中间轴齿轮加工工艺的关键因素分析
¨ 一
中国高斯杖 术企生
中 间 轴 齿 轮 加 工 工 艺 的 关 键 因 素 分 析
◆ 文 ／杨 正德 刘 炳 良
【摘 要 】 零件 的 结 构千 差 万 别 ，但 基本 都 是 由外 圆、内孔 、平 面、螺 纹 、齿 面 、曲 面等 组 合 而 成 。很 少有 零件
是 由 单一 典 型表 面所 构 成 ，其加 工方 法 也较 为复 杂 ．是典 型表 面加 工 方 法的 综 合 应 用 ．轴 齿 轮 是 机 械 加 工 中
常 见 的典 型 零件 之 一 。作 者 通 过对 拖拉 机 变速 箱 中 间轴 齿轮 的设 计 与 加 工 工艺 分 析 ．阐述 了轴 齿轮 类零 件 的
工 艺 结构 和 加工 工 艺规 程 的 关键 因素 。
【关 键 词 J 轴齿 轮 加 工 工 艺 分析
机 械 工 业 是 为 国 民经 济 提 供 装 备 和 为人 民 生 活提 供 消 费 产 品
的产 业 ，为 了提 高制 造 技 术 水 平 ，研 究 和 控 制机 械 产 品 的 制 造过 程 、
解 决 零件 加 工 工艺 技 术 就是 一 个关 键 的 问题 。下 面 我们 以拖 拉机 变
速 箱 中 间轴 齿 轮 为例 加 以论 述 。
1、零 件 分 析
1、1功 能 分 析
以拖 拉 机变 速 箱 的中 间轴 齿 轮 为例 ．分 析变 速 箱及 中间 轴齿 轮
的工 作 原 理 ：一 般 拖 拉 机 的变 速 机 构 是手 动 变 速 器 。 变 速箱 是 机 械
式 传 动 系 统 中一 个 重要 部 件 ．它 的 功能 是 ：(1)增 扭 减 速．(2)变扭 变
速 。(3)实 现空 档 。(4)实 现倒 档 ，使 拖拉 机 能倒 退 行 驶 。(5)实 现拖
拉 机 的 动 力 输 出
1 2工 艺 分 析
对 于零 件 机 械加 工结 构 工 艺性 ．主 要从 零 件 加工 的 难 易性 和 加
工 成本 两 方 面考 虑 。在 满 足使 用 要求 的前 提 下，应 充分 考 虑 其 可加 工
性 和加 工 的 经 济性 ，使 其 加 工工 艺 路 线 简 单 ，有 利 于 提高 生 产 效 率 ，
并 尽可 能 使 用标 准 刀具 和 通 用工 装 等 ．以降 低加 工 成 本 。
中间 轴齿 轮 为 回转 体零 件 ．其 最 主 要 加工 面 是 内孔 和齿 面 ，且
两 者 有较 高 的同 轴 度要 求 ，是 加 工工 艺 需 要 重 点考 虑 的 问题 。其 次
两 轮 毂端 面 由于装 配 要求 ．对 内孔 有 端 面跳 动 要求 。最后 ，两 齿 圈端
面在 滚 齿 时要 作 为 定 位 基准 使 用 ．故对 内孔 也 有 端 面跳 动要 求 。这
些 在 安 排加 工 工艺 时 也 需给 予 注 意 。
2、确 定 毛 坯
2 1毛 坯 类 型 分 析
机械 加 工 常 用 的毛 坯 有铸 件 、锻 件 、型 材 及 焊 接 件 。 不 同 的 毛
坯 种类 及 毛 坯 的精 度 、粗 糙度 和硬 度 等 对机 械 加 工 工 艺 过 程 有着 直
接 的影 响 。还 有 毛坯 的 形状 和 特性 ，直 接会 影 响 到 机械 加 工 的难 易 、
材 料 的消 耗 等 。
2、2毛 坯 制 造 方 法 分 析
中间 轴 齿 轮 主 要是 传 递 动 力 ，其 工 作 时需 承受 较 大 的冲 击 载
荷 ，要 求有 较 高 的 强 度 和韧 性 ，以使 金 属 纤 维 尽 量不 被 切 断 ，因纤 维
组 织 是 在 金 属 热 变 形 过程 中 ．其 内部 脆 性 夹 杂志 沿 主 变 形 方 向 分
布 ．再结 晶时 ．仍 以条 形或 链 状被 保 留 下来 而 形 成 的 。纤 维 组织 的化
