第一篇：齒輪工藝

機床傳動機構齒輪工藝分析

一、工藝的定義

工藝是勞動者利用生產工具對各種原材料、半成品進行增值加工或處理，最終使之成為制成品的方法與過程。制定工藝的原則是：技術上的先進和經濟上的合理。由于不同的工廠的設備生產能力、精度以及工人熟練程度等因素都大不相同，所以對于同一種產品而言，不同的工廠制定的工藝可能是不同的；甚至同一個工廠在不同的時期做的工藝也可能不同。

機械加工工藝,是指利用傳統機械加工的方法，按照圖紙的圖樣和尺寸，使毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工前所需要做的工作，避免在加工過程中發生加工失誤，造成經濟損失。

機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝流程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統的流程。

機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳細的數據了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。

在生產過程中，凡是改變生產對象的形狀、尺寸、位置和性質等，使其成為成品或者半成品的過程稱為工藝過程。它是生產過程的主要部分。工藝過程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、裝配等工藝過程，機械制造工藝過程一般是指零件的機械加工工藝過程和機器的裝配工藝過程的總和，其他過程則稱為輔助過程，例如運輸、保管、動力供應、設備維修等。工藝過程又是由一個或若干個順序排列的工序組成的，一個工序由有若干個工步組成。

二、變速齒輪加工工藝

2.1齒輪常用材料及其力學性能

齒輪的輪齒在傳動過程中要傳遞力矩而承受彎曲、沖擊等載荷。通過一段時間的使用，輪齒還會發生齒面磨損、齒面點蝕、表面咬合和齒面塑性變形等情況而造成精度喪失，產生振動和噪聲等故障。齒輪的工作條件不同，輪齒的破壞形式也不同。選取齒輪材料時，除考慮齒輪工作條件外，還應考慮齒輪的結構形狀、生產數量、制造成本和材料貨源等因素。一般應滿足下列幾個基本要求：（1）輪齒表面層要有足夠的硬度和耐磨性。（2）對于承受交變載荷和沖擊載荷的齒輪，基體要有足夠的抗彎強度與韌性。

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（3）要有良好的工藝性，即要易于切削加工和熱處理性能好。

2.2、常用齒形加工方法

齒輪齒形的加工方法，有無切屑加工和切削加工兩大類。無切屑加工方法有： 熱軋、冷擠、模鍛、精密鑄造和粉末冶金等。切削加工方法可分為成形法和展成法兩種，其加工精度及適用范圍 齒輪的加工工藝流程: 粗車，精車，插齒，滾齒，倒棱（磨棱）（倒角），清洗，滲碳淬火，磨內孔端面（磨內孔），（磨另一端面），磨齒，清洗，強化噴丸，清洗，成品檢查 直齒（包括斜齒 錐齒輪加工方法（1）刨齒

直齒錐齒輪刨齒有展成法和仿形法兩種。展成法刨直齒錐齒輪，用上下兩個刨刀。刨刀有兩個運動：一是刨刀的直線切削往復運動；二是刨刀隨搖臺的平面回轉運動，刀具與被加工錐齒輪的運動關系，相當于一個平頂或平面齒輪的齒與被加工錐齒輪的嚙合。刀具展成切齒循環一次，加工出一個齒，被加工錐齒輪分度后，加工第二個齒。

斜齒錐齒輪刨齒，與上述直齒錐齒輪展成法刨齒相似。不同之處是：刨刀的切削運動往復直線不和搖臺回轉軸線相交，而是和斜齒錐齒輪的工藝圓相切。仿形法刨齒，用上下兩個刨刀，刨刀有三個運動，一是切削往復直線運動，二是切削進給運動，三是隨進給運動而產生上下刨刀夾角變化的圓平面回轉運動。被加工齒輪則固定不動。切削進給運動把刨刀的溜板與仿形模板相聯，使仿形曲線與進給回轉圓心構成一個直線族齒曲面，刨刀尖在直線族齒曲面上往復切削，刨出齒面。一次仿形循環，刨出一個齒，被加工錐齒輪分度，再刨另一個齒。（2）圓拉刀銑齒 屬成形法，適用于較小模數錐齒輪的大批量生產。一種齒輪需要一種專用圓拉刀，圓拉刀連續轉動，同時沿齒槽方向移動，一個刀齒銑出一個齒槽截面齒形。圓拉刀轉動到缺口處，被加工錐齒輪分度，同時圓拉刀退刀，進行下一個齒槽加工。

（3）雙刀盤銑齒

用銑刀刃旋轉切削，代替刨刀往復切削。生產效率高，適用于中小模數錐齒輪加工，加工原理與展成法刨齒基本相同，并且類似于大平面砂輪磨齒，加工齒面寬度與刀盤直徑有關。

雙刀盤有兩種結構形式 第一種刀盤結構形式類似片（盤狀）銑刀，第二種刀盤結構類似端銑刀，第一種刀盤切齒，刀刃旋轉面與被加工錐齒輪的齒面相切，第二種刀盤切齒，刀刃旋轉面與被加工錐齒輪的成形齒面只有一點相切，齒向是鼓形齒。

（4）成形刀具銑齒

銑刀有片（盤狀）銑刀和指形銑刀兩類，前者適用于中小模數的錐齒輪加工，后者適用于大中模數的錐齒輪加工。銑齒方法有單面法和雙面法兩種，前者一個

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齒槽的左右兩側齒面要分別兩次銑成，后者一個齒槽的左右兩側齒面可一次銑成，銑齒時，銑刀切削沿齒槽方向進給，一個齒槽銑完后，被加工錐齒輪分度，再銑另一個齒槽。錐齒輪的齒槽形狀沿其齒寬按比例變化，成形法銑齒無法做到這一點，只能加工出近似齒形。（5）磨齒

與雙刀盤銑齒中第二種刀盤銑齒方法相同，是用砂輪代替刀盤精加工齒面的一種方法，加工齒向是鼓形齒。2.3齒輪加工工藝過程分析 2.3.1基準的選擇

對于齒輪加工基準的選擇常因齒輪的結構形狀不同而有所差異。帶軸齒輪主要采用頂點孔定位；對于空心軸，則在中心內孔鉆出后，用兩端孔口的斜面定位；孔徑大時則采用錐堵。頂點定位的精度高，且能作到基準重合和統一。對帶孔齒輪在齒面加工時常采用以下兩種定位、夾緊方式。

（1）以內孔和端面定位 這種定位方式是以工件內孔定位，確定定位位置，再以端面作為 軸向定位基準，并對著端面夾緊。這樣可使定位基準、設計基準、裝配基準和測量基準重合，定位精度高，適合于批量生產。但對于夾具的制造精度要求較高。（2）以外圓和端面定位 當工件和加劇心軸的配合間隙較大時，采用千分表校正外圓以確定中心的位置，并以端面進行軸向定位，從另一端面夾緊。這種定位方式因每個工件都要校正，故生產率低；同時對齒坯的內、外圓同軸要求高，而對夾具精度要求不高，故適用于單件、小批生產。

綜上所述，為了減少定位誤差，提高齒輪加工精度，在加工時應滿足以下要求： 1)應選擇基準重合、統一的定位方式； 2)內孔定位時，配合間隙應近可能減少；

3)定位端面與定位孔或外圓應在一次裝夾中加工出來，以保證垂直度要求。2.3.2齒輪毛坯的加工

齒面加工前的齒輪毛坯加工，在整個齒輪加工過程中占有很重要的地位。因為齒面加工和檢測所用的基準必須在此階段加工出來，同時齒坯加工所占工時的比例較大，無論從提高生產率，還是從保證齒輪的加工質量，都必須重視齒輪毛坯的加工。

在齒輪圖樣的技術要求中，如果規定以分度圓選齒厚的減薄量來測定齒側間隙時，應注意齒頂圓的精度要求，因為齒厚的檢測是以齒頂圓為測量基準的。齒頂圓精度太低，必然使測量出的齒厚無法正確反映出齒側間隙的大小，所以，在這一加工過程中應注意以下三個問題：

1)當以齒頂圓作為測量基準時，應嚴格控制齒頂圓的尺寸精度； 2)保證定位端面和定位孔或外圓間的垂直度；

3)提高齒輪內孔的制造精度，減少與夾具心軸的配合間隙； 2.3.3齒形及齒端加工

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齒形加工是齒輪加工的關鍵，其方案的選擇取決于多方面的因素，如設備條件、齒輪精度等級、表面粗糙度、硬度等。常用的齒形加工方案在上節已有講解，在此不再敘述。

齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。如圖 9-13所示。經倒圓、倒尖后的齒輪在換檔時容易進入嚙合狀態，減少撞擊現象。倒棱可除去齒端尖角和毛刺。圖9-14是用指狀銑刀對齒端進行倒圓的加工示意圖。倒圓時，銑刀告訴旋轉，并沿圓弧作擺動，加工完一個齒后，工件退離銑刀，經分度再快速向銑刀靠近加工下一個齒的齒端。

齒端加工必須在淬火之前進行，通常都在滾（插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。

2.3.4齒輪加工過程中的熱處理要求

在齒輪加工工藝過程中，熱處理工序的位置安排十分重要，它直接影響齒輪的力學性能及切削加工性。一般在齒輪加工中進行兩種熱處理工序，即毛坯熱處理和齒形熱處理

三、齒輪材料與工藝的選擇

這次我們選取的是斜齒輪，因為考慮到是閉式齒輪，而且傳動比較大，載荷較大。根據齒輪的工作情況以及壽命要求，疲勞極限以及屈服強度等因素，我們選用45號鋼，表面淬火處理，使其硬度達到40~50HRC。根據加工精度要求，我們采用滾齒加工，最后我們進行氮化處理以提高其強度和硬度。表!" # 常用的齒輪材料及其力學性能 齒輪齒形的常用切削方法

齒輪的常用熱處理及化學熱處理

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第二篇：塑料齒輪加工工藝及材料簡介

塑料齒輪加工工藝及材料簡介

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塑料齒輪正朝著更大的尺寸、更復雜的幾何形狀、更高強度的方向發展，同時高性能樹脂和長玻纖填充的復合材料起到了重要的推動作用。

塑料齒輪在過去的50年里經歷了從新型材料到重要的工業材料的一個變化歷程。今天它們已經深入到許多不同的應用領域中，如汽車、手表、縫紉機、結構控制設施和導彈等，起到傳遞扭矩和運動形式的作用。除了現有的應用領域以外，新的、更難加工的齒輪應用領域將不斷的出現，這種趨勢還在深入發展中。

汽車工業已經成為塑料齒輪發展最快的一大領域，這一成功的變化是令人鼓舞的。汽車制造廠商正努力尋找各種汽車驅動的輔助系統，他們需要的是馬達和齒輪等而不是功率、液壓或者電纜。這種變化使得塑料齒輪深入應用到很多應用領域，從升降門、座位、跟蹤前燈到剎車傳動器、電動節氣門段、渦輪調解裝置等。

