CN112589102A - 汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法 - Google Patents

汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法。包括：混料→成形→烧结→整形→机加工→洗净油浸→检验包装入库。通过粉末冶金齿形设计和工艺设计，获得合适的齿形齿向鼓形量、齿形精度、齿面粗糙度，有效降低油泵齿轮啮合传动产生的噪音。本发明在齿轮成形时在轴向高度方向的上、中、下三段使用不同的原材料配方，上、下段原料一致，中间段选用的原料变化率相对于上、下段较大，烧结后中间段径向外胀，上、下段径向几乎不变，使中间段较两端外径大，形成齿向鼓形量补偿受压轮齿的弹性变形。通过本发明方法制备的油泵外啮合齿轮，齿轮精度高，齿面粗糙度要求高，齿形设有鼓形修形，能有效降低齿轮啮合传动产生的噪音。

Description

汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法
技术领域
本发明涉及汽车自动变速箱油泵零部件，具体涉及一种汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法。
背景技术
外啮合齿轮泵由于结构简单、抗振能力强，被广泛地用作汽车自动变速箱油泵。外啮合齿轮泵核心部件是一对渐开线齿形的主动齿轮和从动齿轮，齿轮在传动啮合过程中，接触点脱离了理论位置，接触处的齿距发生了变化就会引起振动，同时造成传动转速不均匀，发生瞬时速度变化，又会产生冲击，引起震动都会发出噪音影响油泵性能。另外齿面粗超度不好或润滑不好造成的摩察也会发出噪音。主要原因是轮齿存在齿距与基节偏差以及弹性变形，使齿轮啮入或啮出时，产生冲击式角速度的变化引起震动发出噪音，严重影响油泵性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单的汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮的粉末冶金制备方法，该方法有效降低了油泵齿轮啮合传动产生的噪音。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)混料：外啮合齿轮在轴向高度方向上分为上、中、下三段；分别设计上、下段的原料成分为A，中间段的原料成分为B，并分别进行混料；所述原料A包括如下质量百分比的组分C：0.6-0.7％、Cu：1.0-2.0％、Ni：0-3.0％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述原料B包括如下质量百分比的组分C：0.6-0.7％、Cu：3.0-4.0％、Ni：0-3.0％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)成型：将CNC压机设计成两个送粉盒分别用于装原料A和原料B，并由所述CNC压机完成压制；
(3)烧结：压制完成后烧结；烧结硬度HRB≥70；
(4)整形：采用CNC控制的碾压机横向碾压整形；创造性地采用CNC控制的碾压机以横向碾压整形替代传统的轴向整形，通过精准设计碾压模的齿形，有效地保证齿轮精度、齿形鼓形量和齿向鼓形量、齿面粗糙度；
(5)机加工：整形后再机加工，保证整形精度；所述外啮合齿轮精度：GB 7级、齿廓总偏差Fa0.006-0.008、齿距累计总偏差Fp0.006-0.009、径向跳动偏差Fr0.004-0.008、齿廓倾斜偏差同侧变动量VFHa0.004-0.008、齿向总偏差Fb0.005-0.009、齿向倾斜偏差同侧变动量VFHb0.009-0.011、齿形鼓形量Ca0.0032-0.0047、齿向鼓形量Cb0.0012-0.021、齿面粗糙度Ra0.19-0.33；
(6)洗净油浸：机加工后洗净油浸，得到汽车低噪音自动变箱油泵外啮合齿轮，然后检验包装入库。具体地，本发明的制备方法为汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮的粉末冶金制备方法，其工艺流程包括混料→成形→烧结→整形→机加工→洗净油浸→检验包装入库。通过粉末冶金齿形设计和工艺设计，获得合适的齿形齿向鼓形量、齿形精度、齿面粗糙度，有效降低油泵齿轮啮合传动产生的噪音。本发明在齿轮成形时在轴向高度方向的上、中、下三段使用不同的原材料配方，上、下段原料一致，中间段选用的原料变化率相对于上、下段较大，烧结后中间段径向外胀，上、下段径向几乎不变，使中间段较两端外径大，形成齿向鼓形量补偿受压轮齿的弹性变形。通过本发明方法制备的油泵外啮合齿轮，齿轮精度高，齿面粗糙度要求高，齿形设有鼓形修形，能有效降低齿轮啮合传动产生的噪音。鼓形修形：是指采用一种修形方法使轮齿在齿宽中部鼓起，两边呈对称形状布置。鼓形修整的出发点是在保证齿轮轮齿最大倾斜角的情况下，相互啮合的轮齿啮合面部发生边缘点接触，即相切而不相交，尽可能减少棱边接触。与普通齿轮比较，鼓形齿消除了棱边接触、即两轮齿相切而不相交，减少了棱边的最大应力。鼓形齿在啮合传动时能大幅降低噪音。齿轮鼓形修形，齿形鼓形量Ca为0.003±0.003，即在齿高的特定范围内凸状弯曲对齿廓进行修形，补偿受压轮齿的弹性变形；齿向鼓形量Cb为0.003±0.003，即在齿宽的凸状弯曲对螺旋线进行修形，补偿受压轮齿的弹性变形。
