CN111250710B - 一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法，属于汽车减速器技术领域，在进行差速器外壳结构设计时，在差速器外壳的中空腔中的易变形区域设置支撑柱，并使得该支撑柱的两端分别与中空腔的侧壁接触连接，再通过金属注射成型机注射成型出带有支撑柱的差速器外壳；其次注射成型后的差速器外壳通过摆件以及脱脂操作后送入真空炉中进行烧结；最后将注射成型后的差速器外壳的中空腔内的支撑柱切除；利用支撑柱来支撑中空腔的易变形侧壁，这样就能够保证差速器在烧结时不易发生变形情况，保证产品的精度要求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车减速器技术领域，更具体的，涉及一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法。
背景技术
汽车差速器能够使左、右(或前、后)驱动轮实现以不同转速转动的机构，主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及支撑固定用的外壳组成，差速器外壳通常采用MIM(金属注射成型技术)进行加工，然而现有的差速器外壳为了保证齿轮的安装空间，其通常都是中空结构的，这样差速器外壳在注射成型后的烧结工序中，由于其中空结构容易导致差速器外壳中空腔的侧壁容易发生形变，导致最终的烧结产品变形严重，难以达到设计要求的高精度。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法，设计差速器外壳时，在差速器外壳的中空腔的易变形区域增设支撑柱，利用支撑柱来支撑中空腔的易变形侧壁，这样就能够保证差速器在烧结时不易发生变形情况，保证产品的精度要求，烧结后的差速器外壳的中空腔内的支撑柱再通过数控切割机等切割设备切除，实现防烧结变形的中空结构差速器外壳的加工。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法，包括如下步骤，第一步，进行差速器外壳结构设计时，在差速器外壳的中空腔中的易变形区域设置支撑柱，并使得该支撑柱的两端分别与中空腔的侧壁接触连接；
第二步，通过金属注射成型机注射成型出带有所述支撑柱的差速器外壳；
第三步，注射成型后的差速器外壳通过摆件以及脱脂操作后送入真空炉中进行烧结；
第四步，将注射成型后的差速器外壳的中空腔内的支撑柱切除。
可选地，于设计差速器外壳结构时，将所述支撑柱横置于所述中空腔中的易变形区域的中部位置且呈圆柱状。
可选地，所述支撑柱直径为2mm。
可选地，所述金属注射成型机为120吨位的金属粉末注射成型机，于注射成型前先设定动模以及定模的油温，并使得动模油设置为80℃±40℃，定模油温设置为80℃±20℃，再对应设置射出段温度，使得二段射出、三段射出以及四段射出的温度均设置为185℃±20℃，而五段射出以及六段射出的温度均设置为190℃±20℃，一段射出的压力以及速度分别设置为80bar±5bar以及80mm/s±10mm/s，转保压时间设置为0.30s±0.2s，转保压状态下的一段保压的压力、速度以及时间分别设置为65bar±20bar、15mm/s±10mm/s以及2s±2s，储料参数的设定中，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的位置分别设置为8mm±5mm、10mm±5mm、15mm±5mm以及26mm±5mm，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的压力均为设置为55bar±5bar，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的速度均设置为50mm/s±5mm/s，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的背压均设置为2bar±2bar，储前冷却时间设置为0.3s±0.3s。
可选地，所述真空炉为管式炉，于烧结工序中，第一加温温度段，在200min-300min时间内使得真空炉内的温度从室温提升至600℃，当到达600℃时则进入第二保温温度段，持续600℃温度环境60min-90min再进入第三加温温度段，将温度在90min-150min内由600℃提升至800℃，炉内温度提升至800℃后进入第四温度段保温段，持续800℃温度环境60min时间后进入第五加温温度段，将炉内温度在90min之间由原来的800℃提升至950℃，炉内温度提升至950℃后进入第六保温温度段，持续950℃温度环境45min后进入第七加温温度段，将炉内温度在60min时间由950℃提升至真空炉烧结系统所能支持的最高温度，达到最高温度时进入第八保温温度段，持续最高温度环境60min-90min，最后再自然冷却，自然冷却过程中持续通入氢气并控制炉内气压50KPa-86KPa之间。
