汽车变速器齿轮工艺规程.docx

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汽车变速器齿轮工艺规程

摘要1

第1章齿轮零件的分析2

1.1齿轮的工作状态分析及工作条件2

1.2齿轮的结构分析2

1.3齿轮技术条件分析2

1.3.1齿轮表面精度与粗糙度2

1.3.2表面间的位置精度3

1.3.3齿轮的其他技术要求3

1.4齿轮材料的切削加工性4

1.5齿轮零件图尺寸标注分析4

1.6齿轮的加工工艺分析4

第2章齿轮毛坯的设计5

2.1毛坯种类的确定5

2.2毛坯的工艺要求5

2.2.1毛坯加工余量与公差5

2.2.2拔模斜度6

2.2.3圆角半径6

第3章齿轮工艺规程设计8

3.1工艺路线的制定8

3.1.1加工方法的选择8

3.1.2加工阶段的划分8

3.1.3定位基准的选择9

3.1.4热处理工序的安排9

3.1.5辅助工序的安排9

3.2工艺规程的设计10

3.3有关工序机床、夹具、量具的选择说明12

3.3.1机床的选择12

3.3.2切削刀具的选择12

3.3.3量具的选择12

3.3.4夹具的选择12

3.3.5各工序机床、夹具、刀具、量具汇总13

第4章磨内孔及端面夹具设计15

4.1专用机床夹具设计的基本要求和步骤15

4.1.1对专用机床夹具设计的要求15

4.1.2专用机床夹具的设计步骤16

4.1.3专用机床夹具的制造精度17

4.2磨内孔及端面夹具的选择17

4.3磨内孔及端面夹具工作原理简介18

4.4夹具零件的设计与选择18

4.4.1主要部件设计18

4.4.2其他部件的选择19

总结21

参考文献22

摘要

齿轮是机械传动中应用极为广泛的零件之一。

汽车同步器变速器齿轮起着改变输出转速传递扭矩的作用，所以加工齿轮的要求相对要严格一些。

变速器齿轮应具有经济精度等级高，耐磨等特点，以提高齿轮的使用寿命和传动效率，齿轮在工作时传动要平稳而且噪声要小，结合时冲击不宜过大。

齿轮的经济指标主要表现为运动精度、工作平稳性、接触精度和齿侧间隙四个方面。

一般，汽车的齿轮采用的是6到7级精度，根据齿轮不同的技术要求选择不同的加工路线。

包括如何去选取毛坯的锻造方法，和毛坯的加工余量及毛坯的公差。

工艺线路的制定，相关工序的机床夹具量具的选取，工艺尺寸公差，位置公差，以及粗糙度的选取，同轴度，圆度及垂直度的选取。

关键词：

齿轮毛坯设计，加工工艺路线，工艺性分析，加工的余量及其公差，磨齿夹具。

第1章齿轮零件的分析

1.1齿轮的工作状态分析及工作条件

变速器齿轮转速较高，温度和压力也很大。

负责着发动机动力输出的重任，是变速器中非常重要的部分，还需要承受较大的外力，必须有一定的抗冲击能力，正由于变速器齿轮这种特殊的工作状态，变速器的齿轮必须有较高的强度刚度，而且在高速工作中，需要能承受循环载荷的能力。

为了适应这种特殊的工作环境，需要在齿轮加工过程中，需要进行渗碳淬火与表面磷化等处理工序，以达到表面硬而心部韧的效果。

还因为变速器齿轮齿齿面强度要求较高，必须对齿面进行强力喷丸处理，通过冷作硬化的效果，从而提高了变速器齿轮的疲劳强度，消除了表面的缺陷的问题。

1.2齿轮的结构分析

分析零件，该齿轮为变速器第四齿轮，分别由两个单齿复合而成，各表面并不是十分复杂，但是为了保证工作过程中有润滑剂减磨，在大齿的一端的有四个油槽在圆周方向均布，这是在铸造过程中完成的。

内孔为光孔，表面粗糙度要较高，而且要求有一定的光洁度，变速器尽量在满足强度要求的前提下，具有较小的体积与质量，以便于减小变速器自身的重量与体积，同时也要强度足够。

1.3齿轮技术条件分析

1.3.1齿轮表面精度与粗糙度

如零件图所示：

A齿面的粗糙度Ra0.8．精度IT5~IT6;

