CN104985413A - 一种汽车变速箱p档齿轮的制备方法 - Google Patents

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苏涛
高凤强
敬勇
胡鹏晨
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Abstract

本发明提供了一种汽车变速箱P档齿轮的制造方法，采用温锻制造温锻后进行冷挤压终成形，其特征在于：所述冷挤压采用正反复合挤压，压外齿的同时完成产品内部花瓣部挤压成型。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，可减少工序，大量缩短制造时间（相较于滚齿机提高10倍）。产品硬度HB140~180，齿形充填饱满，保证冷挤压成形后续热处理不会发生较大变形。

Description

一种汽车变速箱P档齿轮的制备方法
技术领域
本发明属于金属加工领域，涉及一种汽车变速箱P档的制备方法。
背景技术
驻车齿轮是汽车变速箱中非常重要的零件，起控制停车的作用，包括精密的外齿部，其制作的好坏直接关系到汽车的安全和乘坐的舒适性。
驻车齿轮具有精密的外齿，多采用机械加工的方式进行制造和加工，现有技术用滚齿机加工、加工时间较长、精度不太高、消耗的金属原材料较多、零件的废品率高、增加了制造成本等不足。
现在采用温锻结合冷挤压方式挤压外齿，能够满足产品的齿形精度、面轮廓和和粗糙度，提高了表面质量，极大的提高了加工效率，生产稳定，缩短了生产周期。是一种新型的外齿加工工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尺寸精度高、齿形机械强度高、缩短制造时间、降低零件的废品率、降低制造成本的驻车齿轮外齿温锻结合冷挤压的金属塑性成形工艺。
一种汽车变速箱驻车齿轮的制造方法，采用温锻制造,温锻后进行冷挤压终成形，其特征在于：所述冷挤压采用正反复合挤压，压外齿的同时完成产内部花瓣部挤压成型。既减少了工序，又提高外齿部的一致性和精度。且由于采用塑型变形工艺，金属流线好，产品强度好。上述冷挤压是在500吨压力机，10～15Mpa，保压时间2～3秒/件的条件下进行。
上述温锻后冷挤压前还包括保护正火，温度为650℃～680℃，时间为200分钟，然后用强风快速冷却到500℃～550℃，在500℃～550℃回火炉内等温处理，时间为120～150分钟，冷至室温。有利于冷挤压中外齿充填饱满，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较大变形。
上述汽车P档齿轮的制造方法，等温正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P档齿轮的制造方法，上述温锻加热温度至1100℃～1150℃。
上述汽车P档齿轮的制备方法，包括以下步骤：
(1)       按照工艺设计要求将原材料锯切成段，在喷涂润滑剂，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1100℃～1150℃；在压力机上温锻成预锻坯；
(3)       将预锻坯进行保护正火，然后强力喷丸，再对表面进行磷化皂化处理；球化退火温度为650℃～680℃，时间为200分钟，然后用强风快速冷却到500℃～550℃，在500℃～550℃回火炉内等温处理，时间为120～150分钟，冷至室温；
(4)         将预锻坯设置在500吨液压机上，10～15Mpa，保压时间2～3秒/件的条件下采用正反复合挤压进行冷挤压，压外齿的同时完成产内部花瓣冷挤压校型。
本发明的汽车变速箱P档的制备方法，相对于现有技术，其有益效果如下：
1.   本发明制得的产品齿形精度高，金属流线完整，齿形机械强度高，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HB140~180，齿形充填饱满，保证冷挤压成形后续热处理不会发生较大变形。
2.   本发明可减少工序，大量缩短制造时间（相较于滚齿机提高10倍），降低零件的废品率，降低制造成本。
3.   本发明的驻车齿轮的变形量较小，外齿面轮廓度精度可达到0.1mm，外齿尺寸一致性好，表面质量提高，位置度满足要求。
附图说明：
图1是本发明驻车齿轮的俯视结构示意图
图2是图1的主视图；
图3是本发明驻车齿轮外齿的局部示意图；
图4是图1的后视图。
