铸造工艺学-大齿轮

TM342齿轮生产工艺及质量控制陈雪庆 江西省煤田地质局普查综合大队摘 要：笔者根据大齿轮的结构特点，主要研究了其铸造工艺性及生产质量控制，可供同行参考。

1 结构特点我公司铸造的双幅板结构的大齿轮，铸件最大轮廓尺寸为φ1967mm×775mm，铸件单重为13t。

要求做静平衡试验，不平衡性在外径上不得大于 3kg，铸件要求超声波探伤检查达到标准二级以上，铸件不得有裂纹、气孔等影响机械强度的缺陷。

2 铸造工艺性分析由于齿轮属于尺寸较大的简单旋转体类铸件，铸件高度不大，并且是单件生产，用量不是很大，因此我们采用刮板造型。

可省去制作大型木模的时间，而且会节约大量的木材消耗。

由于铸件轮缘部分厚大，与中间筋板壁厚相差较大，铸件在凝固过程中易形成裂纹，轮缘与轮辐交接处形成热节，易形成缩孔、缩松缺陷。

因此，必须采用顺序凝固原则进行铸造，并结合适当的冒口补贴和外冷铁设计，以消除缩孔、缩松缺陷。

2.1 主要工艺参数（1）加工余量由于是刮板造型，精度较差，应适当加大加工余量，上表面的加工余量取 25mm，齿顶圆外表面取20mm，下面、侧面取 15mm。

（2）收缩率径向取 1.8%，轴向取 2.0%。

分型负数取3mm。

（3）工艺补正量为了弥补由于铸造收缩率与实际不符，在个别情况下，由于下芯、合箱造成的偏差，以及保证齿轮强度，在齿轮轮缘背面设置工艺补正量数值为 3mm。

2.2 凝固顺序选择由于铸件轮缘和轮毂部分厚大，与辐板交接处形成热节区，容易形成缩孔、缩松缺陷。

为此采用顺序凝固原则进行铸造，在轮缘、轮毂处分别设置冒口。

浇注后薄壁的辐板和筋板先凝固，其液态和凝固收缩分别由厚壁的轮缘和轮毂处的钢液补给，冒口最后凝固，用来补给轮缘及轮毂处凝固时所需的钢液，以消除缩孔、缩松。

2.3 冒口及浇注系统设计（1）轮毂冒口轮毂轴径＜1200mm 时，一般设置一个冒口，冒口根部厚度也是轴孔补贴厚度，设计为轮毂热节圆直径的 1.3 倍，轴孔补贴高度设计为轮毂高度的 2/5，冒口高度设计为 600mm。

