制订机械加工工艺规程的实例

1.10　制订机械加工工艺规程的实例

现以中批生产CA6140车床主轴上的滑动齿轮（图1.28）为例，分析说明具体制订机械加工工艺规程的内容要点。

图1.28　车床主轴滑动齿轮

1.10.1　零件主要结构和技术条件分析

滑动齿轮以花键孔装于CA6140车床主轴中部的花键轴上，花键为内径定心的滑动配合。当外齿与传动轴上的固定双联齿轮啮合时，实现主轴高速旋转；当内结合齿与主轴上的空套齿轮啮合时，实现主轴低速旋转。齿轮通过拨叉在主轴花键上滑动，将由外齿传来的高速小转矩传递给主轴，或通过内结合齿将空套齿轮传来的低速大转矩传递给主轴。因此，内花键的精度、强度、表面硬度、与外齿分度圆的同轴度、与内结合齿分度圆的同轴度均有较高要求。外齿面与内结合齿面均需高频淬火，以保持心部具有强度高、韧性好，同时表面硬而耐磨的良好性能。

1.10.2　毛坯的选择

因齿轮所用材料为40Cr合金钢，外形比较简单，可采用自由锻造，此时内孔可以锻出。当中批以上生产时，可采用模锻工艺，以减少加工余量，节约合金钢材，并提高毛坯精度。模锻时，内孔两边只能冲出凹坑，不能穿通，故应增加钻孔工序或工步。

1.10.3　定位基准的选择

根据齿轮传动的要求，应选择花键孔的轴心线作为精基准，来加工内外表面和内孔齿形面。选择毛坯外圆作为粗基准，先夹右端外圆，粗车左端面和外圆，再调头装夹，粗车右端两段外圆和端面，粗车内齿轮孔和花键孔，然后半精车花键孔。

本着“基准先行”的原则，以半精车后的花键孔作为“自为基准”拉内孔，再以内孔引导花键拉刀拉出内花键，拉削分两个工序进行而不采用内孔花键复合拉刀一次拉出，有利于缩短拉刀长度（因孔较长）和提高花键孔的拉削加工质量。花键孔拉削后，即以花键孔作为精基准定位，精加工各内外表面、端面、插齿、磨齿和端面铣槽。这样安排就能同时符合基准重合、基准统一和基准先行的原则。

1.10.4　热处理工序的安排

车床主轴处于启动、停止、正转、反转和低速、高速频繁变化的情况下工作。作为传递转矩的齿轮同样承受着冲击交变载荷，因此材料选用40Cr中碳合金钢是适宜的。但为了消除锻造时高温加热引起的粗晶，需经正火处理。另外还需进行调质处理，以提高其强度和韧性。调质可安排在粗加工后。

内外齿面均需进行高频淬火，以提高其表面硬度。高频淬火须安排在齿形加工之后进行。由于零件形状简单，可不安排时效处理。

1.10.5　加工阶段的划分和工序的安排

加工阶段可根据所安排的热处理工序来划分。在调质以前为粗加工阶段，调质后至高频淬火前为半精加工和精加工（主要是拉花键孔）阶段，高频淬火后为精加工齿阶段。

其加工工艺路线可确定为：锻造→正火→粗车→调质→半精车→拉花键孔→精车→插齿→铣槽→高频淬火→磨齿。

在半精车后可安排检验工序，主要检验孔的尺寸精度，以保证拉花键孔工序能顺利进行。插内外齿时均以内花键定位，为确保其同轴度，花键心轴应取较紧一级的间隙配合，否则会因配合间隙过大而引起同轴度误差。

1.10.6　工艺文件的制订

对于中批生产，无论产品简单还是复杂，是否需制订机械加工工序卡片，须视具体情况和工厂习惯而定。齿轮类零件因加工工序尺寸较多，基准又经过多次转换，因此制订完整的工序卡片较为适宜。这时仍需制订工艺过程卡片，以便于零件加工的计划调度，内容可简明扼要，如表1.22所示。工序卡片中应填写得详细些，如表1.23所示（因篇幅有限，仅列一张）。表中未填切削用量和工时定额，当属大批大量生产或流水线生产时，则必须依次填写，不得省略。专用工艺装置包括：专机、工、夹、量、刀具、辅具和工位器具，在制订工艺文件时，若考虑必须设计时，需填写工艺装备设计任务书，再经审批后，安排设计和制造，表1.24为齿轮加工时需设计专用花键心轴的设计任务书。

表1.22　齿轮的工艺过程卡片