CN103753159A - 一种汽车自动变速器二档齿的制备方法 - Google Patents

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胡活
苏涛
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Abstract

本发明提供了一种汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，采用等温锻造制备预锻坯后进行冷挤压，其特征在于：预锻坯修正凹槽内壁斜度比终锻模坯的斜度大2～4°。本发明制得的产品精度高，氧化少，金属内在组织好，晶粒更细化，避免粗晶、混晶等不良组织；且所需设备吨位小，成形力更小，齿形充填更容易，模具所承受的单位压强显著降低，模具寿命非常高。产品硬度HB130~150，金属组织达到2级，齿形充填饱满，保证冷挤压成形后续热处理不会发生变形。

Description

一种汽车自动变速器二档齿的制备方法
技术领域
本发明属于金属加工领域，涉及汽车自动变速器（DCT)传力传动系统齿轮的制备方法，特别涉及汽车先进自动变速器换挡齿的制备方法。
背景技术
汽车自动变速器（DCT)换挡齿轮是汽车自动变速器中重要的零件，起换挡变速作用，包括了内陷凹槽，同步齿全部沉入凹槽内，其制作质量的好坏直接关系到汽车的安全和乘用的舒适度。
现有技术中，DCT自动变速器换挡齿通常采用加长齿轮轴距机械加工方式，首先加长轴距毛坯尺寸加长，消耗材料增多，其次同步齿形用机床插齿、铣齿加工的时间比较长，增大了其制造成本；而精度不太高，降低了换挡的顺畅灵活性，也降低了齿轮的互换性。另外，该种机械加工方式，要求预留的加工余量较大，在前的工序基本上都要预留足够的加工余量，换挡齿毛坯需要的尺寸就偏大，消耗的金属原料相对多，其次，该种机械加工的方法，在多道机械加工程序中，容易产生废品，零件的废品率较高，也增大了其制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种齿形精度高、变形量小，机械强度高，合格率高的汽车先进自动变速器二档齿的制备方法。
本发明的目的是通过以下措施实现的：
一种汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，采用等温锻造制备预锻坯后进行冷挤压，其特征在于：预锻坯修正凹槽内壁斜度比终锻模坯的斜度大2～4°。冷挤压过程中，减小了制坯模内型腔涨挤压力，提高了预锻坯模具寿命，并提高齿形的精度，使其在后续加工中不易变形。
上述冷挤压是在1000吨压力机，15~20Mpa，保压时间0.5~1.0秒/件，频次5秒/件的条件下进行。
上述汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，等温锻造后冷挤压前还包括等温退火，所述等温退火是在930℃~950℃处理100~150分钟，然后用强风快速冷却到650℃±15℃，在650℃±15℃处理180分钟，再冷至室温。有利于冷挤压中齿形充填饱满，且不易变形，提高了产品硬度和金属内在组织，保证冷挤压成形后续热处理不会发生变形。
上述汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，等温退火后冷挤压前进行强力喷丸，并磷化皂化润滑处理。有利于齿形充填，保证产品精度。
上述汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，等温锻造加热至温度为750℃～800℃。
具体地，一种汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，包括以下步骤：
①以20CrMoH为原材料剪切成料段，经无心磨磨削表面，探伤检查裂纹，再喷涂润滑剂，烘干润滑剂；
②将坯料在带保护气氛的中频感应加热炉中加热至810℃～850℃，在压力机上温锻成带有齿形的预锻坯；预锻坯修正凹槽内壁斜度比终锻模坯的斜度大2～4°；
③对预锻坯进行等温退火处理，然后强力喷丸，再对表面进行磷化皂化处理；等温退火是在930℃~950℃处理100~150分钟，然后用强风快速冷却到650℃±15℃，在650℃±15℃处理180分钟，再冷至室温；
④将预锻坯设置在1000吨液压机上，15~20Mpa，保压时间0.5~1.0秒/件，频次5秒/件的条件下进行冷挤压结合齿，得到符合要求的结合齿齿形；
⑤采用横轧的方法，锻出与轴心线成3～4°的倒锥角度；得到符合要求的汽车变速箱换挡齿精锻坯。
按要求用高精度数控车床、加工中心加工出成品及各类精坯。
有益效果
1.本发明采用精锻近净成形技术针对自动变速器二档齿的齿形导入角和倒锥角直接精锻成形，达到技术指标要求，能大批量、稳定的生产，大大的降低生产成本及质量风险。
2. 本发明的产品齿尖无毛刺，齿形流线连续，内部组织致密，机械强度比传统机加件提高35%，且齿形的变形量小，这样更容易达到齿形精度，尺寸稳定。
3. 本发明工序少，制造时间短，零件的废品率低合格率高，降低制造成本。
4. 本发明二档齿同步齿全部沉入凹槽内，达到了减少装配轴距及减轻自动变速器重量。
5. 本发明制得的产品精度高，氧化少，金属内在组织好，晶粒更细化，避免粗晶、混晶等不良组织；且所需设备吨位小，成形力更小，齿形充填更容易，模具所承受的单位压强显著降低，模具寿命非常高。产品硬度HB130~150，金属组织达到2级，齿形充填饱满，保证冷挤压成形后续热处理不会发生变形。
附图说明
图1是本发明输入轴毂的俯视图；1为花键，2为中心孔，3为凹槽。
图2是本发明输入轴毂的主视剖视图；1为花键，2为中心孔，3为凹槽。
图3是本发明输入轴毂的主视剖视图的局部示意图；3是终锻坯的斜度，4是预锻坯的斜度。
图4是本发明输入轴毂内花键的局部示意图；
图5是本发明输入轴毂内花键的倒锥角度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
一种汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照工艺设计要求，将原材料（20CrMoH)剪切成料段，经无心磨磨削表面，探伤检查裂纹，再喷涂润滑剂烘干。选用原材料是20CrMoH，按照工艺设计要求下料后，首先对其表面进行磨削处理再用探伤设备检查是否有裂纹等，如有则判为不合格；然后在其表面喷涂润滑剂，常用的润滑剂是石墨或有机高分子润滑剂，起润滑作用。
(2)将坯料在氮气或惰性气体的中频感应加热炉中加热至810℃~850℃，在压力机上温锻成带有齿形的预锻坯，预锻坯修正凹槽内壁斜度比终锻模坯的斜度大2～4°（如图2终锻模斜度为15度，预锻坯斜度大2-4度）。在中频感应加热炉中加热的温度可以选取810℃、820℃、830℃、840℃、850℃等。有效防止坯料在加热过程中被严重氧化，锻造成型的产品表面粗糙度好，表面脱碳现象很小。
（3）对预锻坯进行等温退火处理，然后强力喷丸，再对表面进行高分子润滑处理。对预锻坯进行等温退火处理，其温度范围为930℃~950℃，时间为100~150分钟，然后用强风快速冷却到650℃±15℃，在650℃±15℃回火炉内等温处理，时间为180分钟，再出炉空冷至室温。常用的处理温度是930℃、935℃、940℃、945℃、950℃等，处理时间为105分钟、110分钟、115分钟、120分钟、125分钟、130分钟、135分钟、140分钟、145分钟、150分钟。等温正火处理后，用抛丸设备对其表面抛丸处理，使其表面致密；再在其表面喷涂高分子润滑剂，起润滑作用。有效消除预锻坯的应力，改善其内部组织，显著提高其力学性能。
（4）将预锻坯设置在1000吨液压机上，15~20Mpa，保压时间0.5~1.0秒/件，频次5秒/件进行冷挤压结合齿，得到符合要求的结合齿齿形，其精度和粗糙度较高，能满足要求。
（5）采用横轧的方法，锻出与轴心线成3~4o的倒锥角度；得到符合要求的汽车变速箱换挡齿。对经液压机冷挤压处理后的锻坯，采用横扎的锻造方法，锻压出与轴心线成3~4o的倒锥度，得到符合要求的汽车变速箱换挡齿。图5的倒锥角度为3~4o 。
本发明的无心磨、探伤设备、中频感应加热炉、压力机、抛丸设备、冷挤压液压机、横扎锻造设备等，都是现有的装置，操作时，根据工艺需要，制作合适的模具等，按照要求操作，就能得到本发明的中间制品或最终成品。

