齿轮加工方法简介

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齿轮加工方法简介 篇1

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塑料齿轮正朝着更大的尺寸、更复杂的几何形状、更高强度的方向发展，同时高性能树脂和长玻纤填充的复合材料起到了重要的推动作用。

塑料齿轮在过去的50年里经历了从新型材料到重要的工业材料的一个变化历程。今天它们已经深入到许多不同的应用领域中，如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施和导弹等，起到传递扭矩和运动形式的作用。除了现有的应用领域以外，新的、更难加工的齿轮应用领域将不断的出现，这种趋势还在深入发展中。

汽车工业已经成为塑料齿轮发展最快的一大领域，这一成功的变化是令人鼓舞的。汽车制造厂商正努力寻找各种汽车驱动的辅助系统，他们需要的是马达和齿轮等而不是功率、液压或者电缆。这种变化使得塑料齿轮深入应用到很多应用领域，从升降门、座位、跟踪前灯到刹车传动器、电动节气门段、涡轮调解装置等。

塑料动力齿轮的应用进一步拓宽。在一些大尺寸要求的应用领域，塑料齿轮经常用来替代金属齿轮，如使用塑料的洗衣机传动装置等，这改变着齿轮在尺寸上的应用限度。塑料齿轮也应用到其它很多领域，如通风和空调系统(HVAC)的减振驱动器、流动设施中的阀门传动、公共休息室中的自动冲扫器、小型航空器上用的控制表层稳定的动力螺旋器、军用领域中的螺砣仪以及操纵装置。大尺寸、高强度的塑料齿轮

由于塑料齿轮成型上的优势以及可以成型更大、高精度和高强度的特征，这是塑料齿轮得以发展的一个重要原因。早期的塑料齿轮发展趋势一般是跨度小于1英寸，传输能力不超过0.25马力的直齿轮。现在齿轮可以做成许多不同的结构，传输动力一般为2马力，直径范围为4-6英寸。预测到2010年，塑料齿轮成型直径可以达到18英寸，传送能力可以提高到10马力以上。

如何设计出一个齿轮构型，在传送动力最大化的同时让传送错误和噪音最小化，还面临着很多难题。这就对齿轮的同心性、齿形以及其它的特性提出了很高的加工精确要求。某些斜齿轮，可能需要复杂的成型动作来制造最终的产品，其它的齿轮在较厚部分需要使用芯齿来减少收缩。虽然很多成型专家使用了最新的聚合材料、设备和加工技术达到了生产新一代塑料齿轮的能力，但是对于所有的加工者来说，将面临的一个真正的挑战是如何配合制造这种整个高精度产品。

控制的难点

高精度齿轮允许的公差一般很难用美国塑料工业协会(SPI)所说明的“好”来形容。但是今天多数成型专家使用最新的配有加工控制单元的成型机器，在一个复杂的窗口上，控制成型温度的精度、注射压力以及其它的变量来成型精密的齿轮。一些齿轮成型专家使用更先进的方法，他们在型腔里安置温度和压力传感器来提高成型的一致性和重复性。精密齿轮的生产商也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。但是拥有正确的设备仅仅是个开始。那些试图进入精度齿轮行业的成型商也必须调整他们的成型环境来确保他们生产的齿轮，在每一次注塑、每一次型腔都尽可能的一致。由于在生产精密齿轮的时候，技工的行为往往是决定性的因素，因此他们必须着力于对员工的培训和操作过程的控制。

由于齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响，甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度，因此模塑厂商需要严格控制成型区的环境条件。其它需要考虑的因素还包括：一个稳定的动力供给，可控制聚合物温度和湿度的适宜干燥设备，配有恒定的气流的冷却单元。有些场合使用自动化技术，通过一个反复的动作，将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上，达到冷却方式的一致。

重要的成型冷却步骤

高精密零件的加工与一般成型加工的要求相比较，需要注意更多的细节问题以及达到精确测量水平所要求的测量技术。这一工具必须确保每一次成型的腔内成型温度和冷却速率相同。精密齿轮加工中最常见的问题是如何处理齿轮对称性冷却以及各模腔间一致性的问题。

精密齿轮的模具一般不超过4个型腔。由于第一代的模具只生产一个齿轮，很少有具体的说明，轮齿嵌入物经常用来减少二次切削的成本。

精密齿轮应该从齿轮中心位置的一个浇口处注入。多浇口易形成熔合线，改变压力分布和收缩，影响齿轮公差。对于玻纤增强的材料，由于纤维沿着焊接线成放射状排列，使用多浇口时易造成半径的偏心的“碰撞”。

一个成型专家能控制好齿槽处的变形，获得可控的、一致性的、均匀的收缩能力的产品是以良好的设备、成型设计、所用的材料伸展能力以及加工条件为前提的。在成型时，要求精密控制成型表面的温度、注射压力和冷却过程。其它的重要因素还包括壁厚、浇口尺寸和位置、填料类型、用量和方向、流速和成型内应力。

最常见的塑料齿轮是直齿、圆柱形蜗轮和斜齿轮，几乎所有用金属制造的齿轮都可以用塑料来制造。齿轮常用分瓣模腔来成型。斜齿轮加工时由于注射时必须让齿轮或者形成齿的齿轮环进行旋转，所以要求注意其细节。

蜗轮运行时产生的噪音比直齿小，成型后通过旋出型腔或者用多个滑动机构移出。如果使用滑动机构，必须高精确操作，避免在齿轮上出现明显的分缝线。

新工艺和新树脂

更多的先进的塑料齿轮成型方法正在被开发出来。例如二次注射成型法，通过在轮轴和轮齿之间设计一个弹性体的方法，使齿轮运行起来更安静，在齿轮突然停止运转时，能够较好的吸收振动，避免轮齿损坏。轮轴可以被重新模塑上其它材料，可以选择柔韧性更好或者价值更高、自润滑效果更好的复合材料。同时研究了气辅法和注射压缩模塑法，作为改善轮齿质量、齿轮整体精度、减小内应力的一种方法。

除了齿轮本身以外，成型人员还需要注意齿轮的设计结构。结构中齿轮轴的位置必须成线性排列才能保证齿轮成一直线运行，即使在负荷和温度改变的情况下，因此结构的尺寸稳定性和精度是非常重要的。考虑到这个因素，应该使用玻纤增强材料或矿物填充的聚合物等材料做成具有一定刚性的齿轮结构。

现在，在精密齿轮制造领域，一系列的工程性热塑性塑料的出现给加工人员提供了比以前更多的选择机会。乙缩醛类、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生产出优良的耐疲劳、耐磨损、光滑性、耐高切线应力强度性能，能承受诸如往复式马达运转等造成的振动负荷的齿轮设备。对于结晶性的聚合物必须在足够高的温度下成型，保证材料的充分结晶，否则在使用时由于温度升到成型温度以上，材料发生二次结晶而导致齿轮尺寸变化。

乙缩醛作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具、办公设备等领域，已有40多年的历史。它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90 ℃以上。和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不进行填充改性其最大工作温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达170℃。与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中。

聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域。聚酰胺齿轮未填充时运行温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达175℃。但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200℃。它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齿轮尺寸稳定性好。它可以忍受高达220℃的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。使用该材料已经做出齿厚约0.066 mm的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。

热塑性弹性体能使齿轮运行更安静，做成的齿轮柔韧性更好，能够很好的吸收冲击负荷。例如，共聚酯类的热塑性弹性体做成的一个低动力、高速的齿轮，当保证足够的尺寸稳定性和硬度的时候，运行时允许出现一些偏差，同时能够降低运行噪音。这样的一个应用例子是窗帘传动器中使用的齿轮。

在温度相对较低、腐蚀性化学环境或者高磨损环境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齿轮生产。也考虑了其它的聚合材料，但在齿轮应用中受到了许多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯润滑性能、耐化学性和耐疲劳性能不好；ABS和LDPE材料通常不能满足精密齿轮的润滑性能、耐疲劳性能、尺寸稳定性以及耐热、抗蠕变等性能要求。这样的聚合物大多数用于常规的、低负荷或者低速运转的齿轮领域。

使用塑料齿轮的优势

与同等尺寸的塑料齿轮相比，金属齿轮运行良好，温度和湿度变化时的尺寸稳定性好。但是与金属材料相比，塑料在成本、设计、加工和性能上具有很多优势。

与金属成型相比，塑料成型的固有的设计自由度保证了更高效的齿轮制造。可以用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产品，而这很难以一个合理的价格使用金属材料来成型。塑料齿轮应用领域比金属齿轮宽，因此它们推动了齿轮朝着承受更高负荷、传送更大动力的方向发展。塑料齿轮同时也是一种满足低静音运行要求的重要材料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的材料出现。

塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于冲压件和机造件金属齿轮，在成本上保证了50%到90%水平的降低。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用在金属齿轮易腐蚀、退化的环境中，例如水表和化学设备的控制。

和金属齿轮相比，塑料齿轮可以偏转变形来吸收冲击载荷的作用，能较好的分散轴偏斜和错齿造成的局部负荷变化。许多塑料固有的润滑特征使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运转机构的理想齿轮材料，这里不包括润滑剂。除了运行在干燥的环境中，齿轮还可用油脂或油来润滑。

材料的增强作用

齿轮和结构材料的说明中，应该考虑到纤维和填料对树脂材料性能的重要作用。例如当乙缩醛共聚物填充25%的短玻纤（2mm或更小）的填料后，它的拉伸强度在高温下增大2倍，硬度升3倍。使用长玻纤（10 mm或者更小）填料可提高强度、抗蠕变能力、尺寸稳定性、韧性、硬度、磨损性能等以及其它的更多性能。因为可获得需要的硬度、良好的可控热膨胀性能，在大尺寸齿轮和结构应用领域，长玻纤增强材料正成为一种具有吸引力的备选材料。

塑料齿轮加工工艺及材料简介

塑料齿轮正朝着更大的尺寸、更复杂的几何形状、更高强度的方向发展，同时高性能树脂和长玻纤填充的复合材料起到了重要的推动作用。

塑料齿轮在过去的50年里经历了从新型材料到重要的工业材料的一个变化历程。今天它们已经深入到许多不同的应用领域中，如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施和导弹等，起到传递扭矩和运动形式的作用。除了现有的应用领域以外，新的、更难加工的齿轮应用领域将不断的出现，这种趋势还在深入发展中。

汽车工业已经成为塑料齿轮发展最快的一大领域，这一成功的变化是令人鼓舞的。汽车制造厂商正努力寻找各种汽车驱动的辅助系统，他们需要的是马达和齿轮等而不是功率、液压或者电缆。这种变化使得塑料齿轮深入应用到很多应用领域，从升降门、座位、跟踪前灯到刹车传动器、电动节气门段、涡轮调解装置等。

塑料动力齿轮的应用进一步拓宽。在一些大尺寸要求的应用领域，塑料齿轮经常用来替代金属齿轮，如使用塑料的洗衣机传动装置等，这改变着齿轮在尺寸上的应用限度。塑料齿轮也应用到其它很多领域，如通风和空调系统(HVAC)的减振驱动器、流动设施中的阀门传动、公共休息室中的自动冲扫器、小型航空器上用的控制表层稳定的动力螺旋器、军用领域中的螺砣仪以及操纵装置。

大尺寸、高强度的塑料齿轮

由于塑料齿轮成型上的优势以及可以成型更大、高精度和高强度的特征，这是塑料齿轮得以发展的一个重要原因。早期的塑料齿轮发展趋势一般是跨度小于1英寸，传输能力不超过0.25马力的直齿轮。现在齿轮可以做成许多不同的结构，传输动力一般为2马力，直径范围为4-6英寸。预测到2010年，塑料齿轮成型直径可以达到18英寸，传送能力可以提高到10马力以上。

如何设计出一个齿轮构型，在传送动力最大化的同时让传送错误和噪音最小化，还面临着很多难题。这就对齿轮的同心性、齿形以及其它的特性提出了很高的加工精确要求。某些斜齿轮，可能需要复杂的成型动作来制造最终的产品，其它的齿轮在较厚部分需要使用芯齿来减少收缩。虽然很多成型专家使用了最新的聚合材料、设备和加工技术达到了生产新一代塑料齿轮的能力，但是对于所有的加工者来说，将面临的一个真正的挑战是如何配合制造这种整个高精度产品。

沙发大中小发表于 2009-6-10 16:05 只看该作者

控制的难点

高精度齿轮允许的公差一般很难用美国塑料工业协会(SPI)所说明的“好”来形容。但是今天多数成型专家使用最新的配有加工控制单元的成型机器，在一个复杂的窗口上，控制成型温度的精度、注射压力以及其它的变量来成型精密的齿轮。一些齿轮成型专家使用更先进的方法，他们在型腔里安置温度和压力传感器来提高成型的一致性和重复性。

精密齿轮的生产商也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。但是拥有正确的设备仅仅是个开始。那些试图进入精度齿轮行业的成型商也必须调整他们的成型环境来确保他们生产的齿轮，在每一次注塑、每一次型腔都尽可能的一致。由于在生产精密齿轮的时候，技工的行为往往是决定性的因素，因此他们必须着力于对员工的培训和操作过程的控制。

由于齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响，甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度，因此模塑厂商需要严格控制成型区的环境条件。其它需要考虑的因素还包括：一个稳定的动力供给，可控制聚合物温度和湿度的适宜干燥设备，配有恒定的气流的冷却单元。有些场合使用自动化技术，通过一个反复的动作，将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上，达到冷却方式的一致。

重要的成型冷却步骤

高精密零件的加工与一般成型加工的要求相比较，需要注意更多的细节问题以及达到精确测量水平所要求的测量技术。这一工具必须确保每一次成型的腔内成型温度和冷却速率相同。精密齿轮加工中最常见的问题是如何处理齿轮对称性冷却以及各模腔间一致性的问题。

精密齿轮的模具一般不超过4个型腔。由于第一代的模具只生产一个齿轮，很少有具体的说明，轮齿嵌入物经常用来减少二次切削的成本。

精密齿轮应该从齿轮中心位置的一个浇口处注入。多浇口易形成熔合线，改变压力分布和收缩，影响齿轮公差。对于玻纤增强的材料，由于纤维沿着焊接线成放射状排列，使用多浇口时易造成半径的偏心的“碰撞”。

一个成型专家能控制好齿槽处的变形，获得可控的、一致性的、均匀的收缩能力的产品是以良好的设备、成型设计、所用的材料伸展能力以及加工条件为前提的。在成型时，要求精密控制成型表面的温度、注射压力和冷却过程。其它的重要因素还包括壁厚、浇口尺寸和位置、填料类型、用量和方向、流速和成型内应力。

最常见的塑料齿轮是直齿、圆柱形蜗轮和斜齿轮，几乎所有用金属制造的齿轮都可以用塑料来制造。齿轮常用分瓣模腔来成型。斜齿轮加工时由于注射时必须让齿轮或者形成齿的齿轮环进行旋转，所以要求注意其细节。

蜗轮运行时产生的噪音比直齿小，成型后通过旋出型腔或者用多个滑动机构移出。如果使用滑动机构，必须高精确操作，避免在齿轮上出现明显的分缝线。

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板凳大中小发表于 2009-6-10 16:05 只看该作者

新工艺和新树脂

更多的先进的塑料齿轮成型方法正在被开发出来。例如二次注射成型法，通过在轮轴和轮齿之间设计一个弹性体的方法，使齿轮运行起来更安静，在齿轮突然停止运转时，能够较好的吸收振动，避免轮齿损坏。轮轴可以被重新模塑上其它材料，可以选择柔韧性更好或者价值更高、自润滑效果更好的复合材料。同时研究了气辅法和注射压缩模塑法，作为改善轮齿质量、齿轮整体精度、减小内应力的一种方法。

除了齿轮本身以外，成型人员还需要注意齿轮的设计结构。结构中齿轮轴的位置必须成线性排列才能保证齿轮成一直线运行，即使在负荷和温度改变的情况下，因此结构的尺寸稳定性和精度是非常重要的。考虑到这个因素，应该使用玻纤增强材料或矿物填充的聚合物等材料做成具有一定刚性的齿轮结构。

现在，在精密齿轮制造领域，一系列的工程性热塑性塑料的出现给加工人员提供了比以前更多的选择机会。乙缩醛类、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生产出优良的耐疲劳、耐磨损、光滑性、耐高切线应力强度性能，能承受诸如往复式马达运转等造成的振动负荷的齿轮设备。对于结晶性的聚合物必须在足够高的温度下成型，保证材料的充分结晶，否则在使用时由于温度升到成型温度以上，材料发生二次结晶而导致齿轮尺寸变化。

乙缩醛作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具、办公设备等领域，已有40多年的历史。它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90 ℃以上。和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不进行填充改性其最大工作温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达170℃。与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中。

聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域。聚酰胺齿轮未填充时运行温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达175℃。但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200℃。它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齿轮尺寸稳定性好。它可以忍受高达220℃的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。使用该材料已经做出齿厚约0.066 mm的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。

热塑性弹性体能使齿轮运行更安静，做成的齿轮柔韧性更好，能够很好的吸收冲击负荷。例如，共聚酯类的热塑性弹性体做成的一个低动力、高速的齿轮，当保证足够的尺寸稳定性和硬度的时候，运行时允许出现一些偏差，同时能够降低运行噪音。这样的一个应用例子是窗帘传动器中使用的齿轮。

