摘要
齿轮是机械传动中应用极为广泛的零件之一。齿轮，汽车行业主要的基础传动元件，通常每辆汽车中有18~30个齿轮，齿轮的质量直接影响汽车的噪声与平稳性以及使用寿命。汽车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。变速器倒挡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。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，工艺路线的制定，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，同轴度和垂直度的选取。
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，装夹夹具，量具，加工机床。
Abstract
Mechanical transmission gear is extremely extensive one part. Gear, automotive industry, mainly on the basis of the transmission element, usually every car in 18 to 30 gears, gear directly affect the quality of the noise and the car's stability and service life.
Automobile transmission gear change output speed transmission torque plays a role, it requires working gear are relatively stringent. Transmission reverse gear should have economic high level of accuracy, wear characteristics, in order to improve the service life and efficiency of the transmission gear, the gear drive at work to have a smooth and noise to be small, the impact is not too large when combined. Choose different processing routes based on different technical requirements gears. Including how to select the method of forging blank, blank and blank allowances and tolerances, process route development, jigs and fixtures related to the process of measuring the selection process dimension tolerance, position tolerance, as well as the selection of the roughness, concentricity and vertical Degree.
Keywords: gear blank design, process route, process analysis, processing margin and tolerances, clamping fixtures, measuring tools, machine tools.
目录
摘要....................................................................................................................................................................... I Abstract.............................................................................................................................................................. I I 绪论.................................................................................................................................................................... IV 第一章齿轮零件的分析 (1)
1.1零件图（零件的正面剖视图和俯视图） (1)
1.2零件的作用 (2)
1.3图纸的完整性的准确性 (2)
1.4零件技术要求分析 (3)
1.5零件的结构工艺性分析 (3)
1.5.1零件结构 (3)
1.5.2结构工艺性分析 (3)
1.5.3零件表面硬度分析 (4)
1.6零件生产纲领 (4)
1.7零件生产类型 (4)
第二章毛坯的选择和制造方法 (5)
2.1毛坯的选择原则 (5)
2.2毛坯的制造方法 (6)
2.3毛坯的形状及加工总余量 (7)
第三章定位基准的选择 (9)
3.1 定位基准 (9)
3.2 粗基准 (10)
3.3 精基准 (10)
第四章加工工艺路线的制定及工艺装备的选择 (11)
4.1表面加工方法的选择 (11)
4.2确定加工工艺路线 (11)
4.3设备及工艺装备的选择 (13)
4.3.1 设备的选择 (13)
4.3.2 工艺装备的选择 (13)
第五章加工余量、尺寸及公差 (15)
5.1工序加工余量 (15)
第六章切削端面 (16)
6.1切削Φ78mm端面 (16)
6.2切削Φ105mm端面 (17)
6.3编辑工序卡片 (18)
结论 (20)
致谢 (21)
参考文献 (22)
绪论
随着中国汽车业的飞速发展，汽车的需求量也日益增加。而齿轮最为汽车上不可缺少的部分，其需求量自然而然的随之增加，近年来，中国齿轮行业快速发展，行业规模不断扩大，齿轮行业已成为中国机械基础件中规模最大的行业。本次论文设计的内容是齿轮中的倒挡齿轮的加工，汽车上正是有了倒挡齿轮，汽车的操作方式才有了更多的变化，因此倒挡齿轮的作用非常重要。本次毕业设计研究的主要内容围绕如何加工出倒挡齿轮而展开，步骤包括对生产纲领的确定、倒挡齿轮零件的分析、齿轮毛坯的确定、工艺规程的制定、磨内孔工具的确定以及在加工过程中各种机床、夹具的选择。同时由于齿轮是一个较复杂的几何体，加工过程较为复杂，加工精度难以确定。因此如何确定齿轮的精度等级以及依据其精度等级确定相关控制参数的公差值，是齿轮设计的关键所在。传统的设计方法是依据经验用类比法，结合查表及大量繁杂的公式计算。这样的方法工作量大，且很难保证齿轮精度设计的合理性。因此需要借助计算机辅助软件对其进行计算，对齿轮精度的设计及其相关的数据进行计算机处理，使齿轮精度的设计达到快速、准确。同时将计算出的数据在CAD图纸上进行标注，这样才能制定出正确的加工工艺及程序，制造出合格的产品。
第一章齿轮零件的分析
1.1零件图（零件的正面剖视图和俯视图）
图1-1倒档齿轮主视图
图1-2倒档齿轮截面图
1.2零件的作用
汽车变速器倒挡齿轮是汽车变速器齿轮组合中众多齿轮之一，起着改变转向，传递扭矩，实现汽车的反向行驶。使汽车的变速器到设置的倒挡来实现汽车的倒挡行驶
1.3图纸的完整性的准确性
本零件各表面加工并不困难，齿轮零件图的尺寸由两个剖视图组成，分别为齿轮正面剖视图以及零件俯视图。视图完整、尺寸、公差都必须得到保证，因为关系这后续的工艺和成型齿轮的尺寸。零件内、外轮廓描述清楚完整，零件图的粗实线、细实线、点化线的线型均符合于国家标准。有利于加工时的数据分析和计算。
1.4零件技术要求分析
零件图的尺寸比较多，但尺寸的标注必须多而不乱，这样有利于后续的工序。图纸当中有对齿面粗糙度和孔面粗糙度的要求为3.2，齿部热处理45-52HRC，齿圈经向跳动公差为0.08mm。还有一些技术要求，如还有一些技术要求，倒角为c2.5、未标注为1*45度，零件表面光洁等。
1.5零件的结构工艺性分析
1.5.1零件结构
本零件是一个双连齿轮零件，该零件是由两个不同齿廓组成，一个为m=4，z=17的齿廓，一个为m=5，z=19的齿廓，由ф40mm的圆柱连接在一起。零件中有ф20mm的孔和宽6mm的键槽。
