CN104439994A - 一种汽车变速箱齿轮的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车变速箱齿轮的制造方法，涉及汽车零件制造领域，包括如下步骤：（1）锻造制胚，（2）球化退火，（3）车削加工，（4）滚齿，（5）剃齿，（6）渗碳，（7）调制，（8）磨削加工，采用了球化退火热处理，改善了齿轮的切削性能，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织，为后步的热处理做好组织准备；采用气体渗碳法，并采用易挥发的煤油做为渗碳剂，有效提高了渗碳效果，增加了渗碳层厚度，使齿轮表面坚硬耐磨，但心部依然保持良好的韧性；渗碳之后采用了调制热处理，更加巩固了渗碳效果，提高齿轮的力学性能。

Description

一种汽车变速箱齿轮的制造方法
技术领域
本发明属于汽车零件制造领域，更具体地说，本发明涉及一种汽车变速箱齿轮的制造方法。
背景技术
一般变速的齿轮都统称为变速箱齿轮，变速箱齿轮常用材料为锻钢，变速箱齿轮经常在高转速、高负荷、转速和负荷不断交变的情况下工作，变速齿轮是依靠本身的结构尺寸和材料强度来承受外载荷的，这就要求材料具有较高强度韧性和耐磨性。由于变速齿轮形状复杂，齿轮精度要求高，还要求材料方法性好，目前的汽车变速箱齿轮制造方法存在如下技术问题：
1、现有的汽车变速箱齿轮制造方法简单，生产出的产品质量一般，普遍使用寿命不长；
2、目前大多数汽车变速箱齿轮毛坯采用普通车床车削加工，一次装夹不能完成所有车削加工，难以保障内孔和侧表面的同轴度，以及端面和孔轴的垂直度；
3、现有的大多数汽车变速箱齿轮的齿轮加工都采用普通滚齿机滚齿，加工精度较低，表面粗糙度达不到要求；
4、现有的很多数汽车变速箱齿轮都采用固体渗碳法，成本较低，但用时过长，且渗碳层厚度较薄；
5、现有的大多数汽车变速箱齿轮只采用淬火这一种热处理方法，效果一般，齿轮寿命不长。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种经济实用，使用周期长的一种汽车变速箱齿轮的生产方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种汽车变速箱齿轮的制造方法，该齿轮由合金钢18CrMnTi制造，包括如下步骤：
（1）锻造制胚：将制造汽车变速箱齿轮的钢材18CrMnTi加热至1120℃至1230℃之间，再将钢材18CrMnTi放入热锻模具中，锻造成齿轮毛坯；
（2）球化退火：将锻造好的齿轮毛坯取出模具，放置于空气中冷却至室温，再将齿轮毛坯放入炉中进行球化退火，退火温度设为740℃至760℃，保温2h至4h后随炉冷却至室温； 
（3）车削加工：待炉温降至室温后，将退火后的齿轮毛坯取出，安装固定在车床上对其进行车削加工，外形尺寸保留0.5mm至1.5mm的加工余量；
（4）滚齿：将车削加工好的齿轮放入滚齿机滚齿，加工出齿轮的初略轮廓；
（5）剃齿：将进行滚齿加工的齿轮放入剃齿机中进行剃齿加工，且加工后的齿轮齿部表面粗糙度Ra为0.8μm～0.4μm；
（6）渗碳：将剃齿后的齿轮进行渗碳处理，将齿轮放入渗碳剂中加热至900℃至950℃，保温26h至32h取出渗碳炉，让齿轮在空气中冷却至室温；
（7）调制：将渗透后的齿轮放入炉中淬火，淬火温度设为880℃至910℃，保温1h至3h后放置空气中冷却，待齿轮降温至室温时，再将齿轮放入炉中高温回火，回火温度设为500℃至650℃，保温2h至6h后，将齿轮取出放置空气中冷却至室温；