塑料動力齒輪的應用進一步拓寬。在一些大尺寸要求的應用領域，塑料齒輪經常用來替代金屬齒輪，如使用塑料的洗衣機傳動裝置等，這改變著齒輪在尺寸上的應用限度。塑料齒輪也應用到其它很多領域，如通風和空調系統(HVAC)的減振驅動器、流動設施中的閥門傳動、公共休息室中的自動沖掃器、小型航空器上用的控制表層穩定的動力螺旋器、軍用領域中的螺砣儀以及操縱裝置。大尺寸、高強度的塑料齒輪

由于塑料齒輪成型上的優勢以及可以成型更大、高精度和高強度的特征，這是塑料齒輪得以發展的一個重要原因。早期的塑料齒輪發展趨勢一般是跨度小于1英寸，傳輸能力不超過0.25馬力的直齒輪。現在齒輪可以做成許多不同的結構，傳輸動力一般為2馬力，直徑范圍為4-6英寸。預測到2010年，塑料齒輪成型直徑可以達到18英寸，傳送能力可以提高到10馬力以上。

如何設計出一個齒輪構型，在傳送動力最大化的同時讓傳送錯誤和噪音最小化，還面臨著很多難題。這就對齒輪的同心性、齒形以及其它的特性提出了很高的加工精確要求。某些斜齒輪，可能需要復雜的成型動作來制造最終的產品，其它的齒輪在較厚部分需要使用芯齒來減少收縮。雖然很多成型專家使用了最新的聚合材料、設備和加工技術達到了生產新一代塑料齒輪的能力，但是對于所有的加工者來說，將面臨的一個真正的挑戰是如何配合制造這種整個高精度產品。

控制的難點

高精度齒輪允許的公差一般很難用美國塑料工業協會(SPI)所說明的“好”來形容。但是今天多數成型專家使用最新的配有加工控制單元的成型機器，在一個復雜的窗口上，控制成型溫度的精度、注射壓力以及其它的變量來成型精密的齒輪。一些齒輪成型專家使用更先進的方法，他們在型腔里安置溫度和壓力傳感器來提高成型的一致性和重復性。精密齒輪的生產商也需要使用專業的檢測設備，如用來控制齒輪質量的雙齒側面的滾動檢測器、評估齒輪齒面以及其它特征的電腦控制檢測器。但是擁有正確的設備僅僅是個開始。那些試圖進入精度齒輪行業的成型商也必須調整他們的成型環境來確保他們生產的齒輪，在每一次注塑、每一次型腔都盡可能的一致。由于在生產精密齒輪的時候，技工的行為往往是決定性的因素，因此他們必須著力于對員工的培訓和操作過程的控制。

由于齒輪的尺寸容易受季節性溫度變換的影響，甚至打開門讓一個叉車通過引起的溫度波動都能影響齒輪的尺寸精度，因此模塑廠商需要嚴格控制成型區的環境條件。其它需要考慮的因素還包括：一個穩定的動力供給，可控制聚合物溫度和濕度的適宜干燥設備，配有恒定的氣流的冷卻單元。有些場合使用自動化技術，通過一個反復的動作，將齒輪從成型的位置移開并放置在傳送單元上，達到冷卻方式的一致。

重要的成型冷卻步驟

高精密零件的加工與一般成型加工的要求相比較，需要注意更多的細節問題以及達到精確測量水平所要求的測量技術。這一工具必須確保每一次成型的腔內成型溫度和冷卻速率相同。精密齒輪加工中最常見的問題是如何處理齒輪對稱性冷卻以及各模腔間一致性的問題。

精密齒輪的模具一般不超過4個型腔。由于第一代的模具只生產一個齒輪，很少有具體的說明，輪齒嵌入物經常用來減少二次切削的成本。

精密齒輪應該從齒輪中心位置的一個澆口處注入。多澆口易形成熔合線，改變壓力分布和收縮，影響齒輪公差。對于玻纖增強的材料，由于纖維沿著焊接線成放射狀排列，使用多澆口時易造成半徑的偏心的“碰撞”。

一個成型專家能控制好齒槽處的變形，獲得可控的、一致性的、均勻的收縮能力的產品是以良好的設備、成型設計、所用的材料伸展能力以及加工條件為前提的。在成型時，要求精密控制成型表面的溫度、注射壓力和冷卻過程。其它的重要因素還包括壁厚、澆口尺寸和位置、填料類型、用量和方向、流速和成型內應力。

最常見的塑料齒輪是直齒、圓柱形蝸輪和斜齒輪，幾乎所有用金屬制造的齒輪都可以用塑料來制造。齒輪常用分瓣模腔來成型。斜齒輪加工時由于注射時必須讓齒輪或者形成齒的齒輪環進行旋轉，所以要求注意其細節。

蝸輪運行時產生的噪音比直齒小，成型后通過旋出型腔或者用多個滑動機構移出。如果使用滑動機構，必須高精確操作，避免在齒輪上出現明顯的分縫線。

新工藝和新樹脂

更多的先進的塑料齒輪成型方法正在被開發出來。例如二次注射成型法，通過在輪軸和輪齒之間設計一個彈性體的方法，使齒輪運行起來更安靜，在齒輪突然停止運轉時，能夠較好的吸收振動，避免輪齒損壞。輪軸可以被重新模塑上其它材料，可以選擇柔韌性更好或者價值更高、自潤滑效果更好的復合材料。同時研究了氣輔法和注射壓縮模塑法，作為改善輪齒質量、齒輪整體精度、減小內應力的一種方法。

除了齒輪本身以外，成型人員還需要注意齒輪的設計結構。結構中齒輪軸的位置必須成線性排列才能保證齒輪成一直線運行，即使在負荷和溫度改變的情況下，因此結構的尺寸穩定性和精度是非常重要的。考慮到這個因素，應該使用玻纖增強材料或礦物填充的聚合物等材料做成具有一定剛性的齒輪結構。

現在，在精密齒輪制造領域，一系列的工程性熱塑性塑料的出現給加工人員提供了比以前更多的選擇機會。乙縮醛類、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生產出優良的耐疲勞、耐磨損、光滑性、耐高切線應力強度性能，能承受諸如往復式馬達運轉等造成的振動負荷的齒輪設備。對于結晶性的聚合物必須在足夠高的溫度下成型，保證材料的充分結晶，否則在使用時由于溫度升到成型溫度以上，材料發生二次結晶而導致齒輪尺寸變化。

乙縮醛作為一個重要的齒輪制造材料廣泛應用于汽車、器具、辦公設備等領域，已有40多年的歷史。它的尺寸穩定性能和高耐疲勞和抗化學性可承受溫度高達90 ℃以上。和金屬以及其它塑料材料相比，它具有優異的潤滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不進行填充改性其最大工作溫度可達150℃，玻纖增強后的產品工作溫度可達170℃。與乙縮醛、其它類型塑料以及金屬材料的產品比較，它運行良好，經常用于齒輪的結構中。

聚酰胺材料，與其它的塑料材料和金屬材料比較，具有韌性好和經久耐用的性質，常用于渦輪傳動設計和齒輪框架等應用領域。聚酰胺齒輪未填充時運行溫度可達150℃，玻纖增強后的產品工作溫度可達175℃。但是聚酰胺具有吸濕或潤滑劑而造成尺寸變化的特征，使得它們不適合用于精密齒輪領域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸穩定性、耐疲勞和耐化學性能的溫度可達到200℃。它的應用正深入到工作條件要求苛刻的應用領域、汽車業以及其它終端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齒輪尺寸穩定性好。它可以忍受高達220℃的溫度，具有高抗化學性能和低成型收縮變化。使用該材料已經做出齒厚約0.066 mm的成型齒輪，相當于人頭發直徑的2/3大小。

熱塑性彈性體能使齒輪運行更安靜，做成的齒輪柔韌性更好，能夠很好的吸收沖擊負荷。例如，共聚酯類的熱塑性彈性體做成的一個低動力、高速的齒輪，當保證足夠的尺寸穩定性和硬度的時候，運行時允許出現一些偏差，同時能夠降低運行噪音。這樣的一個應用例子是窗簾傳動器中使用的齒輪。

在溫度相對較低、腐蝕性化學環境或者高磨損環境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齒輪生產。也考慮了其它的聚合材料，但在齒輪應用中受到了許多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯潤滑性能、耐化學性和耐疲勞性能不好；ABS和LDPE材料通常不能滿足精密齒輪的潤滑性能、耐疲勞性能、尺寸穩定性以及耐熱、抗蠕變等性能要求。這樣的聚合物大多數用于常規的、低負荷或者低速運轉的齒輪領域。

使用塑料齒輪的優勢

與同等尺寸的塑料齒輪相比，金屬齒輪運行良好，溫度和濕度變化時的尺寸穩定性好。但是與金屬材料相比，塑料在成本、設計、加工和性能上具有很多優勢。

與金屬成型相比，塑料成型的固有的設計自由度保證了更高效的齒輪制造。可以用塑料成型內齒輪、齒輪組、蝸輪等產品，而這很難以一個合理的價格使用金屬材料來成型。塑料齒輪應用領域比金屬齒輪寬，因此它們推動了齒輪朝著承受更高負荷、傳送更大動力的方向發展。塑料齒輪同時也是一種滿足低靜音運行要求的重要材料，這就要求有高精度、新型齒形和潤滑性或柔韌性優異的材料出現。

塑料制造的齒輪一般不需要二次加工，所以相對于沖壓件和機造件金屬齒輪，在成本上保證了50%到90%水平的降低。塑料齒輪比金屬齒輪輕、惰性好，可用在金屬齒輪易腐蝕、退化的環境中，例如水表和化學設備的控制。

和金屬齒輪相比，塑料齒輪可以偏轉變形來吸收沖擊載荷的作用，能較好的分散軸偏斜和錯齒造成的局部負荷變化。許多塑料固有的潤滑特征使得它們成了打印機、玩具和其它低負荷運轉機構的理想齒輪材料，這里不包括潤滑劑。除了運行在干燥的環境中，齒輪還可用油脂或油來潤滑。

材料的增強作用

齒輪和結構材料的說明中，應該考慮到纖維和填料對樹脂材料性能的重要作用。例如當乙縮醛共聚物填充25%的短玻纖（2mm或更小）的填料后，它的拉伸強度在高溫下增大2倍，硬度升3倍。使用長玻纖（10 mm或者更小）填料可提高強度、抗蠕變能力、尺寸穩定性、韌性、硬度、磨損性能等以及其它的更多性能。因為可獲得需要的硬度、良好的可控熱膨脹性能，在大尺寸齒輪和結構應用領域，長玻纖增強材料正成為一種具有吸引力的備選材料。

塑料齒輪加工工藝及材料簡介

塑料齒輪正朝著更大的尺寸、更復雜的幾何形狀、更高強度的方向發展，同時高性能樹脂和長玻纖填充的復合材料起到了重要的推動作用。

塑料齒輪在過去的50年里經歷了從新型材料到重要的工業材料的一個變化歷程。今天它們已經深入到許多不同的應用領域中，如汽車、手表、縫紉機、結構控制設施和導彈等，起到傳遞扭矩和運動形式的作用。除了現有的應用領域以外，新的、更難加工的齒輪應用領域將不斷的出現，這種趨勢還在深入發展中。