在温度相对较低、腐蚀性化学环境或者高磨损环境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齿轮生产。也考虑了其它的聚合材料，但在齿轮应用中受到了许多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯润滑性能、耐化学性和耐疲劳性能不好；ABS和LDPE材料通常不能满足精密齿轮的润滑性能、耐疲劳性能、尺寸稳定性以及耐热、抗蠕变等性能要求。这样的聚合物大多数用于常规的、低负荷或者低速运转的齿轮领域。

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地板大中小发表于 2009-6-10 16:06 只看该作者

使用塑料齿轮的优势

与同等尺寸的塑料齿轮相比，金属齿轮运行良好，温度和湿度变化时的尺寸稳定性好。但是与金属材料相比，塑料在成本、设计、加工和性能上具有很多优势。

与金属成型相比，塑料成型的固有的设计自由度保证了更高效的齿轮制造。可以用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产品，而这很难以一个合理的价格使用金属材料来成型。塑料齿轮应用领域比金属齿轮宽，因此它们推动了齿轮朝着承受更高负荷、传送更大动力的方向发展。塑料齿轮同时也是一种满足低静音运行要求的重要材料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的材料出现。

塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于冲压件和机造件金属齿轮，在成本上保证了50%到90%水平的降低。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用在金属齿轮易腐蚀、退化的环境中，例如水表和化学设备的控制。

和金属齿轮相比，塑料齿轮可以偏转变形来吸收冲击载荷的作用，能较好的分散轴偏斜和错齿造成的局部负荷变化。许多塑料固有的润滑特征使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运转机构的理想齿轮材料，这里不包括润滑剂。除了运行在干燥的环境中，齿轮还可用油脂或油来润滑。

材料的增强作用

齿轮和结构材料的说明中，应该考虑到纤维和填料对树脂材料性能的重要作用。例如当乙缩醛共聚物填充25%的短玻纤（2mm或更小）的填料后，它的拉伸强度在高温下增大2倍，硬度升3倍。使用长玻纤（10 mm或者更小）填料可提高强度、抗蠕变能力、尺寸稳定性、韧性、硬度、磨损性能等以及其它的更多性能。因为可获得需要的硬度、良好的可控热膨胀性能，在大尺寸齿轮和结构应用领域，长玻纤增强材料正成为一种具有吸引力的备选材料。

塑料齿轮在绝大多数的应用领域内，多采用（POM）和尼龙（PA66）。其主要原因是它们具有较非结晶态塑料更优良的抗疲劳性、高强度、高耐磨性。

塑料齿轮相对于金属齿轮存在很多优势：塑料齿轮具有质量轻、工作噪音小、耐磨损、无需润滑、可以成型较为复杂的形状，大批量生产成本较低等优点。但是由于塑料材质的局限，塑料齿轮存在着精度低，使用寿命短等缺点，随着新材料的应用以及制造技术的发展，塑料齿轮的精度越来越高了寿命也越来越强，塑料齿轮目前广泛用于汽车仪表，大灯调节器传动，打印机，复印机传动，VCM镜头传动等领域。

深圳兆威市一家专业生产塑料齿轮的厂家，对于塑料齿轮的设计生产，我们在精度上严格要求，以至于我们现在塑料齿轮的精度达到了JGMA 0级。我们拥有先进的生产技术，先进的仪器设备，在产品的设计生产上我们要求严格，精益求精，在不懈的努力和追求下，产品能够满足广大客户的需求。

在2007年以突破0.1mm的注塑成型被深圳市科技局授予高新技术企业称号，以微量精密的注塑在2009年与橡胶模具国家工程研究中心共同创建了国内首家“微细精密注塑成型与模具技术中心” 并且通过与索尼、松下、三洋等国际知名企业的合作，直接参与国际化竞争，使公司的技术能力、管理水平不断提升。

相对金属齿轮，塑料齿轮具有质量轻、工作噪音小、耐磨损无需润滑、可以成型较复杂的形状、大批量生产成本低等优点。但由于塑料本身具有收缩、吸水，相对金属强度也比较弱，对工作环境要求高，对

温度较为敏感等特性。因而，塑料齿轮同时就有精度低、寿命短、使用环境高等缺点。随着新材料的应用及制造技术的发展，塑料齿轮的

精度越来越高，寿命也越来越长，并广泛应用于仪器、仪表、玩具、汽车、打印机等行业。

直齿轮：加工容易，便于提高精度，是齿轮中最基本的形式。

斜齿轮：重合度大，传动平稳，适于高速重载传动，缺点是传动过程中产生轴向力。

人字齿轮：可视为有两个螺旋角相同而旋向相反的斜齿轮所组成，它除具有斜齿轮的特点外，还能够自相平衡传动过程中产生的轴向力，从而可以采用大的 螺旋角，进一步提高承载能力平衡性。

塑料齿轮加工工艺及材料简介

2007-1-30 19:12:00 【文章字体：

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塑料齿轮正朝着更大的尺寸、更复杂的几何形状、更高强度的方向发展，同时高性能树脂和长玻纤填充的复合材料起到了重要的推动作用。

塑料齿轮在过去的50年里经历了从新型材料到重要的工业材料的一个变化历程。今天它们已经深入到许多不同的应用领域中，如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施和导弹等，起到传递扭矩和运动形式的作用。除了现有的应用领域以外，新的、更难加工的齿轮应用领域将不断的出现，这种趋势还在深入发展中。

汽车工业已经成为塑料齿轮发展最快的一大领域，这一成功的变化是令人鼓舞的。汽车制造厂商正努力寻找各种汽车驱动的辅助系统，他们需要的是马达和齿轮等而不是功率、液压或者电缆。这种变化使得塑料齿轮深入应用到很多应用领域，从升降门、座位、跟踪前灯到刹车传动器、电动节气门段、涡轮调解装置等。

塑料动力齿轮的应用进一步拓宽。在一些大尺寸要求的应用领域，塑料齿轮经常用来替代金属齿轮，如使用塑料的洗衣机传动装置等，这改变着齿轮在尺寸上的应用限度。塑料齿轮也应用到其它很多领域，如通风和空调系统(HVAC)的减振驱动器、流动设施中的阀门传动、公共休息室中的自动冲扫器、小型航空器上用的控制表层稳定的动力螺旋器、军用领域中的螺砣仪以及操纵装置。

大尺寸、高强度的塑料齿轮

由于塑料齿轮成型上的优势以及可以成型更大、高精度和高强度的特征，这是塑料齿轮得以发展的一个重要原因。早期的塑料齿轮发展趋势一般是跨度小于1英寸，传输能力不超过0.25马力的直齿轮。现在齿轮可以做成许多不同的结构，传输动力一般为2马力，直径范围为4-6英寸。预测到2010年，塑料齿轮成型直径可以达到18英寸，传送能力可以提高到10马力以上。

如何设计出一个齿轮构型，在传送动力最大化的同时让传送错误和噪音最小化，还面临着很多难题。这就对齿轮的同心性、齿形以及其它的特性提出了很高的加工精确要求。某些斜齿轮，可能需要复杂的成型动作来制造最终的产品，其它的齿轮在较厚部分需要使用芯齿来减少收缩。虽然很多成型专家使用了最新的聚合材料、设备和加工技术达到了生产新一代塑料齿轮的能力，但是对于所有的加工者来说，将面临的一个真正的挑战是如何配合制造这种整个高精度产品。

控制的难点

高精度齿轮允许的公差一般很难用美国塑料工业协会(SPI)所说明的“好”来形容。但是今天多数成型专家使用最新的配有加工控制单元的成型机器，在一个复杂的窗口上，控制成型温度的精度、注射压力以及其它的变量来成型精密的齿轮。一些齿轮成型专家使用更先进的方法，他们在型腔里安置温度和压力传感器来提高成型的一致性和重复性。

精密齿轮的生产商也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。但是拥有正确的设备仅仅是个开始。那些试图进入精度齿轮行业的成型商也必须调整他们的成型环境来确保他们生产的齿轮，在每一次注塑、每一次型腔都尽可能的一致。由于在生产精密齿轮的时候，技工的行为往往是决定性的因素，因此他们必须着力于对员工的培训和操作过程的控制。

由于齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响，甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度，因此模塑厂商需要严格控制成型区的环境条件。其它需要考虑的因素还包括：一个稳定的动力供给，可控制聚合物温度和湿度的适宜干燥设备，配有恒定的气流的冷却单元。有些场合使用自动化技术，通过一个反复的动作，将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上，达到冷却方式的一致。

