典型零件加工工藝(DOC18)
典型零件加工工藝
生產(chǎn)實際中，零件的結(jié)構(gòu)千差萬別，但其基本幾何構(gòu)成不外是外圓、內(nèi)孔、平面、螺紋、齒面、曲面等。很少有零件是由單一典型表面所構(gòu)成，往往是由一些典型表面復(fù)合而成，其加工方法較單一典型表面加工復(fù)雜，是典型表面加工方法的綜合應(yīng)用。下面介紹軸類零件、箱體類和齒輪零件的典型加工工藝。
第一節(jié) 軸類零件的加工
一、軸類零件的分類、技術(shù)要求
軸是機械加工中常見的典型零件之一。它在機械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等如圖6-1，其中階梯傳動軸應(yīng)用較廣，其加工工藝能較全面地反映軸類零件的加工規(guī)律和共性。
根據(jù)軸類零件的功用和工作條件，其技術(shù)要求主要在以下方面：
⑴ 尺寸精度 軸類零件的主要表面常為兩類：一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT 5~IT7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為IT6~IT9。
⑵ 幾何形狀精度 主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。
⑶ 相互位置精度 包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。
⑷ 表面粗糙度 軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟性來確定。支承軸頸常為0.2~1.6μm，傳動件配合軸頸為0.4~3.2μm。
⑸ 其他 熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。
二、軸類零件的材料、毛坯及熱處理
1．軸類零件的材料
⑴ 軸類零件材料 常用45鋼，精度較高的軸可選用40Cr、軸承鋼GCr15、彈簧鋼65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對高速、重載的軸，選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。
⑵ 軸類毛坯 常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。
2．軸類零件的熱處理
鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。
表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。
精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進行低溫時效處理。
三、軸類零件的安裝方式
軸類零件的安裝方式主要有以下三種。
1．采用兩中心孔定位裝夾
一般以重要的外圓面作為粗基準定位，加工出中心孔，再以軸兩端的中心孔為定位精基準；盡可能做到基準統(tǒng)一、基準重合、互為基準，并實現(xiàn)一次安裝加工多個表面。中心孔是工件加工統(tǒng)一的定位基準和檢驗基準，它自身質(zhì)量非常重要，其準備工作也相對復(fù)雜，常常以支承軸頸定位，車（鉆）中心錐孔；再以中心孔定位，精車外圓；以外圓定位，粗磨錐孔；以中心孔定位，精磨外圓；最后以支承軸頸外圓定位，精磨（刮研或研磨）錐孔，使錐孔的各項精度達到要求。
2．用外圓表面定位裝夾
對于空心軸或短小軸等不可能用中心孔定位的情況，可用軸的外圓面定位、夾緊并傳遞扭矩。一般采用三爪卡盤、四爪卡盤等通用夾具，或各種高精度的自動定心專用夾具，如液性塑料薄壁定心夾具、膜片卡盤等。
3．用各種堵頭或拉桿心軸定位裝夾
加工空心軸的外圓表面時，常用帶中心孔的各種堵頭或拉桿心軸來安裝工件。小錐孔時
常用堵頭；大錐孔時常用帶堵頭的拉桿心軸，如圖6-2。
四、軸類零件工藝過程示例
1．CA6140車床主軸技術(shù)要求及功用
圖6-3為CA6140車床主軸零件簡圖。由零件簡圖可知，該主軸呈階梯狀，其上有安裝支承軸承、傳動件的圓柱、圓錐面，安裝滑動齒輪的花鍵，安裝卡盤及頂尖的內(nèi)外圓錐面，聯(lián)接緊固螺母的螺旋面，通過棒料的深孔等。下面分別介紹主軸各主要部分的作用及技術(shù)要求：