汽車工業已經成為塑料齒輪發展最快的一大領域，這一成功的變化是令人鼓舞的。汽車制造廠商正努力尋找各種汽車驅動的輔助系統，他們需要的是馬達和齒輪等而不是功率、液壓或者電纜。這種變化使得塑料齒輪深入應用到很多應用領域，從升降門、座位、跟蹤前燈到剎車傳動器、電動節氣門段、渦輪調解裝置等。

塑料動力齒輪的應用進一步拓寬。在一些大尺寸要求的應用領域，塑料齒輪經常用來替代金屬齒輪，如使用塑料的洗衣機傳動裝置等，這改變著齒輪在尺寸上的應用限度。塑料齒輪也應用到其它很多領域，如通風和空調系統(HVAC)的減振驅動器、流動設施中的閥門傳動、公共休息室中的自動沖掃器、小型航空器上用的控制表層穩定的動力螺旋器、軍用領域中的螺砣儀以及操縱裝置。

大尺寸、高強度的塑料齒輪

由于塑料齒輪成型上的優勢以及可以成型更大、高精度和高強度的特征，這是塑料齒輪得以發展的一個重要原因。早期的塑料齒輪發展趨勢一般是跨度小于1英寸，傳輸能力不超過0.25馬力的直齒輪。現在齒輪可以做成許多不同的結構，傳輸動力一般為2馬力，直徑范圍為4-6英寸。預測到2010年，塑料齒輪成型直徑可以達到18英寸，傳送能力可以提高到10馬力以上。

如何設計出一個齒輪構型，在傳送動力最大化的同時讓傳送錯誤和噪音最小化，還面臨著很多難題。這就對齒輪的同心性、齒形以及其它的特性提出了很高的加工精確要求。某些斜齒輪，可能需要復雜的成型動作來制造最終的產品，其它的齒輪在較厚部分需要使用芯齒來減少收縮。雖然很多成型專家使用了最新的聚合材料、設備和加工技術達到了生產新一代塑料齒輪的能力，但是對于所有的加工者來說，將面臨的一個真正的挑戰是如何配合制造這種整個高精度產品。

沙發大中小發表于 2009-6-10 16:05 只看該作者

控制的難點

高精度齒輪允許的公差一般很難用美國塑料工業協會(SPI)所說明的“好”來形容。但是今天多數成型專家使用最新的配有加工控制單元的成型機器，在一個復雜的窗口上，控制成型溫度的精度、注射壓力以及其它的變量來成型精密的齒輪。一些齒輪成型專家使用更先進的方法，他們在型腔里安置溫度和壓力傳感器來提高成型的一致性和重復性。

精密齒輪的生產商也需要使用專業的檢測設備，如用來控制齒輪質量的雙齒側面的滾動檢測器、評估齒輪齒面以及其它特征的電腦控制檢測器。但是擁有正確的設備僅僅是個開始。那些試圖進入精度齒輪行業的成型商也必須調整他們的成型環境來確保他們生產的齒輪，在每一次注塑、每一次型腔都盡可能的一致。由于在生產精密齒輪的時候，技工的行為往往是決定性的因素，因此他們必須著力于對員工的培訓和操作過程的控制。

由于齒輪的尺寸容易受季節性溫度變換的影響，甚至打開門讓一個叉車通過引起的溫度波動都能影響齒輪的尺寸精度，因此模塑廠商需要嚴格控制成型區的環境條件。其它需要考慮的因素還包括：一個穩定的動力供給，可控制聚合物溫度和濕度的適宜干燥設備，配有恒定的氣流的冷卻單元。有些場合使用自動化技術，通過一個反復的動作，將齒輪從成型的位置移開并放置在傳送單元上，達到冷卻方式的一致。

重要的成型冷卻步驟

高精密零件的加工與一般成型加工的要求相比較，需要注意更多的細節問題以及達到精確測量水平所要求的測量技術。這一工具必須確保每一次成型的腔內成型溫度和冷卻速率相同。精密齒輪加工中最常見的問題是如何處理齒輪對稱性冷卻以及各模腔間一致性的問題。

精密齒輪的模具一般不超過4個型腔。由于第一代的模具只生產一個齒輪，很少有具體的說明，輪齒嵌入物經常用來減少二次切削的成本。

精密齒輪應該從齒輪中心位置的一個澆口處注入。多澆口易形成熔合線，改變壓力分布和收縮，影響齒輪公差。對于玻纖增強的材料，由于纖維沿著焊接線成放射狀排列，使用多澆口時易造成半徑的偏心的“碰撞”。

一個成型專家能控制好齒槽處的變形，獲得可控的、一致性的、均勻的收縮能力的產品是以良好的設備、成型設計、所用的材料伸展能力以及加工條件為前提的。在成型時，要求精密控制成型表面的溫度、注射壓力和冷卻過程。其它的重要因素還包括壁厚、澆口尺寸和位置、填料類型、用量和方向、流速和成型內應力。

最常見的塑料齒輪是直齒、圓柱形蝸輪和斜齒輪，幾乎所有用金屬制造的齒輪都可以用塑料來制造。齒輪常用分瓣模腔來成型。斜齒輪加工時由于注射時必須讓齒輪或者形成齒的齒輪環進行旋轉，所以要求注意其細節。

蝸輪運行時產生的噪音比直齒小，成型后通過旋出型腔或者用多個滑動機構移出。如果使用滑動機構，必須高精確操作，避免在齒輪上出現明顯的分縫線。

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板凳大中小發表于 2009-6-10 16:05 只看該作者

新工藝和新樹脂

更多的先進的塑料齒輪成型方法正在被開發出來。例如二次注射成型法，通過在輪軸和輪齒之間設計一個彈性體的方法，使齒輪運行起來更安靜，在齒輪突然停止運轉時，能夠較好的吸收振動，避免輪齒損壞。輪軸可以被重新模塑上其它材料，可以選擇柔韌性更好或者價值更高、自潤滑效果更好的復合材料。同時研究了氣輔法和注射壓縮模塑法，作為改善輪齒質量、齒輪整體精度、減小內應力的一種方法。

除了齒輪本身以外，成型人員還需要注意齒輪的設計結構。結構中齒輪軸的位置必須成線性排列才能保證齒輪成一直線運行，即使在負荷和溫度改變的情況下，因此結構的尺寸穩定性和精度是非常重要的。考慮到這個因素，應該使用玻纖增強材料或礦物填充的聚合物等材料做成具有一定剛性的齒輪結構。

現在，在精密齒輪制造領域，一系列的工程性熱塑性塑料的出現給加工人員提供了比以前更多的選擇機會。乙縮醛類、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生產出優良的耐疲勞、耐磨損、光滑性、耐高切線應力強度性能，能承受諸如往復式馬達運轉等造成的振動負荷的齒輪設備。對于結晶性的聚合物必須在足夠高的溫度下成型，保證材料的充分結晶，否則在使用時由于溫度升到成型溫度以上，材料發生二次結晶而導致齒輪尺寸變化。

乙縮醛作為一個重要的齒輪制造材料廣泛應用于汽車、器具、辦公設備等領域，已有40多年的歷史。它的尺寸穩定性能和高耐疲勞和抗化學性可承受溫度高達90 ℃以上。和金屬以及其它塑料材料相比，它具有優異的潤滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不進行填充改性其最大工作溫度可達150℃，玻纖增強后的產品工作溫度可達170℃。與乙縮醛、其它類型塑料以及金屬材料的產品比較，它運行良好，經常用于齒輪的結構中。

聚酰胺材料，與其它的塑料材料和金屬材料比較，具有韌性好和經久耐用的性質，常用于渦輪傳動設計和齒輪框架等應用領域。聚酰胺齒輪未填充時運行溫度可達150℃，玻纖增強后的產品工作溫度可達175℃。但是聚酰胺具有吸濕或潤滑劑而造成尺寸變化的特征，使得它們不適合用于精密齒輪領域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸穩定性、耐疲勞和耐化學性能的溫度可達到200℃。它的應用正深入到工作條件要求苛刻的應用領域、汽車業以及其它終端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齒輪尺寸穩定性好。它可以忍受高達220℃的溫度，具有高抗化學性能和低成型收縮變化。使用該材料已經做出齒厚約0.066 mm的成型齒輪，相當于人頭發直徑的2/3大小。

熱塑性彈性體能使齒輪運行更安靜，做成的齒輪柔韌性更好，能夠很好的吸收沖擊負荷。例如，共聚酯類的熱塑性彈性體做成的一個低動力、高速的齒輪，當保證足夠的尺寸穩定性和硬度的時候，運行時允許出現一些偏差，同時能夠降低運行噪音。這樣的一個應用例子是窗簾傳動器中使用的齒輪。

在溫度相對較低、腐蝕性化學環境或者高磨損環境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齒輪生產。也考慮了其它的聚合材料，但在齒輪應用中受到了許多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯潤滑性能、耐化學性和耐疲勞性能不好；ABS和LDPE材料通常不能滿足精密齒輪的潤滑性能、耐疲勞性能、尺寸穩定性以及耐熱、抗蠕變等性能要求。這樣的聚合物大多數用于常規的、低負荷或者低速運轉的齒輪領域。

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地板大中小發表于 2009-6-10 16:06 只看該作者

使用塑料齒輪的優勢

與同等尺寸的塑料齒輪相比，金屬齒輪運行良好，溫度和濕度變化時的尺寸穩定性好。但是與金屬材料相比，塑料在成本、設計、加工和性能上具有很多優勢。

與金屬成型相比，塑料成型的固有的設計自由度保證了更高效的齒輪制造。可以用塑料成型內齒輪、齒輪組、蝸輪等產品，而這很難以一個合理的價格使用金屬材料來成型。塑料齒輪應用領域比金屬齒輪寬，因此它們推動了齒輪朝著承受更高負荷、傳送更大動力的方向發展。塑料齒輪同時也是一種滿足低靜音運行要求的重要材料，這就要求有高精度、新型齒形和潤滑性或柔韌性優異的材料出現。

塑料制造的齒輪一般不需要二次加工，所以相對于沖壓件和機造件金屬齒輪，在成本上保證了50%到90%水平的降低。塑料齒輪比金屬齒輪輕、惰性好，可用在金屬齒輪易腐蝕、退化的環境中，例如水表和化學設備的控制。

和金屬齒輪相比，塑料齒輪可以偏轉變形來吸收沖擊載荷的作用，能較好的分散軸偏斜和錯齒造成的局部負荷變化。許多塑料固有的潤滑特征使得它們成了打印機、玩具和其它低負荷運轉機構的理想齒輪材料，這里不包括潤滑劑。除了運行在干燥的環境中，齒輪還可用油脂或油來潤滑。

