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摘要：本文主要闡述套筒齒輪零件機(jī)械加工工藝設(shè)計問題。設(shè)計步驟是通過對套筒齒輪零件圖分析，了解零件的主要結(jié)構(gòu)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(dá)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(zhǔn)，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(guān)鍵詞：套筒齒輪；機(jī)械加工；工藝設(shè)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(shí)現(xiàn)傳遞轉(zhuǎn)矩。套筒齒輪傳動具有效率高、傳動比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，它在很多工業(yè)產(chǎn)品中都有應(yīng)用。套筒齒輪的機(jī)械加工方法直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。故本文重點(diǎn)講述套筒齒輪的機(jī)械加工工藝設(shè)計方法。本文設(shè)計條件是計劃一年生產(chǎn) 1500 臺，由設(shè)計條件可知該產(chǎn)品屬于輕型機(jī)械，根據(jù)生產(chǎn)類型劃分，它屬于中批量生產(chǎn)類型。

1.2 零件圖樣的分析

零件進(jìn)行機(jī)械加工工藝設(shè)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(shù)要求也不高，零件的加工方式并不復(fù)雜，針對零件表面不同的粗糙度，我們應(yīng)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(shù)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(jìn)行精加工；圖中套筒齒輪的內(nèi)孔表面粗糙度數(shù)值 Ra=1.6μm，圖中零件左端外圓表面粗糙度數(shù)值較高 Ra=0.8μm，圖中零件其它表面粗糙度數(shù)值都一樣 Ra=6.3μm。內(nèi)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(zhǔn)50 與右端外圓 準(zhǔn)52H7 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(zhǔn)，此外，從圖上可以看出零件部分端面要求 45°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(qiáng)度去保證傳動的穩(wěn)定性。材料 45 碳素鋼強(qiáng)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(fù)雜，又是中批生產(chǎn)，可選用鍛件毛坯，加工方法可以選取模鍛成型。

2.2 確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸

制造毛坯之前，零件模鍛件內(nèi)外表面的機(jī)械加工余量必需首先確定。生產(chǎn)人員根據(jù)經(jīng)驗或公式計算出鍛件毛坯的質(zhì)量及其形狀復(fù)雜系數(shù)，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 45 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(zhì)系數(shù)為 M1 級，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，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(zhǔn)

套筒齒輪零件是圓柱狀齒輪，選擇零件本身的Φ30H7 孔為設(shè)計基準(zhǔn)，之后的測量基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)也以其為基準(zhǔn)，這三類基準(zhǔn)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(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)面。粗鏜以及半精鏜內(nèi)孔時，都選擇外圓表面和右端面為定位基準(zhǔn)。

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 45 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(guān)資料，可得出各表面適合的加工方法。

3.3 零件機(jī)械加工工藝路線

零件加工工藝路線的確定。本文設(shè)計的套筒齒輪加工，首先應(yīng)對齒坯表面進(jìn)行粗加工，切除齒坯大部分余量，接著再對齒坯表面進(jìn)行半精加工，最后進(jìn)行精加工保證零件表面粗糙度達(dá)到圖樣要求；外圓表面、左右端面、鍵槽、內(nèi)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(jìn)行多次加工，以確定的總的機(jī)械加工余量分布當(dāng)每個工序當(dāng)中，然后需要由后往前對工序尺寸進(jìn)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(shù)具體見表 2。然而套筒齒輪軸向尺寸公差在圖樣上并未標(biāo)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=52+1.7=53.7mm,第二道工序完成后的尺寸為 L12=52mm。加工外圓 Φ50js6mm 時表面粗糙度要求較高，所以需經(jīng)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(yīng)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(nèi)孔 Φ52H7mm 時同樣也需要經(jīng)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 L32=8.6+1.7=10.3mm 與 L33=10.3+1.7=12mm 即可。

5 結(jié)語

零件的機(jī)械加工工藝設(shè)計不是一蹴而就的，需要經(jīng)過反復(fù)分析比較。本文套筒齒輪零件機(jī)械加工工藝設(shè)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(jī)械加工余量和毛坯尺寸大小，從而使齒輪的加工精度達(dá)到使用要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]周益軍.機(jī)械加工工藝編制及夾具設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2019.

[2]周哲波.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2012.

[3]李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

作者：涂小華 張正 單位：江西旅游商貿(mào)職業(yè)學(xué)院 江西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院