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60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法與流程

發布於:2020-09-01 9:48:13
  本發明涉及粉末冶金製品技術,尤其是一種60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法。

  背景技術:

  現有的粉末製品成型均采用上下模衝組合來成型,由陰模共同作用完成。如專利公告號為CN103273678B設計的一種能自動脫模的雙向壓製粉末成形裝置,上模架與下模架用導柱相連,下模架固定在底板上;上模衝與上模連接杆連接,上模連接杆與第一液壓缸相連;下模衝固定在下模架上;陰模通過兩側的四個孔安裝在各自導柱上,陰模的下麵與下模架上麵的各自導柱均套有彈簧,陰模能在彈簧上浮動,陰模內裝有加熱棒和熱電偶;四根頂杆的一端固定在頂杆固定板上,四根頂杆的另一端穿過上模架位於陰模上方,頂杆固定板與第二液壓缸相連;推動上模衝與四根頂杆同時下壓,四根頂杆推動浮動於四個彈簧上的陰模向下運動,若上模衝與四根頂杆的速度比為2:1,則上模衝與下模衝將以相對於陰模的同等速度對被壓製粉末雙向壓製。又如專利公開號為CN101776137A,公開的一種粉末冶金雙聯斜齒輪及其製備方法,該粉末冶金雙聯斜齒輪,包括直齒輪體和斜齒輪體,直齒輪體與斜齒輪體為一次成形製作出的整體。該方法將預混合好的材料加入模具中,在壓力80t成型機中一次成形,控溫1 050℃~1 200℃,控速100 mm/min,燒結3小時。隨著工業化的發展,各種新型機械越來越普及,複種結構複雜零件層出不窮,且要求尺寸精密化、輕量化,這對產品的加工也提出更苛刻的要求,使許多產品的加工和生產麵臨更多困難和挑戰。

  技術實現要素:

  本發明的目的是為了解決60度軸交角小模數直傘小齒輪的粉末製品一次性成型的問題,提供一種充分利用壓機現有功能,避免生產中模具開裂現象,過程穩定高效的60度軸交角小模數直傘齒輪及其製作方法。

  本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:一種60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法,包括以下步驟:

  (1)電極設計:通過計算機模擬計算出傘齒工作狀態時的接觸區,通過精雕機製備實物,檢驗裝配結構,進一步優化模擬結果,加工出模具;

  (2)配料:其中Ni4% 、Mo0.5% 、Cu0.5%、C0.2% 、剩餘為Fe,質量成分配比製備出擴散合金粉,並配入潤滑劑0.45%;

  (3)毛坯成型:采用雙陰模方式進行毛坯成型,即上陰模為齒輪(8)成型陰模,下陰模為裝粉及浮動陰模;

  (4)將成型好的壓坯齒麵向下放置於莫來石板上,在分解氨和氮氣混合氣氛下,在溫度1120 ℃下進行燒結,燒結時間為35 min;

  (5)在多用爐中860℃進行強滲,然後冷卻至830 ℃,保溫均質後,在100 ℃齒輪油中淬火;

  (6)進行清洗,清洗後在190 ℃狀態下回火120分鍾。

  作為優選,在粉末壓製和成型時,上內衝為輔助成型脫模衝。

  作為優選,下陰模為裝粉浮動陰模,下二衝為成型和脫模衝。

  作為優選,芯棒由下陰模浮動量控製。

  作為優選,上陰模包括上外衝,上外衝下端芯部設置齒輪成型部;上外衝的下端外部設有過盈保護套。

  作為優選,上外衝內設有上內衝,上內衝位於齒輪成型部的正上方。

  作為優選,下陰模包括成型陰模,成型陰模的內孔中設有下外衝,下外衝芯部設有下二衝。

  作為優選,60度軸交角小模數直傘齒其軸交角為60度,傳動比為15:18,分度錐角為24度-30度。

  本發明的有益效果是:本技術方案針對高密度、大扭矩,其軸交角為60度,小傳動比,分度錐角約為27度的傘齒進行成型工藝設計,通過雙陰模方式,即上陰模作為齒輪成型陰模,下陰模為裝粉和浮動陰模,在成型時能起到裝粉和保護下衝的作用。