材料的增強作用

齒輪和結構材料的說明中，應該考慮到纖維和填料對樹脂材料性能的重要作用。例如當乙縮醛共聚物填充25%的短玻纖（2mm或更小）的填料后，它的拉伸強度在高溫下增大2倍，硬度升3倍。使用長玻纖（10 mm或者更小）填料可提高強度、抗蠕變能力、尺寸穩定性、韌性、硬度、磨損性能等以及其它的更多性能。因為可獲得需要的硬度、良好的可控熱膨脹性能，在大尺寸齒輪和結構應用領域，長玻纖增強材料正成為一種具有吸引力的備選材料。

塑料齒輪在絕大多數的應用領域內，多采用（POM）和尼龍（PA66）。其主要原因是它們具有較非結晶態塑料更優良的抗疲勞性、高強度、高耐磨性。

塑料齒輪相對于金屬齒輪存在很多優勢：塑料齒輪具有質量輕、工作噪音小、耐磨損、無需潤滑、可以成型較為復雜的形狀，大批量生產成本較低等優點。但是由于塑料材質的局限，塑料齒輪存在著精度低，使用壽命短等缺點，隨著新材料的應用以及制造技術的發展，塑料齒輪的精度越來越高了壽命也越來越強，塑料齒輪目前廣泛用于汽車儀表，大燈調節器傳動，打印機，復印機傳動，VCM鏡頭傳動等領域。

深圳兆威市一家專業生產塑料齒輪的廠家，對于塑料齒輪的設計生產，我們在精度上嚴格要求，以至于我們現在塑料齒輪的精度達到了JGMA 0級。我們擁有先進的生產技術，先進的儀器設備，在產品的設計生產上我們要求嚴格，精益求精，在不懈的努力和追求下，產品能夠滿足廣大客戶的需求。

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術企業稱號，以微量精密的注塑在2009年與橡膠模具國家工程研究中心共同創建了國內首家“微細精密注塑成型與模具技術中心” 并且通過與索尼、松下、三洋等國際知名企業的合作，直接參與國際化競爭，使公司的技術能力、管理水平不斷提升。

相對金屬齒輪，塑料齒輪具有質量輕、工作噪音小、耐磨損無需潤滑、可以成型較復雜的形狀、大批量生產成本低等優點。但由于塑料本身具有收縮、吸水，相對金屬強度也比較弱，對工作環境要求高，對

溫度較為敏感等特性。因而，塑料齒輪同時就有精度低、壽命短、使用環境高等缺點。隨著新材料的應用及制造技術的發展，塑料齒輪的

精度越來越高，壽命也越來越長，并廣泛應用于儀器、儀表、玩具、汽車、打印機等行業。

直齒輪：加工容易，便于提高精度，是齒輪中最基本的形式。

斜齒輪：重合度大，傳動平穩，適于高速重載傳動，缺點是傳動過程中產生軸向力。

人字齒輪：可視為有兩個螺旋角相同而旋向相反的斜齒輪所組成，它除具有斜齒輪的特點外，還能夠自相平衡傳動過程中產生的軸向力，從而可以采用大的 螺旋角，進一步提高承載能力平衡性。

塑料齒輪加工工藝及材料簡介

2007-1-30 19:12:00 【文章字體：

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塑料齒輪正朝著更大的尺寸、更復雜的幾何形狀、更高強度的方向發展，同時高性能樹脂和長玻纖填充的復合材料起到了重要的推動作用。

塑料齒輪在過去的50年里經歷了從新型材料到重要的工業材料的一個變化歷程。今天它們已經深入到許多不同的應用領域中，如汽車、手表、縫紉機、結構控制設施和導彈等，起到傳遞扭矩和運動形式的作用。除了現有的應用領域以外，新的、更難加工的齒輪應用領域將不斷的出現，這種趨勢還在深入發展中。

汽車工業已經成為塑料齒輪發展最快的一大領域，這一成功的變化是令人鼓舞的。汽車制造廠商正努力尋找各種汽車驅動的輔助系統，他們需要的是馬達和齒輪等而不是功率、液壓或者電纜。這種變化使得塑料齒輪深入應用到很多應用領域，從升降門、座位、跟蹤前燈到剎車傳動器、電動節氣門段、渦輪調解裝置等。

塑料動力齒輪的應用進一步拓寬。在一些大尺寸要求的應用領域，塑料齒輪經常用來替代金屬齒輪，如使用塑料的洗衣機傳動裝置等，這改變著齒輪在尺寸上的應用限度。塑料齒輪也應用到其它很多領域，如通風和空調系統(HVAC)的減振驅動器、流動設施中的閥門傳動、公共休息室中的自動沖掃器、小型航空器上用的控制表層穩定的動力螺旋器、軍用領域中的螺砣儀以及操縱裝置。

大尺寸、高強度的塑料齒輪

由于塑料齒輪成型上的優勢以及可以成型更大、高精度和高強度的特征，這是塑料齒輪得以發展的一個重要原因。早期的塑料齒輪發展趨勢一般是跨度小于1英寸，傳輸能力不超過0.25馬力的直齒輪。現在齒輪可以做成許多不同的結構，傳輸動力一般為2馬力，直徑范圍為4-6英寸。預測到2010年，塑料齒輪成型直徑可以達到18英寸，傳送能力可以提高到10馬力以上。

如何設計出一個齒輪構型，在傳送動力最大化的同時讓傳送錯誤和噪音最小化，還面臨著很多難題。這就對齒輪的同心性、齒形以及其它的特性提出了很高的加工精確要求。某些斜齒輪，可能需要復雜的成型動作來制造最終的產品，其它的齒輪在較厚部分需要使用芯齒來減少收縮。雖然很多成型專家使用了最新的聚合材料、設備和加工技術達到了生產新一代塑料齒輪的能力，但是對于所有的加工者來說，將面臨的一個真正的挑戰是如何配合制造這種整個高精度產品。

控制的難點

高精度齒輪允許的公差一般很難用美國塑料工業協會(SPI)所說明的“好”來形容。但是今天多數成型專家使用最新的配有加工控制單元的成型機器，在一個復雜的窗口上，控制成型溫度的精度、注射壓力以及其它的變量來成型精密的齒輪。一些齒輪成型專家使用更先進的方法，他們在型腔里安置溫度和壓力傳感器來提高成型的一致性和重復性。

精密齒輪的生產商也需要使用專業的檢測設備，如用來控制齒輪質量的雙齒側面的滾動檢測器、評估齒輪齒面以及其它特征的電腦控制檢測器。但是擁有正確的設備僅僅是個開始。那些試圖進入精度齒輪行業的成型商也必須調整他們的成型環境來確保他們生產的齒輪，在每一次注塑、每一次型腔都盡可能的一致。由于在生產精密齒輪的時候，技工的行為往往是決定性的因素，因此他們必須著力于對員工的培訓和操作過程的控制。

由于齒輪的尺寸容易受季節性溫度變換的影響，甚至打開門讓一個叉車通過引起的溫度波動都能影響齒輪的尺寸精度，因此模塑廠商需要嚴格控制成型區的環境條件。其它需要考慮的因素還包括：一個穩定的動力供給，可控制聚合物溫度和濕度的適宜干燥設備，配有恒定的氣流的冷卻單元。有些場合使用自動化技術，通過一個反復的動作，將齒輪從成型的位置移開并放置在傳送單元上，達到冷卻方式的一致。

重要的成型冷卻步驟

高精密零件的加工與一般成型加工的要求相比較，需要注意更多的細節問題以及達到精確測量水平所要求的測量技術。這一工具必須確保每一次成型的腔內成型溫度和冷卻速率相同。精密齒輪加工中最常見的問題是如何處理齒輪對稱性冷卻以及各模腔間一致性的問題。

精密齒輪的模具一般不超過4個型腔。由于第一代的模具只生產一個齒輪，很少有具體的說明，輪齒嵌入物經常用來減少二次切削的成本。

精密齒輪應該從齒輪中心位置的一個澆口處注入。多澆口易形成熔合線，改變壓力分布和收縮，影響齒輪公差。對于玻纖增強的材料，由于纖維沿著焊接線成放射狀排列，使用多澆口時易造成半徑的偏心的“碰撞”。

一個成型專家能控制好齒槽處的變形，獲得可控的、一致性的、均勻的收縮能力的產品是以良好的設備、成型設計、所用的材料伸展能力以及加工條件為前提的。在成型時，要求精密控制成型表面的溫度、注射壓力和冷卻過程。其它的重要因素還包括壁厚、澆口尺寸和位置、填料類型、用量和方向、流速和成型內應力。

最常見的塑料齒輪是直齒、圓柱形蝸輪和斜齒輪，幾乎所有用金屬制造的齒輪都可以用塑料來制造。齒輪常用分瓣模腔來成型。斜齒輪加工時由于注射時必須讓齒輪或者形成齒的齒輪環進行旋轉，所以要求注意其細節。

蝸輪運行時產生的噪音比直齒小，成型后通過旋出型腔或者用多個滑動機構移出。如果使用滑動機構，必須高精確操作，避免在齒輪上出現明顯的分縫線。

新工藝和新樹脂

更多的先進的塑料齒輪成型方法正在被開發出來。例如二次注射成型法，通過在輪軸和輪齒之間設計一個彈性體的方法，使齒輪運行起來更安靜，在齒輪突然停止運轉時，能夠較好的吸收振動，避免輪齒損壞。輪軸可以被重新模塑上其它材料，可以選擇柔韌性更好或者價值更高、自潤滑效果更好的復合材料。同時研究了氣輔法和注射壓縮模塑法，作為改善輪齒質量、齒輪整體精度、減小內應力的一種方法。

除了齒輪本身以外，成型人員還需要注意齒輪的設計結構。結構中齒輪軸的位置必須成線性排列才能保證齒輪成一直線運行，即使在負荷和溫度改變的情況下，因此結構的尺寸穩定性和精度是非常重要的。考慮到這個因素，應該使用玻纖增強材料或礦物填充的聚合物等材料做成具有一定剛性的齒輪結構。

現在，在精密齒輪制造領域，一系列的工程性熱塑性塑料的出現給加工人員提供了比以前更多的選擇機會。乙縮醛類、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生產出優良的耐疲勞、耐磨損、光滑性、耐高切線應力強度性能，能承受諸如往復式馬達運轉等造成的振動負荷的齒輪設備。對于結晶性的聚合物必須在足夠高的溫度下成型，保證材料的充分結晶，否則在使用時由于溫度升到成型溫度以上，材料發生二次結晶而導致齒輪尺寸變化。

乙縮醛作為一個重要的齒輪制造材料廣泛應用于汽車、器具、辦公設備等領域，已有40多年的歷史。它的尺寸穩定性能和高耐疲勞和抗化學性可承受溫度高達90 ℃以上。和金屬以及其它塑料材料相比，它具有優異的潤滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不進行填充改性其最大工作溫度可達150℃，玻纖增強后的產品工作溫度可達170℃。與乙縮醛、其它類型塑料以及金屬材料的產品比較，它運行良好，經常用于齒輪的結構中。

