CN109175924B

CN109175924B - 一种三联主动圆柱齿轮的加工工艺

Info

Publication number: CN109175924B
Application number: CN201811206293.3A
Authority: CN
Inventors: 漆益龙; 周激波; 宣昊丰; 陈明华; 陈丽峰
Original assignee: Hande Axle Zhuzhou Gear Co ltd
Current assignee: Hande Axle Zhuzhou Gear Co ltd
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2038-10-17
Also published as: CN109175924A

Abstract

本发明公开了一种三联主动圆柱齿轮的加工工艺，包括下料锻坯、正火、精整、粗车、精车、铣端齿、滚齿、磨棱、去毛刺、精车台阶孔、内槽及端面槽、热处理、强化抛丸、精车内孔、压铜套、精车内孔与端面、磨齿、终检的步骤，本发明的目的在于针对有台阶内孔带内槽结构的三联主动圆柱齿轮，增加了二道精车工序，同时大大地简化了铣端齿、滚齿的夹具设计，使加工过程操作简单，容易受控，在提高产品的精度及质量上，起着非常大的作用。

Description

一种三联主动圆柱齿轮的加工工艺

技术领域

本发明属于齿轮加工制造领域，更具体的，涉及一种三联主动圆柱齿轮的加工工艺。

背景技术

三联主动圆柱齿轮主要是用于中重载商用车驱动桥的主减速器上。驱动桥是位于传动系统末端，它能改变来自变速器的转速和转矩，并将它们传递给驱动轮的机构。三联主动圆柱齿轮作为驱动桥重要的组成部分，其结构适应性至关重要。

如图1所示，普通三联主动圆柱齿轮的结构设计主要是由运转齿，锥齿，端齿组成。行业内将此类结构的齿轮统称为三联齿轮，因为它在传动系统中起的是主动轮的作用，故称三联主动圆柱齿轮。由于三联主动圆柱齿轮的内孔是空套在前输入轴上，因此三联主动圆柱齿轮的内孔还需压上铜套，其结构见图2，由三联主动圆柱齿轮和铜套组成。普通三联主动圆柱齿轮大致的工艺流程为：下料—锻坯—正火—粗车—立车内孔、端面—精车外圆、端面—半成品配对检验—铣端齿—滚齿—去毛刺—磨棱—清洗—移热处理—热处理—热后精车内孔—磨齿—压铜套—清洗—打印—成品检验。

本申请涉及到的三联齿轮的内孔结构不同于普通三联主动圆柱齿轮，其内孔采用台阶式，同时在内孔内设有内槽。此结构可以使其压入内孔后的铜套在使用过程中不易掉落，但是采用现有三联主动圆柱齿轮加工工艺制得的该结构的齿轮，其加工过程复杂、不容易控制，同时得到的产品精度及质量并不高，该工艺并不适用于结构改进后的三联主动圆柱齿轮，因此，需要研发一种三联主动圆柱齿轮新的加工工艺。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本此此发明提供一种三联主动圆柱齿轮的加工工艺，它针对有台阶内孔带内槽结构的三联主动圆柱齿轮，专门设计的一种生产工艺。本工艺虽然增加了二道精车工序，却大大地简化了铣端齿、滚齿的夹具设计，也使加工过程操作简单，容易受控，特别是在提高产品的精度及质量上，起着非常大的作用，整个的齿轮齿部精度可比原先的普通三联齿轮的工艺提高1～2级精度。该工艺加工过程操作简单，容易受控，制备得到的三联主动圆柱齿轮的精度和质量都大大提高。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种三联主动圆柱齿轮的加工工艺，所述三联主动圆柱齿轮内孔为内台阶式，所述内孔内部设有内槽，所述加工工艺包括以下步骤：

S1.下料锻坯：将三联主动圆柱齿轮的锥齿部位锻打成型；

S2.正火；

S3.精整：对正火后的锥齿部位进行齿面的压光；

S4.粗车：定位锥齿部位，固定端齿部位的内孔，进行外圆及端面的粗车；然后固定已加工的外圆及端面，加工另外一端的小外圆、端面及锥齿的带锥度的外圆；在粗车过程中，单边留2～3mm余量；