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
一种汽车变速箱P档齿轮的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照工艺设计要求，将原材料锯切成料段，经探伤检查裂纹，再喷涂润滑剂烘干；汽车P档齿轮的原材料是合金钢，常用20CrMoH，按照工艺设计要求下料后，再用探伤设备检查是否有裂纹，如果有则判为不合格；然后对其表面喷涂润滑剂，常用的润滑剂是石墨或有机高分子润滑剂。
（2）将坯料在带保护气氛的中频感应加热炉中加热至1100℃～1150℃，在压力机上温锻成预锻坯；在中频感应加热炉中加热的温度可选取1100℃、1105℃、1110℃、1115℃、1120℃、1125℃、1130℃、1135℃、1140℃、1145℃、1150℃、1105℃等。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。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较好，表面脱碳现象很小。
（3）将预锻坯进行球化退火处理，保护性正火处理，用抛丸设备对其表面进行抛丸处理，再对表面进行磷化皂化处理；对预锻坯进行球化退火处理，其温度范围为650℃～680℃，时间为100分钟—250分钟，然后用强风快速冷却到500℃～550℃，在500℃～550℃回火炉内等温处理，时间为120～150分钟，在出炉空冷至室温。通常用的球化退火处理温度是650℃、655℃、660℃、665℃、670℃、675℃、680℃等，化退火处理时间为100分钟、120分钟、130分钟、150分钟、160分钟、170分钟、180分钟、200分钟、220分钟、230分钟、250分钟等；等温处理时间为120分钟、125分钟、130分钟、135分钟、140分钟、145分钟、150分钟。有效的消除预锻坯的应力，改善其内部组织，显著提高其力学性能，表面更致密，降低预锻坯的硬度，可提金属的塑性，有利于产品成型。
（4）将预锻坯设置在液压机上，如500吨液压机，压力为10～15Mpa，保压时间2~3秒/件进行冷挤压外齿和内部花瓣，外齿精度和粗糙度高。
具体冷挤压操作时，预锻坯（齿轮坯）如图4的位置放置，预锻坯（齿轮坯）放置在下模的型腔内，图1所示的面向下，图4所示的面向上；下模固定不动的，是凹模，上模是动模，也是凸模，在动力装置带动下往下运动，作用在齿轮坯上，产生挤压作用力。如图4所示，由于齿轮成型后，外齿的厚度（在模具中的高度）较大，比齿轮内部花瓣的厚度基本大一倍，在冷挤压时就需要凸模既给预锻坯（齿轮坯）一个向下的作用力，同时要保持外齿高度部分不能在该作用力下往下缩（往下变形），故凸模上设置的压头部分，其下端面直接与预锻坯（齿轮坯）的内部花瓣作用，挤压内部花瓣，其侧面与预锻坯（齿轮坯）外齿圆环的内侧面接触，承受挤压作用，预锻坯（齿轮坯）外齿圆环的外侧面与凹模配合，被挤压形成外齿齿廓，保证齿轮坯外齿圆环的形状，获得优异的外齿精度和粗糙度。
本发明的探伤设备、中频感应加热炉、压力机、抛丸设备、冷挤压液压机等，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品或最终成品。

Claims (1)

1.一种汽车变速箱P档齿轮的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）按照工艺设计要求将原材料锯切成段，经无探伤检查裂纹，在喷涂润滑剂，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1100℃～1150℃，在压力机上温锻成预锻坯；
（3）将预锻坯进行球化退火，然后喷丸，再对表面进行磷化皂化处理；球化退火温度为650℃～680℃，时间为200分钟，然后用强风快速冷却到500℃～550℃，在500℃～550℃回火炉内等温处理，时间为120～150分钟，然后冷至室温；
（4）将预锻坯设置在液压机上，压力为10～15Mpa，保压时间2～3秒/件的条件下采用正反复合挤压进行冷挤压，压预锻坯外齿部的同时完成内部花瓣部挤压；冷挤压时，作为动模的凸模上设置的压头部分，其下端面直接与预锻坯的内部花瓣部位接触，产生挤压内部花瓣的作用，其侧面与预锻坯外齿圆环的内侧面接触，承受挤压作用。
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