1、三峽大學機械設計制造及其自動化專業機械制造技術基礎課程設計題目：汽車同步器變速器第四速齒輪工藝規程設計姓 名：指導教師：教學單位：三峽大學機械與材料學院日期：2014年12月-：課程設計原始資料1 .齒輪的零件圖樣2 .生產類型：成批生產3 .生產綱領和生產條件1:課程設計任務書1 .對零件進行工藝分析，擬定工藝方案。2 .擬定零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備（刀 具、夾具、量具、輔具）；完成某一表面工序設計（如孔、外圓表面或 平面），確定其切削用量及工序尺寸。3 .編制機械加工工藝規程卡片（工藝過程卡片和工序卡片）l套。4 .設計夾具一套到二套，繪制夾具裝配圖 2張。5

2、.撰寫設計說明書1份1 .熊良山機械制造技術基礎華中科技大學出版社2.劉長青機械制造技術課程設計指導華中科技大學出版社目錄說明4第一章零件的分析61.1 零件的工作狀態及工作條件 61.2 零件的技術條件分析 71.3 零件的其他技術要求 81.4 零件的材料及其加工性 81.5 零件尺寸標注分析 101.6 檢驗說明101.7 零件工藝分析 10第二章 齒輪毛坯的設計 112.1 毛坯種類的確定112.2 毛坯的工藝要求 12第三章工藝規程設計133.1 工藝路線的制定133.2 機床、夾具、量具的選擇 16第四章齒輪加工機床夾具設計 174.1 專用機床夾具設計目的 174.2 機床夾具的

3、作用與組成 184.3 機床夾具設計白基本要求 184.4 機床夾具設計白一般步驟 194.5 專用齒輪加工夾具的設計 20心得體會21說明齒輪是機械傳動中應用極為廣泛的零件之一。汽車同步器變速器齒輪起著 改變輸出轉速、傳遞扭矩的作用，所以在齒輪加工過程中要求較為嚴格。變速 器齒輪應具有經濟精度等級高、耐磨等特點，以提高齒輪的使用壽命和傳動效 率。齒輪在工作時，要求傳動平穩且噪聲低，嚙合時沖擊應小。齒輪本身的制造精度，對整個機器的工作性能、承載能力及使用壽命都有 很大的影響。根據其使用條件，齒輪傳動應滿足以下幾個方面的要求。（1） 傳遞運動準確性要求齒輪較準確地傳遞運動，傳動比恒定。即要求齒輪

4、在一轉中的轉角誤差不超過一定范圍。（2） 傳遞運動平穩性要求齒輪傳遞運動平穩，以減小沖擊、振動和噪聲。即要求限制齒輪轉動 時瞬時速比的變化。（3） 載荷分布均勻性要求齒輪工作時，齒面接觸要均勻，以使齒輪在傳遞動力時不致因載荷分 布不勻而使接觸應力過大，引起齒面過早磨損。接觸精度除了包括齒面接觸均 勻性以外，還包括接觸面積和接觸位置。（4） 傳動側隙的合理性要求齒輪工作時，非工作齒面間留有一定的間隙，以貯存潤滑油，補償因 溫度、彈性變形所引起的尺寸變化和加工、裝配時的一些誤差。齒輪的制造精度和齒側間隙主要根據齒輪的用途和工作條件而定。對于分度傳動用的齒輪.主要要求齒輪的運動精度較高；對于高速動力

5、傳動用齒輪， 為了減少沖擊和噪聲，對工作平穩性精度有較高要求： 對于重載低速傳動用的 齒輪，則要求齒面有較高的接觸精度，以保證齒輪不致過早磨損；對于換向傳 動和讀數機構用的齒輪，則應嚴格控制齒側間隙，必要時，須消除間隙。第一章零件的分析1.1 零件的工作狀態及工作條件在行駛的過程中，汽車齒輪始終處在高速重載的條件下工作。在換擋時， 還受到沖擊載荷的作用。所以要求齒輪具有高的耐磨性和抗沖擊性能。在加工 過程中，為了使齒輪滿足上述工作要求，要使各加工表面的表面質量良好，還 要有一些熱處理或噴丸處理，使齒輪面強度足夠。最終的磷化處理，防腐蝕。汽車同步器變速器第四速齒輪屬于多聯齒輪，由結合齒和傳動齒組

6、成。為了減少齒輪嚙合過程中的噪聲、 摩擦及磨損，需要在齒輪上鉆出三個沿周向均 布的油孔。為減少換擋時對齒輪的沖擊，還要在大端上加工出止口。1.2 零件的技術條件分析齒輪的加工分為輪坯的加工和齒輪輪齒的加工。輪坯的加工部位有端而和 輪坯外圓柱面。輪坯的加工精度對齒輪的加工、裝配精度有較大影響，故其加 工精度應滿足相關的要求。齒輪輪齒的加工部位有漸開線齒廓和倒角，還要有熱處理及噴丸處理，以 提高齒輪的強度和抗沖擊性能。熱處理及噴丸處理后，還要進行內孔和端面的磨削以及漸開線齒廓的精密加工。零件的技術要求主要分為以下兩個方面：1 .零件的加工精度和表面粗糙度由零件圖上知，齒面的表面粗糙度值為 Ra0.