聚酰胺材料，與其它的塑料材料和金屬材料比較，具有韌性好和經久耐用的性質，常用于渦輪傳動設計和齒輪框架等應用領域。聚酰胺齒輪未填充時運行溫度可達150℃，玻纖增強后的產品工作溫度可達175℃。但是聚酰胺具有吸濕或潤滑劑而造成尺寸變化的特征，使得它們不適合用于精密齒輪領域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸穩定性、耐疲勞和耐化學性能的溫度可達到200℃。它的應用正深入到工作條件要求苛刻的應用領域、汽車業以及其它終端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齒輪尺寸穩定性好。它可以忍受高達220℃的溫度，具有高抗化學性能和低成型收縮變化。使用該材料已經做出齒厚約0.066 mm的成型齒輪，相當于人頭發直徑的2/3大小。

熱塑性彈性體能使齒輪運行更安靜，做成的齒輪柔韌性更好，能夠很好的吸收沖擊負荷。例如，共聚酯類的熱塑性彈性體做成的一個低動力、高速的齒輪，當保證足夠的尺寸穩定性和硬度的時候，運行時允許出現一些偏差，同時能夠降低運行噪音。這樣的一個應用例子是窗簾傳動器中使用的齒輪。

在溫度相對較低、腐蝕性化學環境或者高磨損環境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齒輪生產。也考慮了其它的聚合材料，但在齒輪應用中受到了許多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯潤滑性能、耐化學性和耐疲勞性能不好；ABS和LDPE材料通常不能滿足精密齒輪的潤滑性能、耐疲勞性能、尺寸穩定性以及耐熱、抗蠕變等性能要求。這樣的聚合物大多數用于常規的、低負荷或者低速運轉的齒輪領域。

使用塑料齒輪的優勢

與同等尺寸的塑料齒輪相比，金屬齒輪運行良好，溫度和濕度變化時的尺寸穩定性好。但是與金屬材料相比，塑料在成本、設計、加工和性能上具有很多優勢。

與金屬成型相比，塑料成型的固有的設計自由度保證了更高效的齒輪制造。可以用塑料成型內齒輪、齒輪組、蝸輪等產品，而這很難以一個合理的價格使用金屬材料來成型。塑料齒輪應用領域比金屬齒輪寬，因此它們推動了齒輪朝著承受更高負荷、傳送更大動力的方向發展。塑料齒輪同時也是一種滿足低靜音運行要求的重要材料，這就要求有高精度、新型齒形和潤滑性或柔韌性優異的材料出現。

塑料制造的齒輪一般不需要二次加工，所以相對于沖壓件和機造件金屬齒輪，在成本上保證了50%到90%水平的降低。塑料齒輪比金屬齒輪輕、惰性好，可用在金屬齒輪易腐蝕、退化的環境中，例如水表和化學設備的控制。

和金屬齒輪相比，塑料齒輪可以偏轉變形來吸收沖擊載荷的作用，能較好的分散軸偏斜和錯齒造成的局部負荷變化。許多塑料固有的潤滑特征使得它們成了打印機、玩具和其它低負荷運轉機構的理想齒輪材料，這里不包括潤滑劑。除了運行在干燥的環境中，齒輪還可用油脂或油來潤滑。

材料的增強作用

齒輪和結構材料的說明中，應該考慮到纖維和填料對樹脂材料性能的重要作用。例如當乙縮醛共聚物填充25%的短玻纖（2mm或更小）的填料后，它的拉伸強度在高溫下增大2倍，硬度升3倍。使用長玻纖（10 mm或者更小）填料可提高強度、抗蠕變能力、尺寸穩定性、韌性、硬度、磨損性能等以及其它的更多性能。因為可獲得需要的硬度、良好的可控熱膨脹性能，在大尺寸齒輪和結構應用領域，長玻纖增強材料正成為一種具有吸引力的備選材料。

第三篇：變速器齒輪工藝設計實習總結

生產實習總結

機自082班劉旭彪200810301242 時光如流水，兩周時間轉眼即逝，為期兩周是實習給我的體會是：

1.通過這次實習我們了解了現代機械制造產業的生產方式和工藝過程。熟悉毛-----零件的主要成型方法和主要機械加工方法及其所用主要設備的工作原理及典型結構、工夾量具的使 用及安全操作技術。了解機械制造工藝知識和新工藝、新技術、新設備在機械制造中的應用。

2、在毛肧到零件的主要機加工方法上具有初步的獨立操作技能。

3、在了解、熟悉和把握一定的工程基礎知識和操作技能過程中，通過培養進一步加強了我們的工程實踐能力、創新意識和創新能力。

4、通過實踐培養和鍛煉了我們的勞動觀點、產品質量和經濟觀念，強化遵守勞動紀律、遵守安全技術規劃和愛護公共財產的自覺性，進一步提高了我們的整體綜合素質。

5、這次實習，讓我們明白做事要認真小心細致，不得有半點馬虎。同時也使我們擁有了堅強不屈的本質，不到最后一秒絕不放棄的毅力。

6、在整個實習過程中老師對我們的紀律要求非常嚴格，制訂了學生實習守則，同時更加強調了保持車間環境衛生、下班前要清理

機床及遵守各工序過程的安全操作規程等要求，對我們的綜合工程素質培養起到了較好的促進作用。

很快我們就要步入社會，面臨就業了，就業單位不會像老師那樣點點滴滴、細致入微地把要做的工作告訴我們，更多的是需要我們自己去觀察、學習。不具備這項能力就難以勝任未來的挑戰。隨著科學的迅猛發展，新技術的廣泛應用，會有很多領域是我們未曾接觸過的，只有敢于嘗試才會有所突破，有所創新。就像我們接觸到的車工，固然它的危險性很大，但是要求每個同學都要去親自操作而且要做出成品，這樣就鍛煉了我們敢于嘗試的勇氣。兩周的實習帶給我們的不全是我們所接觸到的那些操作技能，更多的則是需要我們每個人在結束后根據自己的情況去感悟，去反思，勤時自勉，有所收獲，使這次實習達到它真正的目的。

第四篇：小汽車齒輪的加工工藝簡介

材料工程新技術新工藝課程論文

論文題目：小汽車齒輪的加工工藝與技術

學院：材料科學與工程學院

班級：料11*班

教師：*** 學生:**

學號：********

小汽車齒輪的加工工藝與技術

摘要：齒輪是汽車行業主要的基礎傳動元件，通常每輛汽車中有18～30個齒部，齒輪的質量直接影響汽車的噪聲、平穩性及使用壽命。近年來, 齒輪技術得到了迅速發展, 其發展趨勢可概括為: 高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動效率。最終歸結于齒輪的加工工藝得到的進步。

關鍵字：齒輪 加工工藝

一個完整的齒輪加工過程一般要經過毛坯的準備、毛坯正火熱處理、車削加工、滾齒、插齒、剃齒、再次熱處理、磨削加工與修正等過程。

1.毛坯準備

毛坯的準備一般通過鍛造制坯來完成的，當前，熱模鍛仍然是汽車齒輪件廣泛使用的毛坯鍛造工藝。近年來，楔橫軋技術在軸類加工上得到了大范圍推廣。這項技術特別適合為比較復雜的階梯軸類制坯，它不僅精度較高、后序加工余量小，而且生產效率高。

2.正火處理

正火這一工藝的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度和為最終熱處理做組織準備，以有效減少熱處理變形。所用齒輪鋼的材料通常為20CrMnTi，一般的正火由于受人員、設備和環境的影響比較大，在熱處理工藝中，如果處理不當將使得工件冷卻速度和冷卻的均勻性難以控制，造成硬度散差大，金相組織不均勻，直接影響金屬切削加工和最終熱處理，使得熱變形大而無規律，零件質量無法控制。[1]為此，采用等溫正火工藝。實踐證明，采用等溫正火有效改變了一般正火的弊端，產品質量穩定可靠。

3.車削加工

為了滿足高精度齒輪加工的定位要求，齒坯的加工全部采用數控車床，使用機械夾緊不重磨車刀，實現了在一次裝夾下孔徑、端面及外徑加工同步完成，既保證了內孔與端面的垂直度要求，又保證了大批量齒坯生產的尺寸離散小。從而提高了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質量。數控車床比一般的人工操作車床具有更高的準確度，為計算加工提供很大便利。另外，數控車床加工的高效率還大大減少了設備數量，經濟性好。

4.滾、插齒

加工齒部所用設備仍大量采用普通滾齒機和插齒機，雖然調整維護方便，但生產效率較低，若完成較大產能需要多機同時生產。隨著涂層技術的發展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍非常方便地進行，經過涂鍍的刀具能夠明顯地提高使用壽命，一般能提高90%以上，有效地減少了換刀次數和刃磨時間，效益顯著。滾齒是軟齒面圓柱齒輪加工中應用最為廣泛的一種切齒方法。目前，通過提高滾齒機剛性，采用高性能高速鋼和硬質合金，采用先進的刀具涂層技術，改單頭為多頭滾刀，采用大直徑滾刀作徑向進給加工以及對角滾齒法等途徑，使滾齒生產效率得到了極大的提高。國外采用TI N 涂層的優質高速鋼滾刀的滾齒切削速度已達150m/min以上, 硬質合金滾刀的實用切削速度已達40m/min以上。

硬齒面滾齒工藝已廣泛用于模數為m2一40、齒面硬度為HRC40 ~ 64的各種硬齒面圓柱齒輪的半精滾和精滾加工。根據不同的加工條件，齒面的精加工效率可比傳統磨齒工藝提高1 ~ 5 倍，成本也明顯降低，而且擴大了硬齒面的可加工范圍，從工藝上保證了硬齒面齒輪的廣泛應用。硬齒面滾齒工藝的開發，革新了傳統的硬齒。

5.剃齒

以前主要用于齒輪滾插預加工后、淬火前的精加工。軸向剃齒法剃齒刀磨損不均勻，工作臺行程長，生產效率不高，但工藝較簡單；對角剃齒法剃齒刀磨損較均勻，刀具耐用度得到提高，生產效率較高；切向剃齒法生產效率更高。剃齒能加工5 一7 級精度齒輪，生產效率高，以前主要用于齒輪滾插預加工后、淬火前的精加工。軸向剃齒法剃齒刀磨損不均勻，工作臺行程長，生產效率不高，但工藝較簡單；對角剃齒法剃齒刀磨損較均勻，刀具耐用度得到提高，生產效率較高；切向剃齒法生產效率更高。近年來，國外又研制了徑向剃齒法，工件和剃齒刀之間無相對的往復運動，只有徑向進刀運動，生產效率在剃齒加工中最高，精度和表面粗糙度也好，但這類剃齒刀的設計和制造較困難。剃齒廣泛應用于運動精度要求不高、批量較大的汽車、拖拉機、機床等行業的齒輪加工中，作為熱處理前的精加工手段.近幾年來又推出了一種硬齒面剃齒法，可謂剃齒加工的一大突破這種方法主要用于硬度為HRC50左右的中硬齒面精加工，剃齒刀采用高性能高速鋼或進行表面化學處理。上海工具廠曾應用表面化學處理的剃齒刀，對中硬齒面剃齒，取得了較好的效果。磨齒加工

