BOB全站沈阳工业大学硕士学位论文硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋姓名：****请学位级别：硕士专业：机器创设及其自愿化领导西宾：**20070308沈阳工业大学硕士学位论文硬齿面齿轮已普遍行使于各式机床、工程机器、车辆、船舶和航天等界限。目前，硬齿面齿轮正在刚度、表表强度、渣滓应力、降服强度、疲倦功能、噪声等方面的切磋获得了较大的发展，加倍正在；ｂｎ－ｒ精度和坐褥结果等方面越来越受到人们的珍惜。硬齿面齿轮热滚挤本事是一种集热措置淬火工艺和齿轮加工形变工艺于一体的正在线加工工艺。正在齿轮受热状况下，采用高精度滚挤设置对其举行热滚挤，使工件表表爆发塑性变形，并正在表表爆发渣滓压应力，从而提升工件的强度和寿命，并到达条件的尺寸精度。本论文起首对国表里齿轮加工本事的繁荣趋向举行了了解，对齿轮加工机床的近况举行了分析，并了解了现正在国表里硬齿面齿轮精加工工艺的优弱点，阐明白行使热滚挤本事的可行性。其次，对硬齿面齿轮热滚挤本事道理和热滚挤工艺举行进一步的切磋与论证，了解热滚挤工艺的特性，阐明白热滚挤加工的闭节本事并处分了热滚挤工艺的少少核心的本事题目。然后对提出的滚挤计划举行论证，确定了最佳的滚挤计划，并对实践配备举行计划与切磋。文中对齿轮的加工精度与差错及其影响身分举行了考虑，并从齿面接触数的改观对滚挤齿轮齿形差错的影响和热变形对加工精度的影响方面差异对热滚挤齿轮举行了精度了解。结果行使ＵＧ、ＡＮＳＹＳ等软件对热滚挤齿轮举行三维修模和有限元了解。确定了正在滚挤设置可能到达的刚度条款下，轮齿正在挤压力感化下可能到达所需的塑性变形。其它正在滚挤流程中，挤压力同时对轮齿齿顶和齿根起到了齿形修形的感化。闭节词：硬齿面齿轮，热滚挤，有限元了解，齿轮精加工ＳｔｕｄｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＦｕｒｎｉｓｈｍｅｎｔｏｆＡｕｓｆｏｒｍＦｉｎｉｓｈｉｎｇｆｏｒＨａｒｄｅｎｅｄＧｅａｒｓＡｂｓｔｒａｃｔＨａｒｄｅｎｅｄＧｅａｒｓｈａｖｅａｌｒｅａｄｙａｐｐｌｉｅｄｏｎｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓａｎｄｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ，ｗａｔｅｒｃｒａｆｔｖｅｈｉｃｌｅ，ｓｐａｃｅｆｌｉｇｈｔａｎｄｓｏｏｎ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｈａｒｄｅｎｅｄｇｅａｒｓｔｏｏｋｑｕｉｔｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｒｉｇｉｄｉｔｙ，．ｕｒｆａｃｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｒｅｍａｉｎｓｓｔｒｅｓｓ，ｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｆａｔｉｇｕｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙａｎｄｎｏｉｓｅａｔｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｔｉｍｅ，ｔｈｅｙｒｅｇａｒｄｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｏｎｔｈｅｗａｙｓｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆａｕｓｆｏｒｍｆｉｎｉｓｈｉｎｇｐｍｃｅ嚣ｔｈａｔｉｎｔｅｇｒａｔｅｓｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ’ｏｆｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｈａｒｄｅｎｉｎｇｏｆｓｔｅｅｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｔｏｏｔｈｐｒｏｆｉｌｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｉｎｔｏａｓｉｎｇｌｅｉｎ－ｌｉｎｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｅｒｏｌｌｆｉｎｉｓｈｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ，ｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｇｅａｒｉｓｈｏｔｒｏｌｌｆｉｎｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｈｏｔｒｏｌｌｆｉｎｉｓｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｐｌａｓｔｉｃａｌｌｙｄｅｆｏｒｍｓｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆａｓｔｅｅｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｇｅｎｅｒａｔｅｓｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｅｓｉｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒａｎｄａｄｄｅｄｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｔｏｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ａｎｄｏｂｔａｉｎｓｔｈｅｄｅｍａｎｄｅｄｏｆｄｉｍｅｎｓｉｏｎｐｒｅｃｉｓｅｎｅｓｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄａｂｒｏａｄｇｅａｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｎｇｅａｒｍａｃｈｉｎｉｎｇｔｏｏｌｉｓｅｘｐａｔｉａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅｒｉｔｓａｎｄｄｅｍｅｒｉｔ￥ｏｆｐｒｅｃｉｓｅｆｉｎｉｓｈｉｎｇｐｍｃ髓ｓｏｆｈａｒｄｅｎｅｄｇｅａｒｓｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄａｂｒｏａｄａＩｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｐｐｌｙｉｎｇａｕｓｆｏｒｍｆｉｎｉｓｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆａｕｓｆｏｒｍｆｉｎｉｓｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｈａｒｄｅｎｅｄｇｅａｒｓａｒｃｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｆａｒｔｈｅｒ，ｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｉｔｓｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｎｓｏｍｅｏｆｉｔｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｒｏｂｌｅｍｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄａｎｄｓｏｌｖｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐｒｏｊｅｃｔｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ，ａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｕｍｉｓｈｍｅｍｉｓｄｅｖｉｓｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄ．Ｍａｃｈｉｎｉｎｇａｃｅｔｔｒａｃｙｍａｃｈｉｎｉｎｇｅｒｒｏｒａｎｄｉｔｓａｆｆｅｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｏｆｇｅａｒｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ｔｈｅｎｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇｇｅａｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｂｙｅｆｆｅｃｔｏｆｖａｒｉｅｔｙｏｆｔｏｏｔｈｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｔａｃｔｎｕｍｂｃＴｔｏｒｏｌｌｉｎｇｇｅａｒｐｒｏｆｉｌｅｅｒｒｏｒａｎｄｔｈｅｒｍａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．ＡｔｌａｓｔＴｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｍｇａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＡｕｓｆｏｒｍｆｉｎｉｓｈｉｎｇｇｅａｒｉｓａｃｈｉｅｖｅｄＵＧａｎｄＡＮＳＹＳ．Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎｓ缸＇ｅｓｓｉｓａｆｆｏｒｄｉｎｇｓｔｒｅｓｓｏｆｇｅａｒ沈阳工业大学硕士学位论文ｔｏｏｔｈｒｅａｃｈｔｏｐｌａｓｔｉｃｙｉｅｌｄ，ｉｔｉｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｕｎｄｅｒｔｈｅｒｉｇｉｄｉｔｙｒｏｌｌｉｎｇｅｘｔｒｕｓｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃａｎｒｅａｌｉｚｅ，ａｎｄｃｏｎｔａｃｔｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｃｏｕｐｌｅｇｅａｒｓｉｓａｃｈｉｅｖｅｄＡＮＳＹＳ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＨａｒｄｅｎｅｄＧｅａｒｓｐＡｕｓｆｏｒｍｆｉｎｉｓｈｉｎｇ，ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ，ＧｅａｒＦｉｎｉｓｈｉｎｇ独创性注剧自己幼心声明：所呈交的论文是我一面正在导师领导下举行的切磋工 作及获得的切磋劳绩。尽我所知，除了文中卓殊加以标注和申谢的地方 表，论文中不蕴涵其他人一经公布或撰写的切磋劳绩，也不蕴涵为取得 沈阳工业大学或其他教养机构的学位或证书所运用过的资料。与我一同 任务的同道对本切磋所做的任何功勋均已正在论文中做了真切的注脚并表 示了谢意。 闭于论文运用授权的注脚 自己所有知道沈阳工业大学相闭保存、运用学位论文的划定，ＩｌＪ．学校有权保存送交论文的复印件，愿意论文被查阅和借阅；学校可能公 布论文的一起或片面实质，可能采用影印、缩印或其他复造技巧生存论 （保密的论文正在解密后应恪守此划定）沈阳工业大学硕士学位论文 １绪论 １．１课标题的、事理 从四千年前各文雅古国发觉的水利机器中的木造齿轮直到现正在多数行使的硬齿面 合金齿轮可能看出，齿轮本事有着几千年的汗青，简直与人类的文雅史同步【“。不过硬 齿本事却仅有几十年的汗青，而我国的硬齿本事起步更晚，自上世纪七十年代才起初引 进和实行，到目前为止还不敷完满，无论是畴前辈创设设置的开采照旧畴前辈创设工艺 的行使水准上来说硬齿面热处理方式，与工业蓬勃国度都有很大的差异。我国齿轮创设业的繁荣，从宏观 上来说，低水准日常齿轮产物的坐褥才具过剩，高水准创设才具缺乏，正在大宗量坐褥中， 这种环境发扬得卓殊显然。２ｌ世纪创设业的谋划战术是：企业竞赛的主题是本事立异第 一，产物立异、工艺立异、管束立异将是墟市竞赛中取胜的法宝。以是我国齿轮创设技 术的繁荣战术，也应当是连续举行本事和工艺的立异，不行仅仅着眼于引进，还要蚁合 气力己方开采前辈的创设工艺和设置１２ｊ。 以是对目前齿轮创设本事举行了解的基本上，针对我国大宗量齿轮坐褥的加工精度 不高、难以行使高效经济的热后精加工手法，而产物又缺乏国际竞赛力的特性，本论文 提出了稹密热滚挤本事，计划出实践装备并举行实践切磋。切磋该本事的方针正在于，用 较少的资金处分我国大宗量齿轮坐褥中“低水准坐褥才具过剩，而高水准创设才具缺乏” 的抵触。 这种工艺属于形变热措置本事的范围，蕴涵了两个日常的工艺流程：热措置和齿形 精加工。