齿轮锻件图纸设计要点总结

齿轮锻件图纸设计需要综合考虑 锻造工艺性、齿轮精度、热处理变形控制 以及 后续机加工要求，以确保最终齿轮的强度、耐磨性和啮合性能。以下是齿轮锻件图纸设计的核心要点总结：

1. 基本参数与公差标注

(1) 齿轮基本参数

模数（m）、齿数（z）、压力角（α=20°）、螺旋角（β）（斜齿轮需标注旋向）。

齿顶圆直径（da）、齿根圆直径（df）、分度圆直径（d），公差按 GB/T 10095-2008（如齿顶圆 IT7-IT8）。

公法线长度（Wk） 或 跨棒距（M值） 作为齿厚控制依据。

(2) 基准与形位公差

径向基准：通常以内孔（或外圆）为基准，标注 圆度≤0.02mm。

轴向基准：以端面或齿宽中心为基准，标注 端面跳动≤0.03mm。

齿向公差（斜齿轮需控制齿向误差≤0.02mm/m）。

2. 锻造工艺性设计

(1) 分模线与余量分配

分模线位置：优先选择 齿顶圆平面 或 端面，避免分模线影响齿形精度。

加工余量：

齿部单边余量 2-3mm（粗铣后留磨量）。

非齿部余量 1.5-2mm（如内孔、端面）。

黑皮面标注：非配合面注明“锻件表面保留”。

(2) 结构优化

腹板厚度 ≥ 0.1×模数（m），避免锻造折叠。

齿根圆角半径（R） ≥ 0.4×模数（m），防止应力集中。

拔模斜度（3°-5°），确保顺利脱模。

3. 热处理与材料要求

(1) 材料选择

渗碳钢（如 20CrMnTi、20CrNiMo）：适用于高硬度、耐磨齿轮。

调质钢（如 42CrMo、35CrMo）：适用于重载齿轮。

标注锻造比≥4:1，确保材料致密性。

(2) 热处理要求

渗碳淬火：渗碳层深度（如 1.2-1.5mm），表面硬度 HRC58-62，芯部硬度 HRC30-40。

感应淬火：淬硬层深度 2-4mm，硬度 HRC50-55。

去应力退火：粗加工后进行，减少变形。

4. 检测与质量控制

(1) 齿形检测

齿轮综合检测仪 检查 齿距误差（Fp）、齿形误差（Fα）、齿向误差（Fβ）。

样板控制：至少检查 4 个均布齿形。

(2) 无损检测

超声波检测（UT）：齿根区域 100% 检测，缺陷≤Φ1.6mm（按 ASTM A388）。

磁粉检测（MT）：检查齿面裂纹（按 JB/T 6061-2007）。

(3) 硬度检测

齿顶、齿根、芯部 三处硬度检测，确保硬度梯度符合要求。

5. 图纸规范化

(1) 视图要求

主视图（全剖或半剖） + 齿形局部放大图（标注渐开线参数）。

端面视图（显示键槽、均布孔等结构）。

(2) 技术说明

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1. 未注锻造圆角 R5，拔模斜度 5°。

2. 齿部淬火硬度 HRC58-62，芯部 HRC30-40。

3. 终检需全齿三坐标检测（齿距累积误差≤0.05mm）。

4. 动平衡等级 G6.3（残余不平衡量≤5g·mm/kg）。

6. 常见设计错误与优化建议

问题优化方案

齿根圆角过小（R<0.4m） 增大圆角，避免锻造裂纹 

余量分配不均 齿顶/齿根余量一致，防止加工后硬度不均 

基准冲突 径向基准（内孔）与轴向基准（端面）分离 

热处理变形未补偿 淬火前齿形公差放宽 30% 

总结

齿轮锻件图纸设计需 兼顾锻造可行性与齿轮精度，重点关注：

齿形参数准确标注（模数、压力角、公差）。

锻造工艺优化（分模线、余量、拔模斜度）。

热处理变形控制（渗碳层、硬度梯度）。

严格检测标准（UT、齿轮检测仪、三坐标）。

建议结合 齿轮锻件设计软件（如 KISSsoft、Geartrax） 进行强度校核，并使用 锻造仿真（如 Deform） 优化预成形设计。