CN109538730A - 一种具有去应力孔的柔轮及其制备工艺 - Google Patents

一种具有去应力孔的柔轮及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及谐波减速器，尤其是一种具有去应力孔的柔轮，包括柔轮主体，柔轮主体呈中空结构，柔轮主体包括圆筒体和固定台，圆筒体位于固定台的上方，圆筒体沿固定台的内径设置，柔轮主体设有去应力孔，去应力孔间隔均匀地排列在圆筒体和固定台上且贯穿圆筒体和固定台，本发明的具有去应力孔的柔轮的制备方法，其包括锻造、正火、等温退火、粗车、淬火、低温回火、半精车、第一次精车、钻孔、第二次精车、滚齿、抛光去毛刺、喷丸、质检、防锈、包装和入库的工序，本发明增加了柔轮的去应力孔，使柔轮内应力得到完全释放，提高柔轮的疲劳寿命，简化柔轮加工工艺，提高生产良率，降低制造成本，增加了产品壁厚，提高谐波减速器的扭转刚度。

Description

一种具有去应力孔的柔轮及其制备工艺
技术领域
本发明涉及谐波减速器，尤其是一种具有去应力孔的柔轮及其制备工艺。
背景技术
柔性齿轮即柔轮，有薄壁杯形、薄壁圆筒形或平嵌式等多种。薄壁圆筒形柔轮的开口端部外面有齿圈，它随波发生器的转动而变形，筒底部分与输出轴联接。一般齿轮传动均采用刚性机构，旋转零件也都是刚性的，而谐波齿轮传动，则是利用柔性工作构件的弹性变形运动来达到传动目的的一种新型传动，其中柔轮结构有以下二大类：1、杯型柔轮；2、帽型柔轮。
其一：因柔轮通过波发生器是其发生弹性形变，是柔轮外齿与刚轮内齿产生啮合，致使达到减速效果；
其二：柔轮发生弹性形变时，转动过程中产品扭转内应力，通过侧壁传递到四周，致使内应力达400MPA以上；柔轮工况非常恶劣，致使柔轮齿部或者拐角R角出柔轮时效，容易破裂，导致柔轮寿命低；其问题是：1、内应力无法完全释放，全部材料吸收；2、柔轮壁薄，加工难度高；3、柔轮寿命低；4、提高谐波减速器的扭转刚度。
因此，为了解决上述技术问题而提供一种具有去应力孔的柔轮及其制备工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有去应力孔的柔轮及其制备工艺。
为实现上述目的，本发明提供了一种具有去应力孔的柔轮，包括柔轮主体，所述柔轮主体呈中空结构，所述柔轮主体包括圆筒体和固定台，所述圆筒体位于所述固定台的上方，所述圆筒体沿所述固定台的内径设置，所述柔轮主体设有去应力孔，所述去应力孔间隔均匀地排列在所述圆筒体和所述固定台上且贯穿所述圆筒体和所述固定台。
进一步的，所述圆筒体设有轮齿，所述轮齿呈环形结构地设置在所述圆筒体的外壁上。
进一步的，所述圆筒体与所述固定台之间为圆角过渡。
进一步的，所述的制备工艺如下：
步骤一、锻造，通过锻模对原材料进行锻造成型加工。
步骤二、正火，先把锻造成型后的材料放到真空炉中进行正火处理，正火温度为800℃-950℃并放置空气中冷却，冷却时间为30min。
步骤三、等温退火，将经过正火处理后的材料放到真空炉中进行等温退火，等温退火的温度为800℃-950℃，且保温30min，第一次保温完成后炉冷至600℃-680℃并保温150min，第二次保温后将材料放置空气中冷却至室温。
步骤四、粗车，将经过等温退火后的材料通过车床进行粗车加工，车柔轮的内外圆和上下端面，单边余量0.3mm。
步骤五、淬火，将经过粗车后的材料放入到真空炉中进行淬火处理，加热温度为650℃-750℃，且保温40min，第三次保温完成后升温至800℃-950℃并真空淬火30-50min，真空淬火后将材料放入到淬火油中冷却至室温。