重要的成型冷却步骤

高精密零件的加工与一般成型加工的要求相比较，需要注意更多的细节问题以及达到精确测量水平所要求的测量技术。这一工具必须确保每一次成型的腔内成型温度和冷却速率相同。精密齿轮加工中最常见的问题是如何处理齿轮对称性冷却以及各模腔间一致性的问题。

精密齿轮的模具一般不超过4个型腔。由于第一代的模具只生产一个齿轮，很少有具体的说明，轮齿嵌入物经常用来减少二次切削的成本。

精密齿轮应该从齿轮中心位置的一个浇口处注入。多浇口易形成熔合线，改变压力分布和收缩，影响齿轮公差。对于玻纤增强的材料，由于纤维沿着焊接线成放射状排列，使用多浇口时易造成半径的偏心的“碰撞”。

一个成型专家能控制好齿槽处的变形，获得可控的、一致性的、均匀的收缩能力的产品是以良好的设备、成型设计、所用的材料伸展能力以及加工条件为前提的。在成型时，要求精密控制成型表面的温度、注射压力和冷却过程。其它的重要因素还包括壁厚、浇口尺寸和位置、填料类型、用量和方向、流速和成型内应力。

最常见的塑料齿轮是直齿、圆柱形蜗轮和斜齿轮，几乎所有用金属制造的齿轮都可以用塑料来制造。齿轮常用分瓣模腔来成型。斜齿轮加工时由于注射时必须让齿轮或者形成齿的齿轮环进行旋转，所以要求注意其细节。

蜗轮运行时产生的噪音比直齿小，成型后通过旋出型腔或者用多个滑动机构移出。如果使用滑动机构，必须高精确操作，避免在齿轮上出现明显的分缝线。

新工艺和新树脂

更多的先进的塑料齿轮成型方法正在被开发出来。例如二次注射成型法，通过在轮轴和轮齿之间设计一个弹性体的方法，使齿轮运行起来更安静，在齿轮突然停止运转时，能够较好的吸收振动，避免轮齿损坏。轮轴可以被重新模塑上其它材料，可以选择柔韧性更好或者价值更高、自润滑效果更好的复合材料。同时研究了气辅法和注射压缩模塑法，作为改善轮齿质量、齿轮整体精度、减小内应力的一种方法。

除了齿轮本身以外，成型人员还需要注意齿轮的设计结构。结构中齿轮轴的位置必须成线性排列才能保证齿轮成一直线运行，即使在负荷和温度改变的情况下，因此结构的尺寸稳定性和精度是非常重要的。考虑到这个因素，应该使用玻纤增强材料或矿物填充的聚合物等材料做成具有一定刚性的齿轮结构。

现在，在精密齿轮制造领域，一系列的工程性热塑性塑料的出现给加工人员提供了比以前更多的选择机会。乙缩醛类、PBT和聚酰胺等最常用的材料，可以生产出优良的耐疲劳、耐磨损、光滑性、耐高切线应力强度性能，能承受诸如往复式马达运转等造成的振动负荷的齿轮设备。对于结晶性的聚合物必须在足够高的温度下成型，保证材料的充分结晶，否则在使用时由于温度升到成型温度以上，材料发生二次结晶而导致齿轮尺寸变化。

乙缩醛作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具、办公设备等领域，已有40多年的历史。它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90 ℃以上。和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。

PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不进行填充改性其最大工作温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达170℃。与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中。

聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域。聚酰胺齿轮未填充时运行温度可达150℃，玻纤增强后的产品工作温度可达175℃。但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。

聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200℃。它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。

液晶聚合物(LCP)做成的精密齿轮尺寸稳定性好。它可以忍受高达220℃的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。使用该材料已经做出齿厚约0.066 mm的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。

热塑性弹性体能使齿轮运行更安静，做成的齿轮柔韧性更好，能够很好的吸收冲击负荷。例如，共聚酯类的热塑性弹性体做成的一个低动力、高速的齿轮，当保证足够的尺寸稳定性和硬度的时候，运行时允许出现一些偏差，同时能够降低运行噪音。这样的一个应用例子是窗帘传动器中使用的齿轮。

在温度相对较低、腐蚀性化学环境或者高磨损环境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齿轮生产。也考虑了其它的聚合材料，但在齿轮应用中受到了许多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯润滑性能、耐化学性和耐疲劳性能不好；ABS和LDPE材料通常不能满足精密齿轮的润滑性能、耐疲劳性能、尺寸稳定性以及耐热、抗蠕变等性能要求。这样的聚合物大多数用于常规的、低负荷或者低速运转的齿轮领域。

使用塑料齿轮的优势

与同等尺寸的塑料齿轮相比，金属齿轮运行良好，温度和湿度变化时的尺寸稳定性好。但是与金属材料相比，塑料在成本、设计、加工和性能上具有很多优势。

与金属成型相比，塑料成型的固有的设计自由度保证了更高效的齿轮制造。可以用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产品，而这很难以一个合理的价格使用金属材料来成型。塑料齿轮应用领域比金属齿轮宽，因此它们推动了齿轮朝着承受更高负荷、传送更大动力的方向发展。塑料齿轮同时也是一种满足低静音运行要求的重要材料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的材料出现。

塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于冲压件和机造件金属齿轮，在成本上保证了50%到90%水平的降低。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用在金属齿轮易腐蚀、退化的环境中，例如水表和化学设备的控制。

和金属齿轮相比，塑料齿轮可以偏转变形来吸收冲击载荷的作用，能较好的分散轴偏斜和错齿造成的局部负荷变化。许多塑料固有的润滑特征使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运转机构的理想齿轮材料，这里不包括润滑剂。除了运行在干燥的环境中，齿轮还可用油脂或油来润滑。

材料的增强作用

齿轮加工方法简介 篇2

1 齿轮加工基础知识

齿轮机构包括一对用于传送空间的两个轴和相互啮合的齿轮和齿条所组成的机械结构, 是最广泛使用的手动传动机构。与加工技术, 越来越多的齿轮机构更广泛地适应各种机械结构。齿轮机构有影响准确的利用边缘较广泛的圆周弧度和传递能量, 效率高, 寿命长, 性能可靠, 结构紧凑等一系列优点。因此, 在机械行业中, 有着非常广泛的应用, 这就要求厂家齿轮不断创新和优化齿轮产品设计, 生产高品质的齿轮传输产品, 以满足高速发展的经济领域的需求。

1.1 齿轮常用材料及其力学性能

在传动时的弯矩冲击齿轮传动。当使用齿轮表面的一定时间周期时必然会产生一定的磨损, 将使齿轮表面点蚀和齿接触面塑性变形, 从而丧失精度, 引起振动和噪声以及其他缺点的产生, 不同类型的故障条件会导致不同的齿轮破坏形式。

齿轮选择是在不同的操作条件下使用适当的齿轮制造材料。齿轮材料的性能和齿轮的使用寿命密切相关, 选择齿面点蚀容易产生疲劳的并且运行速度大的, 应选择硬度高的齿面和固体层比较厚的材料;有冲击负荷传输, 容易折断的齿轮, 所需要的材料的韧性应该是很好的;低速重载齿轮, 易折断的齿轮, 齿轮磨损, 要考虑选择齿轮材料的表面硬度高。

当选择一个齿轮材料时, 除了考虑传输条件, 还应考虑齿轮的结构形状, 生产制造技术和材料制作成本, 浪费消耗等其他一些因素。整体情况必须满足以下基本要求: (1) 轮齿表面层应具有足够的耐磨性和硬度。 (2) 对于承载交变载荷和冲击载荷的齿轮, 齿轮材料本身必须具有足够的抗弯强度和韧性。 (3) 有一个良好的加工过程, 是容易加工良好的传输性能的齿轮的必要条件, 传统材料的齿轮机械性能还需进行热处理。

1.2 制作齿形的一般方法

锯齿形齿的制作, 有多种类型的切割处理技术进行热轧, 冷挤压, 锻造, 铸造, 机械加工, 粉末冶金技术可以分为形成两种类型不同加工方法。

1.3 齿轮制造现状

齿轮传动装置具有恒定输出功率, 带载能力强劲, 匹配度高, 可靠性高, 寿命长, 结构紧密等诸多优点, 所以被广泛应用于各种机械装置和仪器中。齿轮机构是机械变速器的主要表现形式, 齿轮是机器的主要部件, 其质量、性能、使用寿命直接影响该机器的使用。因为现代机械要求越来越多的形状复杂的齿轮, 技术问题较欠缺, 生产难度进一步加大, 因此转移生产水平的技术经济性能的机器, 在很大程度上是一种反射国家整体机械工业水平的行业。