S5.精车：精车直通孔、外圆与端面；

S6.铣端齿、滚齿：以产品的靠近锥齿端的大端面定位，胀紧直通孔，加工端齿；然后压紧产品的大端面，在滚齿机上滚齿；

S7.磨棱、去毛刺；

S8.精车台阶孔、内槽及端面槽：固定外圆，精车形成内台阶孔、内槽及端面槽；

S9.热处理；S10.强化抛丸；S11.精车内孔；

S12.压铜套：先将一个铜套压入至内孔的台阶处，再将另一个铜套压入内孔靠近安装端面处，将第二个铜套的内孔向产品的内槽处凸进；

S13.精车内孔与端面；S14.磨齿；S15.终检。

从上所述的工艺流程可以看出，本发明涉及的三联主动圆柱齿轮的工艺流程在普通三联主动圆柱齿轮的热处理前工序中多了一道精车台阶孔、内槽的工序，该工序是在完成热处理前的主要工序铣端齿，滚齿之后。同时，在完成热处理之后的工序中，步骤S12压铜套工序设置在步骤S13精车内孔之后。压完铜套后，可设置立车铜套内孔与安装距端面，确定下了最终的定位基准，为下道工道工序磨齿做好了充分的加工准备。

进一步地，步骤S1下料锻坯为：取棒料，经裁切、加热、镦粗、预锻和终锻；将三联主动圆柱齿轮的锥齿部位锻打成型。

进一步优选地，步骤S1下料锻坯过程具体为：a、取棒料，裁切成一定尺寸；b、用加热炉将切好的棒料加热到1100±50℃，时间保持35～50s；c、镦粗，预锻；d、终锻：采用模锻，将三联主动圆柱齿轮的锥齿部位锻打成型。

进一步地，步骤S2进行正火处理，至正火硬度为150～165HB，金相组织为3级。

进一步地，步骤S3精整接痕小于0.2mm。

进一步地，步骤S5精车过程具体为：将锥齿部位以齿模座定位，压紧端面，加工直通孔；然后使用胀套夹具胀紧直通孔，产品的小端面与夹具的端面定位，精车外圆与端面。

进一步地，步骤S7磨棱、去毛刺具体为：以内孔定位，端面夹紧，进行磨棱；然后去除铣端齿及滚齿出口的毛刺。

进一步地，步骤S8精车台阶孔、内槽及端面槽和步骤S14磨齿工序之后，进行清洗工艺。

进一步地，步骤S9热处理过程具体为：产品整体进行渗碳淬火，温度控制在920±10°，碳势1.15±0.05％CP，时间450±50min，保证产品有效硬化层深1.2～1.6mm，表面硬度大于58HRC。

进一步地，步骤S10强化抛丸：使用的丸粒硬度55～65HRC，弧高值达到0.020″AMIN，保证产品残余应力-130ksimin，覆盖率100％。

进一步地，步骤S11精车后内孔按国标7级精度，公差为(+0.03mm，0)。

进一步地，步骤S12中，第一个铜套紧贴在台阶处，第二个铜套采用四点扩张铜套内孔的方法镶嵌在主动齿轮的内槽内。

进一步地，步骤S13精车内孔与端面具体为：以齿模座定位产品的锥齿部位，压紧产品的端面，加工铜套的内孔和安装端面。

进一步地，步骤S14磨齿具体为：用磨齿夹具胀紧产品的铜套内孔，上压盖压住产品的大端面，进行磨齿加工。

进一步地，步骤S8精车台阶孔、内槽及端面槽和步骤S14磨齿工序之后，进行清洗工艺，所述清洗工艺具体操作为：在80～90℃的温度下，用含苏打为0.3～0.5％的水溶液清洗产品。

进一步地，步骤S5和步骤S6之间，和/或步骤13和步骤S14之间，进行半成品配对检验：在理论安装距下产品的锥齿与配合齿轮的锥齿做啮合检查，齿侧间隙在0.15～0.30mm，成对啮合时，齿侧间隙的变动量不大于0.1mm。

