CN102011852A - 一种传动齿圈的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动齿圈的加工方法，包括以下步骤：a、下料，b、加热，c、镦粗制坯，d、反挤，e、落料，f、退火，g、镗内孔平端面，h、抛丸、磷化、皂化，i、挤齿，j、取长分段锯底，k、渗碳淬火。该方法以圆钢为坯料来代替现有技术的钢管，同时将挤压加工技术应用在启动电机的减速齿圈坯件的加工上，极大的降低了坯件的生产制造成本，提高了坯件的制造精度，改善了成品零件的热处理性能、减少了后续机加工余量，提高了生产效率，延长了成品齿圈的使用寿命。

Description

一种传动齿圈的加工方法

技术领域

本发明涉及一种传动齿圈的加工方法，尤其是涉及一种按金属流动成型规律，先镦粗制成预成型坯料，反挤精整后再在终成型模膛中挤压制齿的加工方法。

背景技术

传动齿圈是传动系统中用来输送传递动能的一个关键部件，主要用于启动电机传动系统，它依金属齿的啮合旋转运动输送传递动能，当一对金属齿啮合传动时，传动齿圈旋转运动输送的传运速比随着金属齿数啮合的变化而变化。现有技术中，传动齿圈通过圈外装配凸台和金属圈内金属齿数改变传运速比，圈外装配凸台可根据工况安装需要设计，金属圈内金属齿数可根据传运速比要求确定。我国汽车工业起步较晚，其坯件锻造加工技术较为落后，像同步器齿环之类的内空薄壁齿圈坯件，由于采用传统的锻造方法难以达到坯件尺寸要求，实际生产中只能采用钢管为原料。

传统的环形零件扩孔辗压技术以棒材为坯料，其模具制造复杂、使用寿命低、设备要求高，特别是受其关键技术指标即最小扩孔比的限制(最小扩孔比必须K＞1.5)，对于一些内空薄壁的环形坯件，由于其最小扩孔比K＜1.5，采用传统的扩孔辗压方法无法加工。这就使得其实际应用受到很大的制约，因此，在我国只有在轴承加工等少数特殊行业内使用。采用传统辗压扩孔方法加工的环形坯件外径椭圆度大(最大椭圆度为1mm-2mm)、上下两端内外径的相对误差大(最大达2mm-3mm)、坯件两端倾斜度大(最大倾斜3mm-4mm)，这就使得坯件尺寸与成品零件尺寸之间必须预留更多的加工余量(内外圆余量3mm-4mm、长度余量4mm-5mm)才能保证加工的产品质量。而过多的加工余量既造成了材料浪费，又增大了制造成本。

鉴于传统辗压扩孔方法所受到的限制，目前通用的齿圈坯件一般采用钢管为原料进行生产，但是以钢管为坯料主要存在以下不足：

(1)现代汽车工业产品型号多，更新换代速度快，对薄壁齿圈需求的规格多。但我国现行管材规格数量有限，这就造成了某些规格的薄壁齿圈因无法选择到合适余量的管材坯料而被迫选择较大规格的管材，因而造成了不必要的材料浪费。

(2)按照我国现行结构用无缝钢管国家标准GB8162-1999规定，钢管外圆直径差最大可达1％、壁厚差12％、弯曲度1.5mm/m-2mm/m、长度差10mm(总长大于6mm)。以外径ф100内孔ф75长6mm无缝钢管为例，国际允许外圆直径差最大可达1mm、壁厚差达3mm、弯曲度12mm、长度差10mm。对齿圈坯件而言，外圆及壁厚差过大将直接影响机加工质量，特别是车加工外圆及内孔时易造成刀具损坏及零件表面光洁度超差等机加工缺陷，直接影响到成品零件的使用性能，同时影响机床自身精度及使用寿命。