⑴ 支承軸頸 主軸二個支承軸頸A、B圓度公差為0.005mm，徑向跳動公差為0.005mm；而支承軸頸1∶12錐面的接觸率≥70%；表面粗糙度Ra為0.4?m；支承軸頸尺寸精度為IT5。因為主軸支承軸頸是用來安裝支承軸承，是主軸部件的裝配基準面，所以它的制造精度直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。
⑵ 端部錐孔 主軸端部內(nèi)錐孔（莫氏6號）對支承軸頸A、B的跳動在軸端面處公差為0.005mm，離軸端面300mm處公差為0.01 mm；錐面接觸率≥70%；表面粗糙度Ra為0.4?m；硬度要求45~50HRC。該錐孔是用來安裝頂尖或工具錐柄的，其軸心線必須與兩個支承軸頸的軸心線嚴格同軸，否則會使工件（或工具）產(chǎn)生同軸度誤差。
⑶ 端部短錐和端面 頭部短錐C和端面D對主軸二個支承軸頸A、B的徑向圓跳動公差為0.008mm；表面粗糙度Ra為0.8?m。它是安裝卡盤的定位面。為保證卡盤的定心精度，該圓錐面必須與支承軸頸同軸，而端面必須與主軸的回轉(zhuǎn)中心垂直。
⑷ 空套齒輪軸頸 空套齒輪軸頸對支承軸頸A、B的徑向圓跳動公差為0.015 mm。由于該軸頸是與齒輪孔相配合的表面，對支承軸頸應(yīng)有一定的同軸度要求，否則引起主軸傳動嚙合不良，當主軸轉(zhuǎn)速很高時，還會影響齒輪傳動平穩(wěn)性并產(chǎn)生噪聲。
⑸ 螺紋 主軸上螺旋面的誤差是造成壓緊螺母端面跳動的原因之一，所以應(yīng)控制螺紋的加工精度。當主軸上壓緊螺母的端面跳動過大時，會使被壓緊的滾動軸承內(nèi)環(huán)的軸心線產(chǎn)生傾斜，從而引起主軸的徑向圓跳動。
2．主軸加工的要點與措施
主軸加工的主要問題是如何保證主軸支承軸頸的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度，主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度以及它們對支承軸頸的位置精度。
主軸支承軸頸的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保證。磨削前應(yīng)提高精基準的精度。
保證主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度同樣應(yīng)采用精密磨削的方法。為了保證外錐面相對支承軸頸的位置精度，以及支承軸頸之間的位置精度，通常采用組合磨削法，在一次裝夾中加工這些表面，如圖6-4所示。機床上有兩個獨立的砂輪架，精磨在兩個工位上進行，工位Ⅰ精磨前、后軸頸錐面，工位Ⅱ用角度成形砂輪，磨削主軸前端支承面和短錐面。
主軸錐孔相對于支承軸頸的位置精度是靠采用支承軸頸A、B作為定位基準，而讓被加工主軸裝夾在磨床工作臺上加工來保證。以支承軸頸作為定位基準加工內(nèi)錐面，符合基準重合原則。在精磨前端錐孔之前，應(yīng)使作為定位基準的支承軸頸A、B達到一定的精度。主軸錐孔的磨削一般采用專用夾具，如圖6-5所示。夾具由底座1、支架2及浮動夾頭3三部分組成，兩個支架固定在底座上，作為工件定位基準面的兩段軸頸放在支架的兩個V形塊上，V形塊鑲有硬質(zhì)合金，以提高耐磨性，并減少對工件軸頸的劃痕，工件的中心高應(yīng)正好等于磨頭砂輪軸的中心高，否則將會使錐孔母線呈雙曲線，影響內(nèi)錐孔的接觸精度。后端的浮動卡頭用錐柄裝在磨床主軸的錐孔內(nèi)，工件尾端插于彈性套內(nèi)，用彈簧將浮動卡頭外殼連同工件向左拉，通過鋼球壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄端面，限制工件的軸向竄動。采用這種聯(lián)接方式，可以保證工件支承軸頸的定位精度不受內(nèi)圓磨床主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響，也可減少機床本身振動對加工質(zhì)量的影響。
