典型结构选材与结构分析.ppt

,10.3 典型结构件选材及工艺分析 一、齿轮类零件,齿轮是机械制造中最常见的传动件之一。,1齿轮的工作条件、失效形式及性能要求 齿轮的工作条件是： 传递扭矩时，齿根部承受较大的交变弯曲应力； 换档、启动或啮合不均匀时承受冲击力； 齿啮合时齿面承受滚动、滑动造成的强烈摩擦和交变 接触应力。 齿轮的主要失效形式有：齿根疲劳断裂、齿面局部剥 落和过度磨损。,一般要求齿轮材料应具有以下性能：, 高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度； 高的齿面硬度和耐磨性； 良好的心部强度和韧性； 较好的工艺性能。,2齿轮的选材及工艺分析 1）机床齿轮 机床齿轮转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈 冲击。一般选用中碳钢。,如C616车床齿轮，可选用45号钢。其工艺路线如下：,下料锻造正火粗加工调质精加工高频淬火及回火精磨 分析： 正火处理可使组织均匀化，消除锻造应力，调整硬度， 改善切削加工性能。 调质处理可使齿轮具有较高的综合力学性能。 高频感应加热淬火可提高齿轮表面硬度和耐磨性。 回火可采用低温回火或自行回火，以消除淬火应力。,2）汽车、拖拉机齿轮,汽车、拖拉机的工作条件比机床齿轮较恶劣，受力较大，超载荷和受冲击频繁。一般选用渗碳钢（20CrMnTi、20CrMnMo等）制造。 如JN150型载重汽车变速箱中的某一齿轮，可选用20CrMnTi。,齿轮的工艺路线如下：,下料锻造正火机械加工渗碳、淬火及低温回火喷丸磨内孔及换档槽装配 分析： 20CrMnTi钢的热处理工艺性较好，有较好的淬透性，渗碳 淬火后变形小。 为改善20CrMnTi的切削加工性能，锻造后一般要正火。 渗碳的作用是提高齿面碳的质量分数（0.8%1.05%），淬 火后则可获得0.8mm1.3mm的淬硬层。 喷丸处理是一种进一步强化材料的手段，以提高疲劳强度。,二、轴类零件,1轴的工作条件、失效形式及性能要求 轴的工作条件是：, 承受交变扭矩及拉压载荷； 轴颈、花键等部位承受较大的摩擦和磨损； 承受一定的过载和冲击载荷。 轴的失效形式有：断裂、局部过度磨损。 对轴的性能要求有： 足够的强度、刚度和一定的韧性； 高的疲劳强度； 良好的切削加工性； 良好的耐磨性。,2轴的选材及工艺分析 1） 机床主轴,如C616车床主轴，工作时承受扭转和弯曲应力，载荷不大，转速中等。可选用45号钢。,具体加工工艺路线： 下料锻造正火粗加工调质半精车外圆、钻中心孔、铣键槽局部淬火（锥孔及外锥体）车各空刀槽、粗磨外圆、滚铣花键花键高频淬火、回火精磨（外圆、外锥体及内锥孔）,分析：, 正火处理可消除应力，改善锻造组织。 调质处理（整体调质）硬度为200HBS230HBS，为回 火马氏体组织。目的是使主轴得到高的综合机械性能。 为了更好地发挥调质的效果，故安排在粗加工之后。 因内锥孔和外圆锥面常与卡盘、顶尖相对摩擦，内锥孔 和外圆锥面经盐浴局部淬火和回火后硬度达到45HRC 52HRC。 花键部位采用高频感应加热淬火和回火，以保证其耐磨 和精度。,2）内燃机曲轴,内燃机曲轴工作时承受扭转和弯曲及冲击力。要求曲轴具有高的强度，一定的冲击韧性和弯曲、扭转疲劳强度，在轴颈处要有高的硬度和耐磨性。 中小功率内燃机曲轴最常用的材料是45钢和球墨铸铁。高速大功率内燃机曲轴一般采用合金钢，如35CrMo、42CrMo等。,用45钢制造曲轴的工艺路线：,下料锻造正火粗加工调质精加工轴颈表面淬火、低温回火精磨 用QT700-2制造曲轴的工艺路线： 熔炼铸造高温正火（950）高温回火（560）机械加工轴颈气体渗氮（渗氮温度570）。,“典型结构件选材及工艺分析 ”部分结束！,