  先確定電極,通過模擬傘齒工作狀態時的接觸區,進行實物製備,通過檢驗裝配結構,進一步優化模擬結果,最後製造出理想模具。然後通過壓製、燒結、熱處理獲得毛坯零件,再加工其壓裝麵。

  通過雙陰模成型工藝的設計,解決了常規方式無法用上衝來形成設定錐角的傘齒,達到了內孔為方形且有台階等技術要求產品的一次成型,經常規處理、機加工後的金相組織、機械強度等技術指標均達到設計要求,對其他類似產品也具有借鑒作用。

  附圖說明

  圖1是本發明所成型的一種齒輪成品結構示圖。

  圖2是本發明的一種成型裝備局部示意圖。

  圖3是本發明的一種上陰模結構示意圖。

  圖4~圖6是本發明的一種模具裝配成型過程示意圖。

  圖中:1. 上外衝,2. 下外衝,3. 過盈保護套,4. 上內衝,5. 成型陰模,6. 下二衝,7. 過程粉體,8. 齒輪成品。

  具體實施方式

  下麵通過實施例,並結合附圖,對本發明的技術方案作進一步具體的說明。

  本實施例一種60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法,所研究的小模數直傘齒輪成品規格是:軸交角為60度,傳動比為15:18,分度錐角為27度±3°度;其中密度要求≥7.05 g/cm3,硬度≥67 HRA,滲層厚度在0.2-1 mm之間,扭矩≥28.5 Nm。

  製作方法具有以下內容:

  一、電極設計,根據圖1產品相關參數,建立3D模型,在軟件中進行仿真模擬,通過改變技術參數,即通過計算機模擬計算出傘齒工作狀態時的滿意接觸區,如深色部位即為模擬齒輪旋轉時,在不同旋轉角度下齒麵的模擬接觸區。經過多次修正後,得到理想的認可接觸區,然後利用雕刻機雕刻實物,進行驗證,並檢驗裝配結構,進一步優化模擬結果。驗證通過後製備相關電極並預留火花間隙,加工出雙陰式模具。

  二、擴散合金粉配製,按Ni4% 、Mo0.5*% 、Cu0.5%、C0.2% 、剩餘為Fe,質量成分配比製備,並配入潤滑劑0.45%。

  三、毛坯成型,參見圖2,采用雙陰模方式進行毛坯成型,即上陰模為齒輪成型陰模,下陰模為裝粉及浮動陰模。在粉末壓製和成型時,上內衝為輔助成型脫模衝,下陰模為裝粉浮動陰模,下二衝為成型和脫模衝,芯棒由下陰模浮動量來控製。

  下麵對模具結構進一步陳述,上陰模包括上外衝1,如圖3所示,在上外衝1的下端芯部設置齒輪8成型部,上外衝1的下端外部設有45號鋼製過盈保護套3。上外衝1內設有杆狀上內衝4,上內衝4位於齒輪8成型部的正上方。下陰模包括成型陰模5,成型陰模5的內孔中設有下外衝2,下外衝2芯部設有下二衝6。成型時,上陰模保持固定不動,過程粉體7通過下外衝2內腔、下外衝2和下二衝6上段之間的空隙進行輸送推壓,其過程如圖4至圖6所示,由於芯棒由下陰模浮動量來控製,可以準確控製內孔台階尺寸。

  四、將成型好的壓坯齒麵向下放置於莫來石板上,在分解氨和氮氣混合氣氛下,在1120 ℃/35 min 條件下燒結。

  將成型好的壓坯齒麵向下防止與莫來石板上,在分解氨和氮氣混合氣氛下,在1120 ℃/35 min 條件下燒結。燒結後經檢驗,產品的整體密度為7.08 g/cm3,其中上段齒形台密度為7.10 g/cm3,咀部密度為6.95 g/cm3。燒結後的齒部金相組織經分析,傘齒內組織結構和空隙分布均勻。