當前，徑向剃齒技術以其效率高，設計齒形、齒向的修形要求易于實現等優勢被廣泛應用于大批量汽車齒輪生產中。

磨齒的加工精度很高，可達4 級以上，但成本較高，生產效率一般都較低(蝸桿砂輪磨齒機除外)。所以，國內只在加工精密齒輪和高精度齒輪時采用, 應用遠不如國外普及。近年來，由于CBN磨料、齒輪形金剛石修整滾輪的應用以及其它砂輪修整技術的發展，使磨齒技術取得了很大進展。

CNC磨齒機采用普通氧化鋁砂輪砂輪齒面經金剛石滾輪修整成為漸開線螺旋面(滾輪齒面)的包絡面，磨齒時砂輪齒面經二次包絡形成工件齒面，工件齒面為滾輪齒面的復映。對于有修形(國外修形很普遍)要求的齒輪，只需對金剛石滾輪進行相應的修形即可磨出所要求的修形齒輪。該機床磨削一個工件只34s，每磨20~30 個工件需對砂輪修整一次。修整時只要將金剛石滾輪置于工件位置，然后進行類似于磨削工件的循環過程即可實現對砂輪的修整，修整時間約為60s。新砂輪的開齒修整也用這種方法，約需6 一7min。該機床僅可用于磨削圓柱斜齒輪。球面蝸桿成形磨齒法的加工效率是目前各種磨齒加工方法中最高的。

CBN砂輪的鋒利度極高，這使大磨削量磨削也近似于精加工。此外，磨削過程中產生的磨削熱較小，由于熱變形而引起的精度下降也小，所以在采用CBN砂輪時，如磨齒機床精度高，就可較容易地磨出高精度的齒輪。CBN磨齒的另一個優點是使齒面產生殘余壓應力，可使齒面強度得到提高。但要獲得表面粗糙度值很低的齒面，一般認為必須對CBN砂輪進行精細的修整(因為CBN磨粒耐磨性好，少數突出的磨粒長時間不磨損而使齒面產生很深的劃痕)，或在齒輪的最終精加工時采用微粒砂輪。由于CBN磨粒的耐磨性好，國外也采用鍍層CBN砂輪磨齒。如僅電鍍一層CBN磨粒的碗形砂輪，可磨削必1500mm的汽車齒輪約2000個，磨削一個齒的時間在5s以內，精加工一個齒輪約2min。

短短幾年的發展，使CBN砂輪以其高效率廣泛應用于齒輪的精密磨削。研究結果表明，CBN砂輪在齒輪的鏡面磨削方面也具有很大的潛力。

除了CBN砂輪磨齒機外，國外還開發了其它類型的CBN硬齒面精加工機床，如德國Carl Hurth 公司和日本三菱重工分別生產出ZHS350和HA25CNC 硬齒面精加工機床。這類機床采用圓盤齒輪狀CBN 鍍層，切削機理類似于剃齒加工，可以加工出所要求的各種齒形和齒向曲線，是一種高效硬齒面精加工方法。美國通用汽車公司于1985年購買了12臺ZHS型硬齒面精加工機床，1986年又購買了10臺，并將本公司的變速器齒輪的加工工藝由原來的滾齒一剃齒一碳淬火改為滾齒一滲碳淬火一硬齒面精加工。可以肯定，這種高效、高精度的硬齒面精加工新方法必將發揮越來越重要的作用。[2]

6.熱處理

汽車齒輪要求滲碳淬火，以保證其良好的力學性能。對于熱后不再進行磨齒加工的產品，穩定可靠的熱處理設備是必不可少的。

7.磨削加工

該工藝主要是對經過熱處理的齒輪內孔、端面、軸的外徑等部分進行精加工，以提高尺寸精度和減小形位公差。齒輪加工采用節圓夾具定位夾緊，能有效保證齒部與安裝基準的加工精度，獲得滿意的產品質量。磨削是國外齒輪硬精加工普遍使用的方法，其重要性和影響日益增加。這種加工方法常常為可靠地進行漸開線齒形和齒向所限定的精修提供唯一的手段。8.珩齒

這是變速器、驅動橋齒輪裝配前對齒部進行磕碰毛刺的檢查清理，以消除它們在裝配后引起噪聲異響。通過單對嚙合聽聲音或在綜合檢查儀上觀察嚙合偏差來完成。制造公司生產的變速器中殼體零件有離合器殼、變速器殼和差速器殼。離合器殼、變速器殼是承重零件，一般采用壓鑄鋁合金經專用模具壓鑄而成，外形不規則、較復雜，一般工藝流程是銑結合面→加工工藝孔和連接孔→粗鏜軸承孔→精鏜軸承孔和定位銷孔→清洗→泄漏試驗檢測。

珩齒效果很大程度上取決于前一道工序的加工精度和熱處理變形量。另外，無合適的齒輪修整方法，珩齒在整個使用過程中不進行修整，影響了珩齒精度的提高。新的珩齒加工技術主要有蝸桿形珩輪珩齒法和內齒布輪珩齒法兩種。70 年代日本相浦正人教授等人對蝸桿形珩輪珩齒法進行了試驗，之后，日本鏗藤公司推出了蝸桿琦齒機和蝸桿形珩齒修整機的正式產品。國內長江機床廠和南京第二機床廠也生產類似產品。用蝸桿形珩齒珩齒不僅生產效率高，而且對琦磨輪進行修整也提高了琦磨輪的精度，從而提高齒輪加工精度。瑞士Fasselr公司在1979年推出內齒珩齒機床目前的D-250一CNC珩機加工齒輪的精度可達DIN(德國工業標準)6級，加工模數

35、齒數

11、齒寬37mm的斜齒輪的琦磨時間僅為lmin，十分適合齒輪的大批量生產。國外許多汽車廠家用這種方法對熱處理硬化后齒輪進行精加工南京第二機床廠已生產出類似的內齒衡輪布齒機。內齒琦輪琦齒法的主要特點是：用金剛石滾輪對珩齒修，保持了珩齒精度；內嚙合珩齒時增大了嚙合系數，使珩齒過程傳動平穩，增加了珩齒時的修正能力；珩齒時無須沿工件軸向進給即可衡出工件全齒寬。因此，內齒珩齒精度、生產效率高。[2]

齒輪作為一種重要的零部件，對于汽車工業乃至整個工業體系來說，是必不可少的。隨著科技的發展，齒輪制造技術和裝備也在進一步發展，高效、高精度、自動化、智能化、信息化及清潔加工是今后齒輪加工技術及裝備的發展趨勢。齒輪加工正朝著高效、高精度及綠色制造方向發展，齒輪加工機床也同著全數控、功能復合、智能化、自動化及信息化方向發展。中國齒輪加工機床制造商要抓住這一發展趨勢，更好地為我國的汽車齒輪加工行業提供高效、復合、智能的裝備。參考文獻

[1]王政.汽車齒輪加工工藝及發展趨勢，MC現代零部件，2010，9:26-27 [2]安立寶.齒輪加工技術新進展，航空工藝技術：29,35

第五篇：20CrMnMo齒輪熱處理工藝設計課程設計

20CrMnMo齒輪熱處理 目 錄 1 緒 論 1 1.1 熱處理工藝課程設計的目的 1 1.2 課程設計的任務 1 1.3 熱處理工藝設計的方法 1 2 熱處理工藝課程設計內容和步驟 1 2.1 課題工件簡圖 1 2.2 技術要求： 2.3 特點 2 2.4 適用范圍 2 2.5 齒輪的性能要求及為何選用20CrMnMo 2 2.6 化學成分作用 3 2.7 20CrMnMo鋼的淬透性曲線 4 2.8 淬透性 5 2.9 滲碳熱處理工藝規范 5 2.10 鋼的等溫轉變和連續冷卻轉變 5 3 熱處理工藝方案以及參數論述 6 3.1 熱處理工藝流程 6 3.2 熱處理工藝方案論證 6 3.2.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式 6 3.2.2 熱處理方案制定 6 3.3 熱處理方案 6 3.3.1 正火 7 3.3.2 正火工藝曲線 7 3.3.3 正火冷卻 8 3.4 20CrMnMo的滲碳工藝 8 3.4.1 滲碳的目的 8 3.4.2 滲碳過程 8 3.5 20CrMnMo的淬火工藝 9 3.5.1 滲碳后一次重新加熱淬火的目的 9 3.5.2 淬火事項 9 3.6 低溫回火工藝 10 3.6.1 回火的目的 10 3.6.2 回火溫度 11 3.6.3 加熱介質 11 3.6.4 保溫時間 11 3.6.5 回火工藝曲線 11 3.6.6 冷卻方式 12 4 總的熱處理工藝曲線 12 4.1 熱處理總工藝曲線 12 4.2 選擇加熱設備 12 4.2.1 裝置選擇：井式電阻爐 12 4.2.2井式爐示意圖 13 4.3.1 井式氣體滲碳爐型號規格及技術數據 13 5 工裝圖 14 5.1 工裝圖及裝件 14 6 工序質量檢驗 15 7 熱處理工藝過程中常見缺陷分析 15 7.1 常見的淬火及防護措施 15 7.2 常見的滲碳缺陷及防護措施 16 8 心得體會 17 9 參考文獻 17 20CrMnMo齒輪熱處理工藝設計 1 緒 論 1.1 熱處理工藝課程設計的目的 熱處理工藝課程設計是高等工業學校金屬材料工程專業一次專業課設計練習，是熱處理原理與工藝課程的最后一個教學環節。其目的是：

（1）培養學生綜合運用所學的熱處理課程的知識去解決工程問題的能力，并使其所學知識得到鞏固和發展。

（2）學習熱處理工藝設計的一般方法、熱處理設備選用和裝夾具設計等。

（3）進行熱處理設計的基本技能訓練，如計算、工藝圖繪制和學習使用設計資料、手冊、標準和規范。

因此，本課程設計要求我們綜合運用所學來的知識 解決生產實踐中的熱處理文藝，包括工藝設計中的細節問題，如設備的選用，為何選用該設備溫度調節。要求我們設計工藝流程，并且需要我們翻閱大量文獻。靈活運用書籍中的資料，精簡知識，精要描繪并且完整體現出來，不能一蹴而就。

1.2 課程設計的任務 進行零件的加工路線中有關熱處理工序和熱處理輔助工序的設計。根據零件的技術要求，選定能實現技術要求的熱處理方法，制定工藝參數，畫出熱處理工藝曲線圖，選擇熱處理設備，設計或選定裝夾具，作出熱處理工藝卡。最后，寫出設計說明書，說明書中要求對各熱處理工序的工藝參數的選擇依據和各熱處理后的顯微組織作出說明。

1.3 熱處理工藝設計的方法 熱處理工藝的最佳方案是在能夠保證達到根據零件使用性能和由產品設計者提出的熱處理技術要求的基礎上，設計的一種高質量、低成本、低能耗、清潔、高效、精確的熱處理工藝方法，通過綜合經濟技術分析，確定最佳熱處理工藝方案。最后，編寫主要熱處理工序的操作守則。熱處理工藝課程設計內容和步驟 2.1 課題工件簡圖 課題工件簡圖如圖2.1 圖2.1 工件示意圖（單位：mm）材料：20CrMnMo 2.2 技術要求：

