双联齿轮加工工艺分析
花键槽：孔是通孔，公差等级为H12，表面粗糙度为Ra3.2μm需进行先粗镗后精镗（见机械制造基础教材表10-11）。
花键：公差等级为H7，表面粗糙度为Ra1.6μm要求比较高我们可以利用拉床拉花键。 Ⅱ齿的齿形：公差等级为7ＪＬ，表面粗糙度为Ra0.8μm用滚齿粗加工再用剃齿精加工。
Ⅰ齿的齿形：公差等级为7ＧＫ，表面粗糙度为Ra0.8μm用插齿粗加工再用剃齿精加工。
22.4.2提高双联齿轮齿形加工精度的措施
双联齿轮的齿形加工，即大端滚齿和小端插齿，由于工件结构原因，其齿向及齿圈径向圆跳动误差往往超出产品技术要求或加工工艺要求。就此问题进行分析，并提出相应解决措施。 1）、产品结构及传统工艺工装结构弊病
图3所示为双联齿轮典型结构图，其特点为工件内孔的长径比≥3，工件的大端面较大，其外径与孔径之比≥2。按照机械加工工艺要求，毛坯经粗车、精车加工后，齿坯的大小端面圆跳动公差，对于7 和8 级精度齿轮，当分度圆直径≤125mm时，端面圆跳动公差为0.018mm；分度圆直径小于400mm，大于125mm时，端面圆跳动公差为0.022mm。实际加工中按此标准加工和检验，但在滚、插齿加工中，我们按照传统的工装结构设计了滚、插齿夹具。
图3双联齿轮典型结构图
图4即为滚齿加工的工装结构图。图中，工件以内孔和端面定位，工件内孔与芯棒外径之间采用H6/h5配合，拧紧上面的螺母，通过开口垫而将工件夹紧。插齿加工方法为工件大端面和内孔定位，液压拉杆通过开口垫而夹紧工件。这两种装夹方法均为机械手册推荐的传统结构。在实际加工产品时，发现滚、插齿的齿圈径向圆跳动误差为0.07～0.10mm，甚至达0.15mm，齿向误差为0.02～0.05mm。而工艺要求齿圈径向跳动误差≤0.063mm，齿向误差≤0.011mm。插齿的齿圈径向跳动误差及齿向误差也有不同程度的超差现象。
一般而言，齿轮滚齿的齿圈径向圆跳动误差和齿向误差产生的原因主要是齿坯的几何偏心和安装偏心所致；齿向误差超差主要是夹具和齿坯的制造安装调整精度低，分齿、差动交换齿轮误差大以及齿坯或夹具的
7
双联齿轮加工工艺分析
刚性差，夹紧后变形等。经过分析和实际检测，我们发现夹具结构设计的不合理，是产生误差的主要原因。 2）、滚齿工件定位和加工受力变形分析
图4中传统工装结构上，工件以内孔和端面定位。由于工件内孔长径比大于3 属于长孔定位，限制4 个自由度，端面限制3 个自由度，这就形成了过定位现象，且重复限制的自由度数为2 个，因此这种结构设计不合理。其次由于工件总长相对于内孔直径较大，装夹工件的定位芯棒直径小，装夹刚性差，在滚齿过程中，滚齿切削力的垂直分力矩基本作用在芯棒底部，使芯棒产生离开滚刀方向上的变形偏摆，这就使工件在滚齿过程中产生运动偏心，从而将增加滚齿的齿圈径向圆跳动误差和齿向误差。在实际加工中，用百分表触头对着旋转轴工件表面，也可以发现这种偏摆。 3）、改进工件定位方法和工装结构
由上分析可知，传统结构中工件的定位不合理，加工过程中工装的刚性差是导致这类齿轮滚齿误差超差的主要原因(刀具、工件齿坯加工精度、设备精度正常条件下)，因此经研究设计了图5所示的改进结构。图中，芯棒4与上下工件内孔接触的中间段配合选用H6/h5配合，其余部分外圆直径比工件孔小0.05mm；这样工件就属于短孔定位，内孔限制2个自由度；下面的工件是以大端的内侧定位于开口套5上，开口套5定位在内定位套7上，从而限制工件3个自由度，因此总体限制工件5个自由度，属合理设计(上面的工件也是5点定位)。开口套5的另一个作用是：增加工件内侧面的定位面积，减少滚齿切削力的垂直分力之力臂，从而降低力矩，相对增加工件的定位装夹刚性。外定位套8 作用是限制开口套的位置，以避免滚刀将开口套滚坏。
这种工装的使用，在实际生产过程中证明工件的齿圈圆跳动误差在0.03～0.05mm以内，齿向公差在0.010mm以内。其要点是工件大端的内侧面圆跳动必须按工艺基准面精度要求保证。其缺点是装工件时必须同时加装开口套，操作较麻烦。
这类工件的插齿加工时，工件定位也应采取类似方案以消除过定位现象，但不必使用开口套。 2.5工艺路线的拟定 2.5.1加工阶段的划分
经过对双联齿轮图的工艺分析双联齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。
第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。
第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段，就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足
8
双联齿轮加工工艺分析
齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。6～7级精度的齿轮一般有两种加工方案：①剃——珩齿方案：滚（或插）齿——齿端加工——剃齿——表面淬火——修正基准——珩齿。②磨齿方案：滚（或插）齿——齿端加工——渗碳淬火——修正基准——磨齿。剃——珩齿方案生产效率高，广泛用于7级精度齿轮的成批生产中。磨齿方案生产率低，一般用于6级精度以上或虽低于6级但淬火后变形较大的齿轮。根据双联齿轮的进度要求和要求产量在此我选择①剃——珩齿方案。
第三阶段是热处理阶段是齿轮热处理。
