯的加工。

在齿轮图样的技术要求中，如果规定以分度圆选齿厚的减薄量来测定齿侧间隙时，应注意齿顶圆的精度要求，因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的。齿顶圆精度太低，必然使测量出的齿厚无法正确反映出齿侧间隙的大小，所以，在这一加工过程中应注意以下三个问题：

1)当以齿顶圆作为测量基准时，应严格控制齿顶圆的尺寸精度； 2)保证定位端面和定位孔或外圆间的垂直度；

3)提高齿轮内孔的制造精度，减少与夹具心轴的配合间隙； 2.3.3齿形及齿端加工

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齿形加工是齿轮加工的关键，其方案的选择取决于多方面的因素，如设备条件、齿轮精度等级、表面粗糙度、硬度等。常用的齿形加工方案在上节已有讲解，在此不再叙述。

齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。如图 9-13所示。经倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进入啮合状态，减少撞击现象。倒棱可除去齿端尖角和毛刺。图9-14是用指状铣刀对齿端进行倒圆的加工示意图。倒圆时，铣刀告诉旋转，并沿圆弧作摆动，加工完一个齿后，工件退离铣刀，经分度再快速向铣刀靠近加工下一个齿的齿端。

齿端加工必须在淬火之前进行，通常都在滚（插）齿之后，剃齿之前安排齿端加工。

2.3.4齿轮加工过程中的热处理要求

在齿轮加工工艺过程中，热处理工序的位置安排十分重要，它直接影响齿轮的力学性能及切削加工性。一般在齿轮加工中进行两种热处理工序，即毛坯热处理和齿形热处理

三、齿轮材料与工艺的选择

这次我们选取的是斜齿轮，因为考虑到是闭式齿轮，而且传动比较大，载荷较大。根据齿轮的工作情况以及寿命要求，疲劳极限以及屈服强度等因素，我们选用45号钢，表面淬火处理，使其硬度达到40~50HRC。根据加工精度要求，我们采用滚齿加工，最后我们进行氮化处理以提高其强度和硬度。表!" # 常用的齿轮材料及其力学性能 齿轮齿形的常用切削方法

齿轮的常用热处理及化学热处理

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第四篇：齿轮发展趋势及加工误差

齿轮发展趋势及加工误差

齿轮是现代机械传动中的重要组成部分。从国防机械到民用机械，从重工业机械到轻工业机械，无不广泛的采用齿轮传动。随着我国工农业生产和科学技术的飞跃发展，齿轮的需求显著增加。因此，高精度齿轮生产，便成为发展机械工业的一个重要环节。近几年来，齿轮生产队伍发展壮大。根据不同的齿轮特性，分布略有不同，自动变速箱完全在外资企业控制，只能做齿轮配套。通用变速箱外资的多，国内主要是名企为主。

专用变速箱：国有企业占据主要市场。

高速重载齿轮：国有企业、外资企业为主。

齿轮的基圆是决定渐开线齿形的惟一参数，如果在滚齿加工时基圆产生误差，齿形势必也会有误差。基圆半径R= 滚刀移动速度／工作台回转角速度为滚刀原始齿形角)，在滚齿加工过程中渐开线齿形主要靠滚刀与齿坯之间保持一定速比的分齿来保证，由此可见，齿形误差主 要是滚刀齿形误差决定的，滚刀刃磨质量不好很容易出现齿形误差。

2008 年，中型企业集团化，重点企业的产量、销售额占全行业的 75%以上，现在年销售额超过1 亿元的企业已有150 多家，还有一批超过 10 亿元的企业。重点地区分为大中型分变速箱的企业分布情况进行分布主要集中在：汽车自动变速箱齿轮，基本外国垄断。

根据我国《装备制造业“十一五”发展规划》、《国家重大技术装备研制和重大产业技术开发专项规划》、《关于 加快振兴装备制造业的若干意见》，2010 年发展的目标是我国装备制造业经济总量进入世界前三位，为了扭转基础装 备和基础零部件行业薄弱的状况，作为装备制造业中成套设备的重要基础件，东莞齿轮行业作为机械行业的基础工业，专业 设备的重要组成，必然会在产业扶持上提供。