1.由于齒面硬度很高，具有很強的抗點蝕和耐磨損性能；

心部具有很好的韌性，表面經硬化后產生的殘余應力，大大提高了齒根強度；

一半齒面硬度范圍56～63HRC。

2.簡要流程：下料-鍛造-正火-粗加工-滲碳-淬火-低溫回火-精磨-成品。

2.3 特點 1.加工性能好。

2.熱處理畸變較大，熱處理后應磨齒，可以獲得高的精度。

2.4 適用范圍 廣泛用于要求承載能力高，抗沖擊性能好，精度高，體積小的中型一下齒輪，多出應用于汽車變速器，分動箱，起動機及驅動橋的各類齒輪以及拖拉機的動力傳送裝置的各類齒輪，20CrMnMo的性能要比20CrMnTi的性能相對較硬。

2.5 齒輪的性能要求及為何選用20CrMnMo 為保證齒輪的正常工作,齒輪應具備以下主要性能: 1.高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強。除材料本身性能外，還可以依靠齒輪的表面強化處理來實現。

2.齒面具有高的硬度和耐磨性，以防止黏著磨損和應力磨損。耐磨性的提高，主要依靠提高表面硬度和降低摩擦因數來實現。

3.齒輪心部具有足夠的強度和韌性，以提高承載能力。

常用的滲碳鋼有20CrMnMo，20CrMnTi。本次設計我用的是20CrMnMo。20CrMnMo淬火溫度850℃，只需要一次，冷卻方式與20CrMnTi一樣，都采用油冷，一般可制造小雨300mm的高速，中載，受沖擊和磨損的重要零件，適用于拖拉機變速箱齒輪，離合器軸和車輛上的主動軸，但某些方面優于20CrMnTi。

表2.1 20CrMnMo的化學成分[1] C Si Mn Cr Mo P,S Ni C 0.17～0.23 0.17～0.37 0.90～1.20 1.10～1.40 0.20～0.30 ≤0.0.35 ≤0.30 ≤0.30 2.6 化學成分作用 鉻（Cr的影響）鉻為碳化物形成元素。它能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性；

阻止晶粒長大，增加鋼的淬透性，降低鋼的臨界冷卻速度。因而，使鋼在熱處理時，退火、正火、淬火的加熱溫度有所提高。并使它在油中便能淬硬。但它降低了鋼的馬氏體點，因而增加了鋼殘余奧氏體量。使鋼的奧氏體不穩定區域變為700-500℃和400-250℃。提高了鋼的硬度和強度，增加了鋼在高溫回火時強度降低的抗力。

鉬（Mo的影響）提高鋼的淬透性，熱強性，有二次硬化的作用，能降低回火脆性。

錳（Mn）降低鋼的Ac1和Ac3而使鋼在熱處理時的溫度有所降低。增加奧氏體的穩定性，降低鋼的臨界冷卻速度，但它使參與奧氏體量增加。可以減少鋼在淬火時的變形和增加鋼的強度和硬度。使鋼的回火脆性與晶粒長大的作用增大。

表2.2 20CrMnMo的熱處理基本參數[2] 臨界溫度 Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 Ms 溫度/℃ 710 830 620 740--20CrMnMo屬于亞共析鋼，緩慢冷卻到室溫后的組織為鐵素體+珠光體，從鋼的分類來看，20CrMnMo鋼屬于高級滲碳結構鋼，以加工和加熱并且性能良好，強度，塑性和韌性都比較高，過熱傾向小，無回火脆性，即可做滲碳鋼使用，也可作為調質鋼使用，滲碳淬火后具有較高的抗彎強度和耐磨性，但是磨削時容易產生裂紋，淬火以及低溫揮霍具有良好的綜合力學性能和低溫沖擊任性。20CrMnMo鋼采用低溫回火，表面可獲得60-65HRC的高硬度。

20CrMnMo的含碳量為0.2%屬于低碳鋼，滲碳時保證了碳元素的正常滲入。鋼中合金元素為Cr小于1.4%，Mn小于1.2%,Mo小于0.3%。加工時要對20CrMnMo進行表面滲碳處理，滲碳淬火后表面得到高談馬氏體，具有較高的耐磨性。

2.7 20CrMnMo鋼的淬透性曲線 如圖2.2 20CrMnMo鋼淬透性曲線 圖2.2 鋼淬透性曲線[3] 2.8 淬透性 淬透性：淬透性隨著淬火溫度提高而增加，因為溫度升高，奧氏體晶粒尺寸增大，淬透性提高。但是如果溫度過高，奧氏體晶粒過于粗大淬火后會產生開裂或者變形。

2.9 滲碳熱處理工藝規范 表2.3 滲碳熱處理工藝規范[3] 滲碳/℃ 淬火溫度/℃ 淬火冷卻/℃ 回火溫度/℃ 回火冷卻 920～940 爐內降溫至830～850 油冷 180～200 空冷 2.10 鋼的等溫轉變和連續冷卻轉變 如圖2.3 鋼的等溫轉變圖和連續冷卻轉變 圖2.3 鋼的等溫轉變和連續冷卻轉變[3] 3 熱處理工藝方案以及參數論述 3.1 熱處理工藝流程 簡要流程：下料-鍛造-正火-粗加工-滲碳-淬火-低溫回火-精磨-成品。

3.2 熱處理工藝方案論證 3.2.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式 表3.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式[4] 正火 滲碳 870±10℃ 925±10℃ 35min 2.5h 空冷 空冷 低溫回火 160±10℃ 0.5h 空冷 3.2.2 熱處理方案制定 20CrMnMo鋼經熱加工后,必須經過預備熱處理來降低硬度,消除熱加工時造成的組織缺陷,細化晶粒,改善組織,為最終熱處理做好準備,對于20CrMnMo鋼而言,正火可以細化晶粒,是組織均勻化,消除切削加工后的組織櫻花現象和去除內應力.接著進行滲碳淬火,得到高強度,高硬度,高抗彎強度和耐磨性,滿足加工齒輪的使用要求。

經過滲碳后,僅使表面層的含碳量提高0.7%～1.05%,仍達不到表層高硬度和耐磨的要求.因此,滲碳后還需要淬火和低溫回火,使工件表層具有高的硬變和耐磨性.滲碳的目的是提高工件表面碳濃度,以便淬火后達到提高表面硬度和耐磨性的目的.滲碳后淬火加低溫回火是達到表層高硬度的熱處理方式,淬火后低溫回火,表層得到回火馬氏體組織,耐磨性達到較高水平,淬火的目的是提高硬度,淬火使得到盡量多的馬氏體組織,得到高硬度,回火是為了馬氏體二次分解形成索氏體,以便得到良好的機械性能。

3.3 熱處理方案 3.3.1 正火 1.正火的目的 ①正火可以細化晶粒,使組織均勻化。

②消除切削加工后的組織硬化現象和去除內應力。

③消除共析鋼中的網狀硬化物,為熱處理做好組織準備。

2.加熱溫度 加熱溫度:870±10℃ 因為20CrMnMo是亞共析鋼，鋼中含有碳化物形成元素。為使合金中難溶的特殊碳化物溶入奧氏體中，使奧氏體合金化程度增高，正火的加熱溫度為Ac3以上30～50℃，20CrMnMo的含碳量為0.20%，Ac3為830℃，所以將鋼件的加熱溫度確定為870℃。

3.加熱方式 采用到溫加熱的方法,是指當爐溫加熱到指定的溫度時,再將工件裝進熱處理爐進行加熱,原因是加熱速度過快,節約時間。

保溫時間=保溫時間系數×有效尺寸，保溫時間用τ表示。合金鋼保溫時間系數α（mm/min）保溫時間=保溫時間系數×裝爐修正系數×工件厚度。工件加熱保溫時間與加熱介質，材料成分，爐溫，工件的形狀和大小，裝爐量和裝爐量等因素有關。一般用經驗公式來計算保溫時間：保溫時間=保溫時間系數×裝爐系數×工件的有效厚度。合金結構鋼選擇750~900℃井式電阻爐加熱的保溫時間系數α選為1.5，裝爐系數K一般選擇1.4。工件的有效厚度為D=(10*3)／2=15mm 所以τ=α×K×D=1.5×1.4×15=31.5min取35min。

3.3.2 正火工藝曲線 如圖3.1 正火工藝曲線 圖3.1 正火工藝曲線 3.3.3 正火冷卻 ⑴冷卻方式采用出爐空冷⑵冷卻介質是空氣⑶正火組織產生細珠光體。

3.4 20CrMnMo的滲碳工藝 3.4.1 滲碳的目的 滲碳的具體方法是將工件置入具有活性滲碳介質中，加熱到900--950℃的單相奧氏體區，保溫足夠時間后，使滲碳介質中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳，心部仍保持原有成分。

相似的還有低溫滲氮處理。這是金屬材料常見的一種熱處理工藝，它可以使滲過碳的工件表面獲得很高的硬度，提高其耐磨程度。

滲碳可以在多方面提高鋼件的機械性能,可以提高鋼件的硬度和耐磨性,降低沖擊任性和斷裂韌性(沖擊韌性和斷裂任性隨著表面碳含量的越高,碳層越深,降低的越多),同事可以提高疲勞強度.采用爐內滴注式氣體滲碳，高溫下甲醇的裂解產物H2O,CO2等將CH4和[C]氧化。可使爐氣成分和碳勢保持在一定范圍內 滲碳溫度:目前在生產上廣泛使用的溫度920-940℃.通常滲碳的溫度選擇要根據滲層的深度確定。根據本次材料以及用途決定滲層深度為0.9-1.2，滲碳溫度為925±10℃。

3.4.2 滲碳過程 1.保溫時間;采用的滲碳介質是煤油,并且滲碳保溫時間是2.5小時。

公式為：? δ(mm)：滲碳層深度；

K：與滲碳溫度有關的系數925℃時K=0.633；

t(min)：滲碳保溫時間。經計算選滲碳時間t=（0.9/0.63）×（0.9/0.63）=2.01h≈2.5h。

2.冷卻方法 空冷。

3.滲碳后的組織 表面為碳化物+珠光體，心部為珠光體;4.20CrMnMo鋼滲碳工藝曲線 如圖3.2 20CrMnMo鋼滲工藝曲線 溫度 925℃ 30min 1h 2h 850℃ 排氣 強滲 降溫 保溫 圖3.2 鋼滲碳工藝曲線 5.滲碳后的組織性能分析 降低滲碳溫度,具有節能降耗、減小工件變形、減小材料晶粒粗化傾向、細化組織等優點滲碳層硬度梯度趨于平緩。