在我国, 20世纪70年代末, 已基本形成齿轮传动机构制造的完整工业体系。齿轮生产技术的关键是获得高品质的制造装备。齿轮加工过程中, 由于使用的各种程序不同的结构传输形式, 精度等级的制造条件归纳为齿轮坯加工、齿形加工、热处理和热处理完成四个阶段的处理。齿轮毛坯加工过程必须保证数据的准确性, 因为热处理直接决定齿轮内在质量, 热处理和后期质量热处理后的流程也是关键, 内在质量也反映了生产齿轮的水平。

2 齿轮加工工艺

2.1 锻造齿坯

锻热压印的过程在齿轮毛坯锻造仍然被广泛使用。近年来, 横轧技术在机械轴的生产上是一个大规模推广过程。这种技术特别适用于更复杂的阶梯轴类工件, 这种方法不仅精度高, 生产效率高, 更重要的是加工余量小, 基本没有资源浪费。

2.2 正火

这个过程的目的是经过齿轮切削硬度和最终热处理加工的组织工作, 以获得合适的温度, 以有效地减少齿轮钢材料的热变形。一般工作的人员, 设备和环境的正常化影响比较大, 从而使工件和冷却速度是难以控制均匀的, 导致不均匀的组织结构, 并直接影响金属切削的最终热处理, 使得产生大的热变形而无法控制, 出于这个原因, 必须使用等温正火过程。实践证明有效改变正常化等温缺点的弊端, 可以稳定产品质量。

2.3 车削加工

为了满足高精度加工的齿轮定位的要求, 所有齿轮毛坯均采用数控车床一次性完成。机械夹紧不用反复磨旧式车刀, 断面和外径同步加工过程设备得以实施完成, 既保证了垂直度内孔的要求, 又确保了生产大批量的离散型齿坯的差异小, 从而提高了精密齿轮毛坯, 以确保后续齿轮加工数量。此外, 高性能的数控车床也显著减少了设备数量, 经济性明显较好。

2.4 滚、插齿

在众多的加工齿部设备中, 仍然是传统滚齿机和塑造机上使用的技术, 虽调整为便于维修, 但生产速度较慢的性能, 如果有必要完成较大的产量时, 必须同时多机生产。随着涂层技术的发展, 研磨涂层刀片后再次镀涂是很容易的, 多次更换图层可以显著提高刀具寿命, 作为一项参考, 同比增长超过90%使用年限, 有效地减少了换刀时间和研磨时间, 效果显著。

2.5 剃齿

径向剃齿技术, 因为其效率高, 齿形的设计, 齿向的修改有利于实现, 根据要求的简单性, 被广泛应用于大批量生产的齿轮中。自1995年以来, 该公司收购了意大利公司从事径向改造剃齿机, 因为这种技术已经日益成熟, 在质量稳定可靠的处理中得到应用。

2.6 热处理

齿轮毛坯最常用的钢材正火或淬火, 回火等热处理。铸造或锻造, 机械加工和切削加工之前。这消除了残钢的铸造或锻造后的斜面压力, 在布上的凹凸物通过重结晶和结构均匀细化的方法, 从而提高了切削加工性能和减少了表面粗糙度, 而且还可以减少淬火变形和开裂倾向。淬火也起到了组织晶粒形式的作用, 它可以使齿轮毛坯实现更高的实力, 但切割性能相比以前更糟。齿轮毛坯正火或淬火后的粗糙普遍存在, 这样就可以避免内应力粗加工的形成。齿轮的热处理, 常见的齿轮淬火热处理, 渗碳, 渗氮等方法。往往可以形成淬火硬度比平均表面硬化更高, 并且保持了中心部的强度和韧性

2.7 磨削

主要是对齿轮进行内衬热处理, 用轴的外径、断面、齿轮内孔等主要部分提供精加工提高精度, 减小几何公差的大小。

2.8 检验

齿轮检测技术中有着重要的作用, 在生产齿轮, 没有先进的检测技术和设备, 它是不可能制造一个优秀的齿轮性能的。现代齿轮技术是结合非接触式检测技术、高精度、多功能、自动化, 集成化 (电脑控制) 、经济化发展的方向。在检测领域中, 解决问题求解大型和小型模数检测问题。

齿形检测方法是目前两种类型有单独的误差测量和综合误差的测量。1968四川省成都工具研究所首次齿轮整体误差方法测量综合误差。揭示了齿轮固有的特性和各种误差之间的联系机制, 提供了基础的监控齿轮制造质量, 改进设计和制造齿轮的工艺和方法。1970年以后成都工具研究所、哈尔滨和北京量具厂等用这种方法测量技术研制了完全横截面的测量仪器, 用来减少误差, 以全面制定发展新阶段的测量方案。

3 新方向

高精密加工技术的研究和开发用于开发高效齿轮。经过几十年的科技人员的努力, 对于硬齿轮外部的生产技术, 建立了国际先进水平为主要的设计、制造、测试、系统测试标准和规范, 具有全方位的加工, 热处理, 检验和测量工具, 培养了一系列国际先进的技术型工程技术人员, 和先进的设备高级操作员。但由于齿轮处理结构工具尚未发展成熟生产工艺化, 主要的原因是内齿轮磨削, 研磨寿命的降低, 影响制造齿轮刮除技术和研究中硬质合金理论的成熟信息。因此, 预计这将是最近一段时间齿轮制造业的研究方向。

学习制造理论, 工具和制造齿轮工艺, 最后都要落实在设备的设计和制造中实现。磨齿收购成本高, 开发应用磨齿轮附件可以实现一机多用, 降低加工成本。在预处理中, 大型设备目前在研究和开发是铣齿, 更经济的途径在传统铣刀铣削的加工安装技术。

参考文献

[1]杨占尧.塑料注塑模结构与设计[M].清华大学出版社, 2004.

[2]张中塑料注塑模具设计从入门到精通[M].航空工业出版社, 1999.

试论弧齿圆柱齿轮的加工方法 篇3

关键词：弧齿圆柱齿轮；加工方法

弧齿圆柱齿轮的概念是由日本学者长谷川吉提出的，鉴于其具备很多优点，所以吸引了国外许多学者的注意与研究。在弧齿圆柱齿轮的加工方面，国内外学者研究了多种加工方法，其中比较典型的就是旋转刀盘铣削法与平行连杆法。但针对这两种加工方法的工艺及其优缺点方面的研究却很少。但加工工艺对加工效率以及工业生产都有重要影响，为此，本文就主要分析弧齿圆柱齿轮的上述两种加工方法。

1.旋转刀盘法

图1为弧齿圆柱齿轮的旋转刀盘铣削加工方法，如图所示，刀盘以 为中心轴做旋转运动，并沿着y轴进给移动。被加工齿轮绕着轴进行转动进给，有效调节刀盘进速度以及被加工齿轮进给速度，促使弧齿圆柱齿轮展成运动得以实现[1]。

图1 旋转刀盘铣削法加工弧齿圆柱齿轮

2.平行连杆法

图2为弧齿圆柱齿轮的平行连杆加工方法。如图所示，传动链前端的电机带动主动架，接着主动架利用连杆带动从动架（设置有弧齿圆柱齿轮的加工刀片）。因为加工的时候刀具前刀面是不会变化的，因此，能有效确保弧齿圆柱齿轮的凹齿面与凸齿面齿线半径一致[2]。

图2平行连杆法加工弧齿圆柱齿轮

3.两种加工方法工艺的分析和对比

（1）系统刚度。旋转刀盘法具有构件少和传动链短的特点，刀盘能直接安装在机床主轴，所以系统刚度由机床刚度决定，因而系统刚度很高；在平行连杆法里因为传动链长，且含有连杆（刚度很低），为此，其系统刚度由平行连杆的刚度决定，因而系统刚度很低。

（2）切削速度。旋转刀盘法切削齿轮主要是通过安装多把刀在高速转动的刀盘上，因为刀盘属于回转体，就理论上来说其自身没有不平衡质量，即便出现动载荷也是由很少加工误差质量形成的，用较小的配重实现动平衡即可。所以旋转刀盘法能实现很高转速，具备很高的切削速度。平行连杆机构刚性差，动力学不平衡，所以转动的时候手正弦扰动较大，倘若要平衡其动载荷，就要增加较大的平衡重，进而增加机构负担；加之因为刚度差容易出现振动及共振，所以平行连杆法的切削速度难以有效提升，加工齿轮齿面质量较差。

