CN103753160A - 一种汽车变速箱038中间轴五档齿轮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车变速箱038中间轴五档齿制备方法，采用等温锻造制备预锻坯后进行冷挤压，其特征在于：预锻坯齿毂的长度比终锻坯齿毂长1～2mm。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；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%；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；齿形光滑无毛刺，充填饱满，保证冷挤压成形后续热处理不会发生变形。
Description
技术领域
本发明属于金属的加工方法，涉及汽车变速箱038五档齿轮的制备方法。
背景技术
汽车变速箱038中间轴五档啮合齿轮及同步齿毂起换挡及传动力作用，主要由齿轮基座和同步齿毂组成，起换档变速作用，其齿形要求精密，其制作质量的好坏直接关系到汽车的安全和乘用的舒适性。
现有技术中，该产品普通采用分体式焊接加工方法，齿轮本体采用锻造工艺加工，同步齿轮采用粉末冶金工艺加工，焊接而成，极易产生裂缝，在随后长期的使用过程中，存在较严重的安全隐患，甚至造成汽车安全事故的发生，对驾乘人员的人身和财产造成重大的损害。而且，在焊接时，焊接热变形一般都较大，也会大大降低齿轮的精度，降低动力传递和换挡的平稳性，对汽车换挡的灵活性、舒适性带来影响。
该种加工的方法，本身效率较低，尤其是采用粉末冶金加工同步齿轮，并用激光焊接，降低该产品的使用强度，增大了其制造成本；而组合焊接精度不太高，降低了换挡的灵活性，也降低了齿轮的互换性。另外，该种机械加工的方式，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，038中间轴五档齿毛坯需要的尺寸就偏大，消耗的金属原材料相对多。其次，该种机加焊接加工的方法，在焊接加工程序中，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汽车变速箱038中间轴五档齿轮的制备方法。
本发明的目的是通过以下措施实现的：
一种汽车变速箱038中间轴五档齿制备方法，采用等温锻造制备预锻坯后进行冷挤压，其特征在于：预锻坯齿毂的长度比终锻坯齿毂长1～2mm。精确的制作出齿端与齿侧相交处存在的倒角，并解决填充不饱满的问题，消除毛刺，防止齿套和齿毂滑动时出现卡涩现象。
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038中间轴五档齿轮的制备方法，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038中间轴五档齿轮的制备方法，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038中间轴五档齿轮的制备方法，还包括等温锻造加热至温度为1000℃～1100℃。进一步地，加热是在保护气氛中进行，所述保护气氛为氮气。
加热前将坯料涂以润滑剂，所述润滑剂是石墨或有机高分子润滑剂。
上述汽车变速箱038中间轴五档齿制备方法，包括以下步骤：
（1）以20CrMnTiH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）将坯料在保护气氛的中频感应加热炉中加热至1000℃～1100℃，在压力机上温锻成带有齿形的预锻坯；
（3）对预锻坯进行等温退火处理；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）对预锻坯强力喷丸，再对表面进行磷化皂化处理；
（5）将预锻坯设置在液压机上，进行冷挤压花键齿，得到038中间轴五档齿的同步齿，制得终锻坯；冷挤压在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。
（6）机械加工产品中孔、外形及消气槽。
有益效果
1. 本发明提供一种尺寸精度高、氧化少、缩短制造时间、降低零件的废品率、降低制造成本的汽车变速箱中间轴五档齿的制作方法，得到的五档齿轮在齿套与和齿嗀滑动时无卡涩现象。
2. 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；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%；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；齿形光滑无毛刺，充填饱满，保证冷挤压成形后续热处理不会发生变形。
3. 本发明齿形的变形量小，更容易达到齿形精度，尺寸稳定；可精确的制作出齿形上的倒角，以及齿形凹面的粗糙度达到3.2Ra。齿形误差68μm以下，齿形误差35μm以下，累积误差60μm以下。
附图说明
图1是本发明038中间轴五档齿的正视剖视图，1为本体，2为齿嗀；A为齿毂长度；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明局部花键示意图；
图4是本发明齿形图，3为倒角；
图5 是本发明预锻坯齿形延长的示意图，11为锻造缺肉，12为车加工面，13为延长部分。
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
本发明的汽车变速箱038中间轴五档齿轮的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照工艺设计的要求，将原材料20CrMnTiH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20CrMnTiH，按照工艺设计要求下料后，首先对其进行磨削处理，在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）将坯料在带保护气氛的中频感应加热炉中加热至1000℃~1100℃，在压力机上热锻成带有齿形的预锻坯；所述保护气氛是在中频感应加热炉中加入具有保护作用的氮气或惰性气体。在中频感应加热炉中加热的温度可以选取810o、820o、830o、840o、850o等。有效防止坯料在加热过程中被严重氧化，这样锻造成型的产品表面促超度较好，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。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。且表面致密；再在其表面磷化皂化起润滑作用。
（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/件进行冷挤压花键齿，得到符合要求的花键齿齿形，其精度和粗糙度较高，能满足要求；
（5）对经液压机冷挤压处理后的锻坯，采用机加方式完成消气槽加工。
预锻坯齿毂的长度比终锻坯齿毂长1～2mm ，精确制作出齿端与齿侧相交处存在的倒角（图4、图5中的3）。
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、机加设备等，都是现有装置；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成品或最终成品。
Claims (6)
1. 一种汽车变速箱038中间轴五档齿制备方法，采用等温锻造制备预锻坯后进行冷挤压，其特征在于：预锻坯齿毂的长度比终锻坯齿毂长1～2mm。
2. 如权利要求1所述的汽车变速箱038中间轴五档齿制备方法，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或2所述的汽车变速箱038中间轴五档齿制备方法，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所述的汽车变速箱038中间轴五档齿制备方法，等温退火后冷挤压前进行强力喷丸，并磷化皂化润滑处理。
5. 如权利要求1～4任一所述的汽车变速箱038中间轴五档齿制备方法，还包括等温锻造加热至温度为1000℃～1100℃，加热是在保护气氛中进行，所述保护气氛为氮气，加热前将坯料涂以润滑剂，所述润滑剂是石墨或有机高分子润滑剂。
6. 如权利要求1所述的汽车变速箱038中间轴五档齿制备方法，包括以下步骤：
（1）以20CrMnTiH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）将坯料在保护气氛的中频感应加热炉中加热至1000℃～1100℃，在压力机上温锻成带有齿形的预锻坯；
（3）对预锻坯进行等温退火处理；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）对预锻坯强力喷丸，再对表面进行磷化皂化处理；
（5）将预锻坯设置在液压机上，进行冷挤压花键齿，得到038中间轴五档齿的同步齿，制得终锻坯；冷挤压在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。
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