学 稳 定 性 强 ．通 过 热 处 理 是 不 能 消 除 的 ．只 能 通 过 锻 压 才 能 改 变 其
形状 与 分 布 ，随着 变 形 程 度 的增 加 ，金属 的纤 维 组织 明显 ，使 得 金属
的 力学 性 能呈 各 向异 性 。因此 ，在设 计 制造 零 件 时 ，应 充 分利 用 纤维
组 织 的方 向性 ：故 毛坯 应 选择 锻 件 。
锻 件必 须 在具 有 一 定塑 性 的 金属 才 可 以进 行 加工 ，我们 选 择 的
材 料 为 20Gr硬 度 为 58—64HRC；20Cr钢 是 低 成 本 的渗 碳 钢 ，应 用 范
围广 泛 ．但 力学 性 能 不稳 定 。通 过 热处 理 试验 和 分 析 ，具 有 一定 的 塑
性 ，综合 性 能 好 。既 能满 足我 们进 行 锻 压加 工 。
2．3确 定 加 工 余 量
加工 余 量 的确 定 与锻 件 形 状 的复 杂 程度 ．成 品零 件 的 精 度要 求 ．
锻 件 的材 质 ，模 锻 设 备 ．工 艺 条 件 ．热 处 理 的 变 形 量 ．校 正 的 难 易 程
度 ，机 械 加 工 的 工 序设 计 等 许 多 因 素 有 关 ，不 能 笼 统 地 说 多 大 的余
量 最合 适 。一 般 采 用 查表 法 ，根 据 中 间 轴齿 轮 零件 图查 《机械 设计 手
册 》由下 表 面确 定 直 径上 总 余 量和 高 度 (轴 向 )方 向上 总余 量 。
3 制 定 零 件 工 艺 规 程
我们 对于 大 批 量 生产 ．因其 生产 组 织 严 密 、分 工 细 致 ，工 艺规 程
应 尽 量 详 细 ，要 求 对 每 道 加 工 工 序 的 加 工 精 度 、操 作 过 程 、切 削 用
量 、使 用 的设 备 及 刀 、夹 、量 具 等 均 作 出具 体 规 定 。 因此 除 了工 艺 过
程 卡 外 ，还 应有 相 应 的 加工 工 序 卡 。此 外 ，必 要 时还 需 要 检验 工 序 卡
和 机 床调 整 卡 。
3．1选 择 表 面 加 工 方 法
3，l，l内孔加工：① 生产批量较大，应采用高效加工方法 ；( 零
件 热 处 理 会 引起 较 大 变 形 ．为 保 证 内 孔 的精 度 及 齿 面 对 内孔 的 同 轴
度 ，热 处理 后 需 对该 孔 再进 行 加 工 。故 确定 热 前 采用 扩孔 一拉孔 的 加
工 方 法 ．热 后 采 用磨 孔 方 法 。
3．1．2 齿 面 根 据 精 度 8—7—7的 要 求 ， 并 考 虑 生 产 批 量 较 大 ．故
采用 滚 齿一剃齿 的加 工方 法 。
3．1．3 大小 端 面 采 用 粗车 一半 精 车一精 车加 工 方法 。
3．1．4 环槽 采 用车 削 方法 。
3．2选 择 定 位 基 准
定位 基 准 的选 择 是 T 艺规 程设 计 中 的重 要 工作 之 一 ．定 位基 准
选 择得 正 确 与合 理 ，可 以使 加 工 质量 得 到保 证 ．生产 率 得 以提 高 。
3．2．1粗 基 准 选择 考虑 的重 点是 如 何 保 证 各 加 工表 面有 足够 的
余 量 ．及 保 证 不 加 工 表 面 与 加 工 表 面 的尺 寸 、位 置 符 合 零件 图 样 设
计要求 ，还要考虑装夹方便 、可靠 ．选一大端 面和外圆作 为定位粗基准 。
3．2．2精 基 准 选 择 考 虑 的 重 点 是 如何 减 少误 差 ．保 证 加 工 精 度
和安 装 方便 。轴齿 轮 的 设计 基 准 是 内孔 ．根据 基 准 重 合原 则 ，并 同时
考 虑统 一 精 基 准原 则 ，选 内孔 作 为主 要 定 位 精 基 准 。 考虑 定 位 稳 定