（8）磨削加工：将调制处理后的齿轮固定在数控磨床上，对其进行精密磨削加工。
优选的，所述步骤（1）中的锻造采用闭式模锻形式，且采用液压机作为锻造设备。
优选的，所述步骤（3）中采用数控车床对齿轮毛坯进行车削加工，一次装夹，同步完成孔径、外径、端面的加工。
优选的，所述步骤（4）中的滚齿机采用的是高精度滚齿机，加工精度为3至4级。
优选的，所述步骤（5）中剃齿机中采用盘式剃齿刀，且剃齿刀进行过涂镀处理。
优选的，所述步骤（6）中采用的是气体渗碳法，且使用的渗碳剂为煤油。
有益效果：该汽车变速箱齿轮制造方法采用了液压机进行锻造，产生的压力大，锻造效果好，且振动和噪声都较小；采用了球化退火热处理，改善了齿轮的切削性能，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织，为后步的热处理做好组织准备；采用数控车床对齿轮毛坯进行车削加工，一次装夹即可完成所有车削加工，保障了内孔和侧表面的同轴度，以及端面和孔轴的垂直度；采用了高精度滚齿机进行滚齿，加工精度为3至4级，保障了加工精度，提高了工作效率；采用盘式剃齿刀进行剃齿，且剃齿刀进行过涂镀处理，提高了刀具的使用寿命，有效地减少了换刀次数；采用气体渗碳法，并采用易挥发的煤油作为渗碳剂，有效提高了渗碳效果，增加了渗碳层厚度，使齿轮表面坚硬耐磨，但心部依然保持良好的韧性；渗碳之后采用了调制热处理，更加巩固了渗碳效果，提高齿轮的力学性能。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例1：
该方法分十步进行，先进行（1）锻造制胚：将制造汽车变速箱齿轮的钢材18CrMnTi加热至1120℃，再将钢材18CrMnTi放入热锻模具中，锻造成齿轮毛坯，锻造采用闭式模锻形式，且采用液压机作为锻造设备；再进行（2）球化退火：将锻造好的齿轮毛坯取出模具，放置于空气中冷却至室温，再将齿轮毛坯放入炉中进行球化退火，退火温度设为740℃，保温4h后随炉冷却至室温；然后进行（3）车削加工：待炉温降至室温后，将退火后的齿轮毛坯取出，安装固定在数控车床上对其进行车削加工，外形尺寸保留0.5mm至1.5mm的加工余量，采用数控车床对齿轮毛坯进行车削加工，一次装夹，同步完成孔径、外径、端面的加工；再进行（4）滚齿：将车削加工好的齿轮放入滚齿机滚齿，加工出齿轮的初略轮廓，滚齿机采用的是高精度滚齿机，加工精度为3至4级；再进行（5）剃齿：将进行滚齿加工的齿轮放入剃齿机中进行剃齿加工，且加工后的齿部表面粗糙度Ra为0.8μm～0.4μm，剃齿机中采用盘式剃齿刀，且剃齿刀进行过涂镀处理；再进行（6）渗碳：将剃齿后的齿轮进行渗碳处理，将齿轮放入渗碳剂中加热至900℃，且使用煤油作为渗碳剂，保温32h取出渗碳炉，让齿轮在空气中冷却至室温；再进行（7）调制：将渗透后的齿轮放入炉中淬火，淬火温度设为880℃，保温3h后放置空气中冷却，待齿轮降温至室温时，再将齿轮放入炉中高温回火，回火温度设为500℃，保温6h后，将齿轮取出放置空气中冷却；最后进行（8）磨削加工：将调制处理后的齿轮固定在数控磨床上，对其进行精密磨削加工。
实施例2：
按所述的相同步骤重复进行实施例1，不同之处在于：步骤（1）锻造制胚：锻造温度设为1125℃；步骤（2）球化退火：退火温度设为750℃，保温3h后随炉冷却至室温；步骤（6）渗碳：渗碳温度设为930℃，保温29h；步骤（7）调制：淬火温度设为890℃，保温2h后放置空气中冷却，回火温度设为580℃，保温4h后，将齿轮取出放置空气中冷却至室温。