统统工艺流程如下：先将粗切齿轮表表感想加热到奥氏体化温度，随即正在油槽 中冷却：通过遴选适宜的油温担保必然的过冷度，正在油中轮齿处于介稳奥氏体状况，防 止酿成马氏体机闭：正在油槽中的滚挤设置对热塑性状况下的齿轮齿面举行滚挤压加工， 到达条件的尺寸精度：滚挤了结后，从油中取出齿轮工件，置于低温水或油中络续冷却， 使齿面取得坚硬的马氏体机闭。 此工艺属于一种无切削加工，可能使加工出的轮齿光洁度、表表强度、渣滓应力均 比日常硬化齿轮高，降服强度、疲倦功能和齿轮加工坐褥率也大大提升，是一项很有发 展前程的新工艺。同时形变热措置除了能取得优异的力学功能表，还可能省去热措置时 硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋 的从头高温加热，节俭洪量的能耗、加热设置和车间面积，淘汰资料的氧化耗损及脱碳、 挠曲等热措置缺陷。总之，形变热措置工艺兼有优异的强韧化成绩与雄伟的经济效益。 同时这种加工手法还可能省去辅帮的齿面深化工艺，固然齿面深化工艺如喷丸措置可能 增添齿面强度，但同时也下降了表表质地。这些工艺正在齿轮加工工艺上开发了又一条新 途径。其它，正在滚挤流程中，齿面处于热塑性状况，所需的径向挤压力幼，对滚挤机床 设置刚度的条件不高，这是相对待冷挤设置的一大明显甜头。 以是稹密热滚挤本事是一种坐褥结果高、本钱低、轮齿光洁度、表表强度、渣滓应 力、降服强度、疲倦功能都很高的一项新工艺，加倍合用于大宗量的齿轮坐褥。 咱们对此本事举行实践切磋，是行使热滚挤加工的高结果、齿轮创设本钱低的特性， 旨正在将其用于大宗量齿轮的坐褥，取得高强度、高精度的硬齿面齿轮。 １．２齿轮及齿轮加工本事发暴露状 齿轮创设本事的繁荣正在较大水准上反响着我国机器工业的水准。近２０年来，正在不 断伸张机床、重形机器、汽车、电站、石油化工、冶金轧钢与种种通用机器等设置创设 才具的同时，行动机器基本零部件的齿轮创设业，到８０年代初，基础上己酿成了齿轮 创设工业的完团体例。卓殊是近年来汽车行业的神速繁荣，使得中国齿轮工业取得了更 加迅猛神速繁荣。近５年来，中国齿轮行业均匀拉长速率近２０％，家当领域５年翻了一 番。２００４年，齿轮行业的年产值已到达５００亿元国民币，齿轮工业已成为中国机器基本 件中领域最大的行业。目前，宇宙有巨细齿轮企业近千家，骨干齿轮企业３００多家，亿 元以上的企业有５０多家１３Ｊ。 我国的齿轮工业经历４０多年的繁荣，己酿成了相当的领域，设置起了门类具备的 齿轮创设业，正在很大水准上知足了国内对齿轮产物的需求。目前少少紧要的齿轮厂已能 坐褥线ｋｗ的高速大型齿轮箱，可能创设功率２０００～２５００ｋｗ 的水泥磨机用硬齿面齿轮减速器及６０００ｋｗ以下行星齿轮变速器，加工直径达９００ｍｍ的 ４级精度的环面分度蜗轮副等产物。正在圆弧齿轮、平面二次包络蜗杆、ｌ～２级（ＧＢｌ００９５ ～８８）模范齿轮创设、以及齿轮团体差错丈量、非圆齿轮切磋等方面独具特征，获得了 齿轮本事的切磋劳绩，居天下前辈水准【ｌ】。以上海汽车齿轮总厂、陕西法士特公司为代 沈阳工业大学硕士学位论文 表的骨干齿轮创设企业和切磋所，一经完工汽车齿轮、摩托车齿轮、工程机器齿轮传动， 农机齿轮、工业齿轮变速箱和高速重载齿轮、卓殊专用齿轮传动、齿轮专用配备等种种 产物的本事引进和消化。正在车辆驱动桥、主被动螺旋锥齿轮、直齿锥齿轮及减速机方面， 大片面已能知足国内配套须要。以春风车桥为代表的驱动桥与锥齿轮家当正正在整合重组 繁荣，一经看到神速繁荣的指望。正在工业通用变速箱界限，以ＳＥＷ为代表的一批海表 独资企业的进入激活了中国工业通用变速箱企业，正在产物系列化、模块化、质地与本事 水准方面，近来五年有了突飞大进的繁荣，酿成了与国际品牌的激烈竞。我国企业坐褥 的片面产物己到达了国际水准，片面产物一经出口欧美国度【４】。不过，就统统齿轮工业 而言，与天下前辈水准比拟仍有很大差异，紧要虚弱闭头正在质地担任、资料和热措置工 艺、加工和检测设置、计划和创设本事、准备机行使等方面。我国工场质地管束水准与 海表前辈企业比拟差异甚大，尚未设置起有用的质地管束体例，尚未把质地担保真正的 提升到企业繁荣的战术高度周旋；紧要发扬正在机器加工、热措置及检测设置老化，创设 和搜检本事掉队，ＣＮＣ机床还不敷完满等方面，虽然一经引进了少少前辈的齿轮加工 和检测设置，但就宇宙而言却是无济于事。以是，与海表多数采用的前辈的ＣＮＣ设置、 高精度、高硬度、高结果的齿轮创设本事及正在线检测本事比拟，尚有很大差异，紧要表 现正在齿轮产物团体质地低，大无数齿轮产物振动大、噪声大、结果牢靠性低，寿命短等 方面上。因为资料功能、质地担任以及本事和设置存正在的题目，齿轮创设精度多数比国 表同类产物低１～２级。 据美国齿轮协会（ＡＧＭＡ）统计，２００４年天下齿轮墟市总量为４７９亿美元，个中美 国的齿轮墟市需求占环球的四分之一。目前，美国、日本和德国既是齿轮需求大国，也 是齿轮创设大国和强国。就需求与坐褥而言，我国应当活着界上排正在第四位，与意大利 较靠近。同年，我国齿轮行业年总产值已达５００亿元，标识着我国已成为齿轮创设大国， 但目前还不是齿轮创设强［］ｃａｌ。 １．２．１齿轮加工机床繁荣概略 天下进入２０世纪，齿轮的需求敏捷拉长，从而鼓动了齿轮加工机床的开采和坐褥。 德国起始缔造了滚齿机，美国映现了插齿机，加倍是美国格利森公司研造的刨齿机和铣 硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋 齿机硬齿面热处理方式，使直尺锥齿轮和弧齿锥齿轮的加工机床取得了较大的繁荣；瑞士奥利康铣齿机的 映现，使等高齿系列的摆线齿锥齿轮取得行使。跟着各行业对齿轮传动提出高功能的需 求，以磨齿为代表的硬齿面加工本事起初映现。本世纪２０年代，瑞士马格公司缔造了 磨齿机之后，种种型的磨齿机和磨齿手法接踵映现；４０年代，美国缔造了剃齿机，为软 齿面的高效加任务出了功勋：５０年代初，美国起首繁荣了珩齿机，行动淬硬齿轮的高效 光整加工设置，为齿轮坐褥行业普遍运用。总之，通过半个世纪的繁荣，奠定了新颖齿 轮加工机床的基本。 我国的齿轮机床创设业，始修于５０年代初，起初时扫数引进前苏联的本事，繁荣 了我国第一代齿轮加工机床。从６０年代起，通过引进和接收德、英、美等国的前辈技 术并连结我国国情举行立异，开采了一系列的齿轮机床新产物，至８０年代初，己到达 扫数更新换代。正在滚、插、剃、珩、磨、锥齿轮加工、倒棱、倒角等紧要齿轮加工机床 方面，酿成较完备的系列，贯彻了较前辈的创设模范，能基础上知足我国齿轮创设业的 须要，并有少量出口【５一。目前，以齿轮机床创设为主业厂家约１０家，已成为我国机床 器械行业的一个紧要分支。 本世纪７０年代从此，因为新颖机器设置的功率、速率、噪声与构造尺寸等任务参 数的提升，以及对任务牢靠性的有了进一步条件，以是目前齿轮装备的创设精度和内正在 质地都提升了。