1.5.2结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的方便性，可行性和经济性。即零件的结构应方便加工时工件的装夹、对刀、测量，结构越简单，工艺性越好。结构形式应尽量简化，同时提高切削效率。
根据零件的外形尺寸Φ105×100㎜，所以选择Φ110×105㎜的毛坯。钻孔结构相对简单，选择合适的转速和进给速率，就可以将此结构做出，为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应做出45°的倒角。
1.5.3零件表面硬度分析
硬度表示材料抵抗硬物压入其表面的能力，它是金属材料的重要性能指标之一，一般硬度越高，耐磨性越好。调质45-52HRC，该钢具有较高的硬度和耐磨性，淬火时变形较小，具有良好冲裁能力，使用时进行热处理。
1.6零件生产纲领
汽车生产企业在计划期内（常指一年）生产的汽车总量称为汽车产品的生产纲领（Q）汽车零件的年生产纲领N可按下式计算
N=Qn（1＋a％＋b％）
式中 N--汽车零件的年生产纲领（件/年）;
Q--汽车产品的年生产纲领（台/年）；
n--每台汽车产品中该零件的数量（件/台）；
ɑ％--汽车零件的备品率，是指用于维修的备品件数占装车件数的比例；
b％--汽车零件的废品率，是指废品件数占投入生产件数的比例。
生产纲领的大小对生产组织形式和零件加工过程契合重要的作用，它决定了生产的规划及工序的专业化和自动化程度，决定了所选应用的工艺方法和工艺装备。
倒挡齿轮零件的年产量为50000件/年，结合生产实际，其备品率为10%，废品率为1%，根据零件生产纲领计算公式可得：
N=Qn(1+a%+b%);
=50000(1+10%+1%);
=55500件/年；
1.7零件生产类型
生产类型通常按照汽车零件的年生产纲领，及生产企业的生产专业化程度，把汽车零件的生产类型划分为单件生产、成批生产（每批生产的数量称为批量）和大量生产三红类
型。
三种生产类型的特点如下：
单件生产:生产的汽车零件种类繁多，每种产品的产量很少，而且很少重复
生产。
成批生产：分批地生产相同的汽车零件，生产呈周期性重复。
大量生产：产量大、品种单一，企业工作场地长期重复地进行某个汽车零件的某一道工序的加工。
由上面的汽车变速器倒挡齿轮的年生产纲领和汽车倒挡齿轮的品种单一得出结论：汽车变速器倒挡齿轮生产类型采用大量生产。
第二章毛坯的选用
2.1毛坯的选择方法
选择毛坯时应该考虑如下几个方面的因素。
(1) 零件的生产纲领
(2)零件的工艺性
(3)零件的结构形状和尺寸
(4)现有的生产条件
在设计汽车变速器倒挡齿轮时，常用的加工材料有；20CrMnTi、20CrMo、20CrMnVB，40Cr、40MnB、45号钢等，在本次设计中选用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。用于制造变速器的齿轮、齿圈等。
毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。
2.2毛坯的制造方法
锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
铸造是指将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形状的铸模待其凝固成形
的加工方式。其优点为：可以生产形状复杂的零件，尤其是复杂内腔的毛坯；适应性广，工业常用的金属材料均可铸造，几克到几百吨；原材料来源广，价格低廉，如废钢、废件、
切屑等；铸件的形状尺寸与零件非常接近，减少了切削量，属于切削加工；应用广泛，农用机械中40%~70%、机床中70%~80%的重量都是铸件。缺点为：机械性能不如锻件，如组织粗大，缺陷多等；砂型铸造中，单件、小批量生产，工人劳动强度大；铸件质量不稳定，工序多，影响因素复杂，易产生许多缺陷。
冲压，是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点；其缺点为只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益的。但随着板料强度的提高，传统的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象，无法满足高强度钢板的加工工艺要求。
通过上诉锻件、铸件、冲压件的制造方法及优缺点对比，可知铸件的结构组织没有锻件的紧密，塑性与力学性能差与锻件。冲压件虽然具有薄、匀、轻、强等优点，但是其不符合对于齿轮要求，所以最终选择的毛坯制造方法为锻造。
2.3毛坯的形状及加工总余量
毛坯外形
图2-1
毛坯总余量
主要面尺寸零件尺寸毛坯余量毛坯尺寸
Ф76外圆78 6 82
Ф105外圆105 5 111
Ф4040 0 40
100长100 6 106
15厚15 3 18
表2-2
由于现在毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求越来越高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术
要求。毛坯尺寸与零件样图上的尺寸之差称为毛坯余量。
毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定，应尽量与零件相接近，力求达到少或无屑加工，以减少机械加工的劳动量。
所以确定了上述的毛坯形状以及毛坯尺寸。
第三章定位基准的选择
3.1 定位基准
合理地选择工件的定位基准是制定机械加工工艺过程时需要解决的一个十分重要的问题。它不仅影响加工顺序的安排，而且影响加工质量、成本乃至生产率。
3.2 粗基准
在机械加工工艺过程刚开始时，粗基准的使用是不可避免的。在选择的时候需要遵循的原则有以下几个。
（1）保证位置精度的原则
（2）保证余量足够的原则
（3）保证余量均匀的原则
（4）保证金属切除量最下的原则
（5）不重复使用的原则
在选择粗基准时，除了要遵循上述的原则之外，所选的基准面应平整、光洁。但在实际应用时，往往难于兼顾，甚至可能出现相互矛盾的情况。这时，应该通盘考虑，具体分析，灵活运用，确保最主要的要求。
3.3 精基准
已经加工过的定位基面所体现的定位基准，称为精基准，用精基准定位比用粗基准定位有利于保证加工质量。选择精基准时，要遵循下面的一些原则。
（1）基准重合的原则
（2）基准统一的原则遵循这一原则，就是要在尽量多的工序中，选用相同的定位基准（3）互为基准的原则对于位置精度要求较高的两个表面，应相互作为精基准，交替使用，反复加工，以保证这两个表面间的位置精度及加工余量均匀
（4）自为基准的原则对于要求加工余量小而均匀精加工工序，应选择加工表面本身为定位基准。
第四章加工工艺路线的制定及工艺装备的选择
4.1表面加工方法的选择
（1）齿圈外圆面：为标注公差尺寸，根据GB1800-97规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra3.2μm,需要粗车、半精车。
（2）Φ40㎜外圆面：为标注公差尺寸，根据GB1800-97规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra3.2μm，需要粗车、半精车。
（3）Φ20㎜内孔：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2μm，加工方法选用钻、粗铰、精铰。
（4）端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度、表面粗糙度没有要求，只需要粗车即可。
（5）齿面：齿轮模数分别为4、5，齿数分别为17、19。精度都为8GK，用铣刀铣齿即可。（6）键槽：槽宽和槽深的公差等级分别为IT9和IT12，需要粗插键槽、精插键槽。
4.2确定加工工艺路线
加工路线的的拟定，为了保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度、位置精度的技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，尽量使工序集中，来提高生产效率。除此之外，还应考虑经济效果，以降低生产成本。变速器倒挡齿轮的加工工艺路线一般是先进行毛坯的加工，然后在进行齿面的加工。齿批加工包括圆柱表面及端面的加工，按照先加工基准面及先粗后精的原则，齿坯加工可按照下述工艺路线进行：
工艺路线方案一：
工序10：毛坯进行正火热处理
工序20：粗车各外圆及各端面
工序30：钻孔ф20mm
工序40：粗绞ф20mm
工序50：调质
