套筒齒輪零件機械加工工藝探析

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摘要：本文主要闡述套筒齒輪零件機械加工工藝設計問題。設計步驟是通過對套筒齒輪零件圖分析，了解零件的主要結構要求，選擇合適的毛坯材料，確定零件合理的加工余量和毛坯尺寸，從而使齒輪的加工精度達到使用要求。在確定套筒齒輪加工工藝路線方案時，先確定零件的定位基準，然后對零件各表面選取適合的加工方法，再將各工序合理組合在一起。

關鍵詞：套筒齒輪；機械加工；工藝設計

1零件分析

1.1零件的作用

套筒齒輪是裝在軸上，通過軸與平鍵連接帶動兩齒間嚙合實現傳遞轉矩。套筒齒輪傳動具有效率高、傳動比穩定等優點，它在很多工業產品中都有應用。套筒齒輪的機械加工方法直接關系到產品的質量。故本文重點講述套筒齒輪的機械加工工藝設計方法。本文設計條件是計劃一年生產10臺，由設計條件可知該產品屬于輕型機械，根據生產類型劃分，它屬于中批量生產類型。

1.2零件圖樣的分析

零件進行機械加工工藝設計前，首先要先分析零件圖。由圖1套筒齒輪零件圖分析可知，該零件外形比較簡單，技術要求也不高，零件的加工方式并不復雜，針對零件表面不同的粗糙度，我們應采用不同的加工方法，如粗加工與精加工就對所加工表面粗糙度影響較大，零件圖中輪齒表面粗糙度數值Ra=3.2μm，輪齒的精度等級為六級，精度等級較高，就需對它進行精加工；圖中套筒齒輪的內孔表面粗糙度數值Ra=1.6μm，圖中零件左端外圓表面粗糙度數值較高Ra=0.8μm，圖中零件其它表面粗糙度數值都一樣Ra=6.3μm。內孔處需要加工一鍵槽，且槽頂面粗糙度要求Ra=3.2μm。左端外圓準與右端外圓準H7相對于中心軸要保證較高的同軸度，這就要求在加工工件時，要選擇較好的定位基準，此外，從圖上可以看出零件部分端面要求°倒角。

2選擇毛坯

2.1毛坯類型及選用

套筒齒輪是比較常用的一個傳動件，要求具有一定的強度去保證傳動的穩定性。材料碳素鋼強度較好且價格適宜，所以可以選用它。從零件圖上看出零件輪廓尺寸不大，并且形狀并不是很復雜，又是中批生產，可選用鍛件毛坯，加工方法可以選取模鍛成型。

2.2確定機械加工余量及毛坯尺寸

制造毛坯之前，零件模鍛件內外表面的機械加工余量必需首先確定。生產人員根據經驗或公式計算出鍛件毛坯的質量及其形狀復雜系數，之后再確定零件各表面Ra是否大于1.6μm，最后查閱工藝手冊可得出該零件的毛坯尺寸。鍛件毛坯材料采用的是鋼，屬于中碳鋼，含碳量小于0.65%。查閱工藝手冊，可知該鍛件材質系數為M1級，根據上述數據，同樣可得出鍛件毛坯各尺寸公差。

3擬定加工工藝路線

3.1確定定位基準

套筒齒輪零件是圓柱狀齒輪，選擇零件本身的Φ30H7孔為設計基準，之后的測量基準與裝配基準也以其為基準，這三類基準相同避免了大量誤差，能最大程度保證零件的加工精度等級[1]。精加工時選擇已經加工的表面作為定位基準面。粗鏜以及半精鏜內孔時，都選擇外圓表面和右端面為定位基準。

3.2零件表面加工方法

由零件圖1可知本零件的加工表面有外圓表面、兩個直徑不同的孔、左右端面、輪齒面以及鍵槽。零件材料選用為鋼。套筒齒輪各表面的粗糙度與精度等級不同，加工方法的選取也不同。通過參考《工藝手冊》有關資料，可得出各表面適合的加工方法。

3.3零件機械加工工藝路線

零件加工工藝路線的確定。本文設計的套筒齒輪加工，首先應對齒坯表面進行粗加工，切除齒坯大部分余量，接著再對齒坯表面進行半精加工，最后進行精加工保證零件表面粗糙度達到圖樣要求；外圓表面、左右端面、鍵槽、內圓表面、齒面為加工表面也是如此，套筒齒輪零件加工工藝路線，具體見表1。

4確定工序尺寸

套筒齒輪的外圓表面需要在車床上進行多次加工，以達到一定表面粗糙度要求為目標。每道工序的工序尺寸其實就是鍛件毛坯尺寸與加工余量相加減所得[3]。將之前所確定的總的機械加工余量分布當每個工序當中，然后需要由后往前對工序尺寸進行計算。本題中的套筒齒輪各個圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸和表面粗糙度參數具體見表2。然而套筒齒輪軸向尺寸公差在圖樣上并未標注，所以對于軸向尺寸精度等級要求不高，并不需要利用工藝尺寸鏈解算部分工序尺寸。因此軸向工序尺寸就為鍛件毛坯尺寸減去加工余量所得，由于前兩道工序車端面的總加工余量為3.7mm，分布到工序中，第一道工序切除2mm，第二道工序切除1.7mm，可知第一道工序完成后的尺寸為L11=+1.7=.7mm,第二道工序完成后的尺寸為L12=mm。加工外圓Φjs6mm時表面粗糙度要求較高，所以需經過粗車、半精車、精車三道工序，零件軸向總的加工余量為5.4mm，應該先粗車去2mm加工余量，加工完后需保證工序尺寸L21=22.4-2=20.4mm。之后半精車與精車都切除1.7mm加工余量，分別保證工序尺寸L22=20.4-1.7=18.7mm與L23=18.7-1.7=17mm即可。加工內孔ΦH7mm時同樣也需要經過粗鏜、半精鏜、精鏜，軸向總加工余量同樣也為5.4mm。首先粗鏜掉2mm加工余量，加工后保證工序尺寸L31=6.6+2=8.6mm。然后半精鏜與精鏜都切除掉1.7mm加工余量，分別保證工序尺寸L=8.6+1.7=.3mm與L33=.3+1.7=12mm即可。

5結語

零件的機械加工工藝設計不是一蹴而就的，需要經過反復分析比較。本文套筒齒輪零件機械加工工藝設計過程就是先通過零件圖的分析，了解零件的主要加工要求，然后選用合適的毛坯，確定零件合理的機械加工余量和毛坯尺寸大小，從而使齒輪的加工精度達到使用要求。

參考文獻：

[1]周益軍.機械加工工藝編制及夾具設計[M].北京：高等教育出版社，9.

[2]周哲波.機械制造工藝學[M].北京：北京大學出版社，2.

[3]李益民.機械制造工藝設計簡明手冊[M].北京：機械工業出版社，20.

作者:涂小華 張正 單位:江西旅游商貿職業學院 江西交通職業技術學院