齿轮坯的各种成型工艺齿轮是机械传动中最重要的零件之一，广泛应用于各种动力设备和运输设备中。

齿轮坯的成型工艺对于齿轮的质量和性能有着至关重要的影响。

下面将介绍几种常见的齿轮坯成型工艺。

一、铸造成型铸造成型是一种通过将熔融的金属倒入模具中，等其冷却凝固后形成齿轮坯的方法。

铸造成型工艺具有生产效率高、制造成本低等优点，适用于生产形状较为简单的齿轮坯。

但是，铸造成型工艺也存在一些缺点，如容易出现气孔、裂纹等缺陷，精度较低，需要进行后续加工才能满足使用要求。

二、锻造成型锻造成型是一种通过将金属坯料放在锻压机上，通过锤击、挤压等方式将其塑造成齿轮坯的方法。

锻造成型工艺能够提高金属的力学性能和表面质量，适用于生产形状较为复杂的齿轮坯。

但是，锻造成型工艺需要大量的设备和人力投入，生产成本较高，且容易产生废料。

三、轧制成型轧制成型是一种通过将金属坯料通过轧机进行轧制，形成一定形状的齿轮坯的方法。

轧制成型工艺能够提高金属的力学性能和表面质量，适用于生产形状较为复杂的齿轮坯。

但是，轧制成型工艺需要使用大量的设备和人力投入，生产成本较高，且容易产生废料。

四、粉末冶金成型粉末冶金成型是一种通过将金属粉末进行压制、烧结等工艺，形成一定形状的齿轮坯的方法。

粉末冶金成型工艺能够生产出精度较高、表面质量较好的齿轮坯，适用于生产形状较为复杂、精度要求较高的齿轮。

但是，粉末冶金成型工艺需要使用大量的设备和人力投入，生产成本较高。

五、精密锻造精密锻造是一种通过采用高精度模具和先进的加工技术，将金属坯料进行精确塑形，以得到形状精确、表面质量良好的齿轮坯的方法。

精密锻造工艺能够最大限度地减少后续加工量，提高生产效率，降低生产成本。

但是，精密锻造工艺需要使用高精度设备和专业的技术人员，投资成本较高。

六、数控加工数控加工是一种通过采用数控机床进行加工的方法，能够实现高精度、高效率的齿轮坯加工。

数控加工工艺适用于生产形状较为复杂、精度要求较高的齿轮坯，且具有较高的生产效率和较低的生产成本。

一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置及其浇铸方法下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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编号课程设计说明书题目齿轮零件锻造工艺及模具设计二级学院材料科学与工程学院专业材料成形及控制工程班级学生姓名廖本洪指导教师夏华时间19-20周目录绪论241.1零件分析 (4)452.3 确定锻件模锻斜度 (8)8993 锤用锻模设计 (10)3.1 设备吨位的确定03.2 选择飞边槽01224 锤上模锻工艺设计 (12)2236167锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定 (17)78888 确定模具材料及热处理的要求 (18)1101绪论锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工机械零件或零件毛坯的方法。

与其它加工方法相比，锻造加工生产率高；锻件的形状,尺寸稳定性好，并具有最佳的综合力学性能。

锻件的最大优势是韧性高，纤维组织合理，件与件之间性能变化小；锻件的内部质量与加工历史有关，不会被任何一种金属加工工艺超过。

锻造生产根据使用工具和生产工艺的不同而分为自由锻、模锻和特种锻造。

自由锻造：一般是指借助简单工具，如锤，砧，型砧，摔子，冲子，垫铁等对铸锭或棒材进行镦粗，拔长，弯曲，冲孔，扩孔等方式生产零件毛坯。

加工余量大，生产效率低；锻件力学性能和表面质量受生产操作工人的影响大，不易保证。

这种锻造方法只适合单件及极小批量或大锻件的生产；不过，模锻的制坯工步有时也采用自由锻。

特种锻造：有些零件采用专用设备可以大幅度提高生产率，锻件的各种要求也可以得到很好的保证，特种锻造有一定的局限性，特种锻造机械只能生产某一类型的产品，因此适合于生产批量大的零部件。

模锻：模锻是指将坯料放入上下模块儿的模膛间，借助锻锤锤头，压力机滑块或液压机活动横梁向下的冲击或压力成形为锻件。

锻模的上下模块分别紧固在锤头和底座上。

模锻件余量小，只需少量的机械加工（有的甚至不加工）。

模锻生产效率高，内部组织均匀，件与件之间的性能变化小，形状和尺寸主要靠模具保证，受操作人员的影响小。

锻造应用范围广，几乎所有的运动的受力部件都由锻造成形，大到飞机轮船小到我们生活中的日常用品，锻造是现代工业的重要组成部分，同时也推动现代工业的不断向前发展。

大型弧齿锥齿轮制造工艺设计
首先，我们需要确定大型弧齿锥齿轮的工艺参数。

这些参数包括模数、齿数、压力角、齿轮材料等。

这些参数将直接影响齿轮的性能和使用寿命。

其次，我们需要进行齿轮的设计计算。

这包括计算齿轮的齿根强度、
齿面强度、齿面接触强度等。

这些计算需要遵循相关的标准和规范，并考
虑齿轮的使用条件和要求。

然后，我们需要进行大型弧齿锥齿轮的加工工艺设计。

根据齿轮的尺
寸和要求，选择合适的加工方法和设备。

常用的加工方法包括铣齿、磨齿、滚齿等。

需要注意的是，由于大型弧齿锥齿轮的尺寸较大，加工难度较大，可能需要特殊的加工设备和工艺。

加工工艺设计完成后，我们需要进行齿轮的热处理。

由于大型弧齿锥
齿轮的工作条件较为恶劣，需要具有较高的硬度和耐磨性。

常用的热处理
方法包括正火、淬火、渗碳等。

我们需要根据齿轮的材料和设计要求选择
合适的热处理方法。

最后，我们需要进行大型弧齿锥齿轮的精加工和检测。

精加工是为了
改善齿轮的精度和表面质量，常用的方法包括研磨、超精磨等。

同时，我
们还需要进行齿轮的尺寸和形位公差的检测，确保齿轮的质量符合设计要求。

总之，大型弧齿锥齿轮的制造工艺设计涉及到很多方面，包括工艺参
数确定、设计计算、加工工艺设计、热处理、精加工和检测等。

各个环节
都需要仔细考虑和设计，以确保齿轮的质量和性能满足使用要求。

··HB ≮90表2试样的力学性能Table 2Mechanical properties of the test sample热处理类别T 6σb /MPa ≮294δ5/%≮3.5表1ZLAlSi7Mg 材料的化学成分Table 1Chemical composition of the ZLAlSi7Mgw B /%杂质总和<0.75Si 6.5~7.5Mg 6.5~7.5Ti 0.1~0.3Al 余量Fe <0.2Cu <0.2Mn <0.1随着铁路运输高速化的发展，世界各国都投入了大量的人力物力进行高速列车轻量化的研究。