7、8,加工精度為IT7齒輪內孔尺寸為670020 ,由于齒輪與軸承有配合要求，一般為IT6-IT7級精度，表而粗糙度不大于 Ra6.3。2 .各表面間的位置精度由零件圖上知，端面和內孔有相互之間的位置精度要求：小端面對于內孔的定位基準垂直度為 0.05mm,平而度為O,01mm止口平面對于內孔的定位基準垂直度為 0.015mm,平而度為O.01mm退刀槽對于內孔的定位基準垂直度為 0.03mm1.3零件的其他技術要求1 .倒角1必5°2 .除去加工時的毛刺3 .噴丸處理，使齒輪強度增加圣卷云-&±0.03A0.05O0,04 .熱處理：滲碳淬火5 .磷化處理6 .4零

8、件的材料及其加工性齒輪材料選擇45鋼，工藝性能好，再配合以熱處理及其他特殊處理工藝,也能滿足齒輪所要求的強度、耐磨性及抗沖擊等性能。45鋼具體力學性能參數如下：延長率：16%試樣狀態：退火鋼布氏硬度：51 97屈服強度： 355 (MPa)斷面收縮率： 40%化學成分：材料化學成分組成元素比例()碳 C : 0.420.50銘Cr： S0.25鈕 Mn ; 0.50 0.80鍥Ni: S0.25磷 P ; S0.035硫S: S0.035硅 Si ; 0.170.37抗拉強度：a600 (MPa)特性及應用：未熱處理時：HBs229熱處理：正火強度較高，塑性和韌性較好，用于制作承受負荷較大的小

9、截面調質件和應 力較小的大型正火零件，以及對心部強度要求不高的表面淬火零件，如曲軸、 傳動軸、齒輪、蝸桿、鍵、銷等。水淬時有形成裂紋的傾向，形狀復雜的零件 應在熱水或油中淬火。焊接性差。因此，汽車同步器變速器第四速齒輪的毛坯材料選擇45鋼的鍛造件。7 .5零件尺寸標注分析輪坯的加工部位有端面和輪坯外圓柱面。齒輪輪齒的加工部位有漸開線齒 廓和倒角，還要進行內孔和端面的磨削以及漸開線齒廓的精密加工。尺寸鏈的建立依靠孔的軸線和兩個端面。在各工序中，應標出加工后所要達到的尺寸。8 .6檢驗說明在齒輪的加工過程中，要保證加工精度，需對被加工零件實時檢驗。大體 可分為輪坯加工后的檢驗、熱處理后的檢驗以及最

10、終檢驗。為保證檢驗準確， 檢驗前應對零件進行清洗。輪坯的檢驗：輪坯的加工精度對齒輪的加工、裝配精度有較大影響，并直 接關系到加工余量是否滿足要求。 因此這一步的檢驗至關重要。檢驗不合格的 產品，一定不能流到下一步。熱處理后的檢驗：熱處理后的工件，要進行檢驗，以確定后續加工時的刀 具、切削用量等。最終檢驗：所有的加工工序結束后，對零件進行檢驗，看是否符合零件圖 樣上的各相關技術要求。9 .7零件工藝分析齒輪零件的部分加工表面精度要求較高，從齒輪的尺寸和形狀位置要求來 看，要保證零件的表面粗糙度和各表面的相互位置精度。為了提高加工效率， 齒輪的外圓表面、端面、內孔的粗加工及半精加工可以采用數控機床

11、進行加工。 精度要求較高的內孔和端面，采用磨床即可達到相關技術要求。最終采闈噴丸 和磷化處理以提高強度和增強耐磨性能。第二章齒輪毛坯的設計2.1 毛坯種類的確定毛坯的種類決定零件的材料、形狀、生產類型及加工中獲得的難易程度。對于汽車傳力齒輪的毛坯而言，其結構相對而言比較簡單，一般采用模鍛件即 可滿足相關工藝和性能方面的要求。根據模鍛件的加工工藝方法，毛坯內孔可直接鍛造得到2.2 毛坯的工藝要求2.2.1 毛坯的加工余量與公差根據零件圖上給定的零件尺寸，再加上要保證各工序的加工余量及公差, 采用逆推的方法來得到毛坯的加工余量及公差。毛坯圖、毛坯尺寸如下：A醫現毛足圉2.2.2 拔模斜度拔模斜度的