（3）工艺生产效率。因为切削速度和生产加工效率基本上是成正比的，所以旋转刀盘法的生产效率要远远高于平行连杆法的生产效率。

（4）加工齿形合理性分析。基于两种加工方法齿条的基础上分析其加工齿形的合理性。旋转刀盘法加工出来的齿条其凹凸齿面齿线的半径以及径向齿宽齿槽宽均不一，表现为中间厚和两端薄，但法向齿宽及齿槽宽均一致。加之，旋转刀盘法加工弧齿圆柱齿轮其轮齿呈现为鼓形齿，有易润滑等优势，而且转动过程中能在齿间间隙产生动压油膜，有效提升齿轮动润滑接触强度等，即便其接触区域小而且基本集中在中截面周围，但旋转刀盘法加工弧齿圆柱齿轮还是属于较为合理的齿面结构。平行连杆法加工弧齿圆柱齿轮其齿条的凹凸齿面齿线半径、径向以及法向齿宽与齿槽宽均一致，虽说此机构加工的齿轮可以达到全齿宽线啮合，但鉴于弧齿圆柱齿轮的两端面都有楔形变薄的现象，为此，全齿线啮合对齿轮接触强度的提升没有促进作用，也就是说平行连杆法加工弧齿圆柱齿轮缺乏合理性。

（5）齿面加工精度分析。从图1和图2可以看出，两种加工方法加工出来的齿轮表层都有刀痕，需要加工处理后才能应用。其中，旋转刀盘法能有效提升切削速度，能用砂轮代替道具，对齿轮做剃齿、磨齿等处理；平行连杆法不能有效提升切削速度，也就不能对齿轮进行磨齿、剃齿等加工。所以，旋转刀盘法能实现很高的齿面精度，平行连杆法则不能。

（6）硬齿面加工分析。加工硬齿面齿轮要求具备较大切削力和切削速度，还可能用到磨齿工艺，但通过上文分析，这些条件平行连杆加工法都难以达到，只有旋转刀盘法才能满足需求，为此，旋转刀盘法能用于加工硬齿面，平行连杆加工法则不能。

3.分析对比结果

通过对旋转刀盘加工方法和平行连杆加工方法进行对比分析后，总结了两种加工方法各自的优点和缺点，如表1所示。

本文主要分析了弧齿圆柱齿轮的两种加工方法，即旋转刀盘法和平行连杆法，通过对比分析两种加工方法，得出采取旋转刀盘法加工弧齿圆柱齿轮更好。

参考文献：

[1]常青林.弧齿圆柱齿轮两种加工方法工艺分析[J].机械传动，2014（06）：96-100

精密加工与特种加工简介教案 篇4

【课题编号】

43-19.1 【课题名称】

精密加工与特种加工简介 【教材版本】

郁兆昌主编．中等职业教育国家规划教材—金属工艺学（工程技术类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006 【教学目标与要求】

一、知识目标

了解精密加工与特种加工。

二、能力目标

若有机会略加训练，进行操作练习，能初步进行常用的研磨、抛光和电火花加工操作。

三、素质目标

了解精密加工和特种加工、略经训练，能初步操作研磨、抛光和电火花加工。

四、教学要求

初步了解精密加工和特种加工。【教学重点】

研磨、抛光、电火花加工。【难点分析】

电解加工。【分析学生】

1．具有学习的知识基础。2．具有学习的能力基础。

3．精密加工和特种加工是解决传统加工不便或难以加工而发展起来的，不乏新技术含量，对于学生开阔眼界，了解加工新技术发展很有好处，教学中应充分运用网络课程相关的视频资料。【教学设计思路】

教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。【教学资源】

1．郁兆昌，潘展，高楷模研编制作．金属工艺学网络课程．北京：高等教育出版社，2005 2．郁兆昌主编．金属工艺学教学参考书（附助学光盘）．北京：高等教育出版社，2005 【教学安排】

2学时（90分钟）

43-1 教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问，穿插讨论，最后进行归纳。【教学过程】

一、复习旧课（15 分钟）1．简述

铣床加工特点及应用范围，数控机床的特点及应用。2．讲评作业批改情况； 3．提问： 题18-

16、18-19

二、导入新课

随着生产和科学技术的发展，对产品的性能要求越来越高，导致产品零件所使用的材料不断涌现出新的品种，零件形状和结构也越来越复杂，加工的难度越来越大，表面粗糙度值越来越小，常用的传统加工方法远远不能满足需要，这样便推动了加工技术的快速进步，研制出许多精密加工和特种加工方法。

三、新课教学（70分钟）1.精密加工（25分钟）

教师讲授研磨、珩磨、抛光、超精密加工。演示网络课程chapter19内容说明，研磨内孔、珩磨孔、磨床主轴局部圆柱面、超精密磨削等视频资料。

学生课堂练习:题19-1。教师巡回指导、设问、提问；学生回答、讨论；教师讲评。2.特种加工（45分钟）

教师讲授电火花加工、电解加工、电解磨削、超声波加工、激光加工。演示网络课程中电火花加工三角形孔、电火花线切割、电解加工气轮机叶片等照片资料。

学生课堂练习：题19-

5、19-

6、19-7。教师巡回指导、设问、提问；学生回答、讨论；教师讲评。

四、小结（5 分钟）

简述精密加工、特种加工的概念和种类。

五、作业布置 1．习题： 题19-

2、19-3。2．思考题：

题19-4。【板书设计】

参考相应的PPT文集。【教学后记】

沧县小枣加工产业集群简介 篇5

沧县位于河北省东部，环绕沧州市，总面积1527平方公里，耕地122万亩，辖19个乡镇，517个行政村，总人口66万人，其中农业人口62万人。2008年全县地区生产总值 亿元，完成财政收入亿元，农民人均纯收入元。

沧县是金丝小枣栽培历史悠久、种植面积最大、产量最高、品质最好的生产基地县，在国内外享有盛名，被国家林业局、中国经济林协会评为“中国金丝小枣之乡”。沧县金丝小枣品质独特，在世博会、全国林业博览会、全国红枣交易会等国内外大型展评会上屡获金奖。全县枣树面积60多万亩，红枣常年产量20万吨、产值超10亿元，约占农业总收入的40％，集中产区枣收入占农业总收的90％，全县三分之一的群众靠小枣实现了小康。2008年被沧县省政府确定为“农产品加工示范基地县”。

一、夯实基础，为产业发展提供资源保障

沧县金丝小枣中外驰名，但如果质量没有保障，消费者和收购商仍然不会买账。为了保住金丝小枣这块“金字招牌”，沧县积极从品种改良入手，加快小枣品种结构的优化升级。1987年，沧县兴建了全国首家金丝小枣良繁基地——沧县金丝小枣良繁场，目前基地内已收集优良品种330个，其中小枣品种51个，培育出的枣脆王、金丝丰等品种在全

国红枣交易会上获两金、两银。先后选育审定了10个小枣优良品种在沧县大面积推广，品种结构逐步优化。

为提高小枣的质量和效益，沧县积极推进标准化生产，完善、推广了最适合沧县生产实际的“金丝小枣生产技术操作规程”和枣产品质量标准，建立了从种子、苗木、肥料、农药到小枣加工、冷藏、运输等方面的系统的标准化体系，确保各个环节都有严格的标准可依。县级建立了4个示范乡镇、8个示范村，每个乡镇都在本乡抓出亮点，示范区全方位推广“金丝小枣标准化管理技术规程”，试验应用新技术、新农药，严格按规程统一组织生产，示范区生产的金丝小枣质量高，大部分已达到无公害和绿色果品标准，售价高出市场价30—50%，使枣农的收入大大增加。

为了给标准化生产提供组织保证，县还组建了红枣产业协会等组织，乡、村共建有各类枣业协会55个。这些组织帮助枣农开展产前、产中、产后服务，促进了标准化管理的实施。沧县朴寺红枣专业合作社组织枣农统一剪枝、统一浇水、统一施肥、统一灭虫、统一采摘、统一销售的一条龙服务，提高了标准化管理水平，降低了生产成本，提高了枣果质量，生产的枣果被美国沃尔玛公司选定为优质农产品进行销售。

二、做强龙头，为产业振兴提供牵引动力

壮龙头，做强加工产业。坚持把培育龙头企业作为推进红枣产业集群战略的“火车头”，全县拥有各类小枣加工企

业、摊点500余家，年产量4.2万吨，消耗小枣4.6万吨，可实现销售收入达16.9亿元。产业优势突出，集聚效应明显，形成了以全国最大的沧州红枣批发市场为中心，好想你、沛然、欧亚匡、全鑫、枣香村等多家加工规模型企业为侧翼的网状式产业集群格局，辐射带动泊头、献县、盐山等周边县市发展小枣产业。全部加工企业中，年销售收入5000万元以上的6家，3000-5000万元的13家，1000—3000万元的23家，1000万元以下的400余家。发展潜力巨大，拥有红枣市场、沛然、好想你等省级农业产业化龙头企业3家，欧亚匡、全鑫等市级农业产业化龙头企业18家，有68家小枣加工企业获QS食品安全认证。积极制定优惠政策，扶持企业发展。县委、县政府制定出台了《关于扶持农业产业化龙头企业若干政策的规定》等有关文件，在取消和简化各种审批手续的同时，不断从财政、金融、用水用电等多方面向龙头企业倾斜。县财政每年安排100万元专项资金，用于扶持龙头企业发展。积极协调金融部门，为龙头企业争取贷款，有力地支持了企业的发展。

