CN110026751A - 一种行星锥齿轮油槽的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油槽制造技术领域，具体涉及一种行星锥齿轮油槽的制造方法。制造工艺为：锻造毛坯，包括下料→倒角→热锻成型→退火→抛丸处理→粗车背锥、球面→表面润滑→齿部与油槽冷挤压精整成形；热处理前机加工，包括齿大端倒角去毛刺→钻孔→精车背锥→半精车球面、半精镗孔；热处理，包括渗碳淬火回火→抛丸处理；热处理后机加工，包括硬精车球面、精镗孔。本发明解决了背锥油槽末端尖圆角的锻造难题，使背锥油槽末端尖圆角更易成型；显著提高工效，提高模具寿命，节省生产成本，具有较高的经济价值。

Description

一种行星锥齿轮油槽的制造方法
技术领域
本发明属于油槽制造技术领域，具体涉及一种行星锥齿轮油槽的制造方法。
背景技术
汽车差速器中的行星锥齿轮背面为球面结构，该球面与差速器壳体接触配合，随着传递扭矩的加大，球面承受摩擦力也相应增加。为了防止球面产生过高温度，本行业普遍在球面上设置油槽，通过提高润滑条件能够有效解决行星齿轮球面发热问题。
对于齿轮油槽的制造，中国专利CN204524137U提供了一种行星齿轮锻造加工装置，通过热精锻凹模上设置的凸起可以在齿轮球面位置锻造出油槽，且形状、位置精准，无需单独进行机加工，但是该加工装置仅限于在行星齿轮球面上的油槽加工，很难实现对于球面和背锥上的油槽同步加工。如果采用专利CN204524137U中公开的带油槽结构的热锻成形工艺，采用的锻造毛坯图如图1所示，锻坯的球面油槽处的余量H＝h1+h2，其中h1是成品零件球面油槽深度，h2是热成形锻件油槽球面最小机加工余量，锻坯背锥油槽处的余量H’＝h3+h4，其中h3是成品零件背锥处油槽深度，h4是锻件油槽背锥面最小机加工余量。
在热锻成形过程中，为了确保工件齿部的齿形精度，减少金属热变形抗力，便于油槽、齿部、球面的同步成形，采用了上模径向余料块分流原理，造成背锥处储存了多余的金属材料及飞边，使得背锥油槽处的余量H’远大于球面油槽处的余量H，在背锥处，油槽的变形抗力增加了许多，油槽的成形也困难得多。即使在背锥处采用带油槽结构的热锻成形工艺，也达不到背锥油槽末端的尖圆角(圆角半径＜1mm)要求，加之3个径向油槽(球面+背锥)对中齿形中心线的位置度要求较高，还必须借助夹具，采用铣削工艺才能实现背锥油槽末端尖圆角的精确加工。另外，由于背锥处的余量较多，导致了带油槽结构的凹模在背锥处凸起部分较高，在金属成形中，影响了金属的流动性，且由于热疲劳原因会导致油槽的形状和深度超差，使得模具寿命降低。
本公司的专利CN206550148U公开了端面具有油槽结构的齿圈冷成形模具，同时提供了一种带油槽的冷挤压精整成形的方法，该方法是对齿圈进行冷挤压精整成形，齿圈上的齿部和油槽成形相对较易进行，同样由于背锥处的余量大和不均匀的原因，对于行星锥齿轮的球面和背锥的油槽成形很难。
在现有技术中，行星齿轮的具体制造工艺路线为：1、锻造毛坯：下料→倒角→热锻成形→退火→抛丸处理→表面润滑→齿部冷挤压精整成形→2、处热理前机加工：粗车背锥、粗车球面→齿大端倒角去毛刺→钻孔→精车背锥→铣削球面和背锥油槽→半精车球面、半精镗孔→3、热处理：渗碳淬火回火→抛丸处理→4、热处理后机加工：硬精车球面、精镗孔→检验→包装。
对于行星锥齿轮上球面和背锥油槽的成型，本行业普遍采用精度高的齿模夹具，在立式加工中心机床上安装工件，来实现油槽的精确加工。但是，现有技术的最大不足是使用昂贵的立式加工中心设备和较复杂的齿模夹具，成本较高，影响了企业的经济效益。
发明内容
为了解决现有技术中的行星锥齿轮上球面和背锥油槽加工难度大和成本高的问题，本发明提供了一种行星锥齿轮油槽的制造方法，调整了现有技术工序的顺序，减少了铣削球面和背锥油槽的工序，提高了生产效率，生产成本也大幅降低。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种行星锥齿轮油槽的制造方法，其具体工艺步骤如下：
(1)锻造毛坯：依次经过下料、倒角、锥齿轮的热锻成型、退火、抛丸处理、粗车锥齿轮的背锥和球面、表面润滑和冷挤压精整成型，得到行星锥齿轮毛坯；
所述冷挤压精整成型包括齿部(1)和油槽的成型；
(2)前机加工：将步骤(1)得到的行星锥齿轮毛坯再依次经过齿大端倒角去毛刺、钻孔、精车背锥、半精车球面和半精镗孔处理；
(3)热处理：将步骤(2)得到的前机加工后的行星锥齿轮毛坯再依次经过淬火回火和抛丸处理；
(4)后机加工：将步骤(3)得到的热处理后的行星锥齿轮毛坯再依次经过精车球面和精镗孔处理，得到行星锥齿轮油槽。
优选地，所述油槽包括球面油槽(2)和背锥油槽(21)，由行星锥齿轮内孔(3)的中心点(4)经球面延伸到背锥，且背锥油槽(21)的末端呈尖圆角状。
优选地，所述油槽在行星锥齿轮上有3条。
优选地，步骤(3)中所述淬火为渗碳淬火，提高了行星锥齿轮和油槽的表面硬度和耐磨程度。