进一步地，步骤S8和步骤S9之间，对产品进行半成品检验，检验合格的产品移到下一道工序。

相对现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明所述三联主动圆柱齿轮的加工工艺中形成的的内孔采用内台阶式，及二个铜套压入，其中一个铜套紧贴在台阶处，另一个铜套采用四点扩张铜套内孔的方法镶嵌在主动齿轮的内槽内。该工艺可使铜套牢固地镶嵌在主动齿轮的内孔内，不易脱离。

(2)本发明所述三联主动圆柱齿轮的加工工艺，内孔在压入三联主动齿轮内孔后是要进行精车加工的，而普通三联主动齿轮的内孔压入后无需加工。因此本发明涉及的三联主动圆柱齿轮的铜套的内孔的精度优于普通三联主动齿轮。本发明涉及的三联主动圆柱齿轮的铜套内孔的公差是(±0.0125mm)，相当于国标6～7级；而普通三联主动圆柱齿轮的铜套内孔的公差是(+0.05mm,0)，相当于国标8～9级。

(3)本发明所述三联主动圆柱齿轮的加工工艺，运转齿轮的齿部是在加工完铜套的内孔后以内孔胀紧定位磨齿加工的，齿部精度可达国标4～6级。而普通三联主动圆柱齿轮在磨齿后再压铜套，而铜套的内孔又未加工，这样的齿轮在装配过程中的精度不稳定，精度一般在7～9级以内。

(4)本发明涉及的三联主动圆柱齿轮的工艺路线是先精车通孔，在进行铣端齿和滚齿之后，再车成台阶孔，而并未一开始就车成台阶内孔。通过这样的工艺设计，对于铣端齿及滚齿工序所涉及的夹具可大大地简化。

附图说明

附图1为普通三联主动圆柱齿轮的结构简图。

附图2为普通三联主动圆柱齿轮的铜套装配图。

附图3为本发明实施例1中三联主动圆柱齿轮的结构简图。

附图4为本发明实施例1中三联主动圆柱齿轮的铜套装配图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供一种三联主动圆柱齿轮，如图3和图4所示，附图3为本实施例三联主动圆柱齿轮的结构简图；附图4为本实施例三联主动圆柱齿轮的铜套装配图。

三联主动圆柱齿轮的运转齿5处于齿轮的中间，它与另外的从动齿轮进行啮合，从而实现速比的改变与扭矩的传送。其中主动齿轮与从动齿轮是在同一个平面上实现运动方向的改变。锥齿6位于齿轮的一端。锥齿6是与行星小齿啮合，它们实现的是90°垂直方向的运动方向的改变。端齿4位于齿轮的另一端。它是与啮合齿套一起，可通过齿套的套入与脱出端齿4，实现主动齿轮与输入轴的相对转动或静止。

本实施例三联主动圆柱齿轮的内孔1采用内台阶式，及二个铜套7压入，其中一个铜套7紧贴在台阶2处，另一个铜套7采用四点扩张铜套内孔1的方法镶嵌在主动齿轮的内槽3内。可使铜套牢固地镶嵌在主动齿轮的内孔1内，不会轻易掉出来。

本实施例三联主动圆柱齿轮内孔采用的是台阶式，且内孔在偏向安装端面处采用的是30°内槽的形式。而普通的采用的是直的通孔，内孔无内槽。

本实施例三联主动圆柱齿轮端齿结构采用锥齿的形式，只能在弧齿机上用铣刀盘加工。而普通的采用的是直齿，可在加工中心或立式铣床上加工。

本实施例三联主动圆柱齿轮采用二个铜套的压入方式，一个铜套压入到内孔的台阶处，另一个铜套则压在三联主动圆柱齿轮内孔靠近安装端面的地方，且在压入后再用内孔扩张压铜夹具将铜套对正内槽的位置产生塑性变形，从而将铜套牢固地镶嵌在三联主动圆柱齿轮的内孔中，不易脱离。