第五篇：01材料加工工艺

《材料加工工艺》课程教学大纲

一、课程基本信息

课程编号：13106106

课程类别：专业核心课程

适应专业：材料科学与工程

总学时：64

总学分:3

课程简介：本门课程是材料加工工程学科的主要专业技术基础课，是研究金属和非金属工程材料成形工艺的技术基础课。尤其在培养学生的工程意识、创新思想、运用规范的工程语言和解决工程实际问题的能力方面，具有其他课程不能替代的重要作用。

授课教材：《材料成形工艺基础》，翟封祥 尹志华编，哈尔滨工业大学出版社，2002年。参考书目：

[1]《材料成形技术基础》，陈金德 邢建东编，机械工业出版社，2000年。

[2]《工程材料与材料成形工艺》，王纪安主编，高等教育出版社，2000年。

二、课程教育目标

通过教学使学生掌握金属液态成形加工工艺，包括液态成形理论基础、了解常用铸造合金、掌握成形方法及其发展、工艺设计；了解金属的塑性成形加工工艺，自由锻与胎模锻、掌握模锻、锻件结构设计、轧制、挤压与拉拔、板料冲压和了解金属塑性成形新技术；掌握非金属材料的成形加工工艺，工程塑料及橡胶成形工艺与工程陶瓷及复合材料的成形工艺；了解热喷涂与气相沉积技术；了解材料成形方法的选择，掌握工程材料的选择与材料成形方法的选择。

三、教学内容与要求

1．金属液态成形加工工艺

教学重点：液态成形理论基础.教学难点：液态成形理论基础；铸件结构与工艺设计.教学时数：20学时

教学内容：包括液态成形理论基础、常用铸造合金、成形方法及其发展、工艺设计。教学方式：课堂讲授

教学要求：（1）掌握金属液态成形加工工艺，包括液态成形理论基础；

（2）了解常用铸造合金；

（3）掌握成形方法及其发展、工艺设计。

2.金属的塑性成形加工工艺

教学重点：金属塑性变形的实质；金属塑性变形后的组织和性能.教学难点：金属塑性变形的实质；金属塑性变形后的组织和性能；板料冲压.教学时数：20学时

教学内容：自由锻与胎模锻、模锻、锻件结构设计、轧制、挤压与拉拔、板料冲压和金属塑性成形新技术。

教学方式：课堂讲授

教学要求：（1）了解金属的塑性成形加工工艺，自由锻与胎模锻；

（2）掌握模锻、锻件结构设计、轧制、挤压与拉拔、板料冲压；

（3）了解金属塑性成形新技术

3.非金属材料的成形加工工艺

教学重点：工程塑料及橡胶成形工艺；工程陶瓷及复合材料的成形工艺.教学难点：工程塑料及橡胶成形工艺；工程陶瓷及复合材料的成形工艺.教学时数：14学时

教学内容：工程塑料及橡胶成形工艺与工程陶瓷及复合材料的成形工艺。

教学方式：课堂讲授

教学要求：（1）掌握工程塑料及橡胶成形工艺；

（2）掌握工程陶瓷及复合材料的成形工艺。

4.热喷涂与气相沉积技术

教学重点：热喷涂技术、气相沉积技术.教学难点：热喷涂技术、气相沉积技术.教学时数：4学时

教学内容：热喷涂技术、气相沉积技术。

教学方式：课堂讲授

教学要求：了解热喷涂与气相沉积技术。

5.材料成形方法的选择

教学重点：工程材料的选择、材料成形方法的选择.教学难点：工程材料的选择、材料成形方法的选择.教学时数：6学时

教学内容：工程材料的选择、材料成形方法的选择。

教学方式：课堂讲授

教学要求：（1）了解材料成形方法的选择；

（2）掌握工程材料的选择与材料成形方法的选择.四、作业

该课程原则上每次课都布置作业，除了教材中的习题，也可以补充一些典型习题。

五、考核方式与成绩评定

考核方式：考试

成绩评定：总评成绩＝平时成绩（30%）+期末考试（70%），其中平时成绩是平时作业与出勤情况，视具体情况而定。

执笔人：

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2013年8月