正在许多场面运用的齿轮装备中，起初越来越多数的采用材质较好的硬齿 面齿轮，加倍正在汽车、农机等行业，齿能连续提升、批量正在伸张、规格种类正在增添， 对齿轮加工本事正在高精度、高结果、自愿化与柔性化等方面提出更高的条件。齿轮机床 创设厂家，为适当这一新的条件，举行了一系列的基本切磋，同时接收新颖科学本事的 干系劳绩，开采了新一代的齿轮机床产物。加倍是准备机本事和电子本事的运用，使齿 轮机床面貌为之一新。而今齿轮机床的繁荣趋向是：提升精度；提升刚度；提升结果； 行使数控本事增添柔性和扩展工艺功能【刀口 而今，对大宗量的中幼模数齿轮（如汽车、迁延机齿轮，机床齿轮）而言，滚齿机硬齿面热处理方式硬齿面热处理方式、 插齿机和剃齿机正在软齿面加工机床中仍占统治职位。但新型机床的工艺才具大大扩展， 为齿形计划供给了更大的自正在度，坐褥率和加工精度显然地提升，可操作性和可维修性 沈阳工业大学硕士学位论文 也大大改良。 近年来，硬齿面创设本事的繁荣己居主导职位。相应地，硬齿面加工设置的繁荣也 令人管中窥豹。蜗杆砂轮磨齿机以其加工精度高和坐褥率高正在中幼模数齿轮的洪量坐褥 中被普遍采用。成形磨齿机多用于加工大，中模数齿轮，近年来也进入了幼模数齿轮的 大宗量坐褥界限，正在齿形修整、加工精度、坐褥率和本钱方面都显出很强的竞赛力。硬 齿面滚齿机的映现，竣工了用大负前角硬质合金滚刀滚切淬硬齿轮。而今多用于磨前的 半精滚齿，从而淘汰磨削余量，缩短磨齿工时，到达下降本钱的成绩。近年来映现的内 啮合珩齿机对差错修整才具强，对下降噪声有明显成绩，颇受汽车行业珍惜。其余，同 步剃齿机床和电火花惯性跑合机床都是繁荣中的硬齿面加工设置ｆ８９１。以是现正在已粉碎了 古板磨齿机的垄断职位，酿成以磨削为主多种工艺并存的硬齿面加工事态。 齿轮的无屑加工设置——热轧、冷挤机床和其他方法的机床正在我国也有繁荣，但使 用规模受到节造，多用于较幼模数齿轮加工或少少特意的场面。齿轮加工机床的数控化， 因为本事难度大和其他缘由，起步较晚，但准备机数控本事给齿轮加工机床带来了革命 性的改观，自８０年代初进入适用期以还，发展极度讯速。德国的普法特公司已遏造普 通滚齿机坐褥，日本的三菱和瑞士的莱士豪尔公司坐褥的齿轮机床大部也是ＣＮＣ型的， 我国自８０年代中期起初研造，通过ｌＯ年的起劲，一经能坐褥种种ＣＮＣ型齿轮加工机 床【１０】。而今，齿轮机床ＦＭＣ、齿轮创设ＦＭＳ正在本事上已不存正在题目，可认为齿轮的 ＣＡＭ供给牢靠的设置。 １．２．２齿轮创设本事的近况 齿轮创设本事的切磋是提升齿轮传动质地的闭节。近年来，我国齿轮行业正在齿轮造 造本事方面举行了洪量的切磋任务，获得了很大发展。除古板的滚齿、插齿、剃齿、磨 齿、研齿和珩齿本事有所提升表，还繁荣了淬硬齿轮的刮削加工、磨料流光整加工、电 解珩磨、电火花研磨复合加工等本事，使淬硬齿面齿轮的加工有了更多更新的技巧。齿 面专用研合剂的发觉对提升齿轮的加工结果、加工精度和表表质地也起到很了紧要的作 用［１１１２１。正在毛坯的成形本事方面也有了新繁荣，映现了热轧、冷轧、精锻、粉末冶金和 注塑成形等新本事。圆弧齿线圆柱齿轮正在滚齿机上加工取得了胜利，为该齿轮的实行应 硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋用开发了新途径【１３１，也为双向圆弧齿轮的加工供给了有用的技巧。 １．２．３齿轮的加工工艺及其新劳绩 占齿轮总数９０％以上的中等模数圆柱齿轮中，个中有相当大的一片面属于多种类、 中幼批量及单件坐褥的范围，如机床齿轮、通用机器齿轮，其模数大家为１．５～８ｍｍ。 我国机床齿轮榜样的加工工艺紧要有： （２）中硬齿面（齿廓感想淬火，硬度ＨＲｃ４２～５２）：精度８级时，滚（插）—剃一感想淬火一圆盘形珩轮珩齿（滚光）： 精度７级时，滚（插）一剃一感想淬火一蜗杆珩齿： 精度６级时，滚（插）一剃一感想淬火一中硬齿面剃齿一蜗杆珩齿； 精度为７级，滚（插）一氮化； 精度为６～７级，滚（插）一感想淬火加热一磨齿（或硬质合金滚刀滚齿）： （３）硬齿面（渗碳淬火，汇５８～６３）： 精度７级时，滚（插）一剃一渗碳淬火一蜗杆珩磨； 精度６～７级时，滚（插）一渗碳淬火一磨齿； 精度＞３级时，滚（插）一渗碳淬火偶尔效一半精磨一精磨。其它，正在中幼批量坐褥中，内齿珩轮行动一种热措置后齿轮的精加工手法也取得了 行使。有时也采用冷挤齿工艺为热前齿轮举行精加工硬齿面热处理方式。 因为淬火齿轮比调质齿轮承载才具高（２～３）倍，而重量却能减轻一半控造，以是国 际上以扫数采用淬硬齿面的齿轮。硬齿面齿轮的加工工艺和刀具的切磋成为齿轮界闭心 的庞大课题。磨料流光整加工工艺是我国对齿轮光整ＮＩ的新功勋，对软、硬齿面齿轮 的修形和光整加工已获得本质运用成绩，磨料流除能光整齿轮表，并能神速高效修整齿 面。“磨料流加工齿轮饱形齿的手法”和“采用磨料流对齿轮举行修缘的加工手法”己 沈阳工业大学硕士学位论文正在坐褥上慢慢实行，坐褥结果卓殊耐１４＇１５１，还能抗御齿面早期粉碎，这两种手法己取得 国度发觉专利权，以是用磨料流加工齿轮，正在齿轮加工工艺上开发了又一条新途径。ＴｉＣ 镀层高速钢刀具的普遍行使，使刀具寿命比日常高速钢提升（３～７）倍，切削速率可能 提升５０％～１００％，从而节俭了资料，下降了坐褥本钱，提升了劳动坐褥率和产物格地， 从而带来了雄伟的经济效益，这种刀具正在我国己起初坐褥并走入国际墟市。采用超硬滚 刮刀精滚庖代古板的磨齿也是提升齿轮精加工结果的牢靠途径。这种刀具可加工高硬度 脆性资料，耐磨性好，可连结加工大型齿轮而不须要半途磨刀，大大提升了加工精度和 加工结果【１６１，对淬火变形量可厘正（Ｏ．１～０．５）ｍｍ，切削速率可达（２５～８５）ｒｒｄｍｉｎ， 进刀量可达（２～２．５）ｍｉｌｌ，表表粗劣度为Ｒａ＝ｌｕ ｍ，加工精度可达ＪＩＳ（２～３）级。 １．２．４齿轮新资料的繁荣与行使 工业蓬勃国度正在肃穆担任齿轮用钢冶金质地的基本上，连续开采新资料。卓殊长短 金属资料和高强度球墨铸铁（ＡＤＩ）正在齿轮创设业的行使和繁荣都卓殊速，劳绩也卓殊显 著【１７１。 塑料齿轮以其重量轻、噪声低、耐挫折、能吸振和可注塑等特性而著称，近年将来 益取得普遍行使。跟着资料功能的提升，塑料齿轮不只用于传达运动，正在动力传动中逐 渐庖代了钢造齿轮。加倍是磁性资料的参加，使塑料齿轮可造成无侧隙啮合和非接触啮 合，获得了齿轮啮合史上庞大冲破，这不只使齿轮的传动精度大大提升，杀绝反行程中 的空回景色，况且使齿轮传动的噪声大大下降，是很有繁荣前程的齿轮。高强度球墨铸 铁（ＡＤＩ）行动齿轮的新资料，拥有重量轻（为钢的９１％）、加工工艺性好、滚齿精度高、 缓冲吸振才具强、弹性系数幼、传动结果高、噪声低、韧性好、强度上等一系列甜头， 也取得日益普遍的行使。 １．