主軸外圓表面的加工，應(yīng)該以頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準。但在主軸的加工過程中，隨著通孔的加工，作為定位基準面的中心孔消失，工藝上常采用帶有中心孔的錐堵塞到主軸兩端孔中，如圖6-2所示，讓錐堵的頂尖孔起附加定位基準的作用。
3．CA6140車床主軸加工定位基準的選擇
主軸加工中，為了保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準時，應(yīng)遵循基準重合、基準統(tǒng)一和互為基準等重要原則，并能在一次裝夾中盡可能加工出較多的表面。
由于主軸外圓表面的設(shè)計基準是主軸軸心線，根據(jù)基準重合的原則考慮應(yīng)選擇主軸兩端的頂尖孔作為精基準面。用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中將許多外圓表面及其端面加工出來，有利于保證加工面間的位置精度。所以主軸在粗車之前應(yīng)先加工頂尖孔。
為了保證支承軸頸與主軸內(nèi)錐面的同軸度要求，宜按互為基準的原則選擇基準面。如車小端1∶20錐孔和大端莫氏6號內(nèi)錐孔時， 以與前支承軸頸相鄰而它們又是用同一基準加工出來的外圓柱面為定位基準面（因支承軸頸系外錐面不便裝夾）；在精車各外圓（包括兩個支承軸頸）時，以前、后錐孔內(nèi)所配錐堵的頂尖孔為定位基面；在粗磨莫氏6號內(nèi)錐孔時，又以兩圓柱面為定位基準面；粗、精磨兩個支承軸頸的1∶12錐面時，再次用錐堵頂尖孔定位；最后精磨莫氏6號錐孔時，直接以精磨后的前支承軸頸和另一圓柱面定位。定位基準每轉(zhuǎn)換一次，都使主軸的加工精度提高一步。
4．CA6140車床主軸主要加工表面加工工序安排
CA6140車床主軸主要加工表面是?75h5、?80h5、?90g5、?105h5軸頸，兩支承軸頸及大頭錐孔。它們加工的尺寸精度在IT5~IT6之間，表面粗糙度Ra為0.4~0.8?m。
主軸加工工藝過程可劃分為三個加工階段，即粗加工階段（包括銑端面、加工頂尖孔、粗車外圓等）；半精加工階段（半精車外圓，鉆通孔，車錐面、錐孔，鉆大頭端面各孔，精車外圓等）；精加工階段（包括精銑鍵槽，粗、精磨外圓、錐面、錐孔等）。
在機械加工工序中間尚需插入必要的熱處理工序，這就決定了主軸加工各主要表面總是循著以下順序的進行，即粗車→調(diào)質(zhì)（預(yù)備熱處理）→半精車→精車→淬火-回火（最終熱處理）→粗磨→精磨。
綜上所述，主軸主要表面的加工順序安排如下：
外圓表面粗加工（以頂尖孔定位）→外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）→鉆通孔（以半精加工過的外圓表面定位）→錐孔粗加工（以半精加工過的外圓表面定位，加工后配錐堵）→外圓表面精加工（以錐堵頂尖孔定位）→錐孔精加工（以精加工外圓面定位）。
當主要表面加工順序確定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。對主軸來說非主要表面指的是螺孔、鍵槽、螺紋等。這些表面加工一般不易出現(xiàn)廢品，所以盡量安排在后面工序進行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需加工了，這樣可以避免浪費工時。但這些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面過程中損傷已精加工過的主要表面。
對凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應(yīng)安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、鍵槽等一般在外圓精車之后，精磨之前進行加工。主軸螺紋，因它與主軸支承軸頸之間有一定的同軸度要求，所以螺紋安排在以非淬火-回火為最終熱處理工序之后的精加工階段進行，這樣半精加工后殘余應(yīng)力所引起的變形和熱處理后的變形，就不會影響螺紋的加工精度。
5．CA6140車床主軸加工工藝過程
表6-1列出了CA6140車床主軸的加工工藝過程。
生產(chǎn)類型：大批生產(chǎn)；材料牌號：45號鋼；毛坯種類：模鍛件
表6-1 大批生產(chǎn)CA6140車床主軸工藝過程
（沿用吳拓主編《機械制造工程》（第2版）機械工業(yè)出版社2005年9月表5-5）
五、軸類零件的檢驗