  五、將燒結件整齊的擺放在滲碳淬火爐料框中,在多用爐中860 ℃進行強滲,然後冷卻至830 ℃,保溫均質後,在100 ℃齒輪油中淬火。

  六、清洗後,在190 ℃狀態下回火120分鍾。經檢驗,其硬度為70-73 HRA。從金相圖中可以看出,傘齒回火後的金相為:表麵針狀馬氏體和富鎳區,芯部為板條馬氏體、富鎳區和少量上貝氏體。

  最後,將熱處理產品齒形端麵向裏,使用專用夾具,在高速車床上,使用具有CBN塗層的刀具加工安裝距及相應部位,再測試力矩,經檢驗,扭力力矩均高於35 Nm。取樣測度宏觀硬度為70-73 HRA,顯微硬度為650—740 Hv(0.1 kg),滲層深1 mm。

  上述實施例是對本發明的說明,不是對本發明的限定,任何對本發明的簡單變換後的配方、方法等均屬於本發明的保護範圍。

  技術特征:

  1.一種60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法,其特征在於:包括以下步驟:

  (1)電極設計:通過計算機模擬計算出傘齒工作狀態時的接觸區,通過精雕機製備實物,檢驗裝配結構,進一步優化模擬結果,加工出模具;

  (2)配料:其中Ni4% 、Mo0.5% 、Cu0.5%、C0.2% 、剩餘為Fe,質量成分配比製備出擴散合金粉,並配入潤滑劑0.45%;

  (3)毛坯成型:采用雙陰模方式進行毛坯成型,即上陰模為齒輪(8)成型陰模,下陰模為裝粉及浮動陰模;

  (4)將成型好的壓坯齒麵向下放置於莫來石板上,在分解氨和氮氣混合氣氛下,在溫度1120 ℃下進行燒結,燒結時間為35 min;

  (5)在多用爐中860℃進行強滲,然後冷卻至830 ℃,保溫均質後,在100 ℃齒輪油中淬火;

  (6)進行清洗,清洗後在190 ℃狀態下回火120分鍾。

  2.根據權利要求1所述的60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法,其特征在於:在粉末壓製和成型時,上內衝為輔助成型脫模衝。

  3.根據權利要求1所述的60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法,其特征在於:下陰模為裝粉浮動陰模,下二衝為成型和脫模衝。

  4.根據權利要求1所述的60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法,其特征是:芯棒由下陰模浮動量控製。

  5.根據權利要求1或2或3或4所述的60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法,其特征在於:所述的上陰模包括上外衝(1),上外衝下端芯部設置齒輪(8)成型部;上外衝的下端外部設有過盈保護套(3)。

  6.根據權利要求5所述的60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法,其特征在於:所述上外衝(1)內設有上內衝(4),上內衝位於齒輪(8)成型部的正上方。

  7.根據權利要求3或4所述的60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法,其特征在於:所述下陰模包括成型陰模(5),成型陰模的內孔中設有下外衝(2),下外衝芯部設有下二衝(6)。

  8.根據權利要求1或2或3或4所述的60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法,其特征在於:60度軸交角小模數直傘齒其軸交角為60度,傳動比為15:18,分度錐角為24度-30度。

  技術總結

  本發明公開了一種60度軸交角小模數直傘齒輪製作方法,其特征是通過計算機模擬計算出傘齒工作狀態時的接觸區,通過精雕機製備實物,檢驗裝配結構,進一步優化模擬結果,加工出模具;按Ni4%、Mo0.5%、Cu0.5%、C0.2%、剩餘為Fe,質量成分配比製備出擴散合金粉;采用雙陰模方式進行毛坯成型,在1120 ℃/35 min 條件下燒結進行強滲碳,冷卻保溫均質後於齒輪油中淬火。解決了常規方式無法用上衝來形成設定錐角的傘齒,達到了內孔為方形且有台階等技術要求產品的一次成型,經常規處理、機加工後的金相組織、機械強度等技術指標均達到設計要求,對其他類似產品也具有借鑒作用。


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