12、功用是使鍛件成型后能方便的從模膛中取出來。因為鍛件的材料是45鋼，拔模斜度的具體要求如下：外膜斜度（模鍛件外側的斜度），當模鍛件冷縮時與模壁分開，有助于模 鍛件取出：內模斜度（模鍛件封閉剖面內側斜度），當模鍛件冷縮時緊貼模壁，阻礙鍛件出模技術要求：1 .未注明內拔模角為10°,外拔模角為30。2 .未注明圓角為R33 .某些難以拔出的鍛件，須有頂出裝置將工件取出來2.2.3圓角半徑圓角半徑分為外圓角半徑和內圓角半徑。 外圓角半徑指的是鍛件上的凸圓 半徑：內圓角半徑指的是鍛件上的凹圓半徑。為了便于金屬在型槽內流動，在 模鍛件的轉角處，應當帶有適當的圓角。第三章工藝規程設計3.1 工藝路

13、線的制定3.1.1 加工方法的選擇齒輪的加工工藝路線的選擇應根據零件材料的加工工藝性、工件的結構形 狀和尺寸以及各種加工方法所能達到的加工精度而定。加工表面技術要求是決定表面加工質量最重要的因素。各加工表面的加工工藝如下:端面：粗車一精車一磨削內孔：粗膛一半精膛一精膛一磨削小端面結合齒：粗車一精車一插齒大端而漸開線齒廓：粗車一精車一滾齒一磨齒3.1.2 加工工藝路線根據齒輪零件圖上的技術要求，對毛坯采取一下加工工藝路線：鍛造-熱處理-檢查-粗車小端外圓及端面，粗膛內孔、倒角 -粗車大端 外圓及端面精車小端端面及外圓 精車大端外圓車止口 精膛內孔精 車大端面-滾齒-齒端倒角-車鎖環槽-插小端結合

14、齒-鉆孔-熱處理-磨 孔-精磨小端端面-精磨大端端面-磨齒-齒而噴丸處理-磷化處理-檢查3.1.3 加工階段劃分對于齒輪加工，按加工階段，可劃分為齒坯加工階段、齒面加工階段和表面精加工階段，工藝路線分為如下幾個階段：粗加工階段：切除大部分加工余量，加工出精基準。包括粗車小端外圓、端面， 粗膛內孔、倒角，粗車大端外圓及端面。半精加工階段：完成次要表面的加工，為精加工做準備。主要是半精膛內 孔。精加工階段：使零件達到圖樣要求。主要是精車外圓面。光整加工：對表面粗糙度和尺寸精度要求很高的表面進行光整加工。包括磨內孔，兩端面和齒面。3.1.4 工序的分散與集中采用工序集中原則：在零件的一次裝夾中，可以

15、加工好零件上的多個表 而，這樣，可以較好的保證這些表面之間的相互位置精度，同時也可以減少裝 夾工件的次數和輔助時間，并減少零件在機床之間的搬運次數和工作量，有利于縮短生產周期；可以減少機床的數量，并相應減少操作工人，節省車間面 積，簡化生產計劃和生產組織工作。3.1.5 基準的選擇定位基準分為粗基準和精基準。粗基準的選擇應遵循以下兩個原則： 合理分配加工余量；保證非加工 表面與加工表面之間的位置精度符合零件圖樣上的要求。精基準的選擇應遵循以下原則：盡可能選擇設計基準作為精基準；盡 可能選擇加工工件多個表面時都能使用的定位基準作為精基準； 兩個表面相 互位置精度以及它們自身的尺寸與形狀精度都要求

16、很高時， 可以采取互為精基 準的原則：有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻， 在精加工時應選 擇加工表面本身作為精基準。具體基準選揮如下：以大端端面作為粗基準，粗車小端外圓及端面，粗膛內孔，倒角以小端外圓表面作為基準，粗車大端外圓面和端面精基準與粗基準應保持一致插齒、滾齒時，以內孔作為定位基準磨削時以大齒分度圓作為定位基準3.1.6 熱處理工序及輔助工序的安排為保證零件強度及加工精度，需安排熱處理等輔助工序。(1) .鍛件的熱處理，消除應力，提高材料的加工工藝性能(2) .鉆孔前應進行的清洗工作(3) .檢查工序，保證符合零件圖樣所要求的技術要求3.1.7 加工工序的設計詳見機械加工工序卡