1．加工中的檢驗
自動測量裝置，作為輔助裝置安裝在機床上。這種檢驗方式能在不影響加工的情況下，根據(jù)測量結(jié)果，主動地控制機床的工作過程，如改變進給量，自動補償?shù)毒吣p，自動退刀、停車等，使之適應(yīng)加工條件的變化，防止產(chǎn)生廢品，故又稱為主動檢驗。主動檢驗屬在線檢測，即在設(shè)備運行，生產(chǎn)不停頓的情況下，根據(jù)信號處理的基本原理，掌握設(shè)備運行狀況，對生產(chǎn)過程進行預(yù)測預(yù)報及必要調(diào)整。在線檢測在機械制造中的應(yīng)用越來越廣。
2．加工后的檢驗
單件小批生產(chǎn)中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗；大批大量生產(chǎn)時，常采用光滑極限量規(guī)檢驗，長度大而精度高的工件可用比較儀檢驗。表面粗糙度可用粗糙度樣板進行檢驗；要求較高時則用光學(xué)顯微鏡或輪廓儀檢驗。圓度誤差可用千分尺測出的工件同一截面內(nèi)直徑的最大差值之半來確定，也可用千分表借助V形鐵來測量，若條件許可，可用圓度儀檢驗。圓柱度誤差通常用千分尺測出同一軸向剖面內(nèi)最大與最小值之差的方法來確定。主軸相互位置精度檢驗一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準，在兩支承軸頸上方分別用千分表測量。
第二節(jié) 箱體類零件的加工
一、箱體零件概述
箱體類零件通常作為箱體部件裝配時的基準零件。它將一些軸、套、軸承和齒輪等零件裝配起來，使其保持正確的相互位置關(guān)系，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運動。因此，箱體類零件的加工質(zhì)量對機器的工作精度、使用性能和壽命都有直接的影響。
箱體零件結(jié)構(gòu)特點：多為鑄造件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工部位多，加工難度大。 箱體零件的主要技術(shù)要求：軸頸支承孔孔徑精度及相互之間的位置精度，定位銷孔的精度與孔距精度；主要平面的精度；表面粗糙度等。
箱體零件材料及毛坯：箱體零件常選用灰鑄鐵，汽車、摩托車的曲軸箱選用鋁合金作為曲軸箱的主體材料，其毛坯一般采用鑄件，因曲軸箱是大批大量生產(chǎn)，且毛坯的形狀復(fù)雜，故采用壓鑄毛坯，鑲套與箱體在壓鑄時鑄成一體。壓鑄的毛坯精度高，加工余量小，有利于機械加工。為減少毛坯鑄造時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，箱體鑄造后應(yīng)安排人工時效。
二、箱體類零件工藝過程特點分析
下面我們以某減速箱為例說明箱體類零件的加工。
1．箱體類零件特點
一般減速箱為了制造與裝配的方便，常做成可剖分的，如圖6-6所示，這種箱體在礦山、冶金和起重運輸機械中應(yīng)用較多。剖分式箱體也具有一般箱體結(jié)構(gòu)特點，如壁薄、中空、形狀復(fù)雜，加工表面多為平面和孔。
減速箱體的主要加工表面可歸納為以下三類：
⑴ 主要平面 箱蓋的對合面和頂部方孔端面、底座的底面和對合面、軸承孔的端面等。 ⑵ 主要孔 軸承孔（?150H7、?90H7）及孔內(nèi)環(huán)槽等。
⑶ 其它加工部分 聯(lián)接孔、螺孔、銷孔、斜油標孔以及孔的凸臺面等。
2．工藝過程設(shè)計應(yīng)考慮的問題
根據(jù)減速箱體可剖分的結(jié)構(gòu)特點和各加工表面的要求，在編制工藝過程時應(yīng)注意以下問題：
⑴ 加工過程的劃分 整個加工過程可分為兩大階段，即先對箱蓋和底座分別進行加工，然后再對裝合好的整個箱體進行加工——合件加工。為保證效率和精度的兼顧，就孔和面的加工還需粗精分開；
⑵ 箱體加工工藝的安排 安排箱體的加工工藝，應(yīng)遵循先面后孔的工藝原則，對剖分式減速箱體還應(yīng)遵循組裝后鏜孔的原則。因為如果不先將箱體的對合面加工好，軸承孔就不能進行加工。另外，鏜軸承孔時，必須以底座的底面為定位基準，所以底座的底面也必須先加工好。
由于軸承孔及各主要平面，都要求與對合面保持較高的位置精度，所以在平面加工方面，應(yīng)先加工對合面，然后再加工其它平面，還體現(xiàn)先主后次原則。