实施例3：
按所述的相同步骤重复进行实施例1，不同之处在于：步骤（1）锻造制胚：锻造温度设为1130℃；步骤（2）球化退火：退火温度设为760℃，保温2h后随炉冷却至室温；步骤（6）渗碳：渗碳温度设为950℃，保温26h；步骤（7）调制：淬火温度设为910℃，保温1h后放置空气中冷却，回火温度设为630℃，保温2h后，将齿轮取出放置空气中冷却至室温。 
经过以上方法处理后，分别取出变速箱齿轮样品，测量结果如下：
检测项目 疲劳强度 屈服强度 硬度 极限循环次数
实施例1 520MPa 930 MPa 57HRC 13×107
实施例2 550 MPa 950 MPa 59HRC 11×107
实施例3 560 MPa 970 MPa 62HRC 15×107
现有技术 500 MPa 900 MPa 50HRC 10×107
通过上述3个实施例，由上表中三组数据可知，结合实施例1、实施例2和实施例3，对比现有的技术指标，均有显著提高，本发明制得的汽车变速箱齿轮的疲劳强度和屈服强度高，硬度高，极限循环次数多，有利于汽车变速箱齿轮的生产使用。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种汽车变速箱齿轮的制造方法，该齿轮由合金钢18CrMnTi制造，其特征在于，包括如下步骤：
（1）锻造制胚：将制造汽车变速箱齿轮的钢材18CrMnTi加热至1120℃至1230℃之间，再将钢材18CrMnTi放入热锻模具中，锻造成齿轮毛坯；
（2）球化退火：将锻造好的齿轮毛坯取出模具，放置于空气中冷却至室温，再将齿轮毛坯放入炉中进行球化退火，退火温度设为740℃至760℃，保温2h至4h后随炉冷却至室温； 
（3）车削加工：待炉温降至室温后，将退火后的齿轮毛坯取出，安装固定在车床上对其进行车削加工，外形尺寸保留0.5mm至1.5mm的加工余量；
（4）滚齿：将车削加工好的齿轮放入滚齿机滚齿，加工出齿轮的初略轮廓；
（5）剃齿：将进行滚齿加工的齿轮放入剃齿机中进行剃齿加工，且加工后的齿部表面粗糙度Ra为0.8μm～0.4μm；
（6）渗碳：将剃齿后的齿轮进行渗碳处理，将齿轮放入渗碳剂中加热至900℃至950℃，保温26h至32h取出渗碳炉，让齿轮在空气中冷却至室温；
（7）调制：将渗透后的齿轮放入炉中淬火，淬火温度设为880℃至910℃，保温1h至3h后放置空气中冷却，待齿轮降温至室温时，再将齿轮放入炉中高温回火，回火温度设为500℃至650℃，保温2h至6h后，将齿轮取出放置空气中冷却至室温；
（8）磨削加工：将调制处理后的齿轮固定在数控磨床上，对其进行精密磨削加工。
2.如权利要求1所述的一种汽车变速箱齿轮的制造方法，其特征在于：所述步骤（1）中的锻造采用闭式模锻形式，且采用液压机作为锻造设备。
3.如权利要求1所述的一种汽车变速箱齿轮的制造方法，其特征在于：所述步骤（3）中采用数控车床对齿轮毛坯进行车削加工，一次装夹，同步完成孔径、外径、端面的加工。
4.如权利要求1所述的一种汽车变速箱齿轮的制造方法，其特征在于：所述步骤（4）中的滚齿机采用的是高精度滚齿机，加工精度为3至4级。
5.如权利要求1所述的一种汽车变速箱齿轮的制造方法，其特征在于：所述步骤（5）中剃齿机中采用盘式剃齿刀，且剃齿刀进行过涂镀处理。
6.如权利要求1所述的一种汽车变速箱齿轮的制造方法，其特征在于：所述步骤（6）中采用的是气体渗碳法，且使用的渗碳剂为煤油。
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