进一步地，步骤(2)成型：将160吨CNC压机设计成两个送粉盒分别用于装原料A和原料B，通过CNC压机程序实现油泵外啮合齿轮上、中、下三段分别送料，上、下段由装原料A的送粉盒送料，中间段由装原料B的送粉盒送料，三段送料完成后压制；中间段密度6.85-6.95g/cm3，上、下两段密度6.75-6.85g/cm3。
进一步地，步骤(3)烧结：压制完成后，采用网带炉烧结，烧结硬度HRB：70-85，烧结气氛：氨分解保护气氛。
进一步地，所述烧结温度为1110-1130℃，所述网带速度为110-130mm/min。
进一步地，步骤(5)机加工：整形后再双端面磨削和精车中心压轴孔，保证整形精度。
本发明的有益效果：
(1)本发明的制备方法简单，生产的自动变速箱油泵外啮合齿轮相对传统方法生产的油泵齿轮啮合传动噪音大幅下降，有效提高变速箱性能，本发明生产的自动变速箱油泵外啮合齿轮有效解决了传统方法生产成本高、齿轮精度差、齿轮啮合传动噪音大、油泵性能差等生产难点，从根本上满足产品高精度、高品质的要求。
(2)本发明的制备方法制得的汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮，通过齿轮鼓形量、齿形精度、齿面粗糙度目标设计，有效降低油泵齿轮啮合传动产生的噪音，采用粉末冶金两种原料(即原料A和原料B)分三段成形，利用两种原料变化率不同，中间段烧结后外胀相对上下段形成合适的齿轮齿向鼓形量；通过模具设计成品获得合适的齿轮齿形鼓形量；采用CNC控制的碾压机横向碾压整形获得齿轮所需的齿形精度和齿面粗糙度；齿轮最终获得精度：GB7级、齿廓总偏差Fa0.006-0.008、齿距累计总偏差Fp0.006-0.009、径向跳动偏差Fr0.004-0.008、齿廓倾斜偏差同侧变动量VFHa0.004-0.008、齿向总偏差Fb0.005-0.009、齿向倾斜偏差同侧变动量VFHb0.009-0.011、齿形鼓形量Ca0.0032-0.0047、齿向鼓形量Cb0.0012-0.021、齿面粗糙度Ra0.19-0.33。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明制备的一种低噪音汽车自动变箱油泵外啮合齿轮的主视图；
图2为图1中A-A方向的剖视图；
图3为外啮合齿轮鼓形量示意图。
图中：1圈体、2压轴内径、3外啮合齿、4齿廓、5压装标识。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，通过本发明方法制备的一种低噪音汽车自动变箱油泵外啮合齿轮，包括圈体1、压轴内径2、外啮合齿3和压装标识5，所述的压装标识5设置在外啮合齿3上，外啮合齿3的齿廓4具有鼓形修形；鼓形修形：是指采用一种修形方法使轮齿在齿宽中部鼓起，两边呈对称形状布置。鼓形修整的出发点是在保证齿轮轮齿最大倾斜角的情况下，相互啮合的轮齿啮合面部发生边缘点接触，即相切而不相交，尽可能减少棱边接触。与普通齿轮比较，鼓形齿消除了棱边接触、即两轮齿相切而不相交，减少了棱边的最大应力。鼓形齿在啮合传动时能大幅降低噪音。如图3所示，齿轮鼓形修形，齿形鼓形量Ca为0.003±0.003，即在齿高的特定范围内凸状弯曲对齿廓进行修形，补偿受压轮齿的弹性变形；齿向鼓形量Cb为0.003±0.003，即在齿宽的凸状弯曲对螺旋线进行修形，补偿受压轮齿的弹性变形。
实施例1
一种汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法，包括如下步骤：
(1)混料：外啮合齿轮在轴向高度方向上分为上、中、下三段；分别设计上、下段的原料成分为A，中间段的原料成分为B，并分别进行混料；所述的原料A包括如下质量百分比的组分C：0.6％、Cu：1.0％、Ni：2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述的原料B包括如下质量百分比的组分C：0.6％、Cu：3.0％、Ni：2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)成型：将160吨CNC压机设计成两个送粉盒分别用于装原料A和原料B，通过CNC压机程序实现油泵外啮合齿轮上、中、下三段分别送料，上、下段由装原料A的送粉盒送料，中间段由装原料B的送粉盒送料，三段送料完成后压制；中间段密度为6.85g/cm3，上、下两段的密度为6.75g/cm3；