抓项目，增强发展后劲。坚持把项目建设作为产业集群战略的“推进器”，强化招商引资，运用市场机制，引导多元投入，加快项目建设步伐。对固定资产投资1000以上的新建项目，都有专人跟踪落实，帮助企业解决各类筹建事宜。2008年以来，通过吸引外资或加快企业内部扩张等方式，沧县新建或扩建投资超1000万元的农业产业化项目18个，其中枣产业

化项目10个。河南奥星集团投资1.2亿元的好想你枣制品加工项目、投资2000万元的崔尔庄枣业公司7000吨红枣保鲜库项目、投资1500万元的全鑫食品公司枣制品项目相继建成投产；投资1500万元的欧亚匡公司枣制品深加工项目业已开工建设，沧县催生的一大批项目为红枣产业快速发展提供了源动力。

活流通，加快市场建设。沧县拥有全国最大的红枣批发市场，该市场始建于1996年，目前已成为集网上交易、电子汇兑、饮食住宿、枣品储藏及旅游观光为一体的大型综合市场，年交易量达7亿公斤，交易额30亿元。市场主体由交易区、红枣加工区、信息服务区、储运区组成，建有封闭式钢瓦交易大棚28000平方米，产品主要销往全国20多个省市以及东南亚6个国家和地区。2004年投资5000万元进行三期市场的建设，红枣市场的作用得到了最大限度的发挥，市场软件建设进一步完善，建成了信息网络和检疫检测两大系统，开设了中国枣网和枣智能专家系统，长驻客商达2000人，是全国81家重点农业产业化龙头市场之一。

创品牌，提升市场竞争力。为鼓励企业创立品牌，提升企业产品市场竞争力，县政府制定出台了扶持加工企业争创名牌的相关奖励政策，鼓励企业实施品牌化经营，提升产品档次。目前，全县注册农产品商标57个，其中枣产品32个。“沧县金丝小枣”证明商标和“沧州金丝小枣”地理标志产

品的品牌影响力不断提升，“沛然”、“枣树园”等品牌获得省著名商标，“沛然”、“枣树园”、“高川”等品牌枣制品分别打入了“沃尔玛”、“麦得龙”等国际、国内大型超市，并远销韩国、日本、俄罗斯、新加坡等10多个国家和地区。“好想你”公司已开设了33个连锁专卖店，遍布本市及省内其它地市。沧县金丝红枣业专业合作社“凤巢枣果”，成功入选2008年北京奥运会专供果品，获得推荐产品二等奖。此外，“御封”、“绿晶”、“金枣庄”等一大批枣制品也深受广大用户和消费者的普遍欢迎。

三、建设园区，为产业提升搭建平台

为进一步集群企业和实现规模效应，沧县规划建设了红枣加工园区。园区选址在红枣中心腹地崔尔庄镇，规划总面积600亩，聘请省规划设计院进行总体规划设计，分设综合服务区、加工区、交易区、研发区等区域布局。园区专门成立了管委会，本着“政府主导、市场运作、集群发展、统一管理”的原则，加快园区建设步伐。2008年以来，累计完成投资650万元用于园区基础设施建设，其中投资150万元填平园区闲置砖厂窑坑，新增建设用地200亩；投资120万元铺设排水管道，硬化园区内道路；拆除原有小企业、小作坊35个，拆除面积1.9万平方米。目前，园区已入驻企业26家，其中市级以上龙头企业8家，省级龙头企业1家，完成投资额7.2亿元。

远看枣乡千顷绿，近看枝头万点红。沧县红枣产业正以

机械加工公司简介 篇6

******动力机械有限公司坐落在沅水河畔，***森林公园河洑山下，所在地风景优美、临近国道、石长铁路、桃花源机场及***港口等，水陆空交通十分便利。公司占地43000m2，其中建筑面积25000 m2，公司拥有各种设备400余台/套，其中有卧式加工数控机3台和CNC数控机30多台、精密三坐标测量仪一台、公司有一条覆模砂铸造线、一条曲轴生产线、一条产品自动清洗线、三条发动机箱体等各类生产线。主要产品有“气缸盖、气缸体、曲轴、连杆”四个系列产品50多个品种，年生产能力150000台/件。公司是***市鼎城区人民政府“重点挂牌保护企业”、***省自营出口企业，公司从以来年年被评为鼎城区“工业企业目标管理先进单位”，荣获“***省民营企业质量信得过单位”、鼎城区“税收大户”、***市“十佳”优秀企业。06月公司已通过了ISO/TS16949行业质量管理体系认证。

公司一贯注重科技与人才两方面的投入，密切关注顾客需求，以雄厚的技术实力保证新产品的研究和开发，所生产的产品各项指标均达到或超过主机配套的技术要求，并通过国家有关权威部门的专业鉴定认可，产品除与主机OEM配套外，还远销北美、欧洲、中东及东南亚等国家和地区，在国内外市场上赢得了良好的声誉。

公司信奉“用户第一、质量为本”的宗旨，以“以质取胜，精益求精”为质量方针，严格按ISO/TS16949行业质量管理体系标准及国家有关法律、法规要求组织生产经营，以高品质和周到的服务来回馈客户与社会。

产品介绍：我公司主要生产产品有汽车发电机零部件“气缸盖、气缸体、曲轴、连杆”四个系列产品50多个品种。

发展远景：我们要为员工创造一个安居乐业、融洽祥和、生机勃勃的生活环境。造就一批行业技术带头人，造就一个富裕群体;提高产品市场占有率。

齿轮加工方法简介 篇7

机床型号:ZY-1000;

数控系统:三菱M70 FANUC-OIM;

基本轴:X、Y、Z;

回转轴:A。

1 工作原理

用锥面砂轮磨渐开线齿轮, 是按齿轮与齿条啮合原理进行的, 图1用齿轮齿条模拟一对渐开线齿轮相互啮合。齿条相当于基圆半径无限大的一个齿轮, 即分圆直径

d分=∞

渐开线齿轮基圆直径:

d基=d分×cosα分

当d分→∞时,

Lim d基=d分×cosα分=∞

d分→∞

渐开线齿形在分圆处的曲率半径:

ρ= (d基/2) ×tgα分=∞×tgα分=∞

式中:d分为齿轮的分圆直径;d基为齿轮的基圆直径;α分为齿轮分圆压力角;ρ为曲率半径。

同样, 在齿形的其他点上, 其曲率半径也是无穷大, 所以齿条的齿廓渐开线就变成直线。因齿条的齿形是直线, 那么它的压力角就是这个齿形与中线的垂线 (相当于向量半径) 之间的夹角α分, 而齿条的齿形角等于2α分, 这个角度就是锥形砂轮的夹角。

将齿条作为刀具, 即直线刀刃。在运动过程中, 直线刀刃的包络线即为形成的齿廓渐开线。齿条刀具的移动A和工件的旋转运动B共同形成齿廓渐开线的运动。可见形成齿廓渐开线的运动是由刀具运动A和工件运动B复合而成的。单纯的直线移动A和单纯的旋转运动B, 称为简单成形运动。

在形成齿廓渐开线的过程中, 它们之间必须维持准确的运动关系, 即齿条刀具移过一个齿距时, 工件也必须转过一个齿。这意味着由运动A和运动B复合成齿廓渐开线的运动时, A、B是不能互相独立的。在传统齿轮加工机床传动系统中, 这种复合运动由刀具至工件之间严格传动比的传动链实现。而在数控机床中这种传动比的实现由数控系的插补运动即可简单的实现。

2 机床运动

齿轮工件在机床上的装夹和运动如图2所示。

机床的主轴 (砂轮) 的旋转作为切削的主运动, 工件轴 (齿轮) 即机床的第4旋转轴的往返运动和机床Z轴的上下运动合成展成运动, 按照齿轮每转过一个齿砂轮运动一个齿距关系运动, 即:

齿轮旋转角度360°/z;机床Z轴运动mπ的距离。

式中:z为齿轮齿数;m为加工齿轮的模数。

由机床X轴方向进给, 使在整个齿形上进行磨削。

3 砂轮修整补偿

砂轮修整要处理的一个重要问题是补偿, 砂轮每次修整后应当进行修整量的补偿, 补偿是自动在修整砂轮宏程序中计算, 把砂轮修整去的量计入工件的坐标系中, 例如:对于加工压力角20°的齿轮, 砂轮上表面和下表面修形成40°的锥角, 设上、下砂轮面在机床的X向修整0.02mm, 此时为了保证齿形不变, 在外径方向要修去0.02, 为了保证程序的通用性, 修整量0.02放置在变量#500中, 我们使用G54作为工件坐标, 在数控系统的程序说明书中可以查到G54坐标系值的宏变量号是:X轴:#5221;Y轴:#5222;Z轴:#5223;A轴:#5224。