工序60：精绞ф20mm
工序70：半精车外圆ф105mm，ф78mm，ф40mm及各端面工序80：铣齿轮
工序90：粗插键槽
工序100：精插键槽
工序110：高频淬火
工序120：修正
工序130：终检
工艺方案二：
工序10：毛坯进行正火热处理
工序20：铣平面
工序30：钻孔
工序40：粗绞
工序50：粗车各外圆
工序60：调质
工序70:半精车外圆ф105mm，ф78mm，ф40mm及各端面工序80：精绞ф20mm
工序90:粗插键槽
工序100：精插键槽
工序110：铣齿轮
工序120：高频淬火
工序130：修正
工序140：终检
工艺方案比较分析：
第二条工艺路线，不同于第一条工艺路线是把平面铣出来，并将孔与外圆柱面的加工进行了互换，其它的先后顺序均没有变化。零件的基准有所变化，
第一条工艺路线，直接车出端面，有利于保证精度减小误差，节省拆装时间；再者先加工孔，确定了精基准，符合基准重合原则，有利于提高其他部分的加工精度。
第二条工艺路线，增加了铣平面，要换床，拆装过程中会产生误差，先加工外圆柱面再加工孔，改变了精基准，以外圆柱面为精基准，违反了基准重合原则。
从保证精度的前提下，选择第一条工艺路线进行生产。
4.3设备及工艺装备的选择
4.3.1 设备的选择
选择设备时，要遵循以下的原则。
（1）设备的工作区域尺寸应该与工件的轮廓尺寸相适应。
（2）设备的加工精度、功率、刚度及切削用量范围应该与工件工序的加工性质相适应（3）设备的生产率应该与加工零件的生产类型相适应
（4）要充分利用现有的设备
（5）合理选用数控机床、加工中心等先进制造设备和成组加工。设备确定后，有时还需根据其负荷率对工艺路线进行修订，对工序的内容进行相应的调整。
4.3.2 工艺装备的选择
工艺装备包括机床、夹具、切削工具和检量具等，工艺装备的选用不仅影响工件的加工质量和生产效率，而且会影响工序的经济效益。
（1）量具的选择；正确合理的选用量具是保证产品零件质量的重要条件之一。但选择量具要考虑多方面的因素。例如，测量误差和加工误差之间的分配，被测对象的精度要求，
结构尺寸的大小、形状、重量和所用的材料，加工的工艺条件、批量、使用测量器具的精确度和经济性等等。因此选择量具是一个比较复杂的问题。要正确合理地选用量具，必须根据实际情况进行具体分析。本次设计以保证测量精度为前提，并考虑经济，操作使用方便等问题，并根据大批量生产类型，所以选择高生产率的专用检查仪。
（2）刀具的选择；主要取决于各工序所采用的加工方法、工件材料、加工精度、生产率和经济性等，尽量选用标准刀具。20CrMnTi属于易加工合金钢，硬度较低，各种机床所带有的通用刀具就可以满足加工需求。
（3）夹具的选择；数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求，一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能防调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，重点考虑以下几点。
1.单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。
2.在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。
3.零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时问。
4.夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、关紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。
5.为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工可以采用多工位、气动成液压夹具。
此外，为了提高数控加工的效率，在成批生产中还可以采用多位、多件夹具。
在此零件的加工过程中，除了滚齿，插齿与各个面的磨削加工需要设计专用的夹具外，其他加工工序只需要通用夹具即可（如三爪
第五章加工余量、尺寸及公差
各主要加工面的工序余量用查表法和经验估算法综合确定。因毛坯总余量已由毛坯在设计阶段定出，故粗加工工序余量减去精加工，半精加工余量之和而得出。工序尺寸由后续加工的工序尺寸加上名义工序余量简单求得。
工序加工余量
（余量）
工序尺寸IT 公差
粗车ф78mm端面3mm 103mm 11 +0.22
粗车ф78mm外圆 3.9mm Ф78.1mm 13 +0.46
粗车ф40mm外圆4mm Ф41mm 13 +0.39
粗车ф78mm齿厚15mm 2mm 16mm 11 +0.11
粗车ф105mm端面2mm Ф101mm 11 +0.22
粗车ф105mm外圆 3.9mm Ф107.1mm 13 +0.54
粗车ф105mm齿厚15mm 2mm 16mm 11 +0.11
钻孔ф20mm 18mm Ф18mm 13 0
-0.33 粗绞ф20mm 1.94mm Ф19.94mm 10 0
-0.084 精绞ф20mm 0.06mm Ф20mm 8 +0.027
半精车外圆ф78mm 端面0.5mm 100.5mm 9 +0.087
半精车外圆ф78mm 1.1mm Ф78mm 10 0
-0.12 半精车外圆ф40mm 1mm Ф40mm 10 0
-0.1
半精车ф78mm齿厚15mm 1mm 15mm 9 +0.043
半精车外圆ф105mm端面1mm 100mm 9 +0.087
半精车外圆ф105mm 2.1mm Ф105mm 10 +
-0.14
半精车ф105mm齿厚15mm 1mm 15mm 9 +0.043
四川交通职业技术学院毕业设计(论文)
5.1工序加第六章 切削端面
6.1切削Φ78mm 端面
（1）切削深度 单边余量Z=3mm ，分4次切削，每次1mm(第一刀走空刀) (2) 刀具的选择，型号为MCLNL2525M12N 。（95°复合压紧式克转位左偏外圆车刀）
（3）刀片的选择，信号为CNMG120404FLCF （80°菱形刀片）刀尖半径为0.4mm （4）车床的选择，型号为CA620-1.
（5）2.进给量f 根据《切削用量简明手册》（以下称简明手册）表 1.4当刀 f=0.5～0.7mm/r
按CA620-1车床说明书（见《切削手册》表1.30），取f=0.5mm/r （6）确定机床主轴转速
455766.108*10001000≈==
π
πdw v n c s (r/min) 按照机床说明书（见《工艺手册》表4.2-8）与455r/min 相近的机床转速为450及500r/min
,现取w n =450r/min 。如果选w n =500r/min ，则转速损失太大，所以主轴切削速度v=450r/min 工序过程如下：
（1） 第一次走刀，走空刀所有刀具与毛坯没有接触，毛坯尺寸为106mm 。 （2） 第二次走刀，走刀深度为z=1mm ，所以剩下的毛坯尺寸为105mm 。 （3） 第三次走刀，走到深度为z=1mm ，剩下的毛坯尺寸为104mm 。 （4） 第四次走刀，走刀深度为z=1mm ，剩下的毛坯尺寸为103mm 。
粗拉键槽 5.6×2.4 5.6×2.4 精拉键槽
0.4×0.4
6×2.8
唐山工业职业技术学院 毕业设计说明书 设计（论文）题目倒档齿轮加工工艺 规程制定 学生姓名_ _张晓亮_ _班级 07机电14____ 专业 ____ _机电一体化______________ 指导教师_ 李淑艳___辅导教师________ （完成日期） 2009 年月日
根据高等职业教育的方针政策，高等职业教育要培养一批高技能应用型人才。不仅要有过硬的理论知识，而且要具备高的动手能力和创新意识。本人积极响应院领导和专业教师的号召，竭尽全力完成毕业设计，练就自己的动手能力和创新意识！ 毕业设计是我们在大学期间学完专业所有课程后所要进行的一个重要环节，这是我们对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在几年的学习中占有重要的地位。是利用所学知识解决实际问题能力的具体体现。此次设计既是对我们的一次锻炼，也是一次挑战。在设计过程中，通过搜集和整理相关资料、查阅大量的手册、国家标准和相关技术政策，不仅使我们增长了见识，也开阔了视野。 毕业设计的课程也是一次综合性的理论联系实际的训练过程，是我们从学校走向工作岗位的一个过度环节。我希望能够通过这次毕业设计，对将来要从事的工作进行一次适应性训练，希望在设计中能够锻炼自己独立工作和综合分析的能力，为今后工作打下一个坚实的基础，树立一个良好的开端，这个阶段也将在我的大学生活中留下深刻的印象。 就我而言，希望通过这次课程设计，对自己今后从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础由于能力所限，设计中尚有许多不足之处，希望各位教师给予批评指教，敬请尊敬的院领导和专业教师提出宝贵意见和建议！ 设计人:张晓亮 2010年月日