３课题的紧要实质 为了更好的展开硬齿面热滚挤本事的配备切磋任务，对热滚挤本事的少少表面和工 艺须要举行进一步的深化切磋，个中实践配备的计划与切磋尤为紧要。 课题切磋的紧要实质如下： （１）正在对滚压成形本事、硬齿面滚齿本事、冷挤齿本事等热滚挤干系本事的考察 硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋 了解的基本上，对热滚挤工艺的道理举行了解与切磋，并对热滚挤的统统工艺流程举行 了考虑。 （２）对硬齿面齿轮热滚挤工艺举行切磋，确定合理的加工工艺道途，遴选齿轮的 资料，确定轮齿形变的温度，临界冷却速率，形变年光和润滑增加剂的遴选。 （３）了解热滚挤工艺的特性，指出了热滚挤加工的闭节本事。对提出的滚挤计划 举行论证，确定最佳计划，并对实践配备举行计划与切磋。 （４）对齿轮的加工精度与差错及其影响身分举行了考虑，并从齿面接触数的改观 对滚挤齿轮齿形差错的影响和热变形对加工精度的影响方面差异对热滚挤齿轮举行了 精度了解，并通过了解寻得齿形差错爆发的缘由。 （５）行使ＵＧ、ＡＮＳＹＳ等软件对齿轮举行三维切确修模和有限元了解。确定了正在 滚挤设置可能到达的刚度条款下，轮齿正在挤压力下可能到达所需的塑性变形。 沈阳工业大学硕士学位论文２热滚挤本事表面切磋 ２．１滚压成形本事 滚压成形本事很早就被用于螺纹零件的创设中，并取得了胜利。而对待齿轮零件来 说，该本事的使用进入适用阶段，则是近些年来的工作。这是由于滚压成形相对切削加 工来说，固然拥有成形年光短，无切屑，强度上等特性，不过还存正在成形精度低，模具 寿命短等题目（加倍是所加工齿轮模数增大时）。跟着汽车变速箱齿轮、花键轴一类零件 坐褥批量连续增大，对高结果、低本钱的稹密创设本事的需求日益增添。目前，海表对 滚压塑性成形手法举行齿轮加工的切磋，一经获得不少劳绩，但正在国内，闭于这方面研 究报道还不多见旧，本节对滚压成形本事举行扼要的先容。 滚压成形有范成和仿形两种手法。早期运用的范成法道理如图２．１所示，是通过横 向进给，使齿轮滚刀与加工齿轮啮合传动。齿轮滚刀还可做成齿条样式或内齿轮样式， 轮坯受挤压塑性变形后，被包络出齿形。 图２．１齿轮的滚压成形Ｆｉ晷２．１Ｒｏｌｌｉｎｇｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｆｏｒｍｉｎｇｆｏｒｇｅａｒｓ 正在范成法滚压成形流程中，滚模（齿轮刀具）齿距ＰＪ应与（工件）轮坯齿距Ｐ２相 等。如图２．２所示，设滚模为驱动轮，其顶圆直径为ｄｍ，齿数为ｚｌ；轮坯为被动轮，其 直径为而硬齿面热处理方式，所加工齿数为历，且存正在几何相闭如下： 硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋Ａ＝ｐ２＝－＂０１孚＝岛鲁 个中，口为齿距ｐ对应的圆心角，归等。且有 图２．２滚压加工几何相闭Ｆｉｇ．２．２ Ｔｈｅ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆｒｏｌｌｉｎｇｍａｃｈｉｎｉｎｇ （２．１） （２．２） 由式（２．２）可知，滚模直径矾不只与ｚｌ相闭，还与工件直径蟊及齿数ｚ２相闭。 倘若范成时，仅供给一个展动弹力（如滚模为主动），则工件被滚模驱动而挤压成形。 此时滚模直径函应适当式（２．２）条款。倘若同时驱动滚模和工件，并按必然的传动比 动弹举行滚压加工时（即称为强迫滚压成形），滚模直径函可不受此条款束缚。而只需 思虑模数，压力角和螺旋角即可，如许可伸张滚模的加工规模，不过啮合点处两轮的圆 周速率不等，会导致滚模轮齿根部弯曲应力增添。 ７０年代中期，由波兰的Ｍａｒｃｉｎｉａｋ等人创立了ＷＰＭ法【１９１。ＷＰＭ法是用一对扇形 齿轮作成形刀具，差异通过两个偏幸轴使扇形滚模作圆周运动后将轮坯齿形包络出来。 ＷＰＭ法为内齿成形刀具，较表齿滚模强度好，且刀具与轮坯之间周向接触弧长，相对 滑动速率幼，拥有成形质地好、刀具寿命长的特性。随后西德的Ｗｅｃｋ等人又采用Ｃ－ｒｏｂ 法举行了直齿轮塑性成形切磋【２００”。Ｇｒｏｂ法为仿形法，沿轴向进给，需分度展转本领完 成一起轮齿的加工，加工精度较范成法低，但适合加工花键轴一类长形零件。ＷＰＭ法 和Ｇｒｏｂ法凡是用于ｍ＜３的齿轮冷滚压成形加工。 １０ 沈阳工业大学硕士学位论文 ２．２硬齿面滚齿本事 硬齿面滚齿工艺是一种采用硬质合金刀举行硬齿面滚削以厘正热措置变形来提升 齿轮精度的手法，它的开采改良了古板的硬齿面齿轮的加工工艺。起首，对待高精度的 磨齿齿轮来说，它可能用很高的结果庖代粗磨，切除轮齿的热措置变形，留下很幼的均 匀余量举行精磨，从而大大缩短了磨齿工时，不仅提升了磨齿质地，况且有利于磨齿机 的爱护调治。其次，对待珩齿齿轮来说，因为行动珩前加工的硬齿面滚齿一经切除了热 措置变形，到达了须要的精度，从而可能满盈发扬珩齿工艺光整加工的拿手，添补滚齿 加工的缺乏，为稹密淬硬齿轮的精加工供给了有用的工艺途径。其余，对待日常精度的 淬硬齿轮，可能用硬质合金滚刀直接举行精滚加工，这一点对待大、中型齿轮更有经济 价钱。我国８０年代对硬滚本事举行了深化的切磋［２２２３１，使得硬齿面滚齿工艺已普遍用 于模数为２～４０、齿面硬度为ＨＲＣ４０～６４的各式硬齿面圆柱齿轮的半精滚和精滚加工。 遵照差异的加工条款，齿面的精加工结果可比古板磨齿工艺提升ｌ～５倍，本钱也显然 下降鲫。况且伸张了硬齿面的可加工规模，从工艺上担保了硬齿面齿轮的普遍行使。例 如，重庆机床厂创设的ＹＫＳ３１１２系列六轴四联动完全控高速滚齿机，滚刀主轴转速达 １５００ｒ／ｒａｉｎ，任务台转速达２００ｒ／ｍｉｎｉ ＧＬＦＡＳＯＮ．ＰＦＡＵＴＥＲ公司创设的Ｐ６０卧式滚齿一 磨齿复合机床。刀具主轴转速达１２０００ｒ／ｍｉｎ，任务台转速达３０００ｒ／ｒａｉｎ：德国ＬＩＥＢＨＥＲＲ 公司创设的ＬＣＳ０干式切削滚齿机，滚刀主轴转速为９０００ｒ／ｒａｉｎ，任务台转速为８００ｒ／ｍｉｎｉ 意大利Ｓａｍｐｕｔｅｎｓｉｌｉ公司创设的Ｓ１３０滚齿机，滚刀主轴转速为３５００ｒ／ｍｉｎ，任务台转速 为１０００ｒ／ｍｉｎ：瑞士Ｍｏｂ幼ＴＩＥＲ—ｚＡｌ州ＥＲ公司的ＭＺｌ２０卧式滚齿机，滚刀转速为 ８０００ｒ／ｒａｉｎ，任务台转速为７５０ｒ／ｍｉｎ；ＬＩＥＢＨＥＲＲ公司的ＬＳ８０干式切削插齿机，刀具最 高冲程次数达３０００次／ｍｉｎ，任务台转速为８００ｒ／ｍｉｎ［２５］。 虽然硬滚加工本事繁荣较速，但正在本质上也存正在许多题目。精滚加工顶用的最多的 是大负前角硬质合金刮削滚刀，刮削刀用钝后重磨差错大，况且重磨后刀面磨损加剧， 以是容易映现刀片挤伤、蹦刃硬齿面热处理方式、打刀等损坏景色１２６］；淬火齿面不章程的变形又使齿面余 量散布不均；为了避免让刀景色，按切深规则相持分次刮削，起码应有两次或多次刮削， 但这又下降了刮削结果。 硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋 其余，用硬质合金滚刀滚切淬硬后的齿轮，因为齿面的硬度高，使得切向的切削力 较大，同时，滚刀左、右侧的切削刃同时啮当令的切削力是改观的，从而导致切向切削 力正在数值上连续改观，这对滚齿设置和滚刀有很高的刚度条件。正在对滚齿机床进活动态 性子了解时领会［２７１，当刀具与工件爆发反相振动时，相对振动除了影响齿面光洁度和齿 轮加工精度表，主要时还也许形成硬质合金刀片的碎裂。 总之，硬齿面滚齿紧要行使于大模数齿轮的坐褥中，庖代粗磨以淘汰磨削余量，提 高磨齿结果。但正在中等模数汽车齿轮坐褥厂家中尚未见到口鄹。 以是，针对目前我国大宗量硬齿面齿轮的坐褥，正在加工精度、设置本钱和加工结果 之间应举行均衡遴选，开采高功能的加工手法迫正在眉睫。 ２．３冷挤齿工艺 冷挤齿也叫冷精轧，有的文件中也称之为精挤齿或齿轮的精整加工。它是一种将工 具齿轮（或叫滚模）与工件（经历滚齿或插齿粗加工的齿轮）加载强造啮合的加工手法，它 也属于一种无切屑加工手法。 冷挤齿与刀具切削法比拟，拥有以下甜头：坐褥率高（正在机加工年光仅为５～７秒）； 加工后的齿面粗劣度将下降许多，而且爆发冷作硬化层，存正在渣滓压应力，提升了齿轮 的强度和寿命；工艺宁静性好，加工设置比力简便；挤齿的本钱低、耐用（每个挤轮可 加工上百万个齿轮）。基于以上这些特性，冷挤齿卓殊适合于汽车、迁延机等大宗量齿 轮坐褥中。早正在七十年代，海表一经起初了冷挤齿的切磋，并获得了冲破性发展［２９－３”。 七十年代以还，这种加工手法取得了日、美、德、前苏联等工业蓬勃国度的高度珍惜， 对冷挤齿加工道理举行了深化的切磋，并开采了相应的冷挤齿机床。比方，１９６７年，福 特汽车（ＦｏｒｄＭｏｔｏｒ）公司用改进后的螺纹机床冷挤加工后桥行星齿轮：厥后又用密西根 器械（ＭｉｃｈｉｇａｎＴ００１）公司的精轧机加工锥齿轮：雪佛莱（Ｃｈｅｖｒｏｌｅｔ）公司引进耐森那尔波 洛奇公司的ＲＧＡ型精轧机，三台３２ＴＦＲＧ型齿轮精轧机可能承当１８台剃齿机的任务［３２１。 正在国内，冷挤齿也取得了必然的繁荣，曾正在少少汽车齿轮集会上把它行动一个紧要的研 究和行使界限来考虑【３３１。正在我国，也举行了冷挤齿本事的切磋，并正在汽车创设行业中得 到了行使。正在八十年代，华中工学院、北京工学院等多所学院和齿轮坐褥厂家举行了冷 沈阳工业大学硕士学位论文 挤道理的切磋。洛阳中国一拖集团齿轮厂己方研造了冷挤机床，用于大领域迁延机齿轮 的坐褥，现正在仍正在运用。冷挤齿处分了加工结果题目，也提升了齿轮的强度，但也存正在 少少题目，当圆柱齿轮的表径与齿宽比拟，尺寸相对较大环境下，就很难用古板的冷挤 压手法稹密成形。若采用闭式成形手法稹密成形，因为高活动阻力的影响也会正在齿的端 部形成缺陷。以是要取得高精度、高质地的齿形，必需采纳多工序法，即齿轮片面采纳 几次成形来到达质地条件［３４１。 冷挤齿的被加工齿轮的紧要加工工艺为：滚齿一调质一冷挤齿一渗碳；对待齿轮轴， 正在冷挤后不举行渗碳，改用齿部中频淬火。所用的齿轮资料凡是为２０ＣｒＭｎＴｉ，同时４５、 ２０Ｃｒ、４０Ｃｒ用的也比力多。冷挤后齿轮的粗劣度能担保正在Ｒａ０．８～１．６，渗碳后齿面硬度 到达ＨＲＣ５８～６２。但齿轮的精度连结性比力差，凡是８～９级，紧假使与冷挤齿后热变 形相闭。用冷挤齿加工的齿轮多为齿圈；况且正在配对齿轮的加工工艺上，尽量知足“主 动轮剃齿加工，从动轮冷挤齿”的工艺计划规则；对待齿数多的齿轮优先用冷挤齿工艺， 以提升结果。 冷挤齿加工工艺的特性和和存正在的题目： （１）加工工艺简便，操作简单，对任务职员和条件不高； （２）结果高，正在机加工年光短，可能担任正在２０秒以内； （３）对齿面精度提升许多，能到达趋于磨齿的粗劣度，唯有正在齿根相近本领看到 粗加工留下的少量划痕； （４）冷挤机床构造简便，可正在旧机床前举行改造，改造用度正在３０万控造； （５）冷挤加工须要很大的径向压力，对加压体例条件较高； （６）机床的刚度是冷挤设置计划中一个核心思虑的题目； （７）被加工工件的齿形中凹下降了齿轮的精度。以是搜索加工差错爆发的机理和 淘汰中凹差错仍是提升冷挤齿加工精度的一个闭节题目。 ２．４热滚挤本事道理 硬齿面稹密热滚挤本事采用形变热措置工艺，将热措置和精加工工艺合为一体，正在 对租切齿轮举行加热后冷却（淬火）的流程中，金属的金相机闭尚处于介稳奥氏体状况时 硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋 就举行滚挤加工，加工完工后举行低温淬火，使金属酿成坚硬的马氏体机闭。 热滚挤的统统工艺流程可能轮廓成如下三个紧要办法： （１）加热或双频加热轮齿，随即神速油淬（油温正在Ｍｓ点相近），取得热力学不宁静 的亚稳奥氏体机闭。工件正在油中连结一段年光，使轮齿加热层表里温度平均。但为了保 证奥氏体不爆发中心绪闭的改造，不酿成贝氏体，条件保温年光不行太长（以少于一分 钟为宜）；同时还要确保齿轮资料正在此温度下有足够的宁静性，不爆发马氏体改造； （２）工件与滚模展成滚挤，齿面爆发塑性变形，到达所需的尺寸精度和表表精度。 滚挤年光均匀不领先１０秒； （３）取出工件正在低温油（或水）中络续冷却，淘汰奥氏体宁静化的影响，淘汰渣滓 奥氏体数目，取得坚硬的马氏体机闭，担保高的尺寸宁静性。 稹密热滚挤前的齿轮粗加工可能采用滚齿或插齿工艺，并为热滚挤工艺预留必然的 滚挤余量。对待日常的汽车变速器齿轮，可能直接用感想淬火加热工艺。若对齿面有更 高的硬度条件、而感想淬火又难以知足时，可能采用渗碳工艺，即渗碳后高频淬火（主 要针对低碳合金钢而言）。挤压流程中采用的器械是齿轮样式的高精度滚模，工件与滚 模齿面挤压流程中，因为啮合重叠系数的改观，以及主从动齿廓受力状况的不同，使得 齿面所受力的巨细和偏向差异，以是工件齿面上差异的齿高部位及控造齿廓变形纷歧 致，影响了齿形精度。工件的齿形精度紧要取决于滚模的精度。以是，为了使工件取得 确切的齿轮样式，要对滚模的齿形举行修形或采纳正反转挤齿的手法。 滚挤用油采纳淬石油，油温正在１５０＂（２以上，既作润滑剂，又当冷却淬火介质。为了 避免滚模与工件正在挤压流程中因为挤压力的感化而爆发胶合，要采纳极压增加剂。滚模 与工件的挤压属于双面啮合，其啮合模子见图２．３。 从上可得出，热滚挤本事使硬齿面齿轮加工工艺可由“滚（插）一剃一热措置一精加 工（珩、磨或研）”改形成“滚（插）一精滚形变热措置一低温淬火”。统统滚挤形变流程 不到一分钟，大大提升了坐褥结果。与冷挤一样，热滚挤属于一种无切屑加工，加工过 程中工件齿面受到双面挤压力的感化，齿面爆发渣滓压应力，提升了齿轮的疲倦寿命， 齿面的粗劣度值也大大下降。