内孔尺寸中φ70

有配合要求，故其表面粮糙度要求也比较高Ra0.4，精度等级IT7;

油槽顶面也有粗糙度Ra0.8的要求，故在设计时要加入光整加工工序（公差

等级参考《几何量工公差的与测量技术》P17）；

一般载货汽车变速器和拖拉机变速箱齿轮的精度不低于8级，表面粗糙度不

大于Ra3.2（《汽车制造工艺学》（第三版）P120）；

其他表面粗糙度要求Ra3.2。

为IT10-IT12级精度，精车加工表面即可保证。

1.3.2表面间的位置精度

平面间的位置精度就是指平面内获取位置与其真实位置的符合程度，即形状位置达到一定的精度。

如零件图所示，零件图D面、E面和F面三处具有形位公差要求：

D面对于齿轮中φ70

内孔轴线垂直度要求为0.010，平面对要求为0.01，从零件图的情况分析，D面作为有结合工作面的可能，故表面精度及其形位公差要求都比较高，必须达到精度。

E面：

该面对于齿轮中φ70

内孔轴线垂直度公差要求为0.05，由于端面平面度要求为0.01，则此工件端面在工作过程中可能要与同步器结合，若形位偏差过大，将导致齿轮倾斜，结合不牢。

工作不稳定等后果。

F面：

该面对齿轮中φ70

内孔轴线线垂直度要求为0.03，这足为了防止工件在工作过程中齿轮倾斜度过于严重而于其他部位发生撞击，影响工作正常。

1.3.3齿轮的其他技术要求

1．零件表面要进行渗碳淬火，使表面硬度达到650-800HV;

2．以A齿根部为准，渗碳层深度为0.4-1.0mm;

3．心部硬度为513HV;

4．强力喷丸处理（磨齿后）；

5．表面电镀磷化处理；

6．A齿面上加工成鼓形，必须修整鼓形量5-20um；

7．加工D面油槽产生的毛刺，尖角平滑；

1.4齿轮材料的切削加工性

在设计汽车变速器传动齿轮时，常用的加工材料有：

20CrMnTi、20CrMo、20CrMnVB，40Cr、40MnB、45号钢等，在本次课程设计中选用20CrMnTi。

20CrMnTi是渗碳钢，渗碳钢通常为含碳量为0.17%到0.24%的低碳钢。

汽车上多用其制造传动齿轮。

其淬透性较高，在保证淬透情况下，具有较高的强度和韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性。

20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢。

良好的加工性，特加工变形微小，抗疲劳性能相当好。

硬度低但切削变形小，属于易加工材料。

从材料角度看，符合此零件加工的基本要求，切削加工性好。

20CrMnTi是一种应用广泛、用量很大的合金钢，是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。

用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。

用于制造汽车、拖拉机中的截面积尺小于30mm的中载或重载、冲击耐磨且高速的各种重要零件．

20CrMnTi材料抗拉强度σb=1080N／mm².

1.5齿轮零件图尺寸标注分析

画图和计算尺寸时，各面之问可以互相确定关系。

但在工件上各面的形成却

是有严格的先后顺序，尺寸的形成有严格的方向性、跟踪性。

此零件图的标注多为轴孔类零件标注，对于有重要配合处，工件定位部分有较高的精度及形位公差要求。

为了明确的表达各个加工面，我们对各加工面进行命名，如大端端面为E面，小端端面为H面。

1.6齿轮的加工工艺分析

1）零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸尤其是加工面转接处的凹圆弧半径，一根轴上直径差不大的各轴肩处的退刀槽宽度等最好统一尺寸。