浅谈双联齿轮的加工工艺 叶尘超 摘要：齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，其功用是按规定的传动比传递运动和动力，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。 齿轮的组成结构一般有轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。 齿轮还可按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮；按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮。 本次设计通过对双联齿轮的结构分析，制定相应的加工路线，制作一个双联齿轮零件，并设计相配套的量规量具。 关键词：双联齿轮加工工艺加工阶段 绪言 双联齿轮就是两个齿轮连成一体.这种双联齿轮在轮系中(变速器)被称为滑移齿轮,它的作用就是改变输出轴的转速或速度.齿轮箱里,有滑移齿轮就可以有多种转速或速度,没有滑移齿轮就只有一种转速或速度。齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状，但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式，可分为直齿、斜齿、人字齿等；按照轮体的结构特点，齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等。
1 齿轮的功用与结构特点 齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状，但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式，可分为直齿、斜齿、人字齿等；按照轮体的结构特点，齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等，如图1所示。 图1 圆柱齿轮的结构形式 在上述各种齿轮中，以盘形齿轮应用最广。盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。其轮缘具有一个或几个齿圈。单齿圈齿轮的结构工艺性最好，可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿；双联或三联等多齿圈齿轮(图1b、c)。当其轮缘间的轴向距离较小时，小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制，通常只能选用插齿。如果小齿圈精度要求高，需要精滚或磨齿加工，而轴向距离在设计上又不允许加大时，可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构，以改善加工的工艺性。 齿轮的结构形式好多在此我设计的是双联齿轮，双联齿轮就是两个齿轮连成一体。这种双联齿轮在轮系中(变速器)被称为滑移齿轮,它的作用就是改变输出轴的转速或速度.齿轮箱里,有滑移齿轮就可以有多种转速或速度,没有滑移齿轮就只有一种转速或速度。
目录 第一章任务书 (1) 第二章前言 (3) 第三章零件的分析 (3) 第四章毛坯的选择 (4) 第五章工艺规程的设计 (5) 第六章填写工艺过程卡和工序卡 (14)
第七章夹具的设计 (14) 第八章心得体会 (15) 第九章参考文献 (16) 第二章前言 机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合机械制造工艺中的基本理论,并能结合生产实习中学到的实践知识,独力的分析和解决工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法通过此设计，使我加深了对机械设计基础及有关专业课程知识
的了解，提高了熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及技术文件等基本技能及综合运用这些知识的能力，并为在今后学习本专业和进行此类设计打下了坚实的基础，对自己将来设计产品有很大的帮助。 由于能力所限,经验不足,设计中还有许多不足之处,希望各位老师多加指点。 第三章零件的分析 一、零件技术要求的分析 （1）齿顶圆Φ750.141h11对孔Φ75有公差为0.056的径向的跳动要求。 （2）两端面对孔轴线分别有公差为0.02的端面圆跳动要求。 （3）键槽两侧面对孔轴线有公差为0.03的对称要求。 二、零件的工艺分析 由附图一得知,其材料为40Cr。该材料具有较高的硬度,耐磨性,耐热性。主要加工表面是齿轮的齿面：表面质量要求是0.8和内圈
的端面：表面要求达到1.6,还有齿轮内径表面质量要求达到1.6。 第四章毛坯的选择 一、该零件材料为40Cr,齿轮的内孔Φ195和外圆直径Φ750.14,都是直径比较大的圆,又由题目的生产纲领为3000件/年,由参考文献表5.6(划分生产类型的参考数据)可知该零件批量生产为大批量生产,毛坯应选用锻造。毛坯的锻造方法用模锻。 二、模锻锻件机械性能较好,有较高的强度和冲击韧性,但是毛坯的形状不宜复杂,如轴类和齿轮类零件的毛坯常用锻造。 三、锻造毛坯的工艺特点 参考文献[1]表9-1,常用毛坯的制造方法与工艺特点：
第一篇齿轮加工基础知识 第三章齿轮加工方法及工艺过程 第一节齿轮加工方法 一、齿轮常用材料及其力学性能 齿轮的轮齿在传动过程中要传递力矩而承受弯曲、冲击等载荷。通过一段时间的使用，轮齿还会发生齿面磨损、齿面点蚀、表面咬合和齿面塑性变形等情况而造成精度丧失，产生振动和噪声等故障。齿轮的工作条件不同，轮齿的破坏形式也不同。选取齿轮材料时，除考虑齿轮工作条件外，还应考虑齿轮的结构形状、生产数量、制造成本和材料货源等因素。一般应满足下列几个基本要求： ! " 轮齿表面层要有足够的硬度和耐磨性。 # " 对于承受交变载荷和冲击载荷的齿轮，基体要有足够的抗弯强度与韧性。 $ " 要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。 齿轮的常用材料及其力学性能见表! % $。 二、常用齿形加工方法 齿轮齿形的加工方法，有无切屑加工和切削加工两大类。 无切屑加工方法有：热轧、冷挤、模锻、精密铸造和粉末冶金等。 切削加工方法可分为成形法和展成法两种，其加工精度及适用范围见表! % &。
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第三章齿轮加工方法及工艺过程 表! " # 常用的齿轮材料及其力学性能 力学性能 材 牌号热处理强度极限屈服极限疲劳极限极限循环次数料硬度 !（$%&’）!（(%&’）! " !（%&’）!) 正火!*) , !-)./ *)) #1) 1+) #* 调质 !0) , 1#)./ 5*) #*) 12) 优 !) 正火!2) , 1))./ 5!) , 2)) #5) 15) , #)) 质 调质 碳11) , 1*)./ 2*) , 0)) +*) #1) , #5) 素 钢 +* 整体淬火+) , +*.34 !))) 2*) +#) , +*) （# , +）6 !)2 表面淬火+* , *).34 2*) +*) #1) , #5) （5 , -）6 !)2 #*78%9 调质1)) , 15)./ 2*) *)) #-) !)2 调质1*) , 1-)./ 0)) , !))) -)) +*) , *)) +)4: 整体淬火（+ , 5）6 !)2 +178%9 +* , *).34 !+)) , !5)) !))) , !!)) **) , 5*) 合+)%9/ 表面淬火*) , **.34 !))) -*) *)) （5 , -）6 !)2 金 1)4: 钢1)78%9 渗碳淬火*5 , 51.34 -)) 5*) +1) （0 , !*）6 !) 2 1)%9/ !-4:%9;8 渗碳淬火 *5 , 51.34 !!*) 0*) **) 1)%9?#* !+) , !25./ *)) #)) 1#) >?+* 正火!5) , 1!)./ **) #1) 1+) 钢 >?** !-) , 1!)./ 5)) #*) 15) !)2 .;1)) !2) , 1#)./ 1)) !)) , !1) 铸 .;#)) !0) , 1*)./ #)) !#) , !*) 铁@;+)) 正火!*5 , 1))./ +)) #)) 1)) , 11) @;5)) 1)) , 12)./ 5)) +1) 1+) , 15) 塑 %A 尼龙 1)./ 0) 5) 料 夹布胶木#) , +).34 -* , !)) · !2·
