工程机械齿轮轴加工工艺分析与优化

工程机械齿轮轴加工工艺分析与优化

姜海涛 刘坤

山东上汽汽车变速器有限公司 261500

摘要：在机械设备中，齿轮轴在其中发挥着至关重要的作用，因此需要从多方面优化分析齿轮轴的加工工艺。通过具体论述齿轮轴的加工材料选择、表面化学处理、热处理等措施，并通过生产实践分析，进一步研究出能优化齿轮轴加工质量和加工效率的工艺，从而更好地发挥齿轮作用价值。本文详细分析了工程机械齿轮轴的加工工艺，并提出了合理可行的应对措施，希望能对相关人员起到一定的参考作用

关键词：机械；齿轮轴；加工工艺；优化

前言：齿轮轴，顾名思义，其主要作用是连同回转运动，实现对功、动力的传递，自身具备着很高的传动效率。此外，其内部结构之紧凑，也和其使用寿命有着显著的关乎和联系。因此，处理并且保存良好的齿轮轴是工程开展过程当中一个重要的辅助角色。。这种时期背景下，工程机械方面的需求量也自然不可同日而语，从制作技艺到保存方式等，都有着很重要的研究意义。

1齿轮轴加工基础材料的选取

1.1零件结构分析

齿轮轴的精度非常高，加工齿轮轴时，应时刻留意相关问题，比如，齿轮轴材料的标准热处理及正确选择和分析齿型加工等，以切实保证齿轮轴加工质量的提高。以输入齿轮轴为例，其圆柱面尺寸公差通常需要控制在±0.01mm以内，而表面粗糙度主要为ra3.2~0.8μm，位置精度通常为尺寸精度的三分之一到五分之一，齿轮精度等级为7-5级。加工前需要详细了解齿轮轴的技术要求和结构工艺，根据图纸要求精准定位基准，合理安排加工顺序。

1.2材料的选用

材料方面，是齿轮轴自身构成的重要环节，也是工程开展的最基层保障。传动机械工程当中的齿轮轴，所采用的材料往往都是比较优良的优质碳素，以这种碳素进行结构钢的烧制和合成。联系实际方面而言，使用最为广泛的还是合金钢40Cr、20CrMnTi等，这些都是在实际工程当中被运用的十分广泛的钢材结构。

1.3毛坯的选择

齿轮轴的制作和加工方面，并不是一次成型的，而是通过对于材料捏合，形成毛坯，再利用毛坯进行挤压和烧制形成齿轮轴。通过毛坯的形式，一个方面可以节省大量的人力和物力，减少消耗，另外一个方面，其毛坯自身还具备着优良的可重塑性，适应范围比成型的齿轮轴要广很多。一些尺寸比较特殊的齿轮轴，通常都是通过购买毛坯之后自主进行重塑和加工。从尺寸上来看，毛坯分为大中小三种类型，在两个大的类型中间还有例如中小型这种中间值的毛坯，在进行齿轮轴的制作过程当中，就可以按需选取，减少毛坯的浪费和机器能源的额外消耗。锻造毛坯的过程当中，需要注意毛坯当中的晶粒分布，对于一些晶粒分布不太规律的毛坯而言，锻造时很容易出现例如龟裂、裂纹，更甚者直接断裂的结果。这些缺陷都是由于毛坯在制作过程当中，其表面的晶粒分布并不合格。因此，需要严格依据国家的锻造标准，以国家标准为基础，在这个基础上进行加工和发展延伸。

2齿轮轴加工的处理和工艺分析

2.1预备热处理及粗车

齿轮轴自身的构成，多数都是由碳含量少于百分之零点五的碳素构成，或者就是利用合金钢的优良特性进行制作和加工。因此，为了杜绝由于处理过程当中，其材料的硬度过大造成的粘刀状况发生，需要借助正火的热处理方式。举个例子，以本输入齿轮轴，在九百六十摄氏度的正火当中，气冷，并且硬度值设置为170-207HBS。在这样的处理条件下，齿轮轴表面的晶粒会受一定的软化和均匀处理，进而提升齿轮轴的自身品质，避免了由于锻造过程当中表面晶体分布不均匀造成的意外损失。齿轮轴在制作的过程当中，遵循的一般都是从表面到内在的加工顺序。这种加工顺序的选取，在很大一个程度上遵循的都是其齿轮轴的定位基准。齿轮轴在零件的镶嵌以及细节的处理方面，要求颇为严苛，并且定位的难度很大。为了更好的解决这样一个问题，应当以轴线为基础，形成准确的定位模块，从基准方面实现完全的统一。如此一来，就可以很妥善的解决齿轮轴内部结构镶嵌过程当中出现严重误差的现象，提升齿轮轴的运行寿命。

