浅谈渐开线花键环规校对规的设计改进

摘 要：本文简要介绍了如何解决圆柱直齿渐开线花键环规――校对规的设计改进问题，使花键量规设计更加规范化、标准化，提升工装设计速度，保证产品设计质量，满足新机科研和批生产的检测要求。

关键词：渐开线；花键环规；花键校对塞规

中图分类号：S718.69 文献标识码：A

随着我公司航空产品、转包产品和重型燃机等产品的质量需求，新品研制工装设计进度要求紧急，制造周期短。圆柱直齿渐开线花键测量用的综合环规及其校对规的设计比较繁琐，技术要求较高，花键量规制造较为困难，尤其以校对规的制造最为困难；工具的检测方法也与国家标准规定略有不同，针对国家标准规定的花键量规的一些技术条件，使用我公司测量中心现有的测量仪器就能直接检测花键综合环规设计参数，不必再设计校对规，检测花键综合环规。在此种情况下，如何探索并修订出适合我公司乃至本行业工装设计需求的花键量规设计方法和设计标准，对产品设计质量的提升至关重要。

1 工装设计现状分析

1.1 花键设计分析

由于工厂原有花键检测设备无法直接准确测量花键环规的设计参数是否符合花键设计要求，所以设计花键环规时需要辅助设计二类工具--花键校对塞规，花键校对塞规一般为锥体的结构，校对规体上需标记通、止、磨损极限的齿厚刻线，因此花键环规的校对塞规计算过程较复杂，成熟设计员仍需要0.5个工作日的设计周期，且因花键环规设计参数较多，稍有疏忽，既成错误。结构见下图1，2所示：

1.1.1 花键环规需设计测量的结构参数主要有：大径最小值Dei（min）、小径Dii、作用齿槽宽E（由棒间距MRi反映）、渐开线终止圆直径最小值Dfi（min）。

1.1.2 花键环规需检查的技术条件主要有：齿向公差Fβ、齿形公差ff、分度公差FP。

1.1.3 花键校对塞规需测量的结构尺寸参数主要有：大径Dee、小径最大值Die（max）、三段刻线处作用齿厚S（由相应刻线处跨棒距MRe反映）、渐开线起始圆直径最大值Dfe（max）。

1.1.4 花键校对塞规需检查的技术条件有：齿向公差Fβ、齿形公差ff、分度公差FP。

1.2 花键工具制造情况

花键环规由我公司工装制造厂数控慢走丝设备加工，每套花键环规大约需要4～5小时的加工周期；而花键校对塞规用数控套齿磨床加工。主要问题在于花键环规的技术条件――分度公差无法检查，一般均外委检测。另外，锥体校对塞规设计图要求的齿厚对应刻线位置制造难以确定，校对规的齿向为锥度，其结构尺寸参数只能用齿轮测量仪（Klingenberg Gmbh）近似检查。因此，花键校对塞规也只能控制环规使用后处于何种范围，并无法准确控制花键环规的具体制造值，且花键校对塞规制造合格率较低。

1.3 花键工具使用情况

改进前花键工具车间对花键环规只进行到货初次检查，即花键环规使用前用花键校对塞规校对，花键环规校对周期约为7天；花键校对塞规校验周期为3年；花键校对塞规由齿轮测量仪（Klingenberg Gmbh）近似校验。其检测精度低，制约了产品零件的生产质量和周期，固花键工具急需改善。

2 齿轮测量中心（Gleason 650GMM）的测量能力

Gleason 650GMM――是我公司产品检测中心新近购置的美国进口的齿轮测量中心设备。

2.1 满足测量2级和2级以下齿轮精度要求。

2.2 基圆直径db=25～400mm时，渐开线齿廓总偏差≤2.0μm。

2.3 螺旋线总偏差≤2.0μm。

2.4 检查花键环规的技术条件：齿向公差Fβ、齿形公差ff、分度公差FP。

2.5 检查花键环规的齿槽宽E和花键塞规的齿厚S。

目前，Gleason 650GMM和Klingenberg Gmbh仍不能检查锥体校对塞规的技术条件――齿向公差。

3 花键工具改进方法

取消花键环规相应的锥体校对塞规的设计和制造，应用产品检测中心的齿轮测量仪器（Gleason 650GMM）直接检查花键综合环规的设计参数。取消锥体校对塞规的可行性分析：

3.1 锥体校对塞规的制造难度高，技术条件参数检查困难，可信度低。

3.2 新应用的齿轮测量中心（Gleason 650GMM）可以直接检查花键环规的技术条件关键参数，其检查范围可基本覆盖我公司花键环规各种规格（基圆直径db=25～400mm）。

3.3 齿轮测量中心（Gleason 650GMM）工作效率高，准确度高；检查结果可信度高。

3.4 使用Gleason 650GMM直接检查花键环规，可避免锥体校对塞规测量引入的间接误差。

4 花键工具实施效果

目前，花键工具以实际产品应用，效果良好。应用齿轮测量中心（Gleason 650GMM）直接检查花键综合环规，取消了相应花键环规的锥体校对塞规的设计和制造，既减轻了工装设计、制造的强度，也方便了产品零件车间的使用。降低了工装成本，提高了生产效率和质量，将明显改善我公司相关精益生产环节的现状。

参考文献

[1]中国机械工业标准汇编.花键与键联结卷[M].北京：机械工业出版社，1998.

[2]GB/T 5106-2006，圆柱直齿渐开线花键.量规[S].

[3]《航空工艺装备设计手册》编写组编.北京国防工业出版社，1978.