圆柱齿轮齿形加工方法和加工方案 一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。为了获得符合精度要求的齿轮，整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。齿形加工方法很多，按加工中有无切削，可分为无切削加工和有切削加工两大类。 无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。无切削加工具有生产率高，材料消耗少、成本低等一系列的优点，目前已推广使用。但因其加工精度较低，工艺不够稳定，特别是生产批量小时难以采用，这些缺点限制了它的使用。 齿形的有切削加工，具有良好的加工精度，目前仍是齿形的主要加工方法。按其加工原理可分为成形法和展成法两种。 成形法的特点是所用刀具的切削刃形状与被切齿轮轮槽的形状相同，如图9-3所示。用成形原理加工齿形的方法有：用齿轮铣刀在铣床上铣齿、用成形砂轮磨齿、用齿轮拉刀拉齿等方法。这些方法由于存在分度误差及刀具的安装误差，所以加工精度较低，一般只能加工出9 ~10级精度的齿轮。此外，加工过程中需作多次不连续分齿，生产率也很低。因此，主要用于单件小批量生产和修配工作中加工精度不高的齿轮。 展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的，用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。齿数不同的齿轮，只要模数和齿形角相同，都可以用同一把刀具来加工。用展成原理加工齿形的方法有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。展成法的加工精度和生产率都较高，刀具通用性好，所以在生产中应用十分广泛。 一、滚齿 （一）滚齿的原理及工艺特点
滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理，相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合，见图9-24所示。滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮，又能加工蜗轮；既可加工渐开线齿形，又可加工圆弧、摆线等齿形；既可加工大模数齿轮，大直径齿轮。 滚齿可直接加工8~9级精度齿轮，也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度，但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成，参加切削的刀齿数有限，因而齿面的表面粗糙度较粗。为了提高滚齿的加工精度和齿面质量，宜将粗精滚齿分开。（二）滚齿加工质量分析 1.影响传动精度的加工误差分析 影响齿轮传动精度的主要原因是在加工中滚刀和被切齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮的径向误差；相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮的切向误差。 (1)齿轮的径向误差齿轮径向误差是指滚齿时，由于齿坯的实际回转中心与其基准孔中心不重合，使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的周节累积公差，如图9—4所示。 齿轮的径向误差一般可通过测量齿圈径向跳动△Fr反映出来。切齿时产生齿轮径向误差的主要原因如下： ①调整夹具时，心轴和机床工作台回转中心不重合。 ②齿坯基准孔与心轴间有间隙，装夹时偏向一边。 ③基准端面定位不好，夹紧后内孔相对工作台回转中心产生偏心。
前言 根据高等职教育的方针政策，高等教育要培养一批高技能应用型人才。不仅要有过硬的理论知识，而且要具备高的动手能力和创新意识。本人积极响应院领导和专业教师的号召，竭尽全力完成课程设计，练就自己的动手能力和创新意识！ 课程设计是我们在大学期间学完专业所有课程后所要进行的一个重要环节，这是我们对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在学习中占有重要的地位。是利用所学知识解决实际问题能力的具体体现。此次设计既是对我们的一次锻炼，也是一次挑战。在设计过程中，通过搜集和整理相关资料、查阅大量的手册、国家标准和相关技术政策，不仅使我们增长了见识，也开阔了视野。 课程设计的课程也是一次综合性的理论联系实际的训练过程，是我们从学校走向工作岗位的一个过度环节。我希望能够通过这次毕业设计，对将来要从事的工作进行一次适应性训练，希望在设计中能够锻炼自己独立工作和综合分析的能力，为今后工作打下一个坚实的基础，树立一个良好的开端，这个阶段也将在我的大学生活中留下深刻的印象。 就我而言，希望通过这次课程设计，对自己今后从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础 由于能力所限，设计中尚有许多不足之处，希望各位教师给予批评指教，敬请尊敬的院领导和专业教师提出宝贵意见和建议！ 设计人:陈德发、杜道 2011年 07 月05 日
目录 一、零件图的分析…………………………………………………… 1.1零件的功用…………………………………………………… 1.2图纸的完整性和正确性………………………………………… 1.3零件的技术要求分析…………………………………………… 1.4零件的结构工艺性分析………………………………………… 二、毛坯的选择…………………………………………………… 2.1确定毛坯种类及制造方法……………………………………… 2.2毛坯的形状及加工总余量……………………………………… 三、定位基准的选择……………………………………………… 3.1精基准的选择…………………………………………………… 3.2粗基准的选择…………………………………………………… 四、工艺路线的拟定………………………………………………… 4.1表面加工方法的选择……………………………………………… 4.2确定加工工艺路线（要求两套工艺方案）………………………… 4.3工艺方案的技术经济分析……………………………………… 五、确定工序加工余量、工序尺寸及公差…………………………… 5.1选择工序加工余量…………………………………………… 5.2计算工序尺寸及公差…………………………………………… 六、确定切削用量及工时定额……………………………………… 七、工艺过程卡片………………………………………………… 八、工序卡片………………………………………………… 九、参考文献书目……………………………………………………
箱体类零件加工工艺 箱体零件是机器或部件的基础零件，轴、轴承、齿轮等有关零件按规定的技术要求装配到箱体上，连接成部件或机器，使其按规定的要求工作，因此箱体零件的加工质量不仅影响机器的装配精度和运动精度，而且影响机器的工作精度、使用性能和寿命。下面以图1所示齿轮减速箱体零件的加工为例讨论箱体类零件的工艺过程。 图1 某车床主轴箱体简图
