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; 齿轮内孔尺寸ø025.0030+,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φ029.001.070++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；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δ 5 (％)：≥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;以精车小端外圆为例，其应保证的工序尺寸是Φ1.03.05.94--，其工序基面是内孔，工序基准是齿轮的轴线； 1.6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。

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）a=5.10.10.4+-mm b=0.20.10.4+-mm c=0.25.10.6+-mm止口的余量为 5.10.10.4+- 特殊要求：1．错差不大于1.00mm ； 2. 表面缺陷不大于1.00mm ； 3．残余飞刺不大于1.00mm ；技术要求：1.未注明拔模角为3；2．未注明圆角为R2；3．尺寸按交点注；2.2.2拔模斜度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。

第三章工艺规程设计3.1工艺路线的制定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。

3.1.4工序的分散与集中工序集中：把加工内容集中在一个工序，一台设备上进行，工序集中便于提高生产率，减少装夹次数，便于保证各加工表面之间的形状位置公差，有利于组织生产和计划工作。

为保证每一道工序所保证的工序尺寸，有时需将一个大的工序拆分成几个小工序。

在上述工艺路线中，粗车可以归为一类在数控车床S3-242上加工，精车可以归为一起在数控车床S3-242上加工。

总之，对于第五速齿轮的加工可以分以上几个阶段进行不同工位的加工。

3.1.5基准的选择在第五速齿轮加工中的定位基准有粗基准和精基准。

粗基准的选择有两个出发点：一是保证各表面有足够且均匀的加工余量；二是保证不加工表面与加工表面间的尺寸和位置符合设计要求。

精基准的选择主要考虑以下几个方面：一是尽可能选择用设计基准或工序基准作为定位基准：二是尽可能选用同一组定位基准加工各个表面，即遵守“基准统一”原则：三是应保证工件的装夹稳定可靠，机床夹具结构简单，工件装夹操作方便。

根据上述基准的选择原则，粗基准用未加工过的毛坯表面做基准，精基准用以加工过的表面做基准。

具体基准的选择如下：粗车小端面以大端外圆轴线作为基准加紧，以大端端面作为轴向的定位基准粗车大端面以大端外圆轴线作为基准加紧，以小端端面作为轴向的定位基准粗车内孔时以大端外圆轴线作为基准加紧，以大端外圆轴线作为定位基准精车与粗车的基准选择一致滚齿和插齿时以内孔轴线作为定位基准，小端端面作为基准加紧磨削内孔及端面止口时以大齿分度圆圆心作为定位基准，大端面做基准夹紧3.1.6热处理工序及辅助工序的安排1．为了使后续的加工工序能保证了所需的加工精度，需提高了材料的硬度，因此热处理工序安排在下料之后以及粗加工之后。

2．辅助工序安排在精加工阶段即保证各个尺寸不破坏主加工表面，包括检验工序、磷化处理、清洗工序。

3．20CrMnTi为低碳合金，采用正火处理，有利于提高机械加工性能，可以减小工件内的残余应力。

正火处理要安排在毛皮锻造完成之后，粗加工之前。

该工件在工作过程中受力要求外部较硬而芯部铰韧，因此采用渗碳淬火，为保证渗碳深度的均匀，将渗碳安排在磨削加工之前。

3.1.7 加工工序的设计齿轮加工工艺路线： 1 锻造毛坯 2 正火 3 检查 4 车序（1)粗车小端外圆、端面、内孔、倒角粗车小端外圆至φ25.039.0899.49--mm ，表面粗糙度Ra =6.3粗车端端面端面至16.006.35mm ，表面粗糙度Ra =6.3粗车内孔至φ28.00899.49mm车倒角2×45°（2）粗车大端外圆、端面、止口、半精车内孔、倒角粗车大端外圆至φ45.030.0455.60--mm ，表面粗糙度Ra =6.3粗车大端端面至2.002.34mm ，表面粗糙度Ra =6.3粗车止口至φ34.004.31，表面粗糙度Ra =3.2 半精车内孔至φ12.002.29mm ,表面粗糙度Ra =3.2车倒角，2×45°（3）精车小端外圆、端面、车端面空刀槽、倒角精车小端外圆至0016.0599.47-mm ，表面粗糙度Ra =3.2 精车小端端面至07.0006.33mm,表面粗糙度Ra= 3.2 精车车止口至25.0037mm,表面粗糙度Ra=1.6 车倒角，1×45°、2×45°5 精车大端外圆、端面、端面止口、内孔、倒角 精车大端外圆至010.0755.58-mm,表面粗糙度Ra =3.2 精车大端端面至27.0342.033--mm,表面粗糙度Ra =3.2精车止口端面至φ0021.028-mm,表面粗糙度Ra =1.6 精车内孔至φ025.0030mm,表面粗糙度Ra =1.6车倒角，2×45° 6J 中间检查7 插齿 插接合齿z=18 8 滚齿 滚斜齿z=189 倒棱 倒z=18 斜齿两端锐角 10 铣油槽 铣油槽宽R8 深1.45mm 11 钻孔 钻油孔均布3-φ2.5 12 检查13 热处理(渗碳淬火) 14 检查15 挤光 挤斜齿Z=1814 磨内孔 磨内孔至φ021.0030mm,表面粗糙度Ra=0.415 磨端面磨端面至H=021.0063.32+mm ，表面粗糙度Ra=0.816 磨齿磨Z=18斜齿，表面粗糙度Ra=0.8mm 磨齿端面 磨齿端面保证 H=1.0010+mm17 垳齿 桁Z=18斜齿 18 检查 19 磷化处理 20J 最终检查注：精车削加工外圆的加工余量的选择根据《机械加工工艺设计实用手册》表8-10；磨削端面的加工余量的选择根据《机械加工工艺设计实用手册》表8-20；磨齿加工齿厚留磨余量2mm 由《机械加工工艺设计实用手册》表8-48查的；各种加工方式的经济精度和表面粗糙度的选择根据《机械加工工艺设计实用手册》第四章列表；标准公差数值的选取根据《机械加工工艺设计实用手册》表3-2。