(3)烧结：压制完成后，采用网带炉进行烧结，所述的烧结温度为1120℃，网带速度为120mm/min，烧结气氛：氨分解保护气氛；烧结硬度HRB：75；
(4)整形：创造性地采用CNC控制的碾压机以横向碾压整形替代传统的轴向整形，通过精准射击碾压模的齿形，有效地保证了齿轮精度、齿形鼓形量、齿面粗糙度；
(5)机加工：整形完成后再双端面磨削和精车中心压轴孔，保证整形精度；外啮合齿轮最终获得精度：GB 7级、齿廓总偏差Fa0.007、齿距累计总偏差Fp0.009、径向跳动偏差Fr0.006、齿廓倾斜偏差同侧变动量VFHa0.005、齿向总偏差Fb0.009、齿向倾斜偏差同侧变动量VFHb0.011、齿形鼓形量Ca0.0047、齿向鼓形量Cb0.0013、齿面粗糙度Ra0.27；
(7)洗净油浸：机加工完成后洗净油浸，得到汽车低噪音自动变箱油泵外啮合齿轮，然后检验包装入库。
实施例2
一种汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法，包括如下步骤：
(1)混料：外啮合齿轮在轴向高度方向上分为上、中、下三段；分别设计上、下段的原料成分为A，中间段的原料成分为B，并分别进行混料；所述的原料A包括如下质量百分比的组分C：0.7％、Cu：2.0％、Ni：1.0％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述的原料B包括如下质量百分比的组分C：0.7％、Cu：4.0％、Ni：1.0％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)成型：将160吨CNC压机设计成两个送粉盒分别用于装原料A和原料B，通过CNC压机程序实现油泵外啮合齿轮上、中、下三段分别送料，上、下段由装原料A的送粉盒送料，中间段由装原料B的送粉盒送料，三段送料完成后压制；中间段密度为6.90g/cm3，上、下两段的密度为6.80g/cm3；
(3)烧结：压制完成后，采用网带炉进行烧结，所述的烧结温度为1125℃，网带速度为125mm/min，烧结气氛：氨分解保护气氛；烧结硬度HRB：78；
(4)整形：创造性地采用CNC控制的碾压机以横向碾压整形替代传统的轴向整形，通过精准射击碾压模的齿形，有效地保证了齿轮精度、齿形鼓形量、齿面粗糙度；
(5)机加工：整形完成后再双端面磨削和精车中心压轴孔，保证整形精度；外啮合齿轮最终获得精度：GB 7级、齿廓总偏差Fa0.008、齿距累计总偏差Fp0.007、径向跳动偏差Fr0.008、齿廓倾斜偏差同侧变动量VFHa0.004、齿向总偏差Fb0.005、齿向倾斜偏差同侧变动量VFHb0.010、齿形鼓形量Ca0.0042、齿向鼓形量Cb0.0015、齿面粗糙度Ra0.19；
(6)洗净油浸：机加工完成后洗净油浸，得到汽车低噪音自动变箱油泵外啮合齿轮，然后检验包装入库。
实施例3
一种汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法，包括如下步骤：
(1)混料：外啮合齿轮在轴向高度方向上分为上、中、下三段；分别设计上、下段的原料成分为A，中间段的原料成分为B，并分别进行混料；所述的原料A包括如下质量百分比的组分C：0.65％、Cu：1.5％、Ni：2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述的原料B包括如下质量百分比的组分C：0.65％、Cu：3.5％、Ni：2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)成型：将160吨CNC压机设计成两个送粉盒分别用于装原料A和原料B，通过CNC压机程序实现油泵外啮合齿轮上、中、下三段分别送料，上、下段由装原料A的送粉盒送料，中间段由装原料B的送粉盒送料，三段送料完成后压制；中间段密度为6.91g/cm3，上、下两段的密度为6.81g/cm3；
(3)烧结：压制完成后，采用网带炉进行烧结，所述的烧结温度为1115℃，网带速度为115mm/min，烧结气氛：氨分解保护气氛；烧结硬度HRB：74；
(4)整形：创造性地采用CNC控制的碾压机以横向碾压整形替代传统的轴向整形，通过精准射击碾压模的齿形，有效地保证了齿轮精度、齿形鼓形量、齿面粗糙度；
(5)机加工：整形完成后再双端面磨削和精车中心压轴孔，保证整形精度；外啮合齿轮最终获得精度：GB 7级、齿廓总偏差Fa0.006、齿距累计总偏差Fp0.007、径向跳动偏差Fr0.005、齿廓倾斜偏差同侧变动量VFHa0.005、齿向总偏差Fb0.006、齿向倾斜偏差同侧变动量VFHb0.009、齿形鼓形量Ca0.0044、齿向鼓形量Cb0.0012、齿面粗糙度Ra0.33；
(6)洗净油浸：机加工完成后洗净油浸，得到汽车低噪音自动变箱油泵外啮合齿轮，然后检验包装入库。
实施例4