Claims (6)

1. 一种汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，采用等温锻造制备预锻坯后进行冷挤压，其特征在于：预锻坯修正凹槽内壁斜度比终锻模坯的斜度大2～4°。
2. 如权利要求1所述的汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，所述冷挤压是在1000吨压力机，15~20Mpa，保压时间0.5~1.0秒/件，频次5秒/件的条件下进行。
3. 如权利要求1所述的汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，所述等温锻造后冷挤压前还包括等温退火，所述等温退火是在930℃~950℃处理100~150分钟，然后用强风快速冷却到650℃±15℃，在650℃±15℃处理180分钟，再冷至室温。
4. 如权利要求3所述的汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，所述等温退火后冷挤压前进行强力喷丸，并磷化皂化润滑处理。
5. 如权利要求1所述的汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，所述等温锻造加热至温度为750℃～800℃。
6. 如权利要求1所述的汽车先进自动变速器二档齿的制备方法，包括以下步骤：
①以20CrMoH为原材料剪切成料段，经无心磨磨削表面，探伤检查裂纹，再喷涂润滑剂，烘干润滑剂；
②将坯料在带保护气氛的中频感应加热炉中加热至810℃～850℃，在压力机上温锻成带有齿形的预锻坯；  预锻坯修正凹槽内壁斜度比终锻模坯的斜度大2～4°；
③对预锻坯进行等温退火处理，然后强力喷丸，再对表面进行磷化皂化处理；等温退火是在930℃~950℃处理100~150分钟，然后用强风快速冷却到650℃±15℃，在650℃±15℃处理180分钟，再冷至室温；
④将预锻坯设置在1000吨液压机上，15~20Mpa，保压时间0.5~1.0秒/件，频次5秒/件的条件下进行冷挤压结合齿，得到符合要求的结合齿齿形；
⑤采用横轧的方法，锻出与轴心线成3～4°的倒锥角度；得到符合要求的汽车变速箱换挡齿精锻坯。
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