同时，热滚挤的挤压流程是正在金属的热塑性状况下举行的， 沈阳工业大学硕士学位论文 大大减低了挤压力，从而对设置的刚度条件也远远低于冷挤，不会有挤压力过大而爆发 设置刚度缺乏的题目。 齿轮 径向挤压力Ｆ 图２．３工件与滚模啮合模子 Ｆ培２．３Ｍｅｓｈｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｏｆｗｏｒｋｐｉｅｃｅ ａｎｄｔｏｎｉｎｇｍｏｄｅｌ 热滚挤工艺的本事特性： （１）尺寸精度高，精度宁静性好； （２）加工结果高，每件齿轮的加工年光可能担任正在一分钟以内； （３）齿面粗劣度值很低； （４）齿面爆发了渣滓压应力，而且热措置变形和齿面开裂偏向幼； （５）齿面硬度和强度高，显微机闭轻细。心部可能连结粗加工前正火或调质措置后 的强度和韧性； （６）加工后齿面的硬化层比力平均。正在日常渗碳后磨齿的工艺中，对渗碳淬火的工 件变形只可采纳被动的消减手法。淬火后的渗碳硬化层正在磨齿时会磨去一片面，它把轮 齿表表最硬的片面除去，下降了齿面硬度。况且，倘若存正在淬火变形或粗切加工差错， 因为磨齿的差错修正感化，也许正在轮齿的两侧爆发不服均的硬度。而热滚挤则不存正在这 样的环境。 与现正在国内大宗量齿轮坐褥中“剃齿（或冷挤齿）一热措置”而不举行热后精加工的 工艺比拟，热滚挤工艺可显然提升齿轮的最终加工精度。对待日常加工工艺，工件热处 理后的精度要下降ｌ～２级，这对中等精度齿轮坐褥相当倒霉。热滚挤的行使则所有可 以庖代剃齿或冷挤齿工艺，并省去热后去氧化皮的滚光工艺，也可能省去少少坐褥工艺 硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋 中的热措置后精加工手法，如珩齿或研齿，以是齿轮的紧要坐褥工艺由“滚（插）一剃齿 工艺比拟，大大提升了坐褥率，仅正在机加工结果便是磨齿的好几倍。对待中等精度（ＧＢｌ００９５．８８的６～７级）的齿轮，所有可能废除磨齿。但若还条件更高的尺寸精度，也 可得当思虑正在热滚挤后加一道磨齿工艺。 因为热滚挤加工有一个表表深化的流程，还可能省却辅帮的齿面深化工艺，如喷丸 措置，以是，热滚挤可能取得比日常喷丸工艺更好的深化成绩，由于正在喷丸措置后，齿 面的强度增添了，但本质上又下降了表表质地。 ２．５热滚挤的紧要本事 热滚挤本事是将热措置和滚挤工艺合为一体，是正在连结恒定温度的油中，齿面金属 处于热塑性状况下举行的，以是它涉及到金属资料与热措置、热弹塑性变形表面、齿轮 啮合表面、齿轮精度表面、流程担任表面与本事等多个学科界限。固然热滚挤工艺有许 多其它加工手法所无法到达的卓着功能，不过热滚挤涉及金属资料与热措置等多个界限 的题目，仍有许多须要处分。 （１）齿轮齿面低温形变道理的切磋和热措置工艺参数的遴选：低温形变热措置工 艺的工艺参数对钢材深化成绩有很大影响。以是，正在实旌低温形变淬火时工艺参数的选 择极度紧要。这些参数包罗：奥氏体化温度、形变温度、形变量、形变前后的停止即形 变后的再加热、形变体例和形变速率等，个中形变温度和形变量是影响钢材深化成绩的 紧要参数。 对待差异的形变热措置工艺流程，差异的形变温度，齿轮工件的功能是差异的：不 同的齿轮资料，金相机闭的改造温度也差异。为了担保工件取得最优的齿面硬度、心部 韧性等归纳机器功能，要遵照齿轮资料的过冷奥氏体改造弧线遴选形变温度。 行动热措置的一个工艺参数，淬火介质的遴选也很闭节，它可影响工件的功能。正在 差异冷却阶段，须要担保差异的冷却速率。其它，冷却介质也是担保冷却速率的紧要因 素。对待常用的汽车齿轮资料，为了取得精良的资料机闭功能（既要淬硬，又要淘汰淬 火裂纹等缺陷的爆发），凡是条件形变时的保温温度正在２００＂Ｃ控造。为担保这个条件，淬 沈阳工业大学硕士学位论文 火介质的遴选要郑重。 （２）油温的遴选和担任本事：油温的遴选涉及到形变温度、淬石油、润滑介质、 润滑增加剂的遴选，还与工件齿轮的材质有直接相闭。可能说，油温的遴选直接影响到 稹密热滚挤工艺的成败BOB全站。对待差异的齿轮资料，金相机闭的改造温度是不尽无另表。为 了担保滚挤加工时金属的金相机闭处于介稳奥氏体状况而不改造为马氏体，必需遵照不 同的齿轮资料遴选得当的油温，并由此确定热后工件正在油中冷却的过冷度。其它，要保 证滚挤加工处于恒温下举行，还需处分温度担任的题目。 （３）滚挤润滑机理及润滑增加剂的遴选：正在润滑不良或载荷过大的齿轮传动中， 齿面的一种失效方法是齿面胶合。正在热滚挤加工中，工件齿面要爆发塑性变形，这须要 担保齿面经受足够的压力。齿面载荷过大也也许产人口面胶合题目。要处分这个题目， 须要对滚模与工件啮合流程中的润滑机理做深化的切磋。通过正在淬火介质（油）中参加极 压增加剂，避免胶合景色的爆发。 不过，正在２００控造的恒定温度下，凡是的极压增加剂极易分化，其功能难以发扬。 以是正在切磋润滑机理的基本前举行极压增加剂的遴选也是一个核心处分的题目。 （４）滚挤挤压量的遴选和滚挤加工的精度担任：轮齿变形量卓殊是齿面的塑性接 触形变量可直接对齿轮的精度爆发影响，滚挤中所能爆发的塑性变形量又跟挤压量的大 幼有直接相闭。强迫挤齿中形变量与预留量的相闭为Ａｓ—ｅ，一ｅ。＝＆，个中ｓ为总 形变量，ｅ。为滚挤前齿轮的齿形差错，ｅ。为滚模的齿形差错，ＡＳｏ为滚挤挤压量，这里 各参数都是沿啮合线偏向界说的。 滚挤挤压量的巨细要遴选妥当，过幼达不到厘正齿形差错的方针，不行有用提升齿 面强度，也倒霉于齿面硬化层的加大；而预留量过大则会形成金属的积聚，加大齿形误 差，增添径向挤压力，也倒霉于提升齿轮精度。 （５）滚挤加工中的形变机理及差错爆发缘由：挤压流程中，工件和滚模双面啮合 的受力变形环境与冷挤齿一样。冷挤齿双面啮合挤压的力学模子已较成熟，不过热滚挤 中齿轮是处于热塑性状况下受力变形的，正在设置模子时，必需思虑热变形对加工精度的 影响。其它，因为滚挤手法自己的缘由，就像冷挤齿轮雷同，齿廓会爆发较大的中凹， １７—— 硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋 这会使齿轮的齿形精度下降。对此唯有通过实践的手法寻得其变形次序，然后采纳相应 的手法举行补充。 沈阳工业大学硕士学位论文 ３热滚挤本事工艺切磋 ３．１形变热措置工艺 正在金属资料或机械零件的创设流程中，将压力加工（锻、轧等）与热措置工艺有用地 连结起来，则可同时发扬形变深化与热措置深化感化，从而取得简单的深化手法所不行 到达的归纳力学功能。这种复合的深化工艺称为形变热措置又称热机器措置。 形变热措置工艺可行使的规模极为普遍。从加工对象的角度来看，它合用于各式碳 钢、合金钢、不锈耐热钢、镍或铝合金、钛合金等简直全豹的金属资料；从加工手法的 角度来看，这种工艺又合用于简直全豹的压力加工及热措置手法。它能使二者连结起来， 到达对工件强度及塑性方面的卓殊条件，从而使质地、寿命取得大幅度提升。 