一种汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法，包括如下步骤：
(1)混料：外啮合齿轮在轴向高度方向上分为上、中、下三段；分别设计上、下段的原料成分为A，中间段的原料成分为B，并分别进行混料；所述的原料A包括如下质量百分比的组分C：0.62％、Cu：1.2％、Ni：1.1％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述的原料B包括如下质量百分比的组分C：0.62％、Cu：3.2％、Ni：1.1％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)成型：将160吨CNC压机设计成两个送粉盒分别用于装原料A和原料B，通过CNC压机程序实现油泵外啮合齿轮上、中、下三段分别送料，上、下段由装原料A的送粉盒送料，中间段由装原料B的送粉盒送料，三段送料完成后压制；中间段密度为6.93g/cm3，上、下两段的密度为6.82g/cm3；
(3)烧结：压制完成后，采用网带炉进行烧结，所述的烧结温度为1110℃，网带速度为110mm/min，烧结气氛：氨分解保护气氛；烧结硬度HRB：73；
(4)整形：创造性地采用CNC控制的碾压机以横向碾压整形替代传统的轴向整形，通过精准射击碾压模的齿形，有效地保证了齿轮精度、齿形鼓形量、齿面粗糙度；
(5)机加工：整形完成后再双端面磨削和精车中心压轴孔，保证整形精度；外啮合齿轮最终获得精度：GB 7级、齿廓总偏差Fa0.008、齿距累计总偏差Fp0.006、径向跳动偏差Fr0.004、齿廓倾斜偏差同侧变动量VFHa0.008、齿向总偏差Fb0.009、齿向倾斜偏差同侧变动量VFHb0.010、齿形鼓形量Ca0.0032、齿向鼓形量Cb0.0021、齿面粗糙度Ra0.28；
(6)洗净油浸：机加工完成后洗净油浸，得到汽车低噪音自动变箱油泵外啮合齿轮，然后检验包装入库。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)混料：外啮合齿轮在轴向高度方向上分为上、中、下三段；分别设计上、下段的原料成分为A，中间段的原料成分为B，并分别进行混料；所述原料A包括如下质量百分比的组分C：0.6-0.7％、Cu：1.0-2.0％、Ni：0-3.0％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述原料B包括如下质量百分比的组分C：0.6-0.7％、Cu：3.0-4.0％、Ni：0-3.0％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)成型：将CNC压机设计成两个送粉盒分别用于装原料A和原料B，并由所述CNC压机完成压制；
(3)烧结：压制完成后烧结；烧结硬度HRB≥70；
(4)整形：采用CNC控制的碾压机横向碾压整形；
(5)机加工：整形后再机加工，保证整形精度；所述外啮合齿轮精度：GB 7级、齿廓总偏差Fa0.006-0.008、齿距累计总偏差Fp0.006-0.009、径向跳动偏差Fr0.004-0.008、齿廓倾斜偏差同侧变动量VFHa0.004-0.008、齿向总偏差Fb0.005-0.009、齿向倾斜偏差同侧变动量VFHb0.009-0.011、齿形鼓形量Ca0.0032-0.0047、齿向鼓形量Cb0.0012-0.021、齿面粗糙度Ra0.19-0.33；
(6)洗净油浸：机加工后洗净油浸，得到汽车低噪音自动变箱油泵外啮合齿轮，然后检验包装入库。
2.根据权利要求1所述的汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法，其特征在于，步骤(2)成型：将160吨CNC压机设计成两个送粉盒分别用于装原料A和原料B，通过CNC压机程序实现油泵外啮合齿轮上、中、下三段分别送料，上、下段由装原料A的送粉盒送料，中间段由装原料B的送粉盒送料，三段送料完成后压制；中间段密度6.85-6.95g/cm3，上、下两段密度6.75-6.85g/cm3。
3.根据权利要求1所述的汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法，其特征在于，步骤(3)烧结：压制完成后，采用网带炉进行烧结，烧结硬度HRB：70-85；烧结气氛为氨分解保护气氛。
4.根据权利要求3所述的汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法，其特征在于，所述烧结温度为1110-1130℃，所述网带速度为110-130mm/min。
5.根据权利要求1所述的汽车低噪音自动变速箱油泵外啮合齿轮粉末冶金制备方法，其特征在于，步骤(5)机加工：整形后再双端面磨削和精车中心压轴孔，保证整形精度。
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