⑶ 箱體加工中的運輸和裝夾 箱體的體積、重量較大，故應(yīng)盡量減少工件的運輸和裝夾次數(shù)。為了便于保證各加工表面的位置精度，應(yīng)在一次裝夾中盡量多加工一些表面。工序安排相對集中。箱體零件上相互位置要求較高的孔系和平面，一般盡量集中在同一工序中加工，以減少裝夾次數(shù)，從而減少安裝誤差的影響，有利于保證其相互位置精度要求。
⑷ 合理安排時效工序 一般在毛坯鑄造之后安排一次人工時效即可；對一些高精度或形狀特別復(fù)雜的箱體，應(yīng)在粗加工之后再安排一次人工時效，以消除粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，保證箱體加工精度的穩(wěn)定性。
3．剖分式減速箱體加工定位基準的選擇
⑴ 粗基準的選擇 一般箱體零件的粗基準都用它上面的重要孔和另一個相距較遠的孔作為粗基準，以保證孔加工時余量均勻。 剖分式箱體最先加工的是箱蓋或底座的對合面。由于分離式箱體軸承孔的毛坯孔分布在箱蓋和底座兩個不同部分上，因而在加工箱蓋或底座的對合面時，無法以軸承孔的毛坯面作粗基準，而是以凸緣的不加工面為粗基準，即箱蓋以凸緣面A，底座以凸緣面B為粗基準。這樣可保證對合面加工凸緣的厚薄較為均勻，減少箱體裝合時對合面的變形。
⑵ 精基準的選擇 常以箱體零件的裝配基準或?qū)ｉT加工的一面兩孔定位，使得基準統(tǒng)
一。剖分式箱體的對合面與底面（裝配基面）有一定的尺寸精度和相互位置精度要求；軸承孔軸線應(yīng)在對合面上，與底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。為了保證以上幾項要求，加工底座的.對合面時，應(yīng)以底面為精基準，使對合面加工時的定位基準與設(shè)計基準重合；箱體裝合后加工軸承孔時，仍以底面為主要定位基準，并與底面上的兩定位孔組成典型的一面兩孔定位方式。這樣，軸承孔的加工，其定位基準既符合基準統(tǒng)一的原則，也符合基準重合的原則，有利于保證軸承孔軸線與對合面的重合度及與裝配基準面的尺寸精度和平行度。
4．分離式減速箱體加工的工藝過程
表6-2所列為某廠在小批生產(chǎn)條件下加工圖6-6所示減速箱體的機械加工工藝過程。 生產(chǎn)類型：小批；毛坯種類：鑄件；材料牌號：HT200。
表6-2 減速箱體機械加工工藝過程
（沿用吳拓主編《機械制造工程》（第2版）機械工業(yè)出版社2005年9月表5-6）
5．箱體零件的檢驗
表面粗糙度檢驗通常用目測或樣板比較法，只有當Ra值很小時，才考慮使用光學(xué)量儀或作用粗糙度儀；
孔的尺寸精度：一般用塞規(guī)檢驗；單件小批生產(chǎn)時可用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑千分表檢驗；若精度要求很高可用氣動量儀檢驗。
平面的直線度：可用平尺和厚薄規(guī)或水平儀與橋板檢驗；
平面的平面度：可用自準直儀或水平儀與橋板檢驗，也可用涂色檢驗。 同軸度檢驗：一般工廠常用檢驗棒檢驗同軸度；
孔間距和孔軸線平行度檢驗： 根據(jù)孔距精度的高低，可分別使用游標卡尺或千分尺，也可用塊規(guī)測量；
三坐標測量機可同時對零件的尺寸、形狀和位置等進行高精度的測量。
第三節(jié) 圓柱齒輪加工
一、圓柱齒輪加工概述
齒輪是機械工業(yè)的標志性零件，它是用來按規(guī)定的速比傳遞運動和動力的重要零件，在各種機器和儀器中應(yīng)用非常普遍。
1．圓柱齒輪結(jié)構(gòu)特點和分類
齒輪的結(jié)構(gòu)形狀按使用場合和要求不同變化，圖6-7是常用圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式，其分為：盤形齒輪（圖a單聯(lián)、b雙聯(lián)、c三聯(lián)）、內(nèi)齒輪（圖d）、連軸齒輪（圖e）、套筒齒輪（圖f）、扇形齒輪（圖g）、齒條（圖h）、裝配齒輪（圖i）。
2．圓柱齒輪的精度要求
齒輪自身的精度影響其使用性能和壽命，通常對齒輪的制造提出以下精度要求： 1）運動精度 確保齒輪準確的傳遞運動和恒定的傳動比，要求最大轉(zhuǎn)角誤差不能超過相應(yīng)的規(guī)定值。
2）工作平穩(wěn)性 要求傳動平穩(wěn)，振動、沖擊、噪聲小。