箱体类零件的结构特点和技术要求分析 图3所示零件为某车床主轴箱体类零件，属于中批生产，零件的材料为HT200铸铁。一般来说，箱体零件的结构较复杂，内部呈腔形，其加工表面主要是平面和孔。对箱体类零件的技术要求分析，应针对平面和孔的技术要求进行分析。 1．平面的精度要求箱体零件的设计基准一般为平面，本箱体各孔系和平面的设计基准为G面、H面和P面，其中G面和H面还是箱体的装配基准，因此它有较高的平面度和较小表面粗糙度要求。 2．孔系的技术要求箱体上有孔间距和同轴度要求的一系列孔，称为孔系。为保证箱体孔与轴承外圈配合及轴的回转精度，孔的尺寸精度为IT7，孔的几何形状误差控制在尺寸公差范围之内。为保证齿轮啮合精度，孔轴线间的尺寸精度、孔轴线间的平行度、同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，均应有较高的要求。 3．孔与平面间的位置精度箱体上主要孔与箱体安装基面之间应规定平行度要求。本箱体零件主轴孔中心线对装配基面（G、H面）的平行度误差为0.04mm。 4．表面粗糙度重要孔和主要表面的粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度，本箱体零件主要孔表面粗糙度为0.8μm，装配基面表面粗糙度为1.6μm。 箱体类零件的材料及毛坯 箱体零件的材料常用铸铁，这是因为铸铁容易成形，切削性能好，价格低，且吸振性和耐磨性较好。根据需要可选用HT150～350，常用HT200。在单件小批量生产情况下，为缩短生产周期，可采用钢板焊接结构。某些大负荷的箱体有时采用铸钢件。在特定条件下，可采用铝镁合金或其它铝合金材料。 铸铁毛坯在单件小批生产时，一般采用木模手工造型，毛坯精度较低，余量大；在大批量生产时，通常采用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。单件小批生产直径大于50mm的孔，成批生产大于30mm的孔，一般都铸出预孔，以减少加工余量。铝合金箱体常用压铸制造，毛坯精度很高，余量很小，一些表面不必经切削加即可使用。 箱体类零件的加工工艺过程 箱体零件的主要加工表面是孔系和装配基准面。如何保证这些表面的加工精度和表面粗糙度，孔系之间及孔与装配基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度，是箱体零件加工的主要工艺问题。 箱体零件的典型加工路线为：平面加工－孔系加工－次要面（紧固孔等）加工。 图1车床主轴箱体零件，其生产类型为中小批生产；材料为HT200；毛坯为铸件。该箱体的加工工艺路线如表1。 表1车床主轴箱体零件的加工工艺过程
实习报告——主动齿轮工艺流程 主动齿轮工艺流程：精车1---精车2----滚齿----磨棱----剃齿-----清洗-----热处理-----磨内孔-----清洗。 一：铸造毛坯齿轮的毛坯加工在整个齿轮加工过程中占有很重要的地位。齿面加工和检测所用的基准必须在齿轮毛坯加工阶段加工出来，同时齿坯加工所占工时比例较大，对生产效率和齿轮加工质量都具有很大影响，余量过多将导致后续半精加工和精加工所需加工的量增多，耗时增加，降低生产效率；若余量过少，则后续加工需特别谨慎，否则将超出齿轮设计精度尺寸使得产品不合格。毛坯为铸造件，具体形状如下图1。 图1 二：精车外轮廓使其达到尺寸要求。先夹内孔粗车外轮廓，再以外轮为基准粗车内孔，再以内孔为基准精车外轮廓，达到尺度要求。 三：精车端面使其达到尺寸要求。以一端面为基准，粗车另一端面，再以粗车后端面为基准，粗车另一端面，再精车端面使其达到尺寸要求。如图2。 图2
四：滚齿，滚切齿轮属于展成法，可将看作无啮合间隙的齿轮与齿条传动。当滚齿旋转一周时，相当于齿条在法向移动一个刀齿，滚刀的连续传动，犹如一根无限长的齿条在连续移动。当滚刀与滚齿坯间严格按照齿轮于齿条的传动比强制啮合传动时，滚刀刀齿在一系列位置上的包络线就形成了工件的渐开线齿形。随着滚刀的垂直进给，即可滚切出所需的齿廓。成型如下图3。 图3 五：磨棱，磨棱工艺是为了倒角与去毛刺，齿轮作为重要的传动件，由于毛刺的存在，影响其外表，传动精度，再加工及装配，并且产生传动噪音，以至于使齿轮的性能可靠性，寿命和润滑效果下降，更主要是降低了齿轮的质量。而磨棱倒角机恰是一种很好的用于齿轮去除毛刺的设备。这一步也正是为了倒角与去毛刺，为后面的的工艺做准备。 六：剃齿，剃齿可以加工直齿和斜齿的内、外圆柱齿轮，生产效率高、加工表面光洁。是齿轮加工的精加工部分剃齿加工原理相当于一对斜齿轮作双面无侧隙啮合的过程。加工状态如下图4所示。剃齿刀实质上是一个高精度的斜齿轮，在齿面上开有小槽，沿渐开线方向形成刀刃，另一个是被加工齿轮。剃齿时，经过预加工的工件齿轮装在心轴上，在机床工作台上的两顶尖之间可以自由转动；剃齿刀装在机床的主轴上，与工件作无侧隙的螺旋齿轮啮合传动，带动工件旋转。根据啮合原理两者在齿长法向上的速度分量相等。 图4
1.倒挡活塞及内外密封环同时装入箱体（铜棒轻敲） 2.装入倒挡行星轮架组合件 （2.1）行星轮（1个）、滚针（22）和挡圈装配（2个） （2.2）倒档行星架的上线，装行星轮轴 （2.3）倒档行星架上装配4个行星轮 （2.4）用垫片、螺栓紧固4根行星轮
3.装入8张摩擦片（被、主动片各4片，被动片缺口对齐）、摩擦片 隔离架，同时箱体侧面装入销子（固定隔离架） 4.装入一档油缸体，测量中盖安装间隙，取出一档油缸 5.装入一档小总成（太阳轮、内齿圈同时与倒挡行星轮啮合） （5.1）行星轮（1个）、滚针（22）和挡圈装配（2个） （5.2）一档行星架的上线，装入4个行星轮和轮轴
（5.3）装入固定行星轮轴的止动盘 （5.4）装倒挡齿圈，并用卡圈固定 （5.5）装太阳轮（外圈与一档行星架紧配合，铜棒） （5.6）装直接档连接盘，并用螺栓紧固 6.一档齿圈和5张摩擦片同时装入箱体（齿圈与一档行星轮啮合），然后装入剩余的3张摩擦片 7.装入16根弹簧和16根销子和固定板（隔离架缺口处）
8.装入一档油缸体和活塞体合件（铜棒轻敲活塞装入一档油缸体，固定板与油缸体缺口对齐） 9.装入配对中盖，紧固8个中盖螺栓（140N.M）（中盖需要现场加工） 10.翻转箱体90°，装入输出轴齿轮和输出轴
11.装入后支撑轴承6312（铜棒），同时装入孔用挡圈 12.翻转箱体-90°，调整轴承内圈与轴配合到位（铜棒） 13.装入前输出滚子轴承92312（铜棒），孔用挡圈 14.装入骨架油封（铜棒）
15.吊装三轴总成（三轴输入端轴承与中盖的紧配合，敲击达到极限） （15.1）吊装中间输出齿轮，装入直接档油缸体（直接档油缸体上需敲入3支定位销） （15.2）在活塞上装入内外旋转油封，活塞体整体装入油缸体内（定位销对孔，铜棒轻敲到位） （15.3）在活塞上方装入盘行弹簧，装入轴用挡圈
30 个机械零件的加工工艺 1、齿轮 图9－17 所示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6 级，其加工工艺过程见表9－6。从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。 齿号ⅠⅡ齿号ⅠⅡ 模数22基节偏差±0.016±0.016 齿数 2842齿形公差 0.0170.018 精度等级7GK7JL齿向公差0.0170.017 公法线长度变动量0.0390.024公法线平均长度21.36 0 － 0.05 27.6 0 －0.05 齿圈径向跳 0.0500.042跨齿数45 动 齿轮的主要加工面 1. 齿轮的主要加工表面有齿面和齿轮基准表面，后者包括带孔齿轮的基准 孔、切齿加工时的安装端面，以及用以找正齿坯位置或测量齿厚时用作测量基准的齿顶圆柱面。 2 ．齿轮的材料和毛坯 常用的齿轮材料有15 钢、45 钢等碳素结构钢；速度高、受力大、精度高的齿轮常用合金结构
钢，如20Cr，40Cr，38CrMoAl，20CrMnTiA 等。 齿轮的毛坯决定于齿轮的材料、结构形状、尺寸规格、使用条件及生产批量等因素，常用的有棒料、锻造毛坯、铸钢或铸铁毛坯等。 三．直齿圆柱齿轮的主要技术要求， 1 ．齿轮精度和齿侧间隙 GBl0095 《渐开线圆柱齿轮精度》对齿轮及齿轮副规定了12 个精度等级。其中，1～2级为超精密等级；3—5级为高精度等级；6～8 级为中等精度等级；9～12级为低精度等级。用切齿工艺方法加工、机械中普遍应用的等级为7 级。按照齿轮各项误差的特性及它们对传动性能的主要影响，齿轮的各项公差和极限偏差分为三个公差组（表13—4）。根据齿轮使用要求不同，各公差组可以选用不同的精度等级。 齿轮副的侧隙是指齿轮副啮合时，两非工作齿面沿法线方向的距离（即法向侧隙），侧隙用以保证齿轮副的正常工作。加工齿轮时，用齿厚的极限偏差来控制和保证齿轮副侧隙的大小。 2 ．齿轮基准表面的精度齿轮基准表面的尺寸误差和形状位置误差直接影响齿轮与齿轮副的精 度。因此GBl0095 附录中对齿坯公差作了相应规定。对于精度等级为6～8 级的齿轮， 带孔齿轮基准孔的尺寸公差和形状公差为IT6-IT7 ，用作测量基准的齿顶圆直径公差为IT8 ；基准面的径向和端面圆跳动公差，在11-22 μm之间（分度圆直径不 大于400mm的中小齿轮）。 3 ．表面粗糙度齿轮齿面及齿坯基准面的表面粗糙度，对齿轮的寿命、传动中的噪声有一定的 影响。6～8 级精度的齿轮，齿面表面粗糙度Ra 值一般为0．8—3．2μm，基准孔为0．8—1．6 μm，基准轴颈为0．4—1．6μm，基准端面为1．6～3．2 μ m，齿顶圆柱面为3．2μm。 三、直齿圆柱齿轮机械加工的主要工艺问题 1 ．定位基准齿轮加工定位基准的选择应符合基准重合的原则，尽可能与装配基准、测量基准 一致，同时在齿轮加工的整个过程中（如滚、剃、珩齿等）应选用同一定位基 准，以保持基准统一。 带孔齿轮或装配式齿轮的齿圈，常使用专用心轴，以齿坯内孔和端面作定位基准。这种方法定位精度高，生产率也高，适用于成批生产。单件小批生产时，则常用外圆和端面作定位基准，以省去心轴，但要求外圆对孔的径向圆跳动要小，这种方法生产率较低。 2 ．齿坯加工 齿坯加工主要包括带孔齿轮的孔和端面 (1) 齿坯孔加工的主要方案如下： 1) 钻孔一扩孔一铰孔一插键槽
