齒輪毛坯的設(shè)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(chǎn)性質(zhì)及生產(chǎn)中獲得的可能性。對于汽車傳力齒輪的毛坯而言其結(jié)構(gòu)相對而言比較簡單，故一般采用模鍛件，當(dāng)孔徑大于25mm，長度不大于孔徑的兩倍，內(nèi)孔一般直接鍛出。另外作為變速器齒輪在工作過程中要求承受的作用，所以要使毛坯內(nèi)部纖維對稱于軸線，以提高材料的強度，故采用胎鍛毛坯，則工件中的止口可以在鍛造過程中直接鍛造成型。
2.2毛坯的工藝要求
2.2.1毛坯加工余量與公差
參考《金屬機械加工工藝人員手冊》第五章加工余量中的毛坯的機械加工余量的相關(guān)信息，對于此次第五速齒輪的軸向加工余量選取如下：
查表2.2-11胎膜鍛件加工余量與公差（JB4250.3-86）
a= mm
b= mm
c= mm
止口的余量為
特殊要求：
1．錯差不大于1.00mm；
2. 表面缺陷不大于1.00mm；
3．殘余飛刺不大于1.00mm；
技術(shù)要求：
1.未注明拔模角為3；
2．未注明圓角為R2；
3．尺寸按交點注；2.2.2拔模斜度
2.2.3圓角半徑
為了便于金屬在型槽內(nèi)流動和考慮模鍛強度，在模鍛件的轉(zhuǎn)角處，應(yīng)該帶有適當(dāng)?shù)膱A角，生產(chǎn)上把鍛件的凸圓角半徑稱為外圓角半徑R，凹圓角半徑稱為內(nèi)圓角半徑R。經(jīng)查表外圓角半徑選取R1，內(nèi)圓角半徑選取R2。
工藝規(guī)程設(shè)計
3.1工藝路線的制定
3.1.1加工方法的選擇
齒輪的加工工藝路線的選擇應(yīng)考慮到零件材料的可加工性、工件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸以及各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度等級。
加工表面技術(shù)要求是決定表面加工方法最重要的因素。這些技術(shù)要求零件設(shè)計圖樣上所規(guī)定以外，還包括基準不重合而提高對某些表面加工要求，以及選擇作為精基準而可能對其提出更高加工要求。
主要加工表面的工藝路線可安排如下：
小齒：粗車→精車→插齒
大齒: 粗車→精車→滾齒→磨齒→垳齒
3.1.2加工工藝路線
在對齒輪零件圖各種加工要求分析之后，決定采用以下工藝路線對齒輪毛坯進行加工：
下料→鍛造毛坯→正火→檢查→粗車小端外圓、端面，粗車內(nèi)孔、倒角→粗車大端外圓、端面，粗車止口，半精車內(nèi)孔、倒角→精車小端外圓、端面，車端面空刀槽，倒角→精車大端外圓、端面，精車止口、內(nèi)孔，車止口環(huán)槽、倒角→插齒→滾齒→齒端倒角→銑油槽→鉆油孔→檢查→熱處理→擠光→磨孔→磨內(nèi)孔及大端端面→磨小端端面→磨齒→垳齒→對齒面進行強力噴丸→磷化處理→檢查
3.1.3加工階段劃分
對于第五速齒輪的加工階段可以分為：齒坯加工、齒面加工和熱處理后的精加工。
工藝路線如上所示大體分為以下階段：
粗加工階段：主要任務(wù)是切除各表面上的不部分余量，包括粗車小端外圓到粗車止口
半精加工階段：完成次要表面的加工，并為主要表面的精加工做準備，包括半精車內(nèi)孔
精加工階段：保證各主要表面達到圖樣要求，包括精車小端外圓到精車大端端面
光整階段：對于表面粗糙度和尺寸精度要求都很高的表面需進行光整加工階段，包括磨內(nèi)孔及大端端面、磨小端端面、磨齒
最終加工階段：根據(jù)變速器的工作狀態(tài)和環(huán)境，需增加齒輪的強度和耐腐蝕性，所以在光整階段后還要對齒輪進行最終處理，包括對齒面進行強力噴丸、電鍍磷化處理。
3.1.4工序的分散與集中
工序集中：把加工內(nèi)容集中在一個工序，一臺設(shè)備上進行，工序集中便于提高生產(chǎn)率，減少裝夾次數(shù)，便于保證各加工表面之間的形狀位置公差，有利于組織生產(chǎn)和計劃工作。