本发明的有益效果为：本发明在设计差速器外壳时，在差速器外壳的中空腔的易变形区域增设支撑柱，利用支撑柱来支撑中空腔的易变形侧壁，这样就能够保证差速器在烧结时不易发生变形情况，保证产品的精度要求，烧结后的差速器外壳的中空腔内的支撑柱再通过数控切割机等切割设备切除，实现防烧结变形的中空结构差速器外壳的加工。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法的带有支撑柱的差速器外壳结构示意图。
图2是本发明具体实施方式提供的一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法流程框图。
图中：1、差速器外壳；11、中空腔；12、支撑柱。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图2所示，一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法，具有如下步骤：
第一步，如图1所示，在进行差速器外壳1结构设计时，在差速器外壳1的中空腔11中的易变形区域设置支撑柱12，并使得该支撑柱12的两端分别与中空腔11的侧壁接触连接；具体来说，于设计差速器外壳1结构时，将支撑柱12横置于中空腔11中的易变形区域的中部位置且呈圆柱状，易变形区域的判断可以在无支撑柱12的设计下先烧结一批差速器外壳1，再通过对没有设置支撑柱12的差速器外壳1的变形情况进行记录与分析，从而知道该差速器外壳1的中空腔11中的哪个区域是容易变形的，再在设计结构的时候，将支撑柱12设置于该易变形区域的中部位置，保证支撑柱12能够起到较好的支撑作用，而且支撑柱12的设置需要避免被中空腔11内的加强筋等结构遮挡到，这样才不会影响支撑柱12后续的切除工序，提高支撑柱12切除的便利性，如图1所示，本发明中的差速器外壳1的中空腔11中的具有一凸起柱(图中未示)，因此在设置支撑柱12的时候，支撑柱12的一端就直接设置在凸起柱的端部上，这样就能够避免支撑柱12被凸起柱所遮挡；另外本发明中，将支撑柱12设置成圆柱状，当然也可以是方条状，具体形状不做限定，其优选设置成圆柱状，这样也方便模具型腔的加工，其圆柱状的支撑柱12直径可以是2mm，因为如果直径小于2mm，则太小起不到支撑作用，烧结后仍会变形；如果直径太大，容易增加产品总材料且增加了去除支撑柱12的切削量，使得后续的切除作业更加浪费时间，因此本发明中优选支撑柱12的直径为2mm。
第二步，通过金属注射成型机注射成型出带有支撑柱12的差速器外壳1；具体来说，通过上述的设计的差速器外壳1结构设计好模具后，则可以将该模具安装于金属注射成型机上进行注射成型作业，本发明中可以选用120吨位的金属注射成型机进行注射成型作业，其注射成型参数可以设置如下：
如上述的注射参数表所示，应用于120吨的金属注射成型机的注射参数，其先设定动模以及定模的油温，并使得动模油设置为80℃±40℃，定模油温设置为80℃±20℃，再对应设置射出段温度，使得二段射出、三段射出以及四段射出的温度均设置为185℃±20℃，而五段射出以及六段射出的温度均设置为190℃±20℃，一段射出的压力以及速度分别设置为80bar±5bar以及80mm/s±10mm/s，转保压时间设置为0.30s±0.2s，转保压状态下的一段保压的压力、速度以及时间分别设置为65bar±20bar、15mm/s±10mm/s以及2s±2s，储料参数的设定中，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的位置分别设置为8mm±5mm、10mm±5mm、15mm±5mm以及26mm±5mm，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的压力均为设置为55bar±5bar，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的速度均设置为50mm/s±5mm/s，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的背压均设置为2bar±2bar，储前冷却时间设置为0.3s±0.3s，在这一参数条件下的注射工序，能够保证差速器外壳1结构的注射完整，减少缺料等注射缺陷。
第三步，注射成型后的差速器外壳1通过摆件以及脱脂操作后送入真空炉中进行烧结；具体来说，通过MIM自动摆件机，能够对成型后的差速器外壳1进行自动摆件再一一经过脱脂炉进行脱脂处理，脱脂后的差速器外壳1再经过真空炉进行烧结，其烧结工序可以是采用常规的管式真空炉，本发明中的减速器外壳制作材料中可以添加有Cu金属，其烧结工艺可以依据Cu料烧结工艺制定，因此对于的管式的真空炉针烧结参数可以设置如下：