可靠 ．选一 大 端 面作 为 第 二定 位 精 基 准 。在磨 孔 工 序 中 ，为 保证 齿 面
与孔 的 同轴 度 ．选齿 面 作 为定 位 基 准 。在 加 工环 槽 工 序 中 ，为装 夹 方
便 ，选 外 圆 表面 作 为定 位 基 准 。
3．3 拟 定 零 件 加 工 工 艺 路 线
根 据 工 艺路 线 ，可 以 选择 各 工 序 的工 艺 基 准 ，确 定 工 序 尺 寸 、设
备 、工装 、切 削用 量 和 时 间定 额 等 。 工艺 路 线 制 订 的 是 否合 理 ，直 接
影 响到 工 艺 规程 的合 理性 、科 学 性 和 经 济性 。工 艺 路 线 拟 订 的 主 要
任 务是 选 择 各个 表面 的 加 工方 法 和 加 工 方 案 、确 定 各 个 表 面 的 加 工
顺 序 以及 工 序 集 中与 分 散 的程 度 、合 理 选 用 机 床 和 刀具 、确 定 所 用
夹具 的 大致 结 构 等 。轴 齿轮 的 加工 工 艺路 线 一 般是 先 进行 齿 坯 的加
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工 ，再 进行 齿 面 加 工。 齿坯 加 工 包括 各 圆 柱表 面 及端 面的 加工 。
4、制定 工 艺 规程 及编 制 工 艺卡 片
根据 以上 分析 用 编制 工 艺 卡 如表
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5、结 束语
由上 可 知 。机械 产 品 虽然 种 类 繁 多 ．具 体 的 制 造方 法也 千 差 万
别 ，但 是 它 们 的 制 造 过 程 却 存 在 着 一 些 共 同 的规 律 。只 要 能 够 确 定
关键 因素 ，找 出规 律 再 来 指 导 生 产 实践 ，就 可 能 使 机 械 产 品 的 制 造
过程 取 得综 合 的 、最 佳 的 效 果 ，最 终 推动 生 产 的进 一 步 发展 。
参 考文 献
【11王孝 达 金 属 工 艺学 【M1．北 京 ：高等 教 育 出版社 。2005．7
【2】王先 逵 机 械 制造 工 艺 学【M1．北京 ：机 械 工 业 出版社 ，1995．12
【31张 龙 勋 机 械 制 造 工 艺 学 【M 1．北 京 ：机 械 工 业 出 版 社 ，1995．3
(作 者 单 位 系 湖 南 人 文 科 技 学 院 职 教 部
娄 星 区农 机 技 术推 广 站)
(上接 86页)
范工程 ，以推动烟气脱硝技术 ，尤其是联合脱硫脱硝技术的推广、应 用 。
5 结 束 语
在 未 来一 段 时 期 内 ．我 国燃 煤 电 站 锅 炉 低 NOx排 放 技 术 基 本
采 用 的 是 燃 烧 过 程 处 理 技 术 ，所 以 NOx的 排 放 量 不 可 能 大 幅 度 降
低 。而且 。燃烧 过 程 处理 技 术 与传 统 的强 化 煤 粉气 流 着火 、燃 烧技 术
是 矛盾 的 。这 对 于 我 国 燃 煤 电 站 锅 炉 大 多 数 选 用 劣 质 煤 来 说 。又是
一 个 必 须 面 对 的难 题 。 由 于工 艺 系统 复杂 和 运 行 费 用很 高 ，在 环 保
标 准还 不 是 很严 格 的 情 况下 ．烟 气 处理 技 术 与 燃烧 过 程 处理 技 术 相
比 还 不 具 备 竞 争 力 ，只 有 当燃 煤 电 站 锅 炉 的 烟 气 排 放 要 求 更 严 格
时 ，烟 气处 理 技 术(特 别 是联 合 脱 硫脱 硝 技 术)才会 显 示 出优 势 。
参 考文 献
【1】毛 健雄 ．煤 的 清 洁燃 烧【M】．北京 ：科 学 出版 杜 ．1998．