圆柱齿轮加工工艺过程 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产批量及生产条件不同而采用不同的工艺方案。下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。 一、普通精度齿轮加工工艺分析 （一）工艺过程分析 图示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6级，其加工工艺过程见表1。 从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。
双联齿轮加工工艺过程
加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。 第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。 加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。 加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。以修整
车床主轴箱齿轮 机械加工工艺过程设计 （机电09级） 1．问题提出 零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而机械加工工艺过程制定的是否合理将直接影响零件的加工精度。针对车床主轴箱齿轮，应用所学的机械制造基础知识进行一次加机械工工艺过程设计的综合性工程应用训练。 2．专题研究的目的 （1）掌握零件主要部分技术要求的分析方法； （2）掌握零件材料的选择方法和确定毛坯的制备方法及工艺； （3）掌握工艺分析方法； （4）掌握定位基准的选择方法； （5）掌握制定出合理的零件加工顺序的原则和方法； （6）掌握制定出合理的零件加工路线的方法。 3．研究内容 图1所示为车床的一根传动轴车床主轴箱齿轮，完成该齿轮零件的机械加工工艺过程设计。 工艺设计的具体内容包括： 1、进行零件主要部分的技术要求分析研究； 2、确定齿轮的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺； 3、进行加工工艺分析； 4、确定定位基准；
5、制定齿轮的加工顺序； 6、制定齿轮的加工路线； 4．设计过程 4.1零件主要部分的技术要求分析研究 (1)齿轮的工作面为齿面，在传动过程中接触的两齿面会产生一定相互滑动，导致齿面磨损。严重时，会加大齿侧间隙而引起传动不平稳和冲击。为保证传动的平稳性，并且减小摩擦，应采用较高的表面粗糙度，此处选择2.5um. (2)齿轮Φ40H7内孔表面与传动轴为过盈配合，内孔表面为摩擦表面，应采取较高的表面粗糙度要求，此处选择2.5um. (3)齿轮端面和齿顶面为非工作表面，表面粗糙度要求较低，此处为5um. (4)齿轮端面采用端面圆跳动，既保证了端面与基准轴的垂直度要求又保证
了齿轮轴向的圆柱度要求。 (5)Φ40H7内孔选用直线度、垂直度、圆柱度等形位公差，保证了内孔对基准轴的高精度要求。 4.2确定齿轮的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺 1、选择齿轮的材料时，需考虑到机床齿轮工作平稳，无强烈冲击，负荷不大，转速中等，对齿轮强度和韧性的要求不高，但材料要有高的硬度和好的耐磨性。另外综合选用材料的经济因素，选用45#钢。 2、毛坯的制备方法 锻造：下料—自由锻—正火处理 3、热处理工艺：正火或调质处理后再经高频感应加热表面淬火，齿面硬度可达52HRC，齿心硬度为220～250HBS，能够满足性能要求。 ○1正火：将齿轮放入炉中加热到840-8800C，保温约3小时。出炉后在空气中冷却。 目的：充分消除锻造内应力，细化晶粒，适当提高齿轮的硬度，为以后的机加工做性能准备，同时为后序的热处理做组织准备。 ○2表面淬火+回火 表面淬火：利用感应加热淬火装置，只对轮齿部位进行局部感应加热表面淬火。工艺：将齿轮置于感应器内，通入交流电，轮齿温度达到860-9000C后，随即用水快速冷却，淬火后表面不得有裂纹。目的：提高轮齿表面硬度和耐磨性，淬火后表面硬度可达到48-53HRC，淬硬层可达3-4mm。 回火:将齿轮放入炉中加热到200-2400C，保温约1h，出炉后在空气中冷却。目的：消除淬火内应力，防止变形和开裂；获得稳定的组织，保证尺寸稳定性；
倒挡齿轮 故渐开线直齿圆往齿轮传动的正确啮合条件又可表述为:两轮的模数和压力角必须分别相等。 6. 4. 2齿轮传动的无侧隙啮合条件 一对齿轮在传动时，每个齿只有一侧齿廓为工作面，而另一侧齿廓为非工作面。 两个轮齿的非工作面间留有一定的间隙，此间隙称为齿侧I`d]隙，简称侧隙，如图6-16 第6幸音枪机构原理与设计 129 所示。侧隙的作用是防1I齿轮机构由于制造和装配误差、轮齿受力变形，以及摩擦发热而膨胀所引起的挤轧现象。但侧隙的存在却会在街轮反向转动时产生齿间冲击， 影响齿轮传动的平稳性.因此，这个侧晾只能很小.通常是山制造公差来保证的，所 以齿轮的运动设计仍是按无侧隙啮合进行的。 ⑩从第二轴后端取下一挡和倒挡齿轮，用螺丝刀把止推环锁销紧压住;然后转动止推环取 ’下止推环，退出止推环时防it止推环锁销被弹簧弹出。 ⑥从变速器壳体卜拆掉中间轴前轴承盖，后轴承盖，撬开后轴承锁片，拧下锁紧螺母;然后 拆掉例挡检查孔盖，取下倒挡齿轮轴侦片;最后利用倒挡轴后端的螺纹孔，用专用工具将倒挡 轴拔出.并从倒挡检查孔盖取下倒挡齿轮和轴承及轴承隔套。 ⑩将铜棒顶在中间轴前端，用锤敲击铜棒，可使中间袖总成带后轴承向壳体外脱出，此时 用拉力器拉下后轴承。这样可将中间轴总成从壳体内由上方取出;再用铜棒顶住中间轴前轴 承外圈，敲击铜棒，取出前轴承。 0从中Pii轴下取下挡圈，用压床将常啮合齿轮压出.再取下挡圈，用压床将四挡齿轮、三挡 齿轮，二挡齿轮压出。地磅 O变速器盖L操纵机构的拆装。 a.拆去变速器顶盖紧固螺栓，拆去操纵杆弹簧、顶盖总成，即可全部解体。 卜.拆除二挡和三挡变速叉，四挡和五挡变速叉，一倒挡变速叉，一例挡导块上的钢丝锁线 并拧下变速又!七动螺栓。 。.用专用一具项住变速叉抽的后端，用力冲击，使变速又轴顶塞片。这样变速叉轴从盖前 端脱出.当变速叉轴从内脱出一定距离时，可用手握住，边转动边慢慢向前拉出，防止锁止弹簧 和钢球从盖中弹出，取出轴同时，可-一取下变速叉。 (2) EQ1090汽车变速册的装复 ①装复前.零件必须仔细清洗，注意第二轴上齿轮及第一轴上齿轮，齿轮间的润滑油孔，必 须通.切勿堵塞。 ⑦安装巾间轴总成，将齿抡依次压人，注念齿轮的键，以免岑件H.坏。装挡圈时.可用
图9－17所示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6级，其加工工艺过程见表9－6。 从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。 一）工艺过程分析 图9－17所示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6级，其加工工艺过程见表9－6。 从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。
加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。 第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。 加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。 加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。 （二）定位基准的确定