3）齒面接觸精度 為保證傳動中載荷分布均勻，齒面接觸要求均勻，避免局部載荷過大、應(yīng)力集中等造成過早磨損或折斷。
4）齒側(cè)間隙 要求傳動中的非工作面留有間隙以補償溫升、彈性形變和加工裝配的誤差并利于潤滑油的儲存和油膜的形成。
3．齒輪材料、毛坯和熱處理
⑴ 材料選擇 根據(jù)使用要求和工作條件選取合適的材料，普通齒輪選用中碳鋼和中碳合金鋼，如40、45、50、40MnB、40Cr、45Cr、42SiMn、35SiMn2MoV等；要求高的齒輪可選取20Mn2B、18CrMnTi、30CrMnTi、20Cr等低碳合金鋼；對于低速輕載的開式傳動可選取ZG40、ZG45等鑄鋼材料或灰口鑄鐵；非傳力齒輪可選取尼龍、夾布膠木或塑料。
⑵ 齒輪毛坯 毛坯的選擇取決于齒輪的材料、形狀、尺寸、使用條件、生產(chǎn)批量等因素，常用的毛坯種類油：
1）鑄鐵件：用于受力小、無沖擊、低速的齒輪； 2）棒料：用于尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、受力不大的齒輪； 3）鍛坯：用于高速重載齒輪；
4）鑄鋼坯：用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大不宜鍛造的齒輪。
⑶ 齒輪熱處理 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(xué)性能及切削加工的難易程度。一般在齒輪加工中有兩種熱處理工序：
1）毛坯的熱處理 為了消除鍛造和粗加工造成的殘余應(yīng)力、改善齒輪材料內(nèi)部的金相組織和切削加工性能，在齒輪毛坯加工前后通常安排正火或調(diào)質(zhì)等預(yù)熱處理。
2）齒面的熱處理 為了提高齒面硬度、增加齒輪的承載能力和耐磨性而進行的齒面高頻淬火、滲碳淬火、氮碳共滲和滲氮等熱處理工序。一般安排在滾齒、插齒、剃齒之后，珩齒、磨齒之前。
二、圓柱齒輪齒面（形）加工方法 1．齒輪齒面加工方法的分類
按齒面形成的原理不同，齒面加工可以分為兩類方法：
⑴ 成形法 用與被切齒輪齒槽形狀相符的成形刀具切出齒面的方法，如銑齒、拉齒和成型磨齒等；
⑵ 展成法 齒輪刀具與工件按齒輪副的嚙合關(guān)系作展成運動切出齒面的方法，工件的齒面由刀具的切削刃包絡(luò)而成，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。
加工原理及裝備詳見《金屬切削加工及裝備》（吳拓主編，機械工業(yè)出版社2006年1月出版第六、七章）典型零件加工工藝(DOC18)。
2．圓柱齒輪齒面加工方法選擇
齒輪齒面的精度要求大多較高，加工工藝復(fù)雜，選擇加工方案時應(yīng)綜合考慮齒輪的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、精度等級、熱處理要求、生產(chǎn)批量及工廠加工條件等。常用的齒面加工方案見表6-3。
表6-3 齒面加工方案
（沿用吳拓主編《機械制造工程》（第2版）機械工業(yè)出版社2005年9月表5-7）
三、圓柱齒輪零件加工工藝過程示例 1． 工藝過程示例
圓柱齒輪的加工工藝過程一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：齒輪毛坯加工、齒面加工、熱處理工藝及齒面的精加工。
在編制齒輪加工工藝過程中，常因齒輪結(jié)構(gòu)、精度等級、生產(chǎn)批量以及生產(chǎn)環(huán)境的不同，而采用各種不同的方案。
圖6-8為一直齒圓柱齒輪的簡圖，表6-4列出了該齒輪機械加工工藝過程。從中可以看出，編制齒輪加工工藝過程大致可劃分如下幾個階段：
1）齒輪毛坯的形成：鍛件、棒料或鑄件； 2）粗加工：切除較多的余量； 3）半精加工：車，滾、插齒面；
4）熱處理：調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、齒面高頻淬火等；
5）精加工：精修基準、精加工齒面（磨、剃、珩、研齒和拋光等）。
表6－4 直齒圓柱齒輪加工工藝過程
（沿用吳拓主編《機械制造工程》（第2版）機械工業(yè)出版社2005年9月表5-8）
2．齒輪加工工藝過程分析
