淺談漸開線花鍵環規校對規的設計改進

摘 要：本文簡要介紹了如何解決圓柱直齒漸開線花鍵環規——校對規的設計改進問題，使花鍵量規設計更加規范化、標準化，提升工裝設計速度，保證產品設計質量，滿足新機科研和批生產的檢測要求。

關鍵詞：漸開線；花鍵環規；花鍵校對塞規

中圖分類號：S718.69 文獻標識碼：A

隨著我公司航空產品、轉包產品和重型燃機等產品的質量需求，新品研制工裝設計進度要求緊急，制造周期短。圓柱直齒漸開線花鍵測量用的綜合環規及其校對規的設計比較繁瑣，技術要求較高，花鍵量規制造較為困難，尤其以校對規的制造最為困難；工具的檢測方法也與國家標準規定略有不同，針對國家標準規定的花鍵量規的一些技術條件，使用我公司測量中心現有的測量儀器就能直接檢測花鍵綜合環規設計參數，不必再設計校對規，檢測花鍵綜合環規。在此種情況下，如何探索并修訂出適合我公司乃至本行業工裝設計需求的花鍵量規設計方法和設計標準，對產品設計質量的提升至關重要。

1 工裝設計現狀分析

1.1 花鍵設計分析

由于工廠原有花鍵檢測設備無法直接準確測量花鍵環規的設計參數是否符合花鍵設計要求，所以設計花鍵環規時需要輔助設計二類工具--花鍵校對塞規，花鍵校對塞規一般為錐體的結構，校對規體上需標記通、止、磨損極限的齒厚刻線，因此花鍵環規的校對塞規計算過程較復雜，成熟設計員仍需要0.5個工作日的設計周期，且因花鍵環規設計參數較多，稍有疏忽，既成錯誤。結構見下圖1，2所示：

1.1.1 花鍵環規需設計測量的結構參數主要有：大徑最小值Dei（min）、小徑Dii、作用齒槽寬E（由棒間距MRi反映）、漸開線終止圓直徑最小值Dfi（min）。

1.1.2 花鍵環規需檢查的技術條件主要有：齒向公差Fβ、齒形公差ff、分度公差FP。

1.1.3 花鍵校對塞規需測量的結構尺寸參數主要有：大徑Dee、小徑最大值Die（max）、三段刻線處作用齒厚S（由相應刻線處跨棒距MRe反映）、漸開線起始圓直徑最大值Dfe（max）。

1.1.4 花鍵校對塞規需檢查的技術條件有：齒向公差Fβ、齒形公差ff、分度公差FP。

1.2 花鍵工具制造情況

花鍵環規由我公司工裝制造廠數控慢走絲設備加工，每套花鍵環規大約需要4～5小時的加工周期；而花鍵校對塞規用數控套齒磨床加工。主要問題在于花鍵環規的技術條件——分度公差無法檢查，一般均外委檢測。另外，錐體校對塞規設計圖要求的齒厚對應刻線位置制造難以確定，校對規的齒向為錐度，其結構尺寸參數只能用齒輪測量儀（Klingenberg Gmbh）近似檢查。因此，花鍵校對塞規也只能控制環規使用后處于何種范圍，并無法準確控制花鍵環規的具體制造值，且花鍵校對塞規制造合格率較低。

1.3 花鍵工具使用情況

改進前花鍵工具車間對花鍵環規只進行到貨初次檢查，即花鍵環規使用前用花鍵校對塞規校對，花鍵環規校對周期約為7天；花鍵校對塞規校驗周期為3年；花鍵校對塞規由齒輪測量儀（Klingenberg Gmbh）近似校驗。其檢測精度低，制約了產品零件的生產質量和周期，固花鍵工具急需改善。

2 齒輪測量中心（Gleason 650GMM）的測量能力

Gleason 650GMM——是我公司產品檢測中心新近購置的美國進口的齒輪測量中心設備。

2.1 滿足測量2級和2級以下齒輪精度要求。

2.2 基圓直徑db=25～400mm時，漸開線齒廓總偏差≤2.0μm。

2.3 螺旋線總偏差≤2.0μm。

2.4 檢查花鍵環規的技術條件：齒向公差Fβ、齒形公差ff、分度公差FP。

2.5 檢查花鍵環規的齒槽寬E和花鍵塞規的齒厚S。

目前，Gleason 650GMM和Klingenberg Gmbh仍不能檢查錐體校對塞規的技術條件——齒向公差。

3 花鍵工具改進方法

取消花鍵環規相應的錐體校對塞規的設計和制造，應用產品檢測中心的齒輪測量儀器（Gleason 650GMM）直接檢查花鍵綜合環規的設計參數。取消錐體校對塞規的可行性分析：

3.1 錐體校對塞規的制造難度高，技術條件參數檢查困難，可信度低。

3.2 新應用的齒輪測量中心（Gleason 650GMM）可以直接檢查花鍵環規的技術條件關鍵參數，其檢查范圍可基本覆蓋我公司花鍵環規各種規格（基圓直徑db=25～400mm）。

3.3 齒輪測量中心（Gleason 650GMM）工作效率高，準確度高；檢查結果可信度高。

3.4 使用Gleason 650GMM直接檢查花鍵環規，可避免錐體校對塞規測量引入的間接誤差。

4 花鍵工具實施效果

目前，花鍵工具以實際產品應用，效果良好。應用齒輪測量中心（Gleason 650GMM）直接檢查花鍵綜合環規，取消了相應花鍵環規的錐體校對塞規的設計和制造，既減輕了工裝設計、制造的強度，也方便了產品零件車間的使用。降低了工裝成本，提高了生產效率和質量，將明顯改善我公司相關精益生產環節的現狀。

參考文獻

[1]中國機械工業標準匯編.花鍵與鍵聯結卷[M].北京：機械工業出版社，1998.

[2]GB/T 5106-2006，圓柱直齒漸開線花鍵.量規[S].

[3]《航空工藝裝備設計手冊》編寫組編.北京國防工業出版社，1978.