形变热措置工艺手法许多。有时效合金的形变热措置、马氏体钢的形变热措置：它 们可分为低温形变热措置、高温形变热措置、预形变热措置。本文紧要涉及的是马氏体 钢的低温形变热措置。 低温形变热措置（又称介稳奥氏体形变热措置）是将钢加热至奥氏体状况，保温得当 年光急速冷却到临界点以下（并低于再结晶温度）而高于Ｍｓ点，使钢处于介稳奥氏体状 态举行形变，然后淬火取得马氏体机闭的复合措置工艺。图３．１所示为低温形变淬火示 企图。低温形变热措置能使钢材正在塑（韧）性简直不下降的环境下，大幅度地提升抗拉强 度及降服点，还可能提升钢材的疲倦极限，并明显下降延迟断裂偏向性。 年光图３．１低温形变淬火工艺示企图 Ｆｉｇ．３．１Ｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｈａｐｅｄｆｌａｎｇｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋 美国粹者利普斯（Ｅ Ｌｉｐｓ）和雨仑（Ｈ Ｖａｎ Ｚｔｔｉｌｅｎ）正在１９５４年发觉：过冷奥氏体塑性变 形后，从应变温度淬火，会爆发强烈的深化效应，这个流程称为过冷奥氏体形变热措置。 当构造钢正在庐５～７％，极限强度增添到２８０～３３０ｋｇｆ／ｍｍ２时，其塑性和挫折韧性值不再 很低，有时乃至比日常热措置所担保的盯。＝１８０～２００ｋｇｆ／ｒａｍ２还高。 低温形变热措置使钢深化的缘由，正在于马氏体担当了变形奥氏体的位错构造。而冷 变形却不行使马氏体钢高度深化，由于马氏体含有大量碳，是脆性的，不行正在大压力下 变形。奥氏体与此相反，可能正在温度低于再结晶温度下举行大的变形。这种变形能热烈 地正在奥氏体中增添总位错密度，酿成浓厚的位错缠结和胞状机闭。 奥氏体中任何原子的相邻原子，跟着马氏体型改造还是保存正在马氏体内。以是，位 错正在按马氏体型转交机理的Ｙ．ａ改造中，不会没落，而是由初始相移交到新相：也便是 说，马氏体担当了变形奥氏体的亚构造，马氏体内的位错被碳原子和碳析出物锁定。但 这种位错的密度很大，它是低温形变热措置能获得高极限强度的紧要缘由。 ３．２硬齿面齿轮稹密热滚挤工艺流程 硬齿面齿轮稹密热滚挤工艺道途为：齿形粗加工（滚齿、插齿）一热措置（渗碳淬火） 一热滚挤（保温）一冷却。 以２０ＣｒＭｏ钢为例，其的确工艺流程如下：将齿轮经预加工、滚齿或粗插齿后，渗 碳、高频感想加热至Ａｃ３（８７５＂Ｃ）奥氏体温度，神速入油冷至１５０。Ｃ～２５０，使齿轮 表表的金相机闭处于介稳奥氏体（软的表层），然后正在热油中精挤，挤轮使轮齿表表爆发 塑性变形到达最终尺寸，滚挤了结。正在工件尚处于奥氏体状况下，将工件取入迷速冷却 使齿面酿成坚硬的马氏体机闭。对待机床、汽车等行业洪量运用的精度为６～７级的硬 齿面齿轮滚挤后无需再举行机器加工：对待精度领先６级的硬齿面齿轮，滚挤后可留少 量余量再举行磨齿加工，如许，不只能明显下降磨削工时、提升磨削质地，同时亦可降 低磨削耗费和本钱，提升经济效益。正在此项工艺中其工艺参数对钢材深化成绩有很大影 响。以是，正在实践低温形变淬火时必需郑重的遴选工艺参数。工艺参数包罗：奥氏体化 温度、形变温度、形变量、形变年光、Ｉｆ缶界冷却温度、淬火介质等。下面就的确工艺过 程及各项工艺参数举行接头。 沈阳工业大学硕士学位论文 ３．３齿轮工件的资料 ３．３．１齿轮资料的遴选 资料和热措置质地是担保齿轮运用功能和牢靠性的基本，同时也是改良齿轮加工性 能、提升坐褥结果的紧要途径。齿轮资料的遴选直接相闭到稹密热滚挤工艺的奥氏体化 温度、形变温度、形变年光、淬敏捷率、淬火介质、润滑增加剂等多项工艺参数的遴选， 是稹密热滚挤工艺的基本。 自２０世纪８０年代起初，跟着鼎新绽放计谋的实践，我国齿轮工业取得了飞速繁荣， 个中，以高速重载齿轮为代表的电力、石化、冶金、矿山、开发、航空、船舶工业所需 的工业齿轮和以轿车齿轮为代表的所需的汽车齿轮，因为本事参数条件高，以是对齿轮 资料和热措置质地提出了更高的条件。 为了敏捷提升我国齿轮资料和热措置质地水准，知足齿轮工业的须要，同时更速地 抢先国际前辈水准，自２０世纪８０年代起初举行了大领域的本事引进消化任务，并获得 很大的劳绩。正在车辆齿轮方面，自２０世纪８０年代中期起初，我国连续从７个国度引进 了３０多条汽车齿轮坐褥线ＣｒＭｎＴｉ一统行业的简单种类已远远知足不了要 求，以是，对德国、日本、美国、法国、意大利等国的ｌＯ多种齿轮钢材举行了消化试 造，所包罗的钢材字号有１６ＭｎＣｒ５、２０ＭｎＣｒ５、２５ＭｎＣｒ５、２８ＭｎＣｒ５、ＺＦ６、ＺＦ７、ＺＦ７Ｂ、 ＺＦｌ、ＺＦｌＡ、ＳＣＭ４２０、ＳＣＭ８２２、ＨＳＭｎＣＢ４２０、ＳＡＥ４３２０、ＳＡＥ８６２０、１６ＣｒＮｉ４、１９ＣｒＮｉ５ 和２１ＣｒＮｉＭ０５等；正在高速重载齿轮方面，则是遵照海表紧要钢号的因素和功能，遴选 原有国产钢号及少量仿造钢号举行比拟，经鼎新后实践国产化，切磋试验钢号有 ２０ＣｒＭｎＭｏ、２０ＣｒＮｉ２Ｍｏ（对应ＳＡＦＡ３２０和ＳＮＣＭ４２０）；２０Ｃｒ２Ｎｉ４、１８Ｃｒ２Ｎｉ４Ｗ、 １７Ｃｒ２Ｎｉ２Ｍｏ（对应１７ＣｒＮｉＭ０６）： １５ＣｒＮｉ３Ｍｏ（对应ＳＡＥ９３１５和Ｅｎ３６０）；２５Ｃｒ２ＭｏＶ（对 应３１ＣｒＭｏＶ９）。 针对引进的海表本事和我国脉身的特性，目前我国齿轮用钢的繁荣趋向有以下几 种：一是含Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ的低合金钢；二是硼钢；三是碳氮共渗用钢；四是易切钢。由 于我国缺乏Ｎｉ，Ｃｒ，以是常用２０ＣｒＭｎＴｉ渗碳钢或用含硼加稀土钢。重型机器常用 １８ＣｒＭｎＮｉＭｏ渗碳钢或中碳合金钢，机床行业常用４０Ｃｒ、３８ＣｒＭｏＡｌ等钢，汽车行业及 硬齿面齿轮热滚挤本事工艺与配备切磋 高稹密机床变速箱内的齿轮常用２０ＣｒＭｎＴｉ渗碳钢、２０ＣｒＭｏ渗碳钢。 个中２０ＣｒＭｎＴｉ渗碳钢、２０ＣｒＭｏ渗碳钢化学因素如表３．１所示，渗碳齿轮用钢功能 条件如表３．２所示。 表３．１车辆齿轮用钢及其化学因素 Ｔａｂ．３．１Ｓｔｅｅｌａｎｄｉｔｓ ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｆｏｒｖｅｈｉｃｌｅ ｇｅａｒ 表３．２渗碳齿轮用钢 Ｔａｂ．３．２Ｓｔｅｅｌｆｏｒｅｃｍｍｌｔｉｔｅ ｇｅｎｔ 种别 功能条件 钢号 重载、有挫折的载荷、齿轮尺寸大２０ＣｒＭｏ、２０ＣｒＭｎＴｉ、２０ＣｒＭｎＭｏ １２ＣｒＮｉ３、２０ＣｒＮｉ３、２０Ｃｆ２Ｎｉ４ １７ＣｒＮｉＭ０６、２０Ｃｒ２Ｎｉ４ 这两种资料造成的齿轮经渗碳、淬火后，齿面坚硬、耐磨，齿轮内部硬度低，可能 经受较大的接触应力及弯曲应力，并有淬火后变形幼等甜头。针对目前环境，故初选用