⑴ 定位基準的選擇 對于齒輪定位基準的選擇常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀不同，而有所差異。帶軸齒輪主要采用頂尖定位，孔徑大時則采用錐堵。頂尖定位的精度高，且能做到基準統(tǒng)一。帶孔齒輪在加工齒面時常采用以下兩種定位、夾緊方式：
1）以內(nèi)孔和端面定位 即以工件內(nèi)孔和端面聯(lián)合定位，確定齒輪中心和軸向位置，并采用面向定位端面的夾緊方式。這種方式可使定位基準、設(shè)計基準、裝配基準和測量基準重合，定位精度高，適于批量生產(chǎn)。但對夾具的制造精度要求較高。
2）以外圓和端面定位 工件和夾具心軸的配合間隙較大，用千分表校正外圓以決定中心
的位置，并以端面定位；從另一端面施以夾緊。這種方式因每個工件都要校正，故生產(chǎn)效率低；它對齒坯的內(nèi)、外圓同軸度要求高，而對夾具精度要求不高，故適于單件、小批量生產(chǎn)。
⑵ 齒輪毛坯的加工 齒面加工前的齒輪毛坯加工，在整個齒輪加工工藝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；無論從提高生產(chǎn)率，還是從保證齒輪的加工質(zhì)量，都必須重視齒輪毛坯的加工。
在齒輪的技術(shù)要求中，應(yīng)注意齒頂圓的尺寸精度要求，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，必然使所測量出的齒厚值無法正確反映齒側(cè)間隙的大小。所以，在這一加工過程中應(yīng)注意下列三個問題：
1）當以齒頂圓直徑作為測量基準時，應(yīng)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相互的垂直度；
3）提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減小與夾具心軸的配合間隙。
⑶ 齒端的加工 齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式，如圖6-9所示。倒圓、倒尖后的齒輪在換檔時容易進人嚙合狀態(tài)，減少撞擊現(xiàn)象。倒棱可除去齒端尖邊和毛刺。 圖6-10是用指狀銑刀對齒端進行倒圓的加工示意圖。倒圓時，銑刀高速旋轉(zhuǎn)，并沿圓弧作擺動，加工完一個齒后，工件退離銑刀，經(jīng)分度再快速向銑刀靠近加工下一個齒的齒端。 齒端加工必須在齒輪淬火之前進行，通常都在滾（插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。
思考題和習(xí)題
6-1 主軸的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求有哪些？為什么要對其進行分析？它對制定工藝規(guī)程起什么作用？
6-2 主軸毛坯常用的材料有哪幾種？對于不同的毛坯材料在各個加工階段中所安排的熱處理工序有什么不同？它們在改善材料性能方面起什么作用？
6-3 軸類零件的安裝方式和應(yīng)用有哪些？頂尖孔起什么作用？試分析其特點。 6-4 試分析主軸加工工藝過程中，如何體現(xiàn)“基準統(tǒng)一”、“基準重合”、“互為基準”、“自為基準”的原則？
6-5 箱體類零件常用什么材料？箱體類零件加工工藝要點如何？
6-6 箱體的結(jié)構(gòu)特點和主要的技術(shù)要求有哪些？為什么要規(guī)定這些要求？
6-7 舉例說明箱體零件選擇粗、精基準時應(yīng)考慮哪些問題？試舉例比較采用“一面兩銷”或“幾個面”組合兩種定位方案的優(yōu)缺點和適用的場合。
6-8 何謂孔系？孔系加工方法有哪幾種？試舉例說明各種加工方法的特點和適用范圍。 6-9 圓柱齒輪規(guī)定了哪些技術(shù)要求和精度指標？它們對傳動質(zhì)量和加工工藝有些什么影響？
6-10 齒形加工的精基準選擇有幾種方案？各有什么特點？齒輪淬火前精基準的加工和淬火后精基準的修整通常采用什么方法？
6-11 試比較滾齒與插齒、磨齒和珩齒的加工原理、工藝特點及適用場合。 6-12 齒端倒圓的目的是什么？其概念與一般的回轉(zhuǎn)體倒圓有何不同？
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