步骤六、低温回火，将经过淬火后的材料放入到真空炉中进行低温回火处理，加热至500℃-600℃且一次回火的时间为2H，一次回火完成后将材料放入水钟进行冷却，冷却完毕后将材料放入炉中加热至350℃且二次回火的时间为2H，二次回火完成后将材料放入空气中冷却至室温。
步骤七、半精车，将经过低温回火后的半成品通过车床进行半精车加工，车柔轮的外圆和中间端面，单边余量0.5mm。
步骤八、第一次精车，将经过半精车后的半成品通过车床进行第一次精车加工，车内孔至指定尺寸，并以内孔为基准，保证内孔圆度8μm，底座台阶孔同轴度10μm。
步骤九、钻孔，将经过精车后的半成品通过钻床进行钻孔加工，保证位置度0.1mm，且孔口倒角C0.3。
步骤十、第二次精车，将经过钻孔后的半成品通过车床进行第二次精车加工，车柔轮的外圆、底部外圆和底部上端面至指定尺寸，保证外圆与内孔的圆跳动0.01mm，底部上端面的平面度0.01mm。
步骤十一、滚齿，将经过第二次精车后的半成品通过滚齿机进行滚齿加工，按照齿形参数表加工齿形，且保证加工后内孔变形量在0.005mm之内，齿形全检。
步骤十二、抛光去毛刺，将经过滚齿后的半成品通过抛光机进行抛光去毛刺处理，用铜刷把齿面的毛刺刷干净，保证齿面的光洁度。
步骤十三、喷丸，将经过抛光去毛刺后的半成品通过喷丸机进行喷丸处理，保护齿部内孔面和底部端面，进行喷丸，消除柔轮结构的应力。
进一步的，在所述步骤一中，锻造成型后的材料内孔斜度为5°，外圆斜度小于1.5°，错移和残留飞边都小于等于0.5mm。
进一步的，在所述步骤三中，等温退火后材料的硬度为硬度为HB170-241。
进一步的，在进行所述步骤十三后，所述制造方法还包括以下步骤：步骤十四、对柔轮进行质检、防锈和包装的处理后送入仓库储存。
本发明的有益效果是：本发明的柔轮结构使柔轮应力通过去应力孔释放，去应力孔按照长轴啮合齿轮宽度设计，去应力孔间隔均匀地排列在圆筒体和固定台上且贯穿圆筒体和固定台，去应力孔在柔轮上通过交叉排列，使波发生器所产生的应力通过去应力孔慢慢消除，从而提高寿命，增加产品壁厚，提高谐波减速器的扭转刚度，对于增加柔轮的去应力孔位，使柔轮内应力得到完全释放，提高柔轮的疲劳寿命，简化柔轮加工工艺，提高生产良率，降低制造成本，实用与所有短筒型、高扭矩型、杯型、帽型的柔轮结构设计。
附图说明
图1为本发明所涉及的具有去应力孔的柔轮的立体结构示意图；
图2为本发明所涉及的具有去应力孔的柔轮的剖视图；
图3为本发明所涉及的具有去应力孔的柔轮的流程图；
以上附图：1、柔轮主体；2、圆筒体；3、固定台；4、轮齿；5、柔轮壁；7、去应力孔；8、定位孔。
具体实施方式
下面将详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
请参阅图1和图2所示，本发明的具有去应力孔的柔轮，用于减少柔轮在传动过程中所产生的应力，包括柔轮主体1，柔轮主体1呈中空结构，柔轮主体1包括圆筒体2和固定台3，圆筒体2位于固定台3的上方，圆筒体2沿固定台3的内径设置，柔轮主体1设有定位孔8和去应力孔7，定位孔8位于固定台3上且沿固定台3的边缘设置，可将柔轮定位在谐波减速器上，需要说明的是定位孔8的数量可以为十个、十二个、十四个和十六个，数量不以为限，去应力孔7间隔均匀地排列在圆筒体2和固定台3上且贯穿圆筒体2和固定台3，需要说明的是，去应力孔7位的大小设计为不同型号不同齿形啮合状态，一般情况是超出啮合齿2-3mm左右，并且均匀分布在圆筒体2和固定台3的四周，一般阵列四至八个，去应力孔7在柔轮上通过交叉排列，对于增加柔轮的去应力孔7，使柔轮内应力得到完全释放，提高柔轮的疲劳寿命，简化柔轮加工工艺，提高生产良率。
具体的，柔轮主体1的柔轮壁5厚为0.8～1.5mm，增加产品壁厚，提高谐波减速器的扭转刚度。