齿轮生产工艺流程 展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的，用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。齿数不同的齿轮，只要模数和齿形角相同，都可以用同一把刀具来加工。用展成原理加工齿形的方法有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。展成法的加工精度和生产率都较高，刀具通用性好，所以在生产中应用十分广泛。 一、滚齿 （一）滚齿的原理及工艺特点 滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理，相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合，见图9-24所示。滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮，又能加工蜗轮；既可加工渐开线齿形，又可加工圆弧、摆线等齿形；既可加工大模数齿轮，大直径齿轮。 滚齿可直接加工8~9级精度齿轮，也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度，但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成，参加切削的刀齿数有限，因而齿面的表面粗糙度较粗。为了提高滚齿的加工精度和齿面质量，宜将粗精滚齿分开。 （二）滚齿加工质量分析 1.影响传动精度的加工误差分析 影响齿轮传动精度的主要原因是在加工中滚刀和被切齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮
的径向误差；相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮的切向误差。 (1)齿轮的径向误差齿轮径向误差是指滚齿时，由于齿坯的实际回转中心与其基准孔中心不重合，使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的周节累积公差，如图9—4所示。 齿轮的径向误差一般可通过测量齿圈径向跳动△Fr反映出来。切齿时产生齿轮径向误差的主要原因如下： ①调整夹具时，心轴和机床工作台回转中心不重合。 ②齿坯基准孔与心轴间有间隙，装夹时偏向一边。 ③基准端面定位不好，夹紧后内孔相对工作台回转中心产生偏心。 (2)齿轮的切向误差齿轮的切向误差是指滚齿时，实际齿廓相对理论位置沿圆周方向(切向)发生位移，如图9-5所示。当齿轮出现切向位移时，可通过测量公法线长度变动公差△Fw来反映。 切齿时产生齿轮切向误差的主要原因是传动链的传动误差造成的。在分齿传动链的各传动元件中，对传动误差影响最大的是工作台下的分度蜗轮。分度蜗轮在制造和安装中与工作台回转中心不重合（运动偏心），使工作台回转中发生转角误差，并复映给齿轮。其次，影响传动误差的另一重要因素是分齿挂轮的制造和安装误差，这些误差也以较大的比例传递到工作台上。 2.影响齿轮工作平稳性的加工误差分析 影响齿轮传动工作平稳性的主要因素是齿轮的齿形误差△ff和
齿轮的加工工艺过程分析(一) 图9－17所示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6级，其加工工艺过程见表9－6。 从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。 2 齿轮的加工工艺过程分析(二) （一）工艺过程分析 图9－17所示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6级，其加工工艺过程见表9－6。 从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。 加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精
度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段 的后期加以完成。 第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。 加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。 加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。 （二）定位基准的确定 定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。 1）内孔和端面定位选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高，广泛用于成批生产中。 2）外圆和端面定位齿坯内孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正效率低，一般用于单件小批生产。 （三）齿端加工 如图9－18所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。 用铣刀进行齿端倒圆，倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动（每加工一齿往复摆动一次）。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。 齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚（插）齿之后。 齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。 对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀修正。推孔时要防止歪斜，有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜，已取得较好效果。 对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生产率高，常用于未淬硬齿轮；磨孔精度高，但生产
材料工程新技术新工艺课程论文 论文题目：小汽车齿轮的加工工艺与技术学院：材料科学与工程学院 班级：料11*班 教师：*** 学生:** 学号：********
小汽车齿轮的加工工艺与技术 摘要：齿轮是汽车行业主要的基础传动元件，通常每辆汽车中有18～30个 齿部，齿轮的质量直接影响汽车的噪声、平稳性及使用寿命。近年来, 齿轮技术得到了迅速发展, 其发展趋势可概括为: 高承载能力、高齿面硬度、高精度、高 速度、高可靠性和高传动效率。最终归结于齿轮的加工工艺得到的进步。 关键字：齿轮加工工艺 一个完整的齿轮加工过程一般要经过毛坯的准备、毛坯正火热处理、车削 加工、滚齿、插齿、剃齿、再次热处理、磨削加工与修正等过程。 1.毛坯准备 毛坯的准备一般通过锻造制坯来完成的，当前，热模锻仍然是汽车齿轮件 广泛使用的毛坯锻造工艺。近年来，楔横轧技术在轴类加工上得到了大范围推广。这项技术特别适合为比较复杂的阶梯轴类制坯，它不仅精度较高、后序加 工余量小，而且生产效率高。 2.正火处理 正火这一工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为最终热处理 做组织准备，以有效减少热处理变形。所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi，一 般的正火由于受人员、设备和环境的影响比较大，在热处理工艺中，如果处理 不当将使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制，造成硬度散差大，金相组 织不均匀，直接影响金属切削加工和最终热处理，使得热变形大而无规律，零 件质量无法控制。[1]为此，采用等温正火工艺。实践证明，采用等温正火有效 改变了一般正火的弊端，产品质量稳定可靠。 3.车削加工 为了满足高精度齿轮加工的定位要求，齿坯的加工全部采用数控车床，使 用机械夹紧不重磨车刀，实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成，既保证了内孔与端面的垂直度要求，又保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。 从而提高了齿坯精度，确保了后序齿轮的加工质量。数控车床比一般的人工操 作车床具有更高的准确度，为计算加工提供很大便利。另外，数控车床加工的 高效率还大大减少了设备数量，经济性好。 4.滚、插齿 加工齿部所用设备仍大量采用普通滚齿机和插齿机，虽然调整维护方便， 但生产效率较低，若完成较大产能需要多机同时生产。随着涂层技术的发展， 滚刀、插刀刃磨后的再次涂镀非常方便地进行，经过涂镀的刀具能够明显地提 高使用寿命，一般能提高90%以上，有效地减少了换刀次数和刃磨时间，效益 显著。