齿轮加工工艺说明书

汽车变速器二轴五档齿轮工艺规程设计

第一章 零件的分析

1.1零件的工作状态及工作条件

汽车行驶时，齿轮始终在重载荷、高转速中工作。在换挡时，还承受冲击载荷，所以要求齿轮具有较高的耐磨性和抗冲击性。在齿轮加工中，为保证齿轮能满足以上要求，应对齿轮在滚齿之后采取磨齿，对齿轮的热处理应采用渗碳淬火，在最终加工中还应采取磷化处理以提高齿轮的防腐性能。

第五速齿轮从结构上来分析属于多联齿轮，由结合齿和传动齿组成。为使润滑用能充分的起到润滑作用，在齿轮钻出3个油孔。换挡时为减少齿轮的冲击，在齿轮大端加工出四个止口。

1.2零件的技术条件分析

齿轮加工分为齿坯和齿轮轮齿加工。齿轮的加工部位有轮缘、轮辐、轮毂和内孔。齿坯的加工精度对齿轮的加工、检验和装配精度影响很大，所以其加工精度应满足GB10095-88的要求。

齿轮轮齿的加工部位有齿形和倒角，同时还要进行热处理，以提高承载能力和使用寿命。热处理后还要进行内孔、内孔端面的磨削加工和齿形的精整加工。

综上所述，零件的技术条件主要分以下两种： 1.零件的表面粗糙度和加工精度

如零件图所示：齿面的粗糙度Ra 0.8，加工精度IT5~IT6;

?0.025 齿轮内孔尺寸?300,由于齿轮与第二轴上的轴承有配合要求，故其不仅加工经济公差等级比

较高而且其表面粗糙度为Ra 0.4。

一般载货汽车变速器和拖拉机变速箱齿轮的精度一般是6到7级精度，表面粗糙度不大于Ra 3.2. 2.各表面间的位置精度

如零件图所示，零件的D、E、F面三处具有形位公差要求；

D面对于定位基面φ70?0.01的定位基准垂直度为0.015，平面度为0.01； E面对于内孔的定位基准的垂直度为0.05，端面的平面度为0.01； F面对于内孔的定位基准的垂直度为0.03；

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1.3零件的其它技术要求

○

1.未注明倒角1X45

2.应除去加工时产生的毛刺，夹角平滑。 3.强力喷丸处理（磨齿后）。

4.热处理：渗碳淬火表面硬度650~800HV;以大端齿根部为准，渗碳层厚度为0.4~1.0mm；心部硬度513HV。 5.表面电镀磷化处理。

1.4零件的材料及其加工性

20CrMnTi是应用广泛，用量很大的一种合金结构钢，用于制造汽车中载或重载、冲击耐磨且高速的各种重要零件，如齿轮轴、齿圈、齿轮、十字轴、滑动轴承支撑的主轴、蜗杆、爪牙离合器。

20CrMnTi是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢。汽车上多用其制造传动齿轮。是中淬透性 渗碳钢中Cr Mn Ti 钢,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,加工变形微小,抗疲劳性能相当好。用途:用于齿轮,轴类,活塞类零配件等。用于汽车,飞机各种特殊零件部位。

对于汽车变速箱第五速齿轮而言其毛坯可以采用20CrMnTi, 其力学性能如下：

抗拉强度σb (MPa)：≥1080(110) 屈服强度σs (MPa)：≥835(85) 伸长率δ5 (％)：≥10 断面收缩率ψ (％)：≥45 冲击功Akv (J)：≥55

冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥69(7)

硬度：≤217HV 加工性

综合所述，第五速齿轮的毛坯选择20CrMnTi的锻造件。

1.5零件尺寸标注分析

齿坯的加工部位有轮缘、轮辐、轮毂、内孔，齿轮的轮齿加工部位有齿形及倒角。尺寸链的建立主

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要依靠内孔的轴线和大小端端面。以钻油孔为例，其工序基准是小端端面，工序尺寸是13.5mm;以精车

0.1，其工序基面是内孔，工序基准是齿轮的轴线； 小端外圆为例，其应保证的工序尺寸是Φ94.5??0.31.6检验说明

在第五速齿轮的加工过程中，要进行如下的检验：齿坯加工后的检验，热处理后的检验和最终检验。前两项为中间检验，是针对各加工项目进行的；最终检验是作全面的检查。为了保证检验准确，检验前工件要清洗干净。