具体的，圆筒体2设有轮齿4，轮齿4呈环形结构地设置在圆筒体2的外壁上。
具体的，圆筒体2与固定台3之间为圆角过渡。
请参阅图3所示，本发明的具有去应力孔的柔轮的制备工艺如下：
步骤一、锻造，通过锻模对原材料进行锻造成型加工，且模锻后内孔斜度为5°，外圆斜度小于1.5°，错移和残留飞边都小于等于0.5。
步骤二、正火，先把锻造成型后的材料放到真空炉中进行正火处理，正火温度为800℃-950℃并放置在空气中冷却，冷却时间为30min。
步骤三、等温退火，将经过正火处理后的材料放到真空炉中进行等温退火，等温退火的温度为800℃-950℃，且保温30min，第一次保温完成后炉冷至600℃-680℃并保温150min，第二次保温后将材料放置空气中冷却至室温，硬度为HB170-241。
步骤四、粗车，将经过等温退火后的材料通过车床进行粗车加工，车柔轮的内外圆和上下端面，单边余量0.3mm。
步骤五、淬火，将经过粗车后的材料放入到真空炉中进行淬火处理，加热温度为650℃-750℃，且保温40min，第三次保温完成后升温至800℃-950℃并真空淬火30-50min，真空淬火后将材料放入到淬火油中冷却至室温。
步骤六、低温回火，将经过淬火后的材料放入到真空炉中进行低温回火处理，加热至500℃-600℃且一次回火的时间为2H，一次回火完成后将材料放入水钟进行冷却，冷却完毕后将材料放入炉中加热至350℃且二次回火的时间为2H，二次回火完成后将材料放入空气中冷却至室温。
步骤七、半精车，将经过低温回火后的半成品通过车床进行半精车加工，车柔轮的外圆和中间端面，单边余量0.5mm。
步骤八、第一次精车，将经过半精车后的半成品通过车床进行第一次精车加工，车柔轮的内孔至指定尺寸，并以内孔为基准，保证内孔圆度8μm，底座台阶孔同轴度10μm。
步骤九、钻孔，将经过精车后的半成品通过钻床进行钻孔加工，对排列在圆筒体和固定台上的去应力孔7和分布在固定台边缘上的定位孔8进行加工，保证位置度0.1mm，且孔口倒角C0.3。
步骤十、第二次精车，将经过钻孔后的半成品通过车床进行第二次精车加工，车柔轮的外圆、底部外圆和底部上端面至指定尺寸，保证外圆与内孔的圆跳动0.01mm，底部上端面的平面度0.01mm。
步骤十一、滚齿，将经过第二次精车后的半成品通过滚齿机进行滚齿加工，按照齿形参数表加工齿形，且保证加工后内孔变形量在0.005mm之内，齿形全检。
步骤十二、抛光去毛刺，将经过滚齿后的半成品通过抛光机进行抛光去毛刺处理，用铜刷把齿面的毛刺刷干净，保证齿面的光洁度。
步骤十三、喷丸，将经过抛光去毛刺后的半成品通过喷丸机进行喷丸处理，保护齿部内孔面和底部端面，进行喷丸，消除柔轮结构的应力。
步骤十四、质检，将经过喷丸后的成品进行检测，筛选出不合格的柔轮。
步骤十五、防锈，将合格的柔轮涂上防锈油并进行烘干。
步骤十六、包装入库，对防锈后的柔轮进行包装并送入仓库存储。
本发明的柔轮结构使柔轮应力通过去应力孔释放，去应力孔按照长轴啮合齿轮宽度设计，去应力孔间隔均匀地排列在圆筒体和固定台上且贯穿圆筒体和固定台，去应力孔在柔轮上通过交叉排列，使波发生器所产生的应力通过去应力孔慢慢消除，从而提高寿命，增加产品壁厚，提高谐波减速器的扭转刚度，对于增加柔轮的去应力孔位，使柔轮内应力得到完全释放，提高柔轮的疲劳寿命，简化柔轮加工工艺，提高生产良率，降低制造成本，实用与所有短筒型、高扭矩型、杯型、帽型的柔轮结构设计。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种具有去应力孔的柔轮，包括柔轮主体(1)，所述柔轮主体(1)呈中空结构，所述柔轮主体(1)包括圆筒体(2)和固定台(3)，所述圆筒体(2)位于所述固定台(3)的上方，所述圆筒体(2)沿所述固定台(3)的内径设置，其特征在于：所述柔轮主体(1)设有去应力孔(7)，所述去应力孔(7)间隔均匀地排列在所述圆筒体(2)和所述固定台(3)上且贯穿所述圆筒体(2)和所述固定台(3)。
