汽车制造工艺分解.docx

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汽车制造工艺分解

摘要1

一、齿轮零件的分析1

1齿轮的工作状态分析及工作条件1

2齿轮的结构特点1

3齿轮技术要求分析2

3.1齿轮表面精度与粗糙度2

3.2表面间的位置精度2

3.3齿轮的其他技术要求2

二、工艺设计分析3

1确定生产类型：

3

2毛坯的选择3

3工艺路线的确定3

3.1粗、精基准的选择3

3.2各表面加工方法的确定4

3.3工序集中与分散的考虑4

3.4齿轮加工工序安排的原则4

3.5加工设备与工艺装备的选择5

4加工余量、切削用量、工时定额的确定6

4.1毛坯加工余量与公差6

4.2圆角半径6

4.3拔模斜度7

5工序尺寸与公差的确定8

三、设计体会10

四、参考文献10

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。

一、齿轮零件的分析

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。

2齿轮的结构特点

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。

3齿轮技术要求分析

3.1齿轮表面精度与粗糙度

1）A齿面的粗糙度Ra0.8．精度IT5~IT6;

2）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;

3）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）；

4）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）；

5）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。

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，平面度要求为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，这是为了防止工件在工作过程中齿轮倾斜度过于严重而与其他部位发生撞击，影响正常工作。

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；

二、工艺设计分析

1确定生产类型：

此零件的生产类型为中批生产

2毛坯的选择

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。

3工艺路线的确定

3.1粗、精基准的选择

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紧，以左端面作为轴向的定位基准；

粗车左端面以大端外圆轴线作为基准夹紧，以右端面作为轴向的定位基准；

精车左右各个面选择同上；

滚A齿，插B齿以内孔轴线作为定位基准；

磨削内孔及端面止口以A齿分度圆圆心作为定位基准。

3.2各表面加工方法的确定

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生产条件。

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

3.3工序集中与分散的考虑

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。

这个阶段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。

3.4齿轮加工工序安排的原则

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，圆角半径r越大，铣刀端刃铣削平面的能力就越差，效益也越低。

4）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。

5）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；

6）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；

7）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；

8）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。

3.5加工设备与工艺装备的选择

1）机床的选择

数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。

即小的工件应当选择小规格的机床加工，而大的工件则选择大规格的机床加工，做到设备的合理使用。

机床结构取决于机床规格尺寸、加工工件的重量等因素的影响。

2）切削刀具的选择

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）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。

本文以保证测量精度为前提，并考虑经济，操作使用方便等问题。

4）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：

a.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。

b.在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。

c.零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。

d.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）。

e.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、气动或液压夹具。

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。

例如存数控铣床或立式加工中心的工作台上，可以安装组合夹具。

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（如三爪卡盘）。

4加工余量、切削用量、工时定额的确定

4.1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。

4.2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图纸齿轮毛坯图。

4.3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）。

5工序尺寸与公差的确定

总工艺路线：

00锻造毛坯、热处理

05粗车小端端面外圆至φ95.5

粗车小端端面保证工序尺寸48.4

，31.8

粗车内孔至尺寸Φ66

车倒角2×45°

10粗车大端外圆至φ128.9

粗车大端端面，保证工序尺寸46.8

粗车止口，保证工序尺寸φ95

41.3

半精车内孔，保证工序尺寸φ

倒角2×45°

15精车小端外圆，保证工序尺寸φ94.5

精车小端端面，保证工序尺寸

车端面空刀槽，保证工序尺寸φ88

车锁环槽，保证工序尺寸φ90

倒角，保证工序尺寸45°，10°。

20精车大端外圆，保证工序基准φ127.4

精车大端端面，保证工序尺寸

精车止口，保证工序尺寸φ

保证垂直度公差0.015，平面度公差0.01

精车内孔，保证工序尺寸φ

，倒角保证工序尺寸2×45°

25中间检验未加工齿轮前尺寸形状检验

30滚大端齿保证分度圆直径φ121.672,齿根圆直径φ110.912

35齿轮倒角，保证工序尺寸0.5×45°

40加工小端结合齿，保证工序尺寸，尺寸小端结合齿齿根圆直径φ87.75,分度圆直径φ90

45钻3×φ4油孔，保证工序尺寸φ4

50清洗

55热处理前检验，检验齿轮齿形精度

60渗碳淬火，使表面硬度达到650-800HRC。

65磨内孔，保证工序尺寸φ70

粗糙度Ra=0.4

70磨大端端面，保证粗糙度Ra=0.8，工序尺寸40.3

75磨小端端面，保证工序尺寸45

表面粗糙度Ra=0.8，保证工序尺寸

80磨齿，保证齿面粗糙度Ra=0.8

85清洗

90对齿面强力喷丸

95磷化处理

100最终检验

注明：

工序间加工余量由《汽车拖拉机制造工艺设计手册》139页-148页。

各个工序的加工方法的加工经济精度由《汽车制造工艺学》233页-234页。

标准公差值由《互换性与技术测量》17页。

三、设计体会

通过这次课设，我基本上掌握了汽车变速器齿轮加工的工艺规程。

感谢老师和学校提供的这次机会，我本来不怎么会汽车制造工艺学。

通过这个实习我学习到了如何查询公差，对互换性和汽车制造工艺学有了更深的了解。

通过这次课设，我基本上掌握了汽车变速器齿轮加工的工艺规程。

应该说这次课设还是比较辛苦的，为了查一个参数往往要花上很长时间，当自己通过努力一点一点完成一个个障碍之后，心情是很愉快的，也很有成就感。

尤其是我仔细阅读了《互换性与技术测量》和《汽车制造工艺手册》。

通过这次课设，我明白了做设计一定要认真仔细，一丝不苟，因为只要有一点点的差错就会导致后续工序的错误。

最后，非常感谢学校为我们提供这次宝贵的课设实践。

四、参考文献

[1]徐知行.汽车拖拉机制造工艺设计手册北京理工大学出版社，1997

[2]王宝玺.汽车制造工艺学机械工业出版社，2007

[3]卞洪元.机械制造工艺与夹具北京理工大学出版社，2003

[4]韩进宏.互换性与技术测量机械工业出版社，2004

[5]张耀辰.机械加工工艺设计手册航空工业出版社，1987

图1汽车变速器齿轮图