实施例2

本实施例提供一种如实施例1所示三联主动圆柱齿轮的加工工艺路线，本实施例加工工艺路线针对内孔有台阶，内槽的特殊结构的三联齿轮，而且齿部精度要求在4～6级的这类三联主动圆柱齿轮的进行设计。

本实施例工艺流程步骤如下：

S1.下料锻坯：

S1-1.下料：用GZ4032带锯机将规格为∮100的棒料切成220mm长(+0.5,-1.5)mm，重量13.6kg±0.5kg；

S1-2：用750KW中频炉将切好的棒料加热到1100℃±50℃，时间保持35～50s；

S1-3：镦粗，预锻；

S1-4：终锻，采用模锻，将三联主动圆柱齿轮的锥齿部位锻打成型；

S2.正火：在网带炉进行正火。其正火硬度：150～165HB.金相组织：3级；

S3.精整：在315T压机上将精锻好的锥齿部位进行齿面的压光，精整接痕小于0.2mm；

S4.粗车：

S4-1.粗车外圆与端面：在简易数控上用三爪卡盘将齿模座夹好，并将齿模座的外圆校在0.01以内，再将粗坯三联主动圆柱齿轮的锥齿部位以齿模座定位(即粗坯的锥齿的齿厚卡入齿模座的齿槽内)，而粗坯的另一面即端齿部位的内孔用车床尾架的大头顶尖顶紧。从而进行外圆及端面的粗车。粗车余量单边2～3mm。此时，可以保证小端面(即产品的最终安装基准面)到锥齿的虚拟中心点的距离；

S4-2.粗车内孔，大小端面：在简易数控上用三爪卡盘夹的三个爪夹在已加工的外圆及端面上，加工另外一端的小外圆，端面及锥齿的带锥度的外圆；

S5.精车：

S5-1.精车内孔与端面：在立车VTC3240上以齿模座定位产品的锥齿部位，压紧产品的端面，加工直通孔；

S5-2.精车外圆与端面：在卧车T-8上用胀套夹具胀紧直通孔，产品的小端面与夹具的端面定位，精车外圆与端面；

S5-S6.半成品配对检验：在理论安装距下产品的锥齿与配合齿轮的锥齿做啮合检查：齿侧间隙在0.15-0.30mm，成对啮合时，齿侧间隙的变动量不大于0.1mm；

S6.铣端齿、滚齿：

S6-1.铣端齿。以产品的靠近锥齿端的大端面定位，胀紧直通孔，在弧齿机上加工端齿；

S6-2.滚齿：以产品的靠近锥齿端的大端面定位，胀紧直通孔，机床上顶尖的压盖压紧产品的大端面，在数控滚齿机上滚齿；

S7.磨棱、去毛刺：

S7-1.磨棱：在磨棱机YML-2A上以内孔定位，端面夹紧，产品进行二个面的磨棱；

S7-2.去毛刺：去除铣端齿及滚齿出口的毛刺；

S8.精车台阶孔及内槽，端面槽：在数控卧车T-8上用软卡爪夹外圆，精车内台阶孔，内槽，及端面槽；

S8-S9-1.清洗：在80～90℃的温度下，用含苏打为0.3～0.5％的水溶液清洗产品；

S8-S9-2.半成品检验，移热处理；

S9.热处理渗碳淬火：产品整体进行渗碳淬火，温度控制在920±10℃，碳势1.15±0.05％CP，时间450±50min。保证产品有效硬化层深1.2～1.6mm，表面硬度大于58HRC；

