典型零件的选材与工艺路线分析..

工艺路线为：
下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高频淬火及回火→精磨
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1齿轮选材
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冲击载荷小的低速齿轮也可采用HT250、HT350、QT600－2等铸铁制造。 机床齿轮除选用金属齿轮外，有的还可改用塑料齿轮。 聚甲醛（或单体浇铸尼龙），工作时传动平稳，噪声减少， 长期使用无损坏，且磨损很小
高温正火（950℃）是为了获得细珠光体基体的组织，以满足强度要求。 正火后的高温回火（560℃）是为了消除正火时产生的内应力。 轴颈气体渗氮（渗氮温度570℃）是在保证不改变组织及加工精度的 前提下提高轴颈表面硬度和耐磨性。
二、轴类零件的失效方式
（1）长期交变载荷下的疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）。 （2）大载荷或冲击载荷作用引起的过量变形甚至断裂。 （3）与其他零件相对运动时产生的表面过度磨损等。
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8.1轴类件选材
单元35- 2
三、轴类零件的性能要求
（1）良好的综合机械性能：足够的强度，塑性和一定的韧性。 （2）高的疲劳强度，对应集中敏感性低，以防疲劳断裂； （3）足够的淬透性，热处理后表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨损失效; （4）良好的切削加工性能，价格便宜。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1齿轮选材
单元34- 1
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析 8.1 齿轮选材 齿轮主要用于传递扭矩和调节速度， 一. 齿轮的工作条件
1.由于传递扭矩，齿根承受很大的变弯曲应力；
2.换挡、启动或啮合不均时，齿部承受一定冲击载荷；
3.齿面相互滚动或滑动接触，承受很大的接触压应力及摩擦力的作用。
四、轴类件的选材 一般用经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造。
一般轴类零件，可选优质碳结构钢：35、40、45、50钢等，其中45钢最常用。 当载荷较大并要求限制轴的外形、尺寸和重量，或轴颈的耐磨性等要求高时 采用合金钢 ：20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。 还可以采用球墨铸铁和高强度灰铸铁作为轴的材料，特别是曲轴的材料
喷丸—增大表层压应力，提高疲劳强度，并清除氧化皮。
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8.2轴类件选材
单元35- 1
8.2 轴类件选材
轴是机器上的最重要零件之一，一切回转运动的零件， 如齿轮、凸轮等都装在轴上。所以，轴主要起传递运 动和转矩的作用。 一、轴类件的工作条件
（1）轴类零件工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用； （2）轴与轴上零件有相对运动，相互间存在摩擦和磨损； （3）轴在高速运转过程中会产生振动，使轴承受冲击载荷； （4）多数轴会承受一定的过载载荷。
三、齿轮材料的性能要求
1.高的弯曲疲劳强度； 2. 高的接触疲劳强度和耐磨性；
3. 较高强度和冲击韧性。
还要求有较好的热处理工艺性能，例如热处理变形小，或变形有一定规律等。
四、典型齿轮选材举例
1.机床齿轮
机床变速箱齿轮担负传递动力，改变运动速度和方向的任务。 工作条件较好，转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈冲击。 一般可选中碳钢制造，为了提高淬透性，也可选用中碳合金钢。
功能：输出内燃机功率，并驱动内燃机内其他运动机构。 工作条件：承受弯曲、扭转、剪切、拉压、冲击等交变应力的复杂作用， 应力分布很不均匀；另外，曲轴颈与轴承发生滑动摩擦。 性能要求：高强度，足够的冲击韧性、弯曲、扭转疲劳强度和刚度， 轴颈高硬度和耐磨性。
选材：锻钢曲轴主要由优质中碳钢和中碳合金钢制造， 如35、40、40Cr，35CrMo钢等
2. 汽车齿轮
汽车齿轮功能—在变速箱中，通过它改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比； 在差速器中，齿轮增加扭矩，并调节左右轮的转速。全部 发动机动力均通过齿轮传给车轴，推动汽车运行。 工作条件—汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、 心部强度以及冲击韧性等，均要求比机床齿轮高。 选材—用低碳钢进行渗碳处理来作重要齿轮。我国应用最多的 是合金渗碳钢20CrMnTi，
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1轴类件选材
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工艺路线：
锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火及低温回火→磨削加工。 如果这类机床主轴的载荷较大，可用40Cr钢制造。当承受较大的冲击 载荷和疲劳载荷时，则可采用合金渗碳钢制造，如20Cr或20CrMnTi等。
2. 内燃机曲轴选材
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8.1轴类件选材
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铸造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁以及合金铸铁等制造，
如ZG45、QT600-3、Q700-2、KTZ450-5、KTZ500-4等。
如：175A型农用柴油机曲轴可选用QT700-2。 工艺路线：铸造→高温正火→高温回火→切削加工→轴颈气体渗氮
二、齿轮的失效形式 1.疲劳断裂 常常一齿断裂引起数齿甚至所有齿的断裂。 2.齿面磨损 由于齿面接触区摩擦，使齿厚变小， 3. 齿面接触疲劳破坏
在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹，微裂纹的发展，引起点状剥落
4. 过载断裂
是冲击载荷过大造成的断元34- 2
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1齿轮选材
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工艺路线：下料→锻造→正火→切削加工→渗碳→、淬火 及低温回火→喷丸→磨削加工 正火—可消除锻造应力，均匀组织，改善切削加工性， 改善齿轮表面加工质量。
渗碳、淬火及低温回火—得到表面高硬度、高耐磨性和接触疲劳抗力。 由于合金元素提高淬透性，淬火、回火后可 使心部获得较高的强度和足够的冲击韧性。
第八章 典型零件的选材与工艺路线分析
8.1轴类件选材
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五、典型轴的选材 1. 机床主轴选材
工作条件：主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用，但载荷 和转速不高，冲击载荷也不大
性能要求：具有一般综合机械性能即可满足要求。但大端的 轴颈、锥孔与卡盘、顶尖之间有摩擦，这些部 位要求有较高的硬度和耐磨性。 选材：可选用45钢，热处理工艺为调质处理，硬度要求 为220HB－250HB；轴颈和锥孔进行表面淬火， 硬度要求为52HRC。