【2】毕 玉 森．低 氮氧化 物 燃 烧技 术 的 发展 状 况U】．热 力发 电 ，2000，(2)．
【3】阎雏 平 ．洁净 煤 发 电技 术【M】．北京 ：中国 电力 出 版社 ，2002．
(作 者 单位 系 内蒙古 霍 煤鸿 骏 铝 电公 司 电 厂)
(上接 87页)
减 少投 资 。也 可 以几 台机 床供 用 一 套 附件 ，比如 ，数控 系统 的 动 态 图
形 显示 等 。
4 技 术 服 务
数 控 机床 要 想 充分 发挥 最 大 效 用 ．除 了要 选 好 机 床 ，良好 的 售
后 技 术 服务 也 是 其重 要 保 障 。 现 在 ，数 控 机 床制 造 厂 家 也 很 重 视 产
品 的售 后 服 务 ，内 容 主 要有 协 助 用 户 对 典 型 工 件 作 工 艺 分 析 ，进 行
可加 工 性试 验 等 。另外 ，还 有 成 套 的技 术 服 务 ，主要 有 工 装设 计 、程
序 编 制 、安装 调 试 、试 切工 件 、直 至全 面投 入 生产 。生 产 厂 家一 般 要
通 过 举 办技 术 培训 班 ．培训 用 户编 程 、操 作 与 维修 。
只 有重 视 数 控 机 床 售 后 服 务 、培 训 ，才 能 使 所 购 数 控 机 床 发 挥 最 大
经 济效 益 。
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5结 束 语
以上 的 数控 机床 选 用 原 则 。只是 从 技 术 角度 提 示 在 选 用 数 控 机床 中
应 该 注 意 到 的一 些 问 题 。选 用 数 控 机 床时 ，要 理 解 数 控 机 床 与普 通
机 床 之 间 的 差 别 ，了解 数 控 机 床 选 用 中 的 复杂 性 ，因此 不 要 简 单 地
像 订 购 通用 机 床 那样 去 选 购数 控 机床 。机 床企 业 接受 数 控 机床 的 订
货 时 ，要 经 过 双 方详 细 的 讨 论 后才 能 确 定 下来 ，同时 。还 可 以找 一 些
咨 询服 务 机构 来 帮 助用 户 选择 和用 好 数控 机 床 。
参 考 文 献
【11郭 士 叉 敷 控 机 床 故 障 诊 断 与 雏 修 机 械 工 业 出 版 社 2005．5
【21徐 衡 敷 控 机 床 故 障 雏 修 化 学 工 业 出 版 社 2005．6
(作 者 单位 系灌 阳职 生 技 术学 院 鼍-理与 机 电工 程 系)
f上 接 88页 )
(4)研 究 轮廓 误 差补 偿 以及 新 的 误差 补 偿 方法 。
因 此 ．实现 对 零 件 的高 精 度 加 工 是 人 们追 求 的 目标 ，提 高 机 床
固 有 性 能 是 一 条 硬 途 径 。但 会 导 致 加 工 母 机 的 造 价 大 幅 上 升 ，而 计
算 机 误 差补 偿 技术 是 一种 经 济 而有 效 的方 法 。
参 考 文 簟
f11赵 继 政 ．魏 生 民 ．敷 控 加 工 验 证 技 术 厦 误 差 分 析 ．机 械 自 动 化 ，
1998(4)：41～44
— 90 一
址 J-乞—
f21 羽 北 荚 ．加 工 中 心 几 何 精 度 检 测 标 准 的 研 究 ．制 造 技 术 与 机 床 ，
1999(8)：34~37
【31黎 坚 ，周艳 红 ．多坐标墩 控 机 床 通 用运 动 学模 型 的建 立．中 国机
械 工 程 。1999(1)：48-52
【41毕 承恩 ．现 代 敷控 机 床．北 京 ：机 械 工业 出版 社 ．1993．74-79
(作 者 单 位 系 ．广 西 三 一 零 棱 地 质 大 队
天j．|工 生大 学)
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