(3)采用传统钢管为原料必须用锯床或切料机下料。以所需坯件外圆ф100mm长度52mm并以锯床下料为例，由于锯缝宽度3mm-4mm，每下料1件产生1条锯缝，且锯床下料时坯料断面易产生倾斜。以每件下料坯件端面倾斜2mm-3mm计算，则每切断1件坯件需多损耗3mm管料。这就是说，为了满足加工要求，每件坯件的实际下料长度最短必需为55mm。现以每根管料总长6m计算，若坯件长度52mm可下115件，若坯件长度55mm只能下109件，其原料浪费达5.5％。

(4)钢管原料由于其内部纤维组织较为疏散，以此为坯料加工的零件热处理后变形较大、综合机械性能较差、零件的使用寿命较短。

中国专利200610095226.X提供了一种以圆钢为坯料加工汽车同步器齿圈坯件的方法，包括以下步骤：下料、加热、去氧化皮、镦粗、冲孔、落料平端面、整形、正火和抛丸处理。

发明内容

本发明提供一种以圆钢为坯料来代替现有技术的钢管，同时将锻压辗环加工技术应用在启动电机的传动齿圈的加工方法

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种传动齿圈的加工方法，包括以下步骤：

a、下料，依据成品齿圈坯件的尺寸计算其净重量，在该净重量的基础上加上火耗和冲孔连皮消耗量，确定下料重量，在满足下料长度/圆钢直径＜2.5的条件下，确定圆钢直径和下料长度，用剪棒机将圆钢剪裁成所需长度的坯料；

b、加热，将坯料放入加热炉中加温至800-900℃；

c、镦粗制坯，将坯料在800-900℃温度下在制坯模中进行镦粗挤压，在封闭的型腔中镦粗形成圆柱形结构的坯料和分布在坯料外壁上的外装配凸台，使镦粗后坯料的高度为镦粗前的0.4-0.6倍；

d、反挤，在750-850℃温度下将镦粗后的坯料放入预成型模膛内，对镦粗后的坯料反挤压，制成带盲孔的预制毛坯，毛坯中心形成圆形内孔；

e、落料，在600-700℃温度下，保持预制毛坯盲孔的孔径不变，将盲孔的底部连皮冲除，形成中心孔；

f、退火，720-780℃退火处理，抽真空充惰性气体保护；

g、镗内孔平端面，使内孔与外圆同心，内孔尺寸达到挤齿要求，端面水平平整；

h、抛丸、磷化、皂化；

i、挤齿，将坯料放入终成型模膛内，利用齿形模对坯料内孔正挤压，坯料内孔形成金属齿，坯料内孔底部形成无齿底部；

j、取长分段锯底，根据产品尺寸要求取长分段，形成传动齿圈和无齿底部，得传动齿圈；

k、渗碳淬火。

下料工序完成后先进行涂层工序，所述的涂层工序是将石墨乳涂于坯料表面，然后再进行加热工序。

加热工序完成后先进行去氧化皮工序，然后再进行镦粗制坯工序。

本发明以圆钢为坯料来代替现有技术的钢管，同时将挤压加工技术应用在启动电机的减速齿圈坯件的加工上，极大的降低了坯件的生产制造成本，提高了坯件的制造精度，改善了成品零件的热处理性能、减少了后续机加工余量，提高了生产效率，延长了成品齿圈的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：以圆钢20CrMnTi为坯料加工ф100mm×ф78mm×52mm规格的启动电机传动齿圈时，按如下工序进行：

a.下料，依据成品齿圈坯件的尺寸计算其净重量，即净重量＝密度×体积＝7.85×3.14×0.052×(50×50-39×39)＝1255克，在净重量1255克的基础上加火耗5％即62.75克，再加上冲孔连皮消耗72.25克，确定下料重量为1390克，选用直径为50mm的圆钢，计算出下料长度为90mm，由于下料长度/圆钢直径＝90/50＝1.8＜2.5，圆钢直径和下料长度符合要求，用CQ65型剪棒机将直径为50mm的圆钢剪裁成90mm长的坯料；

