套筒齒輪零件機械加工工藝設計

涂小華 張正

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。

Abstract： This paper mainly expounds the machining process design of sleeve gear parts. The design step is to understand the main structural requirements of the parts， select appropriate blank materials， and determine the reasonable machining allowance and blank size of the parts through the analysis of the part drawing of the sleeve gear， so as to make the machining accuracy of the gear meet the use requirements. When determining the processing route scheme of sleeve gear， first determine the positioning datum of the part， then select the appropriate processing method for each surface of the part， and then reasonably combine the processes together.

關鍵詞：套筒齒輪;機械加工;工藝設計

Key words： sleeve gear;machining;process planning

中圖分類號：V262.3+3??????????????????????????????????? 文獻標識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1674-957X（2021）21-0113-02

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1500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50與右端外圓？準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，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，要求具有一定的強度去保證傳動的穩定性。材料45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=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Φ52H7mm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L32=8.6+1.7=10.3mm與L33=10.3+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，2019.

[2]周哲波.機械制造工藝學[M].北京：北京大學出版社，2012.

[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，2013.