齿坯的检验：齿坯的加工质量，在很大程度上影响齿轮的加工质量，尤其是对定位基准，要仔细的检查齿轮加工完后的精度和表面粗糙度。不合格的齿坯不能流到下一道工序。成批生产时，一般要全部检查，大量生产时，齿坯质量稳定时可做部分抽检。

齿轮热处理后的检验：对于有些齿轮热处理后要进行检查以便找出热处理时齿面的变形规律，以确定热处理前切齿的技术要求。

齿轮的最终检验：齿轮精度的验收可根据齿轮副的使用要求和生产规模，按GB10095中的规定在各公差组中，任选一个检验组来检验。

1.7零件工艺分析

由于齿轮用途的特殊性，零件的部分加工面精度要求较高，所以从齿轮的尺寸和形状位置要求来看主要保证工件的表面粗糙度和各表面的位置关系。

对于齿轮的端面、外圆，内孔的粗加工及半精加工可采用数控车床进行加工。对于粗糙度要求较高的内孔和端面一般采用精磨便可达到设计要求。

在最终加工时采用强力喷丸机及电镀磷化处理以提高齿轮的强度和使用寿命。

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第二章 齿轮毛坯的设计

2.1毛坯种类的确定

毛坯的种类决定零件的材料、形状、生产性质及生产中获得的可能性。对于汽车传力齿轮的毛坯而言其结构相对而言比较简单，故一般采用模锻件，当孔径大于25mm，长度不大于孔径的两倍，内孔一般直接锻出。另外作为变速器齿轮在工作过程中要求承受的作用，所以要使毛坯内部纤维对称于轴线，以提高材料的强度，故采用胎锻毛坯，则工件中的止口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

参考《金属机械加工工艺人员手册》第五章加工余量中的毛坯的机械加工余量的相关信息，对于此次第五速齿轮的轴向加工余量选取如下：

查表2.2-11胎膜锻件加工余量与公差（JB4250.3-86）

1.5a=4.0??1.0mm 2.0b=4.0??1.0mm 2.0c=6.0??1.5mm

1.5止口的余量为 4.0??1.0

2.2.3圆角半径

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，应该带有适当的圆角，生产上把锻件的凸圆角半径称为外圆角半径R，凹圆角半径称为内圆角半径R。经查表外圆角半径选取R1，内圆角半径选取R2。

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3.1.1加工方法的选择

齿轮的加工工艺路线的选择应考虑到零件材料的可加工性、工件结构形状和尺寸以及各种加工方法所能达到的经济精度等级。

加工表面技术要求是决定表面加工方法最重要的因素。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。 主要加工表面的工艺路线可安排如下： 内孔：粗车→半精车→精车→磨削 小齿：粗车→精车→插齿

大齿: 粗车→精车→滚齿→磨齿→垳齿 3.1.2 加工工艺路线

在对齿轮零件图各种加工要求分析之后，决定采用以下工艺路线对齿轮毛坯进行加工：

下料→锻造毛坯→正火→检查→粗车小端外圆、端面，粗车内孔、倒角→粗车大端外圆、端面，粗车止口，半精车内孔、倒角→精车小端外圆、端面，车端面空刀槽，倒角→精车大端外圆、端面，精车止口、内孔，车止口环槽、倒角→插齿→滚齿→齿端倒角→铣油槽→钻油孔→检查→热处理→挤光→磨孔→磨内孔及大端端面→磨小端端面→磨齿→垳齿→对齿面进行强力喷丸→磷化处理→检查

3.1.3加工阶段划分

对于第五速齿轮的加工阶段可以分为：齿坯加工、齿面加工和热处理后的精加工。 工艺路线如上所示大体分为以下阶段：

粗加工阶段：主要任务是切除各表面上的不部分余量，包括粗车小端外圆到粗车止口 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，包括半精车内孔 精加工阶段：保证各主要表面达到图样要求，包括精车小端外圆到精车大端端面

光整阶段：对于表面粗糙度和尺寸精度要求都很高的表面需进行光整加工阶段，包括磨内孔及大端端面、磨小端端面、磨齿

最终加工阶段：根据变速器的工作状态和环境，需增加齿轮的强度和耐腐蚀性，所以在光整阶段后还要对齿轮进行最终处理，包括对齿面进行强力喷丸、电镀磷化处理。

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