本发明相对于现有技术CN206550148U来说，本发明中的行星锥齿轮和油槽必须采用热锻+冷挤压精整成形，而且油槽是在行星锥齿轮的球面和背锥上，相对于CN206550148U中的平面的油槽易成形，本发明的球面上油槽成形相对难些，背锥上油槽的尖圆角成形更难，这是因为冷精整成形时，变形抗力比热锻成形要大得多，油槽处余量必须控制在合适的尺寸，才易于油槽的成形，但锥齿轮背锥面在热锻后油槽处余量不均匀，油槽末端余量比较大，所以末端尖圆角难以成形，而本发明克服了这一难点，在冷挤压精整成型之前通过粗车背锥和球面，来减小锻坯背锥面的余量，以达到背锥处油槽末端尖圆角进行冷精整成形的效果。
本发明的有益效果：
(1)由于锻造毛坯的金属余料在背锥面形成飞边，此处锻造毛坯的金属余量大，在背锥面的油槽尖圆角的热锻成型较困难，本申请调整了现有技术原工艺路线的工序顺序，把机加工处理过程的“粗车背锥、粗车球面”工序提到锻造毛坯过程中行星锥齿轮“冷挤压精整成型”工序之前，能大大减少背锥面的金属材料余量，使得背锥面带油槽结构的冷挤压精整成型工艺成为可能，打破了在锻造车间连续作业的惯性思维；而且把带油槽结构的模具从热锻工序改变到了“冷挤压精整成型”工序，由于球面和背锥处金属余量的同时大幅减小，大大提高了模具的寿命，从而解决了背锥油槽末端尖圆角的锻造难题，使背锥油槽末端尖圆角更易成型。
(2)另一方面，本发明省去了热处理前机加工中的“铣削球面和背锥油槽”工序，显著提高工效，提高模具寿命，节省生产成本；该方法能减少昂贵的立式加工中心设备和较复杂的齿模夹具等生产线的机加工设备，从而节省了设备、工装的成本，具有较高的经济价值。
附图说明
图1行星锥齿轮的锻造毛坯图；
图2为行星锥齿轮球面油槽和背锥油槽的结构示意图；
图3为图2的B-B剖视图；
图4为行星锥齿轮球面和背锥的制造工艺路线图；
其中：1-齿部；2-球面油槽；3-内孔；21-背锥油槽；
a-下料；b-倒角；c-热锻成型；d-粗车锥齿轮的背锥和球面；e-冷挤压精整成型；f-齿大端倒角去毛刺；g-钻孔；h-精车背锥；i-半精车球面和半精镗孔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的解释说明。
实施例1
本实施例为大客车驱动桥汽车差速器中的行星锥齿轮，其中锥齿轮主要参数：齿数Z＝11、齿大端端面模数m＝8.65、内孔3的直径d＝40mm。因车用驱动桥中的锥齿轮尺寸相对较小，不同规格的车用锥齿轮制造方法完全相同，均按如下工艺步骤进行，如图4所示：
(1)锻造毛坯：依次经过下料(图4a)、倒角(图4b)、锥齿轮的热锻成型(图4c)、退火、抛丸处理、粗车锥齿轮的背锥和球面(图4d)、表面润滑和冷挤压精整成型(图4e)，得到行星锥齿轮毛坯；
所述冷挤压精整成型包括齿部1和3个油槽(包括球面油槽2和背锥油槽21)的成型；所述油槽由行星锥齿轮内孔3的中心点4经球面延伸到背锥，且背锥油槽21的末端为尖圆角状(如图2和图3)；
(2)前机加工：将步骤(1)得到的行星锥齿轮毛坯再依次经过齿大端倒角去毛刺(图4f)、钻孔(图4g)、精车背锥(图4h)、半精车球面和半精镗孔处理(图4i)；
(3)热处理：将步骤(2)得到的前机加工后的行星锥齿轮毛坯再依次经过渗碳淬火回火处理和抛丸处理(未在图上标示)；
(4)后机加工：将步骤(3)得到的热处理后的行星锥齿轮毛坯再依次经过精车球面和精镗孔处理，得到行星锥齿轮球面油槽2和背锥油槽21。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变，而所有的这些改变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种行星锥齿轮油槽的制造方法，其特征在于，工艺步骤如下：
(1)锻造毛坯：依次经过下料、倒角、锥齿轮的热锻成型、退火、抛丸处理、粗车锥齿轮的背锥和球面、表面润滑和冷挤压精整成型，得到行星锥齿轮毛坯；
所述冷挤压精整成型包括齿部(1)和油槽的成型；
(2)前机加工：将步骤(1)得到的行星锥齿轮毛坯再依次经过齿大端倒角去毛刺、钻孔、精车背锥、半精车球面和半精镗孔处理；
(3)热处理：将步骤(2)得到的前机加工后的行星锥齿轮毛坯再依次经过淬火回火和抛丸处理；
(4)后机加工：将步骤(3)得到的热处理后的行星锥齿轮毛坯再依次经过精车球面和精镗孔处理，得到行星锥齿轮油槽。
2.根据权利要求1所述的一种行星锥齿轮油槽的制造方法，其特征在于，所述油槽包括球面油槽(2)和背锥油槽(21)，由行星锥齿轮内孔(3)的中心点(4)经球面延伸到背锥，且背锥油槽(21)的末端呈尖圆角状。
3.根据权利要求1或2所述的一种行星锥齿轮油槽的制造方法，其特征在于，所述油槽在行星锥齿轮上分布有3条。
4.根据权利要求1所述的一种行星锥齿轮油槽的制造方法，其特征在于，步骤(3)中所述淬火为渗碳淬火。
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