齒輪軸的加工工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

王軍

摘 要 傳統(tǒng)齒輪軸加工工藝在加工效率、加工質(zhì)量方面存在缺陷，已經(jīng)不滿足現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域?qū)X輪軸配件的需求，而作為工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的主要配件，如果齒輪軸一直不滿足實(shí)際需求，就會(huì)導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)遭遇較大阻力，因此面對當(dāng)前需求，必須對齒輪軸加工工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。對此本文將展開相關(guān)研究，闡述工藝優(yōu)化方案、優(yōu)化工藝中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞 齒輪軸;加工工藝;工藝優(yōu)化

引言

齒輪軸是工業(yè)領(lǐng)域中的常見機(jī)械配件，但面對現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展下帶來的龐大需求與高質(zhì)量要求，傳統(tǒng)加工工藝下生產(chǎn)出來的齒輪中逐漸“力不從心”，這就說明了出輪軸加工工藝優(yōu)化的必要性。這一條件下，就要必要展開相關(guān)研究，對具體優(yōu)化方式進(jìn)行分析，此舉具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

1齒輪軸工藝優(yōu)化方案

針對齒輪軸工藝基本流程，下文將提出各流程環(huán)節(jié)的優(yōu)化方案。

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

因?yàn)辇X輪軸是一種高精度配件，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有較高的精度要求，對此需要先針對齒輪軸各部位先設(shè)定精度指標(biāo)，后針對各指標(biāo)設(shè)置精度標(biāo)準(zhǔn)值。本文設(shè)計(jì)中所設(shè)定的精度指標(biāo)及相關(guān)精度標(biāo)準(zhǔn)值見表1。

PS：因具體精度指標(biāo)較多，所以表1僅展示部分主要指標(biāo)及相關(guān)精度標(biāo)準(zhǔn)值。

1.2 毛坯選擇與處理

秉持優(yōu)化目的，可以在正式加工之前視同鍛造毛坯，此舉可以減少加工時(shí)的材料消耗量與加工難度，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目的。但值得注意的是，毛坯的選擇與處理中，通?？蛇x擇電渣重熔材料毛坯，即此類毛坯原材料一般為精煉鋼，后對原材料進(jìn)行二次電渣重熔，加入電渣重熔鋼錠進(jìn)行處理，由此可以讓精煉鋼的純凈度再一次提升，且鋼的韌性、塑性也會(huì)達(dá)到更高水平，還能避免毛坯疏松、縮孔現(xiàn)象，說明此類毛坯的等向性良好[1]。

1.3 預(yù)熱與半精車

因?yàn)槊鞯慕槿?，所以預(yù)熱與半精車流程也要進(jìn)行改變，即在正式進(jìn)行預(yù)熱與半精車之前，要依照開坯→鋸切→加熱→鍛造→鍛造后熱處理→機(jī)械加工→探傷檢測流程進(jìn)行鍛坯，此舉就是齒輪軸預(yù)熱與半精車的優(yōu)化體現(xiàn)。除此以外，在正式預(yù)熱與半精車加工中，需要通過鍛打粗車對鍛坯進(jìn)行清理，去除表面黑皮層，再對鍛坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，而傳統(tǒng)工藝中主采用單次淬火方式進(jìn)行處理，效果并不令人滿意，而本文工藝主采用“淬火+高溫回火”雙重?zé)崽幚矸绞?，取代了原有方式，對處理效果進(jìn)行了優(yōu)化，能讓鍛坯工件的機(jī)械性能大幅提升?！按慊?高溫回火”雙重?zé)崽幚矸绞街械囊c(diǎn)為高溫回火（淬火是傳統(tǒng)方式，沿用多年，因此無須贅述），要求在淬火之后將鍛坯工件放在溫度500℃以上的環(huán)境中進(jìn)行回火加熱，對其質(zhì)地進(jìn)行調(diào)整，即①淬火，將工件加熱到880℃～900℃（最佳溫度為880℃），并將工件保溫存放2.5h，后對工件進(jìn)行冷處理，使其達(dá)到室溫范圍即可;②將工件放在500℃以上的環(huán)境進(jìn)行回火加熱，過程中溫度不得低于500℃，最高不可超過650℃，完成后取出工件保溫存放5h，最后冷處理至室溫即可，此舉可以讓工件的硬度達(dá)到170～190HBS以上。

1.4 齒部加工與精車

首先在齒部加工工藝上，加工工藝流程為滾齒→滲碳→淬火精度提升→淬火→精磨→磨齒，其中各流程環(huán)節(jié)的操作均比較簡便，能夠在不影響加工質(zhì)量的條件下提高加工效率，同時(shí)采用以上加工工藝流程進(jìn)行工件處理時(shí)，必須先做好花鍵選型，通常齒輪軸齒部花鍵分為兩種，分別為矩形花鍵、漸開線花鍵，兩者選型關(guān)系到各流程環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)定，必須認(rèn)真對待。其次在精車方面，需要先選定齒輪軸兩端頂部尖孔，以尖孔為準(zhǔn)進(jìn)行好齒部精車外圓處理，這一過程的進(jìn)度要求很高，因此本文建議選擇數(shù)控車削技術(shù)來進(jìn)行處理，能有效提高加工精度，代表加工質(zhì)量提升，尤其是齒輪軸弧面特性的提升幅度最為突出，而弧面特性是傳統(tǒng)加工工藝中的一大難點(diǎn)，此舉就體現(xiàn)了優(yōu)化工藝的作用。

2齒輪軸優(yōu)化工藝中注意事項(xiàng)

根據(jù)以上方法可以對齒輪軸加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，而在優(yōu)化工藝過程中，加工人員必須注意兩大事項(xiàng)，即工件表面化學(xué)處理、熱處理質(zhì)量控制，具體為：齒輪軸工件表面化學(xué)處理主要針對工件上不需要進(jìn)行淬火處理的部位，如花鍵齒部、凹槽部位等，針對這些部位，為了避免其在后續(xù)使用中被某些因素影響而導(dǎo)致齒輪軸損壞，需要在此類部位表面突破防滲材料，由此可以保護(hù)內(nèi)部，避免齒輪軸短期內(nèi)損壞[2]。

3結(jié)束語

綜上，本文對齒輪軸的加工工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行了探討。通過文中提出的優(yōu)化方案，成功實(shí)現(xiàn)了齒輪軸加工工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化目的，只要依照優(yōu)化后工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，并注意相關(guān)事項(xiàng)，即可保障工藝順暢應(yīng)用，這一條件下優(yōu)化后工藝可以起到提高齒輪軸加工效率、質(zhì)量的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳俊.齒輪軸的加工工藝設(shè)計(jì)制造概論[J].成功：教育，2018（20）：40.

[2] 路陽，張晨.長軸類齒輪零件插齒加工工藝優(yōu)化[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（10）：16.