3.5 20CrMnMo的淬火工藝 3.5.1 滲碳后一次重新加熱淬火的目的 提高硬度和耐磨性，如刃具，量具，模具等；

提高強韌性，提高耐腐蝕性和耐熱性。

3.5.2 淬火事項 1.淬火溫度 840±10℃，依據亞共析鋼加熱溫度選用AC3+（30-50℃），這樣既能保證充分奧氏體化，又保持奧氏體晶粒細小。

2.保溫時間 淬火加熱時間包括升溫和保溫時間兩個時間段，升溫時間包括想變重結晶時間，保溫時間實際上只考慮碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需要的時間。

公式：t=×K×D t:保溫時間（min），a：鋼在不同介質中加熱時的保溫系數（min／mm）(這里取1.2)，k：零件裝爐調整系數（1.3），D：零件有效厚度（15mm），因此此次保溫時間為 t=23.4min，所以時間為0.5h。

3.淬火后組織 表面是高碳馬氏體+碳化物+殘余奧氏體；

心部是低碳馬氏體+殘余奧氏體。

4.淬火工藝曲線 如圖3.3淬火工藝曲線 圖3.3 淬火工藝曲線 5.淬火過程中組織轉變分析 正常加熱冷卻：工件加熱到860℃后珠光體轉變為奧氏體，保溫時組織不變，晶粒細化，出爐油冷到室溫可以獲得馬氏體和少量殘余奧氏體，具有很高的耐磨性和硬度。

3.6 低溫回火工藝 3.6.1 回火的目的 回火是將淬火后的零件加熱到A1一下的某一溫度，保溫一定時間后，以適當的形式冷卻到室溫的熱處理工藝。

回火的主要目的是使零件有高的硬度和耐磨性,消除了淬火應力與脆性，改善了零件淬火后的韌性及組織穩定性。并且，降低或消除淬火引起的殘余應力。由于淬火馬氏體和殘余奧氏體都是不穩定組織，在工件中會發生分解，從而導致工件的尺寸不精確。某些碳含量較高的鋼制大型零件或復雜零件甚至淬火后在等待回火的期間就發生突然爆裂。所以說，淬火零件不經回火就投入使用時危險地，也是不允許的。

滲碳和碳氮共滲淬火后的零件，一般要進行低溫回火處理。低溫回火時，馬氏體發生分解，得到回火馬氏體，淬火內應力得到部分消除，淬火時產的微紋也大部分得到愈合，因此低溫回火也可以在很少降低硬度的同時使鋼的韌性明顯提高。

3.6.2 回火溫度 回火加熱溫度選擇160±10℃。

依據：在低溫回火時馬氏體發生分解，析出碳化物成為馬氏體，淬火內應力得到部分消除，淬火時產生的微紋也大部分也得到愈合，因此低溫回火也可以在很少降低硬度的同時使鋼的韌性明顯提高。通常滲碳和滲氮零件的回火溫度是﹤180℃。

3.6.3 加熱介質 加熱介質：空氣。

3.6.4 保溫時間 保溫時間為1.5h 確定回火保溫時間一般的做法是根據工件的截面厚度而定，一般每25mm厚度保溫1-2h，溫度高可酌情縮短。

回火的保溫時間一般為1-3小時。

3.6.5 回火工藝曲線 回火工藝曲線 如圖3.4所示 圖3.4 回火工藝曲線 3.6.6 冷卻方式 冷卻方式：出爐空冷。

總的熱處理工藝曲線 4.1 熱處理總工藝曲線 如圖4.1 熱處理總工藝曲線 圖4.1 熱處理總工藝曲線 4.2 選擇加熱設備 4.2.1 裝置選擇：井式電阻爐 表4.1 RJ3-75-9井式電阻爐產品規格及技術參數[5] 型號 功率/kw 電壓/V 相數 額定溫度/℃ 爐膛尺寸（直徑深度）/mmmm 爐溫850℃時的指標 空爐損耗功率/kw 空爐升溫時間/h 最大裝載量/kg RJ2-40-9 40 380 3 950 600×800 9 2.5 350 材料是20CrMnMo，它的正火溫度在870℃左右。考慮到中溫爐在中溫測量時比較準確，因而選用中溫井式爐。

4.2.2 井式爐示意圖 如圖4.2 井式爐示意圖 如圖4.2 井式爐示意圖[6] 4.3 井式滲碳爐 滲碳爐是新型節能周期作業式熱處理電爐，主要供鋼制零件進行氣體滲碳。由于選用超輕質節能盧琛材料和先進的一體化水冷爐用密封風機，滲碳爐爐溫均勻，升溫快，保溫好，工件滲碳速度加快，滲碳氣氛均勻，滲層均勻，在爐壓提高時，無任何泄漏。提高了生產效率和滲碳質量。

4.3.1 井式氣體滲碳爐型號規格及技術數據 表4.2 RQ3-75-9 950℃井式氣體滲碳爐的型號規格及技術數據[7] 額定功率KW 額定電壓V 額定溫度℃ 加熱區數 電熱原件接法 工作空間尺寸（直徑×深）空爐升溫時間h 空爐損耗功率KW 最大裝載量 75 380 950 1 Y 450×900 ≦2.5 ≦14 ≦220 4.4 井式氣體滲碳爐 如圖4.3 井式氣體滲碳爐 如圖 4.3井式氣體滲碳爐[8] 1—滲碳工件 2—耐熱罐 3—加熱元件 4—風扇 5—液體滲碳劑 6—廢氣 7—沙封。

工裝圖 5.1 工裝圖及裝件 如圖5.1工裝圖 如圖5.1 工裝圖 5.2 裝件 底面一圓盤中，中間兩個圓盤通孔若干，整個工裝筐由底盤，中間支撐軸以及工件固定桿組成，使用時將工裝筐置于平地，將每個齒輪水平套進工件固定桿，每個工件固定桿之間距離固定，防止工件與工件之間相互接觸，磨損，導致淬火不均勻，每個工件之間擺放位置井然有序，節省空間，大量提升了空間利用率。中間軸設計為彎鉤，方便勾吊。

裝爐量：16*6=96.6 工序質量檢驗 檢查主軸的外觀表面，滲層深度，硬度，金相組織是否達到設計的要求 1.外觀：表面無損傷，燒傷，眼中腐蝕等缺陷；

使用測量工具測量，用顯微鏡看表面是否有裂紋。

2.滲層深度的檢測。打斷試樣，磨光，腐蝕。

3.硬度的檢測。60-65HRC，洛氏硬度計打硬度 4.金相組織：馬氏體，殘余奧氏體以及少量條狀碳化物采用《重載齒輪滲碳金相檢驗》評定。

5.工件變形檢驗：根據圖樣技術檢驗工件撓曲變形，尺寸及幾何形狀的變化。

熱處理工藝過程中常見缺陷分析 7.1 常見的淬火及防護措施 表7.1 淬火缺陷及其產生的原因及預防措施[9] 缺陷 產生原因 預防措施 硬度不 足 ①亞共析剛加熱不足，有未溶鐵素體 ②冷卻速度不夠 ③在淬火介質中停留時間不夠 ④氧化和脫碳導致淬火后的硬度降低 ①正確選擇并嚴格控制加熱溫度，保留時間和爐溫的均勻性 ②合理選擇淬火介質；

控制淬火介質的溫度不超過最高使用溫度；

定期檢查或更換淬火介質 ③正確控制在淬火介質中的停留時間 ④采取防氧化脫碳措施；

采用下線加熱溫度；

在600℃左右預熱，然后再加熱到淬火溫度，縮短高溫加熱時間 7.2 常見的滲碳缺陷及防護措施 表7.2 常見滲碳缺陷原因以及防止措施[10] 常見缺陷 產生原因 防止方法 表面碳質量分數低 1.爐溫低 2.滲劑滴量少 3.爐子漏氣 4.工件表面不干凈 1.校檢儀表，調整溫度 2.按工藝規范調整滴量 3.檢查爐子密封性 4.清理工件表面，補滲 滲層深度不夠 1.保溫時間不夠 2.表面碳質量分數低 1.適當延長保溫時間 2.按正常滲劑滴量補滲 滲層不均勻 1.爐溫不均勻 2.零件表面不清潔，有銹點、油污 1.合理裝爐，盡量使工件之間間隙均勻 2.裝爐前嚴格清洗零件表面 碳化物出現網狀分布 1.淬火溫度低或保溫時間不夠 2.淬火冷卻過程慢.滲層表面濃度過高 1.適當提高淬火溫度，采用兩次淬火 2.冷卻操作要迅速，正確 3.降低滲劑活性，嚴格控制碳勢 淬火后變形 1.淬火方式錯誤 2.淬火冷卻速度過大 3淬火加熱溫度過高 1.制定正確的淬火方式，嚴格按照操作流程進行 2.選擇合適的淬火介質，3.選擇正確的淬火加熱溫度 表面貧碳或脫碳 1.爐內氣氛碳勢過低 2.高溫出爐后在空氣中緩冷時氧化脫碳 1.在碳勢較高的滲碳介質中進行補碳 2.脫碳層小于0.02mm下采用磨去或噴丸等方法補救 8 心得體會 通過3周的課程設計，讓我學到了很多。在這3周之中不僅讓我見識到了熱處理這項工藝的嚴謹性。也檢驗我所學的知識，還培養了我如何從不同角度思考一件事情，然后動腦去完成這件事情。我十分享受這個過程，什么都靠自己動手，還可以和同學互相探討，相互學習。

通過這次課程設計，本人在多方面都有所提高，無論是課程上的理論知識還是實際操作本領，掌握了許多以前不懂得計算機知識，繪圖能力，熟悉了規范和標準，同事也了解各科相關的知識，也讓我認清自己，認識到自己的不足。我發現了以前很多搞不懂的更加清晰的呈現在我眼前，讓我學習更加有動力，也讓我今后在我從事的崗位更有信心。熱處理是一門很有技術含量，很有發展潛力的技術，在這門技術發展這么多年來，依然有這么高的魅力，由于自己的設計能力有限，在設計中也難免出現錯誤，懇請老師們多多指點。

最后謝謝老師給我這次機會來鍛煉我們，辛苦為我們選課。參考文獻 [1]楊滿.實用熱處理技術手冊.機械工業出版社.2010：100—110 [2]胡光立.鋼鐵熱處理實用技術.化學工業大學出版社，2008年：155—200 [3]任頌贊，張靜江，陳質如.鋼鐵的金相圖譜.上海科技文獻出版社.2003年6 [4]《熱處理工藝手冊》編寫組，熱處理手冊1-4，機械工業出版社，1982年12 [5]葉宏.金屬熱處理原理與工藝[M].北京：化學工業出版社.2011.6：137-138 [6]《齒輪熱處理手冊》陳保華，熱處理，機械工業出版社 [7]范逸明。簡明金屬熱處理手冊。國防工業出版社，2006年3月 [8]樊東黎，徐躍明，楊滿.熱處理技術數據手冊.機械工業出版社，2006：158—187 [9]葉宏.金屬熱處理原理與工藝[M].北京：化學工業出版社.2011.6：137-138 [10]李國斌.熱處理工藝規范與數據手冊.北京：化學工業出版社.2012.9:85-85