17、：3.2 機床、夾具、量具的選擇3.2.1 機床的選擇根據各待加工表面的犍點，再耋虐到提高加工效率及經透性，盡可能選擇 數控機床和專用機床。加工工序主要有車、膛、磨、齒輪成型、鉆，各機床類 型為 CA6140, Z515, Y3150, YK83250, M1432A。3.2.2 刀具的選擇根據工件的材料，刀具耐用度，再考慮到換刀時間、加工經濟性帶來的影 響，選擇的刀具如下:切槽刀、插齒刀、滾齒刀、錐柄麻花鉆、CBN砂輪、45°直頭外圓車刀、90°直頭外圓車刀。3.2.3 量具的選擇在各加工工序中，沒有出現難以測量的表面或輪廓，故長度、直徑用游標 卡尺和螺旋測微器即可；孔用

18、塞規用來檢查孔的直徑。3.2.4 夾具的選擇在零件的加工過程中，工件的定位直接關系到工件的加工質量。 而工件的 定位又和夾具息息相關。各定位夾具選擇如下：粗車小端端面和外圓，用三抓卡盤夾緊大端，大端端而用作軸向定位。大端端面加工時，同樣是用三抓卡盤夾住小端外圓面。插齒、滾齒加工，各有相應的夾具，以及磨床夾具等。鉆床夾具設計詳見第四章第四章齒輪加工機床夾具設計4.1 專用機床夾具設計目的機床夾具是機床上用以裝夾工件和引導刀具的一種裝置。具作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機床或刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。夾 具一般可分為通用夾具、專用夾具、通用可調夾具和成組夾具、組合夾具、隨 性夾具。

19、此處設計的，為供大批量生產用的專用夾具。設計專用的夾具，目的如下： 1、提高生產率2、保證加工精度3、擴大機床的使用范圍4、降低生產成本、改善工人的勞動條件4.2 機床夾具的作用與組成機床夾具是在機床上加工零件時所使用的一種工藝裝備，其主要功用是實 現工件的定位與夾緊，使工件加工時相對于機床、刀具有正確的位置，以保證 工件的加工質量和生產效率能達到設計要求。夾具通常由定位元件，夾緊裝置，對刀、引導元件或裝置，連接元件，其 他裝置或元件，夾具體等組成。夾具設計時常用的零部件的規格和型號已有國家標準或部頒標準，可直接查閱選用。4.3 機床夾具設計的基本要求(1)保證工件的加工精度夾具應采用合理的定

20、位、夾緊方案，選擇合適的定位、夾緊元件，保證工 件的加工精度。(2)提高勞動生產率夾具設計應合理，能縮短輔助時間，提高生產效率。(3)良好的加工使用性能夾具結構應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗、維修。使用簡便、安全、 可靠，減輕勞動強度。(4)經濟性好夾具元件標準化程度高，成本低廉，根據生產批量，應設計不同復雜程度 的夾具，以提高生產的經濟效益。4.4 機床夾具設計的一般步驟1 .明確設計任務與收集設計資料夾具設計的第一步是在已知生產綱領的前提下，研究被加工零件的零件 圖、工序卡、工藝規程和設計任務書，對工件進行工藝分析。其目的首先是了 解零件的結構特點、材料，確定本工序的加工表面、加工要求

21、、加工余量、定 位基準和夾緊表面及所用的機床、刀具、量具等。其次是根據設計任務收集有 關資料，如機床的技術參數。2 .擬定夾具結構方案和繪制夾具草圖確定工件的定位方案，選擇定位元件，設計定位裝置確定工件的夾緊方式，選擇夾緊裝置，設計夾緊裝置確定對刀或導向方案，設計對刀或導向元件和裝置確定夾具和機床的連接方式，設計連接元件及安裝表面確定和設計其他裝置及元件的結構形式，如分度裝置、吊裝元件等確定夾具體的結構形式及夾具在機床上的安裝方式繪制夾具草圖，并標注尺寸、公差和技術要求3 .進行必要的分析計算，審查方案，改進設計在確定夾具結構方案的過程中，進行必要的計算。 確定夾具的尺寸并繪出夾具草圖。夾具草圖如下：I4 .繪制夾具裝配總圖5 .繪制夾具零件圖，標準件給出其型號4.5專用齒輪加工夾具的設計齒輪加工夾具的工作原理：芯釉限制四個自由度，軸二 六角螺栓夾緊后起到夾緊和定位作用。4.5.1 主要部件的設計