b.加热，将坯料放入低压燃气炉中加温至850℃待锻；

c.去氧化皮，从燃气炉中取出坯料，在850℃温度下用35T冲床去除坯料两端的氧化皮，以确保最终成品坯件无折叠、夹渣和裂纹；

d.镦粗制坯，确定镦粗后的高度为43mm，由于43/90＝0.443，符合镦粗后坯料的高度为镦粗前的0.4-0.6倍的要求，根据镦粗后坯料的高度，选用相应的镦粗模具，将坯料在820℃温度下采用125T冲床镦粗挤压，在封闭的型腔中镦粗形成圆柱形结构的坯料和分布在坯料外壁上的外装配凸台；

e、反挤，在800℃温度下将镦粗后的坯料放入预成型模膛内，对镦粗后的坯料反挤压，制成带盲孔的预制毛坯，毛坯中心形成圆形内孔；

f、落料，在750℃温度下，保持预制毛坯盲孔的孔径不变，将盲孔的底部连皮冲除，形成中心孔；

g、退火，720℃退火处理，抽真空充惰性气体保护；

h、镗内孔平端面，通过机加工使内孔与外圆同心，内孔尺寸达到挤齿要求，端面水平平整；

i、抛丸、磷化、皂化；

j、挤齿，将坯料放入终成型模膛内，利用齿形模对坯料内孔正挤压，坯料内孔形成金属齿，坯料内孔底部形成无齿底部；

k、取长分段锯底，根据产品尺寸要求取长分段，形成传动齿圈和无齿底部，得传动齿圈；

l、渗碳淬火；

m、抛丸去表面杂质，涂油防锈处理，得产品。

实施例2：一种传动齿圈的加工方法，等同于实施例1，只是下料工序完成后先进行涂层工序，所述的涂层工序是将石墨乳涂于坯料表面，然后再进行加热工序。

Claims (3)

1.一种传动齿圈的加工方法，包括以下步骤：

a、下料，依据成品齿圈坯件的尺寸计算其净重量，在该净重量的基础上加上火耗和冲孔连皮消耗量，确定下料重量，在满足下料长度/圆钢直径＜2.5的条件下，确定圆钢直径和下料长度，用剪棒机将圆钢剪裁成所需长度的坯料；

b、加热，将坯料放入加热炉中加温至800-900℃；

c、镦粗制坯，将坯料在800-900℃温度下在制坯模中进行镦粗挤压，在封闭的型腔中镦粗形成圆柱形结构的坯料和分布在坯料外壁上的外装配凸台，使镦粗后坯料的高度为镦粗前的0.4-0.6倍；

d、反挤，在750-850℃温度下将镦粗后的坯料放入预成型模膛内，对镦粗后的坯料反挤压，制成带盲孔的预制毛坯，毛坯中心形成圆形内孔；

e、落料，在600-700℃温度下，保持预制毛坯盲孔的孔径不变，将盲孔的底部连皮冲除，形成中心孔；

f、退火，720-780℃退火处理，抽真空充惰性气体保护；

g、镗内孔平端面，使内孔与外圆同心，内孔尺寸达到挤齿要求，端面水平平整；

h、抛丸、磷化、皂化；

i、挤齿，将坯料放入终成型模膛内，利用齿形模对坯料内孔正挤压，坯料内孔形成金属齿，坯料内孔底部形成无齿底部；

j、取长分段锯底，根据产品尺寸要求取长分段，形成传动齿圈和无齿底部，得传动齿圈；

k、渗碳淬火。

2.根据权利要求1所述的一种传动齿圈的加工方法，其特征在于：下料工序完成后先进行涂层工序，所述的涂层工序是将石墨乳涂于坯料表面，然后再进行加热工序。

3.根据权利要求1或2所述的一种传动齿圈的加工方法，其特征在于：加热工序完成后先进行去氧化皮工序，然后再进行镦粗制坯工序。