S10.强化抛丸：使用的丸粒硬度55～65HRC，弧高值达到0.020″A MIN，保证产品残余应力-130ksimin，覆盖率100％；

S11.精车内孔：强化抛丸后，在数控卧车T-8上用硬卡爪夹外圆，精车内孔；

S12.压铜套：先将一个铜套压入内孔的台阶处，再将另一个铜套压入内孔靠近安装端面处。最后将第二个压后的铜套用四爪胀紧压装夹具将铜套的内孔向产品的内槽处凸进；

S13.精车内孔与端面：在立车VTC3240上以齿模座定位产品的锥齿部位，压紧产品的端面，加工铜套的内孔和安装端面；

S13-S14.成品配对检验：在理论安装距下产品的锥齿与配合齿轮的锥齿做啮合检查：齿侧间隙在0.15-0.30，成对啮合时，齿侧间隙的变动量不大于0.1；

S14.磨齿：在数控高效磨齿机YK3130上用专用磨齿夹具胀紧产品的铜套内孔，上压盖压住产品的大端面，进行磨齿加工；

S14-S15-1.清洗：在80～90℃的温度下，用含苏打为0.3～0.5％的水溶液清洗产品；

S14-S15-2.打印：在产品的大端面上按规定打印标识；

S15.成品检验：按产品图的要求对产品进行检验，终检通过后进行过防锈油，然后包装、入库。

Claims

1.一种三联主动圆柱齿轮的加工工艺，其特征在于，所述三联主动圆柱齿轮内孔为内台阶式，所述内孔内部设有内槽，所述加工工艺包括以下步骤：

S1.下料锻坯：将三联主动圆柱齿轮的锥齿部位锻打成型；

S2.正火；

S3.精整：对正火后的锥齿部位进行齿面的压光；

S5.精车：精车直通孔、外圆与端面；

S7.磨棱、去毛刺；

S9.热处理；S10.强化抛丸；S11.精车内台阶孔；

S12.压铜套：先将一个铜套压入至内台阶孔的台阶处，再将另一个铜套压入内台阶孔靠近安装端面处，将第二个铜套的内孔向产品的内槽处凸进；

S13.精车铜套的内孔与产品的端面；S14.磨齿；S15.终检。

2.根据权利要求1所述三联主动圆柱齿轮的加工工艺，其特征在于，步骤S1下料锻坯过程具体为：S1-1取棒料，裁切成一定尺寸；S1-2用加热炉将切好的棒料加热到1100±50℃，时间保持35～50s；S1-3镦粗，预锻；S1-4终锻：采用模锻，将三联主动圆柱齿轮的锥齿部位锻打成型。

3.根据权利要求1所述三联主动圆柱齿轮的加工工艺，其特征在于，步骤S5精车过程具体为：将锥齿部位以齿模座定位，压紧端面，加工直通孔；然后使用胀套夹具胀紧直通孔，产品的小端面与夹具的端面定位，精车外圆与端面。

4.根据权利要求1所述三联主动圆柱齿轮的加工工艺，其特征在于，步骤S8精车台阶孔、内槽及端面槽和步骤S14磨齿工序之后，进行清洗工艺，所述清洗工艺具体操作为：在80～90℃的温度下，用含苏打为0.3～0.5％的水溶液清洗产品。

5.根据权利要求1所述三联主动圆柱齿轮的加工工艺，其特征在于，步骤S5和步骤S6之间，和/或步骤S13和步骤S14之间，进行半成品配对检验：在理论安装距下产品的锥齿与配合齿轮的锥齿做啮合检查，齿侧间隙在0.15～0.30mm，成对啮合时，齿侧间隙的变动量不大于0.1。

6.根据权利要求1所述三联主动圆柱齿轮的加工工艺制备，其特征在于，步骤S9热处理过程具体为：产品进行渗碳淬火，温度控制在920±10℃，碳势1.15±0.05％CP，时间450±50min。

7.根据权利要求1所述三联主动圆柱齿轮的加工工艺制备，其特征在于，步骤S10强化抛丸：使用的丸粒硬度55～65HRC；采用A型阿尔门试片，最小弧高值不低于0.02"；保证产品最小残余应力不低于-130ksi；覆盖率100％。

8.根据权利要求1所述三联主动圆柱齿轮的加工工艺制备，其特征在于，步骤S12中，第一个铜套紧贴在台阶处，第二个铜套采用四点扩张铜套内孔的方法镶嵌在主动齿轮的内槽内。