按图示的坐标系的位置, 砂轮每修整一次, G54的坐标修正程序执行一次:

下面的语句即完成修整的补偿:

数控磨削有一个要处理的问题是砂轮修整, 用锥形砂轮展成法磨削齿轮, 只要把砂轮修整成锥面, 形成的夹角与齿形角相等, 也就是与齿轮的压力角相等, 由于修整面是斜面, 所以修型精确, 不会有包括金刚笔R等各种误差在内形成的修型误差, 砂轮修整使用3只金刚笔 (图3示) , 分别修整砂轮的上、下锥面和外圆。

4 结论

我们使用通用立式加工中心用展成原理磨削齿轮, 取得较好的效果, 特别是对一些特殊的齿轮也可很方便的实现磨削, 如我们磨削45°大压力角的齿轮, 另外用展成法砂轮修形准确, 宏程序通用性强, 只需输入数个加工参数和几个工件参数例如模数, 齿数, 压力角就可以进行生产。

摘要：数控立式加工中心机床在各企业使用很普遍, 而齿轮磨床的数量却相对较少, 为了充分发挥数控的优势, 我们在立式加工中心机床上应用齿轮展成加工原理进行齿轮磨削, 获得好的效果。

关键词：数控技术,数控机床,展成原理

参考文献

[1]三菱700/70编程说明书 (M系) , 1B-1500073 (CHN) -D.

齿轮加工方法简介 篇8

1 线切割加工工艺简介

目前，多种线切割加工工艺已经在各类精密零件的生产中得到了广泛的应用。数控线切割加工工艺在生产中的优势主要体现在以下几个方面。

第一，在数控线切割加工中，标准化夹具能够实现快速精密定位，从而保证极高的重复定位精度且不降低加工效率。在数控线切割加工中，较多的采用快速装夹的标准化夹具，这类装置的原理是：集电极与夹具为一体的组件是在装有同数控线切割机床上配备的工艺定位基准附件相同的加工设备上加工完成的。工艺定位基准附件都统一同心、同位，并且各数控机床都有坐标原点，因此电极在制造完成后，直接取下电极和夹具的组件，装入数控线切割机床的基准附件上，无需再进行纠正调节。加工过程中如需插入一个急件加工，同样可以将正在加工的半成品卸下，待急件加工完后再继续快速装夹加工。标准化夹具，是一种快速精密定位的工艺方法，它的使用大大减少了数控线切割加工过程中的装夹定位时间，有效地提升了企业的竞争力。

其次，近年来数控线切割摇动加工工艺大大提高了线切割加工复杂曲面的精度。摇动加工方法实现高精度加工线切割加工复杂型腔时，在不同方向上的加工难度和加工面积相差很大，会产生加工不稳定、放电间隙不均匀等现象。为了保证高效率下放电间隙的一致性、维持高的稳定加工性，可以在加工过程中采用电极不断摇动的方法。加工中采用摇动的方法可获得侧面与底面更均匀的表面粗糙度，更容易控制加工尺寸。摇动加工是根据被加工部位的摇动图形、摇动量的形状及精度的要求而定的，如果在加工中不采用摇动的方法，则很难实现小间隙放电条件下的稳定加工。在精加工中很容易发现因这个原因造成的不稳定加工的现象，不稳定放电使尺寸不能准确地得到控制且粗糙度值不均匀。采用摇动的加工方法能很好解决这些问题且能保证高精度、高质量的加工。

第三，多轴联动加工方法使螺旋曲面、微小齿轮等的数控线切割成为可能。近年来，模具工业和计算机技术的发展，促进了多轴联动线切割加工技术的进步。采用多轴回转系统与多种直线运动协调，组合成多种复合运动方式，以适应不同种类工件的加工要求，扩大了数控线切割加工的加工范围，提高了其在精密加工方面的比较优势和技术效益。数控线切割加工机床可利用多轴联动很方便地实现传统线切割机床难以加工的复杂型腔模具或微小零件的加工。

2 微小模数齿轮齿形曲线的数学模型

用数控线切割加工齿轮时，必须在齿轮轮廓曲线上合理取点，使编制的数控加工程序能够加工出正确的齿轮形状。因此，正确建立齿廓曲线的数学模型是进行微小模数齿轮加工的基础。

渐开线圆柱直齿轮一个齿的齿廓由齿顶圆弧段、渐开线段、齿根圆弧段，或者还有连接齿根圆弧段和渐开线段的过渡曲线段连接而成。其中过渡曲线不是简单的外切圆弧，它是在齿轮加工中形成的，直接取决于加工工艺方法和刀具齿顶形状，是齿廓曲线中比较复杂的线段。下面我们分别建立直齿圆柱齿轮齿廓曲线的数学模型。

3 基于UG的微小模数齿轮的三维实体建模

3.1 齿廓各段曲线的取点逼近

在用数控机床加工非圆曲线的零件轮廓时，一般不能直接进行数控编程，必须经过合理的数学处理，要以微直线段或微圆弧段逼近曲线。用微直线段逼近齿廓曲线时，相邻点间的一小段曲线可以认为是一小段圆弧。

我们通过在MATLAB中编程，将已经建立的数学模型生成可执行的程序，并以控制拟合误差的策略逼近齿廓曲线，对齿轮齿廓的渐开线、过渡曲线等部分分别进行取点计算，然后将数据文件存储，为下一步的实体建模做好准备。

3.2 基于UG的三维实体建模

在UG软件中，通过样条曲线命令>通过点>文件中的点，在对话框中选择前一步得到的数据文件的路径，确认后绘图区将会显示逼近的曲线（如图5所示），经过拉伸操作后，可以建立小模数齿轮精确的三维模型（如图6所示）。同时，还可以生成详细的零件图，可以利用UG的自动生成工程图功能输出零件图。

由于数据点文件中存储的数据包含了小模数齿轮齿廓中渐开线、过渡曲线、齿根圆和齿顶圆，因此建立的三维实体十分精确。在数据取点逼近时，我们还可以采取较小的步长策略或者设定较小的拟合误差控制提高逼近的精度，从而得到更加精确的齿廓数据。

4 微小模数齿轮的数控线切割加工

采用传统的齿轮加工工艺加工小模数齿轮时，由于刀具精度等问题的影响，加工难度大，效率低。传统的齿轮加工工艺难以保证微小模数齿轮的加工质量，限制了这类齿轮的应用。考虑到齿轮工作齿面和齿根表面的光洁度，数控线切割加工是较好的解决方法。

数控线切割机床按极丝的运行速度不同分为快走丝线切割机床和慢走丝线切割机床两类。快走丝线切割加工是我国独创的线切割加工模式，走丝速度一般为8～10m/s，由于丝速高还需要反复供丝，造成极丝抖动，故加工质量下降。慢走丝线切割加工是国外主要使用的线切割加工模式，走丝速度一般低于0.2m/s，由于是单向连续供丝，极丝磨损可以不计，加工质量较好。快走丝线切割加工适合切割厚度大的工件，而慢走丝线切割加工适合精密零件的制造。瑞士阿奇公司的经典系列线切割机床加工表面粗糙度 Ra可达 0.1μm，加工精度可达 1.5μm，近几年，随着材料科学和制造业的发展，各种高强度、高硬度材料和特殊结构零件被广泛使用，特种加工工艺成为重要研究领域，慢走丝线切割技术也得到了广泛应用。

数控线切割加工编程的最主要部分是计算出加工程序所用的节点坐标，然后再根据数控程序格式要求编制加工程序。前文我们通过建立的齿轮数学模型，对齿轮齿廓的各个曲线段进行了逼近，得到的数据就是加工所用的节点坐标。

利用线切割加工小模数齿轮，数控程序的编制十分重要，它控制着机床的运动，但想获得高的加工质量，包括低的表面粗糙度，高的加工精度，除了对机床本身的要求外，加工中对电参数的控制非常重要，包括电参数的选择、工件表面温度等都对加工精度有较大影响。

5 结论

（1）基于渐开线齿轮啮合的基本原理，分析了小模数齿轮（转下页）

不发生根切的基本条件，然后建立了小模数齿轮渐开线齿廓、过渡曲线、齿顶圆以及齿根圆的精确数学模型，对数学模型进行取点逼近，并将数据点文件导入到UG中，通过UG调用数据点文件实现了小模数齿轮的精确三维造型。