一种圆柱齿轮的加工工艺方法

摘要：对圆柱齿轮零件加工难点进行分析，从研制周期和质量出发提出了主要解决措施，对公司今后的同类产品的加工工艺、加工方法都具有一定借鉴作用。设计的车夹结构简单、操作方便。 关键词：工艺、圆柱齿轮、夹具 1、引言

目前航天产品的加工精度要求不断提高，航天领域中整体结构件不断增多，高精度、异形类零件在航天产品行业的应用越来越广泛。特别是伺服系统中零部件加工精度的控制好坏，直接关系到航天产品的多项性能指标要求，该类零件一般由不锈钢坯料整体加工而成，材料去除率最高达80%以上。同时，该类零件的一个显著生产特点是品种多、批量小，这种结构特点和生产模式决定了其制造技术一直处于不稳定状态，加工制造一直存在加工周期长、成本高、精度不易控制等难点。

随着武器系统的更新换代以及性能的不断提升，当前航天产品伺服系统零件更趋向于小体积、高精度发展，对加工工艺技术提出更高要求。同时为了追求小体积、高精度的结构，有时也无法兼顾产品的加工工艺性。

2、零件分析

图一为我公司加工某航天产品，在加工过程中存在以下主要工艺难点： (1) 零件的形位公差要求高，特别是零件φ240两滚道形位公差的精度难以保证。 (2) 零件为半圆形零件，由整圆加工后切割成型，切割前加工内应力的消除是关键。

图一 零件图

3、零件工艺性及加工难点分析 3.1 零件结构及工艺性分析

某圆柱齿轮（见图一），材料为锻钢30Cr13-Ⅰ-QJ500A-1988(调质：HRC35～42)，外形为φ280×130）加工形成。属于单件小批量生产，零件为精密机械加工件，零件外形尺寸φ259，最小壁厚3mm，半圆环结构，属于薄壁难加工材料类零件，各形位精度和尺寸精度要求高。由于是整料切削成形，在加工过程中易变形，材料切削性能较差，同时零件结构的工艺性也较差，这为加工带来了极大难度。因此,选用合理的加工方式及正确的工艺流程成为产品质量保证的关键所在。 3.2 加工难点分析

由图一可知，该零件采用圆钢整料通过车切削成圆环保证形位公差要求，最后用线切割齿及半圆成型，该零件的加工难点如下： （1）加工时形位公差的保证； （2）割成型后零件变形量的控制。 4、工艺流程编制

根据图一可知，零件由整料切削成形，零件结构的工艺性较差；材料切削性能也较差。零件变形较严重，形位公差不易保证。传统的齿轮在粗加工后需要半年以上的自然时效时间，为了缩短研制周期，在编制工艺方案时采用三次热处理时效来处理切削内应力，时效采用高低温循环时效，高温200℃保温4小时，低

温-40℃，保温2小时，每次时效循环三次，且三次时效后只对有形位公差要求的面进行精加工，最后将齿形割成型及割断。先将零件粗加工后进行调质

（HRC35~42），调质后进行第一次半精加工，预留加工余量0.65mm进行第一次时效处理；时效后进行第二次半精加工，此时只对有形位公差要求面预留加工余量0.15mm，其余加工到图样要求后进行第二次时效;待时效完后将有形位公差面加工到图样要求；加工完后进行时效（固化）处理，最后将齿轮及外形线切割到图样要求。具体工艺流程为：

零件粗加工——调质HRC35～42——第一次半精加工——时效——第二次半精加工——时效——精加工——时效（固化）——割齿及外形

5、夹具的设计

由图一可知，零件形位公差面是在壁厚3mm的薄壁上，直接装夹时易变形，所以应使用夹具进行辅助装夹。在设计夹具时考虑装夹过程零件不变形、定位面为零件基准面，加工过程中缺口易打刀，设计一工艺板用于辅助加工。根据图一所示，夹具的设计是通过83尺寸端面、φ240内圆进行定位。具体结构和装夹方式见图二。

图二 车夹

6、应用效果

通过该加工工艺方法生产的产品尺寸稳定，满足了加工精度的要求，大大缩短了产品研制周期。 尾注

1、《磨具制造工艺与装备》 许发樾 机械工艺出版社 2003.5 2、《机械制造工艺设计手册》 王绍俊 机械工业出版社 1985 3、《机械设计手册》 闻邦椿 机械工业出版社 2003