為保證每一道工序所保證的工序尺寸，有時需將一個大的工序拆分成幾個小工序。在上述工藝路線中，粗車可以歸為一類在數(shù)控車床S3-242上加工，精車可以歸為一起在數(shù)控車床S3-242上加工。總之，對于第五速齒輪的加工可以分以上幾個階段進行不同工位的加工。
3.1.5基準的選擇
在第五速齒輪加工中的定位基準有粗基準和精基準。
粗基準的選擇有兩個出發(fā)點：一是保證各表面有足夠且均勻的加工余量；二是保證不加工表面與加工表面間的尺寸和位置符合設(shè)計要求。
精基準的選擇主要考慮以下幾個方面：一是盡可能選擇用設(shè)計基準或工序基準作為定位基準：二是盡可能選用同一組定位基準加工各個表面，即遵守“基準統(tǒng)一”原則：三是應(yīng)保證工件的裝夾穩(wěn)定可靠，機床夾具結(jié)構(gòu)簡單，工件裝夾操作方便。
根據(jù)上述基準的選擇原則，粗基準用未加工過的毛坯表面做基準，精基準用以加工過的表面做基準。具體基準的選擇如下：
粗車小端面以大端外圓軸線作為基準加緊，以大端端面作為軸向的定位基準
粗車大端面以大端外圓軸線作為基準加緊，以小端端面作為軸向的定位基準
粗車內(nèi)孔時以大端外圓軸線作為基準加緊，以大端外圓軸線作為定位基準
精車與粗車的基準選擇一致
滾齒和插齒時以內(nèi)孔軸線作為定位基準，小端端面作為基準加緊
磨削內(nèi)孔及端面止口時以大齒分度圓圓心作為定位基準，大端面做基準夾緊
3.1.6熱處理工序及輔助工序的安排
1．為了使后續(xù)的加工工序能保證了所需的加工精度，需提高了材料的硬度，因此熱處理工序安排在下料之后以及粗加工之后。
2．輔助工序安排在精加工階段即保證各個尺寸不破壞主加工表面，包括檢驗工序、磷化處理、清洗工序。
3．20CrMnTi為低碳合金，采用正火處理，有利于提高機械加工性能，可以減小工件內(nèi)的殘余應(yīng)力。正火處理要安排在毛皮鍛造完成之后，粗加工之前。該工件在工作過程中受力要求外部較硬而芯部鉸韌，因此采用滲碳淬火，為保證滲碳深度的均勻，將滲碳安排在磨削加工之前。
3.1.7加工工序的設(shè)計
齒輪加工工藝路線：
1 鍛造毛坯
2 正火
3 檢查
4 車序
（1)粗車小端外圓、端面、內(nèi)孔、倒角
粗車小端外圓至φ mm，表面粗糙度Ra =6.3
粗車端端面端面至 mm，表面粗糙度Ra =6.3
粗車內(nèi)孔至φ mm
車倒角2×45°
（2）粗車大端外圓、端面、止口、半精車內(nèi)孔、倒角
粗車大端外圓至φ mm，表面粗糙度Ra =6.3
粗車大端端面至 mm，表面粗糙度Ra =6.3
粗車止口至φ ，表面粗糙度Ra =3.2
半精車內(nèi)孔至φ mm ,表面粗糙度Ra =3.2
車倒角，2×45°
（3）精車小端外圓、端面、車端面空刀槽、倒角
精車小端外圓至 mm，表面粗糙度Ra =3.2
精車小端端面至 mm,表面粗糙度Ra= 3.2
精車車止口至 mm,表面粗糙度Ra=1.6
5 精車大端外圓、端面、端面止口、內(nèi)孔、倒角
精車大端外圓至 mm,表面粗糙度Ra =3.2
精車大端端面至 mm,表面粗糙度Ra =3.2
精車止口端面至φ mm,表面粗糙度Ra =1.6
精車內(nèi)孔至φ mm,表面粗糙度Ra =1.6
車倒角，2×45°
6J 中間檢查
7 插齒 插接合齒z=18
8 滾齒 滾斜齒z=18
9 倒棱 倒z=18 斜齒兩端銳角
10 銑油槽 銑油槽寬R8 深1.45mm
11 鉆孔 鉆油孔均布3-φ2.5
12 檢查
13 熱處理(滲碳淬火)
14 檢查
15 擠光 擠斜齒Z=18
14 磨內(nèi)孔 磨內(nèi)孔至φ mm,表面粗糙度Ra=0.4
15 磨端面
磨端面至H= mm，表面粗糙度Ra=0.8
16 磨齒
磨Z=18斜齒，表面粗糙度Ra=0.8mm
磨齒端面 磨齒端面保證 H= mm