2.2齿部以及花键加工

齿轮轴工程机的使用，多数都是使用七级到九级精度的齿轮，这个精度界别的齿轮是当前技术手段下能够实现的误差最小，并且使用寿命最长的一个级别。这个级别的齿轮多数应用在主滚动的齿轮系统当中，其做功比较大，并且做功效率高。对于七级精度的齿轮而言，生产的过程当中多数采用的小批量生产，为了更好的确保精度，还有一套完整的施工流程，这一套施工流程在小批量生产的过程当中可以严苛的保证工程开展的效率，并且严苛确保每一个齿轮的自身质量属性。倘若需要进行大批量的齿轮生产处理，则需要另外制作一个施工流程，两种不同的生产方式在生产的数量和生产的质量方面各有差异，在不同的加工流程加持下，两者也有着截然不同的应用场景。花键，从类型上分，分为矩形花键以及渐开线花键两种，并且在精度上，要比滚键齿更高，使用的过程当中也更为精细。生产的时候往往使用铣床加工。大批量处理的时间，使用较多的就是从两端开展定位，确保花键的精度保持一个较高的程度。和齿轮一样，花键也有大批量生产和小批量生产两种区别，并且再生产的过程当中从齿轮、柔韧性、材料的可塑性，以及气体渗碳处理等多种方面，都需要确定一套完整的处理措施。

3表面化学处理和热处理注意事项

在齿轮轴加工过程中，为了确保齿轮轴能够正常使用，必须进行表面化学处理和热处理工艺。在进行热处理时，首先要合理控制温度，确定冷却速度和冷却介质等相关质量因素。而对齿轮轴的危险截面，即与齿宽对称中心线成30度角的直线和与齿根圆角相切的直线，有必要进行强度试验。另外，重要齿轮轴齿心的韧性和塑性应按国外同类零件的要求或用户协议进行试验。齿轮轴的直径位置应在齿宽对称中心线与齿根圆的交点处。两端中心孔经热处理后还需要进行研磨处理，主要用于磨削外圆柱表面和端面，同时以两端的顶尖孔为精度基准，确保符合相关加工要求。为了保证齿轮轴表面的光洁度和韧性，通常需要对齿轮轴进行渗碳淬火处理。渗碳后，齿轮抽需要经过淬火处理，只有这样，齿部硬度才能达到58～62hrc。当花键齿、凹槽等局部零件不需要进行表面渗碳淬火处理时，应在表面涂上相应的防渗材料，避免这些零件在后续加工中硬度高、加工困难。

3 工艺路线

采用20CrMnMo、20cr2ni4、17CrNiMo6等材料制成的齿轮轴，经下料、锻造、粗车、正火回火、半精车、滚齿、渗氮淬火、精车、磨齿等工序加工而成。在整个过程中，我们需要注意处理过程的复杂性，因此我们需要细化处理过程。随着科学技术水平的不断提高，齿轮轴的加工工艺不断优化和改进，并在具体生产实践中不断摸索和改进，从而有效地提高齿轮轴的加工质量和效率，延长齿轮轴的使用寿命，提高产品的质量和经济效益保证生产出高质量的齿轮轴，使机械设备能更好地推进生产线的任务，提高自身的质量生产率。

结语

一般来说，加工和处理齿轮轴一直都是工程界发展和研究的重点，从最初的齿轮轴内部结构设计，到设计修改，再到最终成型，齿轮轴始终都是研究的热点。对于工程行业来说，正确的加工方法和处理方式可以有效地延长整个齿轮轴的使用寿命，从提高精度着手，有效解决相关材料设备可能存在的问题，打破技术限制的桔梗，保证齿轮始终在严格的国家生产基础上制造，保证自身质量和优良品质，实现工程的关键突破整个行业的技术和工艺优化。

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