近年来，为达到减轻车辆自重的目的，国外已成功地将高速机车车轴齿轮箱和电机齿轮箱箱体采用高强度铸铝合金来代替传统的铸铁合金，这一变革势必对齿轮箱箱体的技术要求和制造工艺提出更高的要求。

铁道部戚墅堰机车车辆研究所参考法国高速列车，设计出采用高强度铸铝合金的高速机车车轴齿轮箱和电机齿轮箱箱体，这两种齿轮箱计划安装在设计时速达300km/h 的高速机车上。

其中电机齿轮箱箱体形状复杂、热节遍布于多处，铸件的外观质量、内在质量及尺寸精度要求高，具有大型高速齿轮箱箱体的典型特点。

笔者旨在介绍电机齿轮箱箱体的铸造工艺。

1电机齿轮箱体技术要求和结构特点1.1技术要求电机齿轮箱箱体选用高强度铸铝合金ZLAlSi7Mg 材料，具体成分见表1。

箱体铸件为Ⅰ类铸件，铸件指定部位需进行X 射线探伤及实物抽样解剖，随炉砂型单铸试棒力学性能见表2。

1.2结构特点电机齿轮箱箱体为整体结构，铸件最大轮廓尺寸（mm ）为1260×834×290，最小壁厚为7mm ，最大壁厚约55mm ，箱体内腔三面都布有油槽，油路复杂且油槽尺寸大小不一，要求油槽底部光滑平整，不得有任何阻隔物。

2铸件工艺方案分析高速机车电机齿轮箱箱体轮廓尺寸大，结构复杂，属于单件生产，因此试制阶段采用木模砂型重力铸造方法比较合适。

齿轮的生产过程一．齿轮的主要加工面1.齿轮的主要加工表面有齿面和齿轮基准表面，后者包括带孔齿轮的基准孔、切齿加工时的安装端面，以及用以找正齿坯位置或测量齿厚时用作测量基准的齿顶圆柱面。

2．齿轮的材料和毛坯常用的齿轮材料有15 钢、 45 钢等碳素结构钢；速度高、受力大、精度高的齿轮常用合金结构钢，如20Cr， 40Cr， 38CrMoAl，20CrMnTiA等。

齿轮的毛坯决定于齿轮的材料、结构形状、尺寸规格、使用条件及生产批量等因素，常用的有棒料、锻造毛坯、铸钢或铸铁毛坯等。

二、直齿圆柱齿轮的主要技术要求，1．齿轮精度和齿侧间隙GBl0095 《渐开线圆柱齿轮精度》对齿轮及齿轮副规定了12 个精度等级。

其中， 1～2 级为超精密等级； 3— 5 级为高精度等级； 6～8 级为中等精度等级； 9～12 级为低精度等级。

用切齿工艺方法加工、机械中普遍应用的等级为7 级。

按照齿轮各项误差的特性及它们对传动性能的主要影响，齿轮的各项公差和极限偏差分为三个公差组 ( 表 13—4) 。

根据齿轮使用要求不同，各公差组可以选用不同的精度等级。

齿轮副的侧隙是指齿轮副啮合时，两非工作齿面沿法线方向的距离 ( 即法向侧隙 ) ，侧隙用以保证齿轮副的正常工作。

加工齿轮时，用齿厚的极限偏差来控制和保证齿轮副侧隙的大小。

2．齿轮基准表面的精度齿轮基准表面的尺寸误差和形状位置误差直接影响齿轮与齿轮副的精度。

因此GBl0095 附录中对齿坯公差作了相应规定。

对于精度等级为 6～8 级的齿轮，带孔齿轮基准孔的尺寸公差和形状公差为IT6-IT7 ，用作测量基准的齿顶圆直径公差为IT8 ；基准面的径向和端面圆跳动公差，在 11-22 μm之间 ( 分度圆直径不大于 400mm的中小齿轮 ) 。

3．表面粗糙度齿轮齿面及齿坯基准面的表面粗糙度，对齿轮的寿命、传动中的噪声有一定的影响。

6～8 级精度的齿轮，齿面表面粗糙度 Ra 值一般为 0．8—3．2μ m，基准孔为 0．8—1．6 μm，基准轴颈为 0．4—1．6μm，基准端面为 1．6～ 3． 2μ m，齿顶圆柱面为 3．2μm。