套筒齿轮零件机械加工工艺探析

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摘要：本文主要阐述套筒齿轮零件机械加工工艺设计问题。设计步骤是通过对套筒齿轮零件图分析，了解零件的主要结构要求，选择合适的毛坯材料，确定零件合理的加工余量和毛坯尺寸，从而使齿轮的加工精度达到使用要求。在确定套筒齿轮加工工艺路线方案时，先确定零件的定位基准，然后对零件各表面选取适合的加工方法，再将各工序合理组合在一起。

关键词：套筒齿轮；机械加工；工艺设计

1零件分析

1.1零件的作用

套筒齿轮是装在轴上，通过轴与平键连接带动两齿间啮合实现传递转矩。套筒齿轮传动具有效率高、传动比稳定等优点，它在很多工业产品中都有应用。套筒齿轮的机械加工方法直接关系到产品的质量。故本文重点讲述套筒齿轮的机械加工工艺设计方法。本文设计条件是计划一年生产10台，由设计条件可知该产品属于轻型机械，根据生产类型划分，它属于中批量生产类型。

1.2零件图样的分析

零件进行机械加工工艺设计前，首先要先分析零件图。由图1套筒齿轮零件图分析可知，该零件外形比较简单，技术要求也不高，零件的加工方式并不复杂，针对零件表面不同的粗糙度，我们应采用不同的加工方法，如粗加工与精加工就对所加工表面粗糙度影响较大，零件图中轮齿表面粗糙度数值Ra=3.2μm，轮齿的精度等级为六级，精度等级较高，就需对它进行精加工；图中套筒齿轮的内孔表面粗糙度数值Ra=1.6μm，图中零件左端外圆表面粗糙度数值较高Ra=0.8μm，图中零件其它表面粗糙度数值都一样Ra=6.3μm。内孔处需要加工一键槽，且槽顶面粗糙度要求Ra=3.2μm。左端外圆准与右端外圆准H7相对于中心轴要保证较高的同轴度，这就要求在加工工件时，要选择较好的定位基准，此外，从图上可以看出零件部分端面要求°倒角。

2选择毛坯

2.1毛坯类型及选用

套筒齿轮是比较常用的一个传动件，要求具有一定的强度去保证传动的稳定性。材料碳素钢强度较好且价格适宜，所以可以选用它。从零件图上看出零件轮廓尺寸不大，并且形状并不是很复杂，又是中批生产，可选用锻件毛坯，加工方法可以选取模锻成型。

2.2确定机械加工余量及毛坯尺寸

制造毛坯之前，零件模锻件内外表面的机械加工余量必需首先确定。生产人员根据经验或公式计算出锻件毛坯的质量及其形状复杂系数，之后再确定零件各表面Ra是否大于1.6μm，最后查阅工艺手册可得出该零件的毛坯尺寸。锻件毛坯材料采用的是钢，属于中碳钢，含碳量小于0.65%。查阅工艺手册，可知该锻件材质系数为M1级，根据上述数据，同样可得出锻件毛坯各尺寸公差。

3拟定加工工艺路线

3.1确定定位基准

套筒齿轮零件是圆柱状齿轮，选择零件本身的Φ30H7孔为设计基准，之后的测量基准与装配基准也以其为基准，这三类基准相同避免了大量误差，能最大程度保证零件的加工精度等级[1]。精加工时选择已经加工的表面作为定位基准面。粗镗以及半精镗内孔时，都选择外圆表面和右端面为定位基准。

3.2零件表面加工方法

由零件图1可知本零件的加工表面有外圆表面、两个直径不同的孔、左右端面、轮齿面以及键槽。零件材料选用为钢。套筒齿轮各表面的粗糙度与精度等级不同，加工方法的选取也不同。通过参考《工艺手册》有关资料，可得出各表面适合的加工方法。

3.3零件机械加工工艺路线

零件加工工艺路线的确定。本文设计的套筒齿轮加工，首先应对齿坯表面进行粗加工，切除齿坯大部分余量，接着再对齿坯表面进行半精加工，最后进行精加工保证零件表面粗糙度达到图样要求；外圆表面、左右端面、键槽、内圆表面、齿面为加工表面也是如此，套筒齿轮零件加工工艺路线，具体见表1。

4确定工序尺寸

套筒齿轮的外圆表面需要在车床上进行多次加工，以达到一定表面粗糙度要求为目标。每道工序的工序尺寸其实就是锻件毛坯尺寸与加工余量相加减所得[3]。将之前所确定的总的机械加工余量分布当每个工序当中，然后需要由后往前对工序尺寸进行计算。本题中的套筒齿轮各个圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸和表面粗糙度参数具体见表2。然而套筒齿轮轴向尺寸公差在图样上并未标注，所以对于轴向尺寸精度等级要求不高，并不需要利用工艺尺寸链解算部分工序尺寸。因此轴向工序尺寸就为锻件毛坯尺寸减去加工余量所得，由于前两道工序车端面的总加工余量为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为L11=+1.7=.7mm,第二道工序完成后的尺寸为L12=mm。加工外圆Φjs6mm时表面粗糙度要求较高，所以需经过粗车、半精车、精车三道工序，零件轴向总的加工余量为5.4mm，应该先粗车去2mm加工余量，加工完后需保证工序尺寸L21=22.4-2=20.4mm。之后半精车与精车都切除1.7mm加工余量，分别保证工序尺寸L22=20.4-1.7=18.7mm与L23=18.7-1.7=17mm即可。加工内孔ΦH7mm时同样也需要经过粗镗、半精镗、精镗，轴向总加工余量同样也为5.4mm。首先粗镗掉2mm加工余量，加工后保证工序尺寸L31=6.6+2=8.6mm。然后半精镗与精镗都切除掉1.7mm加工余量，分别保证工序尺寸L=8.6+1.7=.3mm与L33=.3+1.7=12mm即可。

5结语

零件的机械加工工艺设计不是一蹴而就的，需要经过反复分析比较。本文套筒齿轮零件机械加工工艺设计过程就是先通过零件图的分析，了解零件的主要加工要求，然后选用合适的毛坯，确定零件合理的机械加工余量和毛坯尺寸大小，从而使齿轮的加工精度达到使用要求。

参考文献：

[1]周益军.机械加工工艺编制及夹具设计[M].北京：高等教育出版社，9.

[2]周哲波.机械制造工艺学[M].北京：北京大学出版社，2.

[3]李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，20.

作者:涂小华 张正 单位:江西旅游商贸职业学院 江西交通职业技术学院