2.根据权利要求1所述的具有去应力孔的柔轮，其特征在于：所述圆筒体(2)设有轮齿(4)，所述轮齿(4)呈环形结构地设置在所述圆筒体(2)的外壁上。
3.根据权利要求1所述的具有去应力孔的柔轮，其特征在于：所述圆筒体(2)与所述固定台(3)之间为圆角过渡。
4.根据权利要求1所述的具有去应力孔的柔轮及其制备工艺，其特征在于，所述的制备工艺如下：
步骤一、锻造，通过锻模对原材料进行锻造成型加工。
步骤二、正火，先把锻造成型后的材料放到真空炉中进行正火处理，正火温度为800℃-950℃并放置空气中冷却，冷却时间为30min。
步骤三、等温退火，将经过正火处理后的材料放到真空炉中进行等温退火，等温退火的温度为800℃-950℃，且保温30min，第一次保温完成后炉冷至600℃-680℃并保温150min，第二次保温后将材料放置空气中冷却至室温。
步骤四、粗车，将经过等温退火后的材料通过车床进行粗车加工，车柔轮的内外圆和上下端面，单边余量0.3mm。
步骤五、淬火，将经过粗车后的材料放入到真空炉中进行淬火处理，加热温度为650℃-750℃，且保温40min，第三次保温完成后升温至800℃-950℃并真空淬火30-50min，真空淬火后将材料放入到淬火油中冷却至室温。
步骤六、低温回火，将经过淬火后的材料放入到真空炉中进行低温回火处理，加热至500℃-600℃且一次回火的时间为2H，一次回火完成后将材料放入水钟进行冷却，冷却完毕后将材料放入炉中加热至350℃且二次回火的时间为2H，二次回火完成后将材料放入空气中冷却至室温。
步骤七、半精车，将经过低温回火后的半成品通过车床进行半精车加工，车柔轮的外圆和中间端面，单边余量0.5mm。
步骤八、第一次精车，将经过半精车后的半成品通过车床进行第一次精车加工，车内孔至指定尺寸，并以内孔为基准，保证内孔圆度8μm，底座台阶孔同轴度10μm。
步骤九、钻孔，将经过精车后的半成品通过钻床进行钻孔加工，保证位置度0.1mm，且孔口倒角C0.3。
步骤十、第二次精车，将经过钻孔后的半成品通过车床进行第二次精车加工，车柔轮的外圆、底部外圆和底部上端面至指定尺寸，保证外圆与内孔的圆跳动0.01mm，底部上端面的平面度0.01mm。
步骤十一、滚齿，将经过第二次精车后的半成品通过滚齿机进行滚齿加工，按照齿形参数表加工齿形，且保证加工后内孔变形量在0.005mm之内，齿形全检。
步骤十二、抛光去毛刺，将经过滚齿后的半成品通过抛光机进行抛光去毛刺处理，用铜刷把齿面的毛刺刷干净，保证齿面的光洁度。
步骤十三、喷丸，将经过抛光去毛刺后的半成品通过喷丸机进行喷丸处理，保护齿部内孔面和底部端面，进行喷丸，消除柔轮结构的应力。
5.根据权利要求4所述的具有去应力孔的柔轮及其制备工艺，其特征在于，在所述步骤一中，锻造成型后的材料内孔斜度为5°，外圆斜度小于1.5°，错移和残留飞边都小于等于0.5mm。
6.根据权利要求4所述的具有去应力孔的柔轮及其制备工艺，其特征在于，在所述步骤三中，等温退火后材料的硬度为硬度为HB170-241。
7.根据权利要求4所述的具有去应力孔的柔轮及其制备工艺，其特征在于，在进行所述步骤十三后，所述制造方法还包括以下步骤：步骤十四、对柔轮进行质检、防锈和包装的处理后送入仓库储存。
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