齿轮生产工艺流程

齿轮生产工艺流程

展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的，用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。齿数不同的齿轮，只要模数和齿形角相同，都可以用同一把刀具来加工。用展成原理加工齿形的方法有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。展成法的加工精度和生产率都较高，刀具通用性好，所以在生产中应用十分广泛。

一、滚齿

（一）滚齿的原理及工艺特点

滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理，相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合，见图9-24所示。滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮，又能加工蜗轮；既可加工渐开线齿形，又可加工圆弧、摆线等齿形；既可加工大模数齿轮，大直径齿轮。

滚齿可直接加工8~9级精度齿轮，也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度，但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成，参加切削的刀齿数有限，因而齿面的表面粗糙度较粗。为了提高滚齿的加工精度和齿面质量，宜将粗精滚齿分开。

（二）滚齿加工质量分析

1.影响传动精度的加工误差分析

影响齿轮传动精度的主要原因是在加工中滚刀和被切齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮

的径向误差；相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮的切向误差。

(1)齿轮的径向误差齿轮径向误差是指滚齿时，由于齿坯的实际回转中心与其基准孔中心不重合，使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的周节累积公差，如图9—4所示。

齿轮的径向误差一般可通过测量齿圈径向跳动△Fr反映出来。切齿时产生齿轮径向误差的主要原因如下：

①调整夹具时，心轴和机床工作台回转中心不重合。

②齿坯基准孔与心轴间有间隙，装夹时偏向一边。

③基准端面定位不好，夹紧后内孔相对工作台回转中心产生偏心。

(2)齿轮的切向误差齿轮的切向误差是指滚齿时，实际齿廓相对理论位置沿圆周方向(切向)发生位移，如图9-5所示。当齿轮出现切向位移时，可通过测量公法线长度变动公差△Fw来反映。

切齿时产生齿轮切向误差的主要原因是传动链的传动误差造成的。在分齿传动链的各传动元件中，对传动误差影响最大的是工作台下的分度蜗轮。分度蜗轮在制造和安装中与工作台回转中心不重合（运动偏心），使工作台回转中发生转角误差，并复映给齿轮。其次，影响传动误差的另一重要因素是分齿挂轮的制造和安装误差，这些误差也以较大的比例传递到工作台上。

2.影响齿轮工作平稳性的加工误差分析

影响齿轮传动工作平稳性的主要因素是齿轮的齿形误差△ff和

基节偏差△fpb。齿形误差会引起每对齿轮啮合过程中传动比的瞬时变化；基节偏差会引起一对齿过渡到另一对齿啮合时传动比的突变。齿轮传动由于传动比瞬时变化和突变而产生噪声和振动，从而影响工作平稳性精度。滚齿时，产生齿轮的基节偏差较小，而齿形误差通常较大。下面分别进行讨论。

(1)齿形误差

齿形误差主要是由于齿轮滚刀的制造刃磨误差及滚刀的安装误差等原因造成的，因此在滚刀的每一转中都会反映到齿面上。常见的齿形误差有如图9-6所示的各种形式。图a为齿面出棱、图b为齿形不对称、图c为齿形角误差、图d为齿面上的周期性误差、图e为齿轮根切。

由于齿轮的齿面偏离了正确的渐开线，使齿轮传动中瞬时传动比不稳定，影响齿轮的工作平稳性。

典型齿轮零件加工工艺分析

圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产批量及生产条件不同而采用不同的工艺方案。下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。

一、普通精度齿轮加工工艺分析

（一）工艺过程分析

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ⅠⅡ齿号ⅠⅡ

模数 2 2 基节偏差±0.016 ±0.016

齿数28 42 齿形公差0.017 0.018

精度等级7GK 7JL 齿向公差0.017 0.017

公法线长度变动量0.039 0.024 公法线平均长度21.36 0－0.05

27.6 0－0.05

齿圈径向跳动0.050 0.042 跨齿数 4 5

表9－6双联齿轮加工工艺过程

序号工序内容定位基准

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15 毛坯锻造

正火

粗车外圆及端面，留余量1.5～2mm，钻镗花键底孔至尺寸φ30H12 拉花键孔

钳工去毛刺

上芯轴，精车外圆，端面及槽至要求

检验

滚齿（z＝42），留剃余量0.07～0.10 mm

插齿（z＝28），留剃余量0.0,4～0.06 mm

倒角（Ⅰ、Ⅱ齿12°牙角）

钳工去毛刺

剃齿（z＝42），公法线长度至尺寸上限

剃齿（z＝28），采用螺旋角度为5°的剃齿刀，剃齿后公法线长度至尺寸上限

齿部高频淬火：G52

推孔

珩齿

总检入库外圆及端面

φ30H12孔及A面

花键孔及A面

花键孔及B面

花键孔及A面

花键孔及端面

花键孔及A面

花键孔及A面

花键孔及A面

花键孔及A面

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。

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。

（二）定位基准的确定

定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。

1）内孔和端面定位选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高，广泛用于成批生产中。

2）外圆和端面定位齿坯内孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找

正效率低，一般用于单件小批生产。

（三）齿端加工

如图9－18所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。

用铣刀进行齿端倒圆，如图9－19所示。倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动（每加工一齿往复摆动一次）。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。

齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚（插）齿之后。

齿轮加工工艺流程介绍齿轮，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。齿轮加工机床是一种复杂的机床系统，是汽车行业的关键设备，世界上各汽车制造强国如美国、德国和日本等也是齿轮加工机床制造强国。据统计，我国80%以上的汽车齿轮由国产制齿装备加工完成。同时，汽车产业消费了60%以上的齿轮加工机床，汽车产业将一直是机床消费的主体。

齿轮加工工艺

1.铸造制坯热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯铸造工艺。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门路轴类制坯，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终极热处理做组织预备，以有效减少热处理变形。所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi,一般的正火由于受职员、设备和环境的影响比较大，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终极热处理，使得热变形大而无规律，零件质量无法控制。为此，采用等温正火工艺。实践证实，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。从而进步了齿坯精度，确保了后序齿轮的加工质量。另外，数控车床加工的高效率还大大减少了设备数目，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，固然调整维护方便，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进步使用寿命，一般能进步90%以上，有效地减少了换刀次数和刃磨时间，效益显着。

5.剃齿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上风被广泛应用于大批量汽车齿轮生产中。公司自1995 年技术改造购进意大利公司专用径向剃齿机以来，在这项技术上已经应用成熟，加工质量稳定可靠。

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。公司引进的是德国劳易公司的连续渗碳淬火生产线，获得了满足的热处理效果。

7.磨削加工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，以进步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，获得满足的产品质量。

8.修整这是变速器、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。