2）内槽及缘板之间的转接圆角半径不应过小这是因为此处圆角半径大小决定了刀的直径，而刀具直径的大小与被加工工件轮廓的高低影响着工件加工工艺性的好坏。

3）铣削零件底平面时，槽底圆角半径r不应过大，圆甬半径r越大，铣刀端刃铣削平面的能力就越差，效益也越低。

零件结构相对较为复杂，零件的部分加工面精度要求较高，所以此零件的加

工有一定难度。

从零件的尺寸和形状位置要求来看主要保证工件的表面粗糙度。

对于端面及齿面的加工，采用数控车床进行粗车和精车可以达到加工要求；

粗糙度要求较高的加工表面在粗车和精车之后通过精磨达到最终加工要求；

内孔的光洁度及尺寸公差要求均较高，可以用先粗车，后精车，最后精磨,从而达到加工要求；

最后采用强力喷丸机及电镀磷化处理提高工件的使用性能及耐磨性。

第2章齿轮毛坯的设计

2.1毛坯种类的确定

毛坯种类的不同，决定零件的材料、形状、生产性质及生产中获得的可能性。

此零件毛坯外形比较简单，只有四个沿中φ84mm圆周均布的油槽，另外作为变速器齿轮在工作过程中要承受较大力的作用，要提高材料的强度，所以使毛坯内部纤维对称于轴线，故采用模锻毛坯，工件中的四个油槽可以在锻造过程中直接锻造成型。

2.2毛坯的工艺要求

2.2.1毛坯加工余量与公差

加工余量是指加工过程中，所切去的金属层厚度。

加工余量有工序余量和加工总余量（毛坯余量）之分。

工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差；加工总余量（毛坯余量）是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。

对于本次课程设计零件,轴向毛坯余量选取4mm。

2.2.2拔模斜度

模锻斜度是为了便于拔模，塑件壁在出模方向上应具有倾斜角度。

模锻斜度的要求如下：

（1）制品精度要求越高，拔模斜度应越小。

（2）尺寸大的制品，应采用较小的拔模斜度。

（3）制品形状复杂不易拔模的，应选用较大的斜度。

（4）制品收缩率大,斜度也应加大。

（5）增强塑料宜选大斜度，含有自润滑剂的塑料可用小斜度。

（6）制品壁厚大，斜度也应大。

（7）斜度的方向，内孔以小端为准，满足图样尺寸要求，斜度向扩大方向取得；外形则以大端为准，满足图样要求，斜度向偏小方向取得。

一般情况下拔模斜度。

可不受制品公差带的限制，高精度塑件的拔模斜度则应当在公差带内。

在此零件中，在有顶出装置模具内锻造时，模锻外部斜度3°，内部拔模斜度为5°（拔模斜度查《机械加工工艺设计实用手册》表69查得）。

2.2.3圆角半径

铸造圆角是不可忽视的工艺要求，因尖角砂在浇注时容易造成冲砂、砂限和粘砂等缺陷，而且转角没有圆角过渡的铸件，会因容易产生较大的铸造应力而裂

开。

所以为了便于金属在型槽内流动和考虑模锻强度，在模锻件的转角处，应当带有适当的圆角。

经查表，外圆角半径选取R2，内圆角半径选取R4（相关内外圆角根据《机械加工工艺设计实用手册》表612查得）。

毛坯图参考A2图纸齿轮毛坯。

第3章齿轮工艺规程设计

3.1工艺路线的制定

3.1.1加工方法的选择

所选加工方法应考虑每种加工方法加工经济精度、零件材料可加工性、工件结构形状和尺寸，生产类型及工厂现有身产条件。

加工表面技术要求是决定表面加工方法最重要因素。

这些技术要求零件设计图样上所规定以外，还包括基准不重合而提高对某些表面加工要求，以及选择作为精基准而可能对其提出更高加工要求。

加工表面技术要求，首先选择能保证该要求最终加工方法，然后依次向前选定各预备工序加工方法。

主要加工表面工艺路线安排如下：

大齿：

粗车-精车-滚齿-磨齿

小齿：

粗车-精车-插齿

齿轮内孔：

粗车-半精-精车-磨削

3.1.2加工阶段的划分

对于那些加工质量要求较高或较复杂的零件，通常将整个工艺路线划分为以下几个阶段：

1）粗加工阶段：

主要任务是切除各表面上的大部分余量，其关键问题是提高生产率，可进行几次粗加工。

2）半精加工阶段：

完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备。

3）精加工阶段：

保证各主要表面达到图样要求，其主要发问题是如何保证加工质量。

4）光整加工阶段：

对于表面粗糙度要求很细和尺寸精度要求很高的表面质量，还需要进行光整加工阶段。

这个阶毁的主要目的是提高表面质量，一般不能用于提高形状精度和位置精度。

3.1.3定位基准的选择

定位基准包括粗基准和精基准：

粗基准：

用未加工过的毛坯表面做基准。

精基准：

用已加工过的表面做基准。

粗车右端面以大端外圆轴线作为基准夹