17 垳齒 桁Z=18斜齒
18 檢查
19 磷化處理
20J 最終檢查
注：精車削加工外圓的加工余量的選擇根據(jù)《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表8-10；磨削端面的加工余量的選擇根據(jù)《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表8-20；磨齒加工齒厚留磨余量2mm由《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表8-48查的；各種加工方式的經(jīng)濟精度和表面粗糙度的選擇根據(jù)《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》第四章列表；標準公差數(shù)值的選取根據(jù)《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表3-2。
3.2有關(guān)工序機床、夾具、量具的選擇說明
3.2.1機床的選擇
在齒輪加工中所使用的機床多是數(shù)控機床。數(shù)控機床的主要規(guī)格應(yīng)能滿足加工需求，做到最大化的使用設(shè)備。機床的選擇影響到加工過程中生產(chǎn)效率、加工精度、加工難易程度及經(jīng)濟性，所以在工藝規(guī)程制定的過程中也應(yīng)該充分考慮金屬切削機床的各種可能性，而后做出準確的選擇。
一般粗車選用S3-242，精車選用LB-15T能滿足加工需求
插齒 插齒機 Y51320
滾齒 滾齒機 Y3150E
倒棱 倒棱液壓機 YJ9332
銑油槽 萬能銑床 XA6132
鉆孔 立式鉆床 Z535
擠光 擠光機
磨孔 內(nèi)圓磨床 M200A
磨端面 平面磨床 MT30
磨齒 磨齒機 FMP32
磨齒端面 外圓磨床 M131n
垳齒 剃齒機 Y4320
3.2.2切削刀具的選擇
由于20CrMnTi屬于易加工的合金結(jié)構(gòu)鋼，硬度較低，各種機床所帶有的通用刀具就可以滿足加工需要。
刀具選擇：
1．Φ3麻花鉆 5．插齒刀
2．YG6X車刀 6 倒棱刀
3．平行砂輪 7 銑刀
4．滾齒刀 8 擠光輪
9 桁刀
3.2.3量具的選擇
根據(jù)加工過程中所檢驗的項目和精度來選取量具，這樣不但可以正確反映工件的實際加工情況，而且能及時避免廢品的產(chǎn)生。此外還要考慮量具在測量過程中可能產(chǎn)生的微小的測量錯誤。根據(jù)上面所述，齒輪加工過程中所需量具如下：
1． 游標卡尺
2． 內(nèi)徑千分尺
3． 角度樣板
4． 外徑千分尺
5． 檢查芯軸
6． 齒圈徑跳檢查儀
7． 百分表
8． 磨平面檢具
9． 螺旋線檢查儀
10．萬能齒輪測量儀
11．公法線千分尺
3.2.4夾具的選擇
夾具根據(jù)使用場合的不同，可分為機床夾具、裝配夾具、焊接夾具、熱處理夾具和檢驗夾具。
機床夾具是加工時用以正確地確定工件位置，并將它牢固地加緊的工藝設(shè)備。它的主要作用是：1>保證發(fā)揮機床的基本工藝性能；2>擴大機床的使用工藝范圍；3>保證加工精度；4>提高加工效率；5>減輕勞動強度，做到安全生產(chǎn)。
根據(jù)數(shù)控加工的特點，可得出夾具需滿足的兩個要求：一是保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；而是要能協(xié)調(diào)零件與機床坐標系的尺寸。
通過對各加工設(shè)備的夾具分析，除滾齒、插齒與各個面的磨削加工需要設(shè)計專用夾具外，其他的加工設(shè)備可采用通用夾具。
有以下夾具：
粗車 三爪子定心卡盤
精車 三爪子定心卡盤
插齒 插齒夾具
滾齒 滾齒夾具
倒棱 倒棱夾具
鉆孔 鉆孔夾具
磨孔 磨孔夾具
磨齒 磨齒夾具
磨齒端面 磨齒端面夾具
垳齒 垳齒夾具
