大行星齿轮倒角滚刀及工装设计

李 明,邱永红

(株洲市九洲四维实业有限公司,湖南株洲 412003)

大行星齿轮倒角滚刀及工装设计

李 明,邱永红

(株洲市九洲四维实业有限公司,湖南株洲 412003)

针对电动轮汽车大行星齿轮齿端倒角采用手工砂轮倒角尺寸精度差、生产效率低的缺点,设计了专用齿轮倒角滚刀,并根据产品质量要求修正了部分滚刀设计参数。根据加工工艺要求设计了专用工装模具,极大地提高了滚齿加工的生产效率,同时也确保了倒角质量的稳定。生产实践证明,所设计的倒角滚刀和工装模具大大提高了倒角工作效率,减轻了工人的劳动强度;产品倒角加工质量稳定,滚齿加工质量满足用户需求,获得了较好的经济效益。

齿轮;齿轮倒角滚刀;倒角;工装

株洲市九洲四维实业有限公司生产的3种电动轮汽车大行星齿轮产品除内孔尺寸不同外,几何形状基本相同,加工方法和工艺路线基本一致,齿轮齿部参数如表1所示。大行星齿轮采用手工砂轮倒角,尺寸和角度一致性不好,且齿根过渡圆弧处不圆滑,常显出多条磨削接刀线,加上热处理变形,使成品的倒角外观质量很差,另外,手工倒角具有效率低、劳动强度大等缺点。为解决此问题,确定设计专用倒角滚刀和工装模具。

表1 电动轮汽车大行星齿轮齿部参数

1 倒角滚刀参数设计与修正

预设计的齿轮倒角滚刀按保证轴向齿距等于标准m9滚刀轴向齿距设计,经多次试算后确定齿轮法向齿形上倒角角度按32°设计比较合理,齿轮倒角滚刀设计参数如表2。

因生产任务紧,该滚刀委托汉江工具厂制作,经过检测刀具参数和产品实际加工情况做了如下调整:齿全高hg原设计取值为理论值7.98 mm,实际加工使用验证后修正为9.5mm。法向凸角量Ha设计为两边法向0.18,齿顶圆弧高度为2mm;对新滚刀进行检验发现凸角量为0.16,齿顶圆弧高度为1.85mm,而对其倒角产品的跟踪检查发现:产品齿根圆弧处倒角左面相对右面齿稍微偏小,而左面倒角量刚合适,齿根圆弧处倒角高度也合适,故调整倒角滚刀凸角量为:左0.16mm,右0.18mm,齿顶圆弧高度1.85mm。

该倒角滚刀的特点:(1)轴向齿距为28.346mm,和标准m9的留磨滚刀轴向齿距28.364mm仅相差0.018mm,车削螺旋槽可按标准螺距车削,便于加工。(2)因产品齿根设计有0.6mm的沉切圆弧,该滚刀倒角产品齿根处也需倒成平滑过渡的倒角圆弧,对产品的热处理和承载能力有益,且外观质量好。故滚刀齿顶要求加工成圆弧过渡,且要保证凸角法向高度Ha和齿顶圆弧高度Hb,按齿顶全圆弧不能加工,须按三段圆弧相切而成,经计算齿顶大圆弧按R8,两侧相切小圆弧按R2.4加工。

表2 齿轮倒角滚刀设计参数

2 工装设计

电动轮汽车大行星轮的外形尺寸如图1,滚齿时内孔定位尺寸分别为Ø76mm、Ø100mm、Ø100mm。滚齿芯轴定位尺寸按Ø76mm制作,另两种产品加镶套定位,此处仅按滚齿时内孔定位尺寸Ø76mm的产品进行设计、分析。

图1 电动轮汽车大行星轮的外形尺寸(mm)

滚齿和倒角机床为Y3180H,有立柱(带顶尖座)时机床加工最大外径为Ø550mm,工作台面距顶尖座下端面为630mm,为了保证滚齿加工工件时滚刀能实现全行程加工,工件下端面距工作台面必须≥235+5,即滚齿座高度必须≥240mm。工件工装时存在的问题: (1)电动轮汽车大行星轮滚齿和倒角时一般需要有立柱和顶尖座(需有顶尖顶住芯轴),而顶尖座频繁装、卸不方便。(2)以前滚齿加工时,为了避免工件外径Ø604.5mm与顶尖座产生干涉,均采用工件小端朝上装卸工件。工件倒角加工时要求大端朝上装卸,因而必须保证工件大端朝上倒角工件吊入时工件上端面距离工作台面高度<630mm,低于立柱顶尖座下端面,同时还要考虑滚齿和倒角工装共用。工件大端朝上安装时,滚齿座高240mm+工件长188mm+芯轴223mm (188mm+螺纹M30长35mm)=651mm>630mm,因此工件吊装时产生尺寸干涉。

为解决此问题,滚齿座高采用260mm(便于以后修磨),中间车成Ø190mm的沉孔,装上芯轴后总高度控制为405mm。使工件大端朝上滚齿和倒角时,凸台沉入沉孔内,用工件大端面定位,同时当工件大端朝上装卸时,总高度为405 mm+188 mm= 593mm<630mm,不影响工件装卸。为保证定位精度,将工件内孔靠大端面一端70mm长按H7车成滚齿基准孔尺寸。将芯轴75mm长的位置外径Ø76mm按H7/g6配合尺寸车成工件滚齿时内孔尺寸,便于滚齿和倒角时芯轴定位。为了保证滚齿精度仍然要求操作者在滚齿加工前检查工件外径跳动,倒角加工时用芯轴定位以提高工作效率。芯轴螺纹部分:外螺纹选用细牙M56×2,便于工件大端朝上时滚齿时,紧固力匀称,锁紧力好;内螺蚊选用粗牙M30,工件小端朝上倒角时,配一个长90mm的压紧螺杆与芯轴上的内螺纹进行旋紧紧固工件,因倒角切削力小,故用M30的螺杆紧固。

按此思路设计的滚齿座和芯轴形状如图2所示。工件倒角和滚齿时的工装图如图3和图4。

3 小结

该滚刀和工装模具于2007年4月投入使用以来,大大提高了倒角工作效率,减轻了工人的劳动强度。工件装卸方便,倒角定位精度完全满足加工要求,滚齿加工也基本满足要求(有时需要稍微校正滚齿外圆跳动度)。产品倒角加工质量稳定,经质量部检验符合图纸要求,获得了较好的经济效益。

REFERENCES

[1] 四川省机械工业局.复杂刀具设计手册.北京:机械工业出版社,1990.

[2] 叶克明,石凤山.齿轮手册,第1版.北京:机械工业出版社, 1990.

[3] 上海柴油机厂工艺设备研究所.金属切削机床夹具设计手册.北京:机械工业出版社,1984.

On Rolling Cutter for AngleM ill ing of Large Planet Gear andW orkmanship Enginneer ing

L IMing,Q IU Yong-hong
(Zhuzhou City Jiuzhou Siwei Industrical Co.Ltd.,Zhuzhou 412003,Hu’nan,China)

Angle milling of large planet gearsof electrical-motivated trucks conductedmanually by sand wheel is of poor size accuracy and low operation efficiency,a kind of special gear angle milling rolling cutter is designed and some design parameters are revised according to product quality requirement,specialworkmanship moulds are also designed so that operation efficiecy of rolling gear manufacturing is greatly improved and stable angle milling quality is ensured,hence impoved economic benefits.

gear;gear angle milling rolling cutter;angle milling;workmanship

TH16

:B

:1009-3842(2010)01-0085-03

2010-01-18