于该烧结工序中，第一加温温度段，在200min-300min时间内使得真空炉内的温度从室温提升至600℃，当到达600℃时则进入第二保温温度段，持续600℃温度环境60min-90min再进入第三加温温度段，将温度在90min-150min内由600℃提升至800℃，炉内温度提升至800℃后进入第四温度段保温段，持续800℃温度环境60min时间后进入第五加温温度段，将炉内温度在90min之间由原来的800℃提升至950℃，炉内温度提升至950℃后进入第六保温温度段，持续950℃温度环境45min后进入第七加温温度段，将炉内温度在60min时间由950℃提升至真空炉烧结系统所能支持的最高温度，达到最高温度时进入第八保温温度段，持续最高温度环境60min-90min，最后再自然冷却，自然冷却过程中持续通入氢气并控制炉内气压50KPa-86KPa之间，利用上述工艺进行烧结的差速器外壳1能够获得更好的致密度以及强度等性能。
第四步，将注射成型后的差速器外壳1的中空腔11内的支撑柱12切除；具体来说，烧结后的差速器外壳1可以通过CNC切割机或者冲切机等切割设备将支撑柱12切除。
本发明的有益效果为：本发明在设计差速器外壳1时，在差速器外壳1的中空腔11的易变形区域增设支撑柱12，利用支撑柱12来支撑中空腔11的易变形侧壁，这样就能够保证差速器在烧结时不易发生变形情况，保证产品的精度要求，烧结后的差速器外壳1的中空腔11内的支撑柱12再通过数控切割机等切割设备切除，实现防烧结变形的中空结构差速器外壳1的加工。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (5)
1.一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法，其特征在于：
包括如下步骤：
第一步，进行差速器外壳(1)结构设计时，在差速器外壳(1)的中空腔(11)中的易变形区域设置支撑柱(12)，并使得该支撑柱(12)的两端分别与中空腔(11)的侧壁接触连接；
第二步，通过金属注射成型机注射成型出带有所述支撑柱(12)的差速器外壳(1)；
第三步，注射成型后的差速器外壳(1)通过摆件以及脱脂操作后送入真空炉中进行烧结；
第四步，将注射成型后的差速器外壳(1)的中空腔(11)内的支撑柱(12)切除；
于设计差速器外壳(1)结构时，将所述支撑柱(12)横置于所述中空腔(11)中的易变形区域的中部位置。
2.如权利要求1所述的一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法，其特征在于：
所述支撑柱(12)呈圆柱状。
3.如权利要求2所述的一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法，其特征在于：
所述支撑柱(12)直径为2mm。
4.如权利要求1所述的一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法，其特征在于：
所述金属注射成型机为120吨位的金属粉末注射成型机，于注射成型前先设定动模以及定模的油温，并使得动模油设置为80℃±40℃，定模油温设置为80℃±20℃，再对应设置射出段温度，使得二段射出、三段射出以及四段射出的温度均设置为185℃±20℃，而五段射出以及六段射出的温度均设置为190℃±20℃，一段射出的压力以及速度分别设置为80bar±5bar以及80mm/s±10mm/s，转保压时间设置为0.30s±0.2s，转保压状态下的一段保压的压力、速度以及时间分别设置为65bar±20bar、15mm/s±10mm/s以及2s±2s，储料参数的设定中，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的位置分别设置为8mm±5mm、10mm±5mm、15mm±5mm以及26mm±5mm，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的压力均为设置为55bar±5bar，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的速度均设置为50mm/s±5mm/s，一段储料、二段储料、三段储料以及四段储料的背压均设置为2bar±2bar，储前冷却时间设置为0.3s±0.3s。
5.如权利要求1所述的一种防烧结变形的中空结构差速器外壳加工方法，其特征在于：
所述真空炉为管式炉，于烧结工序中，第一加温温度段，在200min-300min时间内使得真空炉内的温度从室温提升至600℃，当到达600℃时则进入第二保温温度段，持续600℃温度环境60min-90min再进入第三加温温度段，将温度在90min-150min内由600℃提升至800℃，炉内温度提升至800℃后进入第四温度段保温段，持续800℃温度环境60min时间后进入第五加温温度段，将炉内温度在90min之间由原来的800℃提升至950℃，炉内温度提升至950℃后进入第六保温温度段，持续950℃温度环境45min后进入第七加温温度段，将炉内温度在60min时间由950℃提升至真空炉烧结系统所能支持的最高温度，达到最高温度时进入第八保温温度段，持续最高温度环境60min-90min，最后再自然冷却，自然冷却过程中持续通入氢气并控制炉内气压50KPa-86KPa之间。
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