齿轮加工中根据不同要求，常安排两种热处理工序： ①齿坯热处理
在齿坯粗加工前后常安排预先热处理——正火或调质。正火安排在齿坯加工前，其目的是为了消除锻造内应力，改善材料的加工性能。调质一般安排在齿坯粗加工之后，可消除锻造内应力和粗加工引起的残余应力，提高材料的综合力学性能，但齿坯的硬度稍高，不易切削，故生产中应用较少。
②齿面热处理
齿形加工后为提高齿面的硬度及耐磨性，根据材料与技术要求，常安排渗碳淬火、高频感应加热淬火及液体碳氮共渗等处理工序。经渗碳淬火的齿轮变形较大，对高精度齿轮尚需进行磨齿加工。经高频感应加热淬火处理的齿轮变形较小，但内孔直径一般会缩小0.01～0.05mm，淬火后应予以修正。有键槽的齿轮，淬火后内孔经常出现椭圆形，为此键槽加工宜安排在齿面淬火之后。
第四阶段齿端加工
所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向
滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂 用铣刀进行齿端倒圆。倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动(每加工一齿往复摆动一次)。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。 齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚(插)齿之后。
第五阶段精基准修正
齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。
对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀修正。推孔时要防止歪斜，有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜，已取得较好效果。
对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔，推孔生产率高，常用于未淬硬齿轮。 2.5.2工艺路线
9
双联齿轮加工工艺分析
在各表面加工方法都确定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，一定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其它辅助工序。下面是我的加工工艺分析路线
双联齿轮加工工艺分析路线
序号 工 序 内 容 定 位 基 准 1 毛坯锻造 2 正 火 3 粗车外圆级端面，留余量1.5～2mm，钻镗花键底孔至尺寸?30H12 外圆及端面 4 拉花键孔 Φ30H12孔及A面 5 钳工去毛刺 6 上心轴，精车外圆、端面及槽至尺寸要求 花键孔及A面 7 检 验 8 滚齿（z=42），留剃余量0.07～0.10mm 花键孔及A面 9 插齿（z=28），留剃余量0.04～0.06mm 花键孔及A面 10 倒角（Ⅰ、Ⅱ齿轮12°角） 花键孔及端面 11 钳工去毛刺 12 剃齿（z=42），公法线长度至尺寸上限 花键孔及A面 13 剃齿（z=28），公法线长度至尺寸上限 花键孔及A面 14 齿部高频感应加热淬火：G52 15 推 孔 花键孔及A面 16 珩齿（Ⅰ、Ⅱ）至尺寸要求 花键孔及A面 10
双联齿轮加工工艺分析
17 总检入库 2.6确定齿轮的偏差，机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图 2.6.1毛双联坯形状、尺寸确定的要求
在选择毛坯时应考虑零件的材料性能及机械性能，零件的结构形状与外形尺寸，生产纲领的大小，现在生产条件，充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能，通过毛坯精化使毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近，减少机械加工的劳动量，力求实现少、无切削加工。我根据双联齿轮的零件图2上尺寸的标注我选择了与相近的尺寸。 2.6.2确定机械加工余量
加工余量是指加工是从表面上切除的金属层总厚度。
齿Ⅰ的外圆φ60h11查表（见教材机械制图附表17标准公差数值和附表18轴的基本偏差数值）得偏差为0.019可表示为错误！未找到引用源。φ60-0.019留余量1.5～2mm我选择留余量2mm错误！未指定书签。，加工后为φ62。
齿Ⅱ的外圆φ88h11查表（见教材机械制图附表17标准公差数值和附表18轴的基本偏差数值）得偏差为0.022可以表示为φ88-0.022留余量1.5～2mm我选择留余量2mm错误！未指定书签。，加工后为φ90。
0
0
花键槽φ30H12查表（见教材机械制图附表17标准公差数值和附表19孔的基本偏差数值）得偏差值为
0.021
0.021可以表示为φ300不留余量加工至尺寸φ300
0.021
。
花键φ35H7查表（见教材机械制图附表17标准公差数值和附表19孔的基本偏差数值）得偏差值为0.025可以表示为φ350
0.025
不留余量加工至尺寸φ350
0.025
。2.6.3确定毛坯尺寸及毛坯图
经过对加工余量的确定，尺寸、形状应该尽量与零件尺寸形状相近设计了毛坯图，尺寸如图所标
11