CN115899216A - 一种三腹板焊接式齿轮及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三腹板焊接式齿轮及加工方法，三腹板焊接式齿轮包括内侧和外侧均形成有坡口的第一腹板、第二腹板和第三腹板，第一腹板、第二腹板和第三腹板的内侧坡口和外侧坡口分别与齿毂和齿圈上的三个凸台上的坡口配合形成的结构截面呈U形，形成所述U形的两个部件之间还形成有缝隙，通过焊缝焊接形成焊接式渗碳淬火齿轮。三腹板焊接式齿轮加工方法，包括对第一腹板、第二腹板、第三腹板、齿毂和齿圈的结构按照设置顺序加工和相互焊接，并进行渗碳、淬火热处理和各阶段质量检测。本发明的有益效果是，齿轮机构，可保证三腹板焊接式齿轮降低整体重量，提高可靠性。加工方法，保证三腹板焊接式齿轮的整体质量。

Description

一种三腹板焊接式齿轮及加工方法

技术领域

本发明涉及齿轮技术，特别是一种三腹板焊接式齿轮及加工方法。

背景技术

渗碳淬火大齿轮广泛运用于各行各业，当前大齿轮的结构主要采用组装式结构，具有组件多、重量大、加工和装配步骤多、可靠性低等特点。

组装式的渗碳淬火大齿轮是用上百个螺栓、销通过连板将齿圈、齿毂、腹板连接起来，导致组装式的渗碳淬火大齿轮重量重，零件数量多、风险点增多，可靠性下降，有一定的安全风险和检修难度，长期使用后螺栓等会松脱或变形，存在松脱螺栓对整个齿轮箱造成重大损伤的风险，重大维修后的组装式渗碳淬火大齿轮难以保证原有精度和强度，整体质量下降。

发明内容

本发明的第一目的就是提供一种三腹板焊接式齿轮，降低整体重量，提高可靠性；第二目的就是提供一种三腹板焊接式齿轮加工方法，保证三腹板焊接式齿轮的整体质量。

为实现上述第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种三腹板焊接式齿轮，包括内侧和外侧均形成有坡口的第一腹板、第二腹板和第三腹板，所述第一腹板、第二腹板和第三腹板的内侧坡口与齿毂上的三个凸台上的坡口配合形成U形结构，第一腹板、第二腹板和第三腹板的外侧坡口与齿圈的三个凸台上的坡口配合形成U形结构，形成所述U形结构的两个部件之间还形成有缝隙，所述缝隙位于所述U形结构底部的一端，并与所述U形结构底部倒角过渡形成焊缝，通过所述焊缝焊接形成焊接式渗碳淬火齿轮。

采用前述技术方案的本发明，通过在第一腹板、第二腹板和第三腹板的内侧和外侧均设置坡口，两坡口分别与齿毂和齿圈的坡口配合的结构截面呈U形，还在形成U形的两个部件之间还形成有缝隙，这样可以在U形的一侧单面焊接，并通过缝隙在连接处的背面也能成型保证焊接的质量，还将U形底部与缝隙倒角过渡消除缝隙与U形底部连接处的锐角，避免形成应力集中的问题，进一步保证焊接质量，代替装配式结构，降低整体的重量，并避免因长期使用后螺栓松动变形等，需要经常检修，整体质量下降等问题，提升工作效率。

优选的，所述齿毂和齿圈的凸台高度均采用50mm～60mm。

齿圈的凸台高度均采用50mm～60mm，这样可以确保射线探伤具有足够的空间，齿毂凸台高度均采用50mm～60mm，便于用射线检测焊缝质量，需要一定的检测空间。

优选的，所述U形采用非对称设置，形成所述U形两侧的倾斜角度分别为α和β，α采用9°～11°，β采用14°～16°。

将U形采用非对称设置，并将两侧倾斜角度α采用9°～11°，β采用14°～16°，α角靠近齿毂或齿圈一侧，减少坡口填充空间，同时保证关键部位的尺寸和强度。

优选的，所述第一腹板和第三腹板的焊缝大端均朝向远离第二腹板的一侧，所述第二腹板的焊缝大端朝向第一腹板。

这样先通过焊缝外侧的大端分别将第二腹板和第三腹板与齿毂和齿圈焊接，再将最后安装的第一腹板的焊缝大端朝向外侧方便焊接。

优选的，所述第一腹板、第二腹板和第三腹板上均设置有数个安装槽，通过所述安装槽安装肋板，每两个腹板之间均设置有肋板，所述肋板呈放射状的圆周均布。

这样，通过在两个腹板之间焊接肋板对腹板进行支撑，提升整体齿轮的强度和刚度。

优选的，所述齿圈采用人字齿，人字齿的退刀槽中间设置有按圆周均布的多个通孔，所述齿毂上也设置有与所述通孔在同一平面的通孔；所述齿毂上形成有甩油环，所述甩油环位于齿毂密封连接处的前端。

通过设置通孔，提高各部件在齿轮在热处理时的传热效果，有助于提高升温时各部位温度的均匀性以及降温时各部位散热的均匀性，提升热处理效果。同时，在复杂结构中，若齿毂内孔设有其他零件时，滑油可通过齿圈和齿毂上的通孔流入齿毂内，润滑齿毂内部的其他零件。再通过设置甩油环将齿毂上的油阻挡在密封处之前被甩落，使得沿着齿毂往密封处外流的滑油减少，减少油封处的滑油，从而提高油封的封油效果。

为实现上述第二目的，本发明采用如下技术方案。

一种三腹板焊接式齿轮加工方法，包括S1：在对相关构件的焊接坡口加工完成后，将相邻两腹板与对应肋板焊接组合在一起，之后，通过对应坡口将该焊接组件分别与齿圈和齿毂焊接形成双腹板组件；

S2：在对双腹板组件与剩余的一腹板的对应焊接坡口加工完成后，且在对应腹板上焊接肋板后，再通过对应焊接坡口将剩余的一腹板焊接在所述双腹板组件上，并借助圆形通孔将对应肋板焊接在相应的另一腹板上，以形成所述三腹板焊接式齿轮。

采用前述技术方案的本发明，先通过肋板与相邻的两腹板形成组件，再将组件分别与齿毂和齿圈焊接形成双腹板组件，再将剩余腹板的内侧和外侧坡口根据组件加工，并通过该坡口分别与齿毂和齿圈焊接，形成三腹板焊接式齿轮，保证三腹板焊接式齿轮的整体质量。

优选的，还包括，S3：齿圈滚齿并渗碳处理；S4：加工齿毂的轴孔；S5：淬火处理和质量检测；S6：焊接式齿轮精加工并质量检测。

这样先对齿圈滚齿，并对齿部分进行渗碳处理，再加工齿毂内孔，以切除渗碳工序中齿毂内孔因涂料涂抹不均造成的漏碳，防止漏碳部分进入淬火工序造成硬度过大、无法加工。再对焊接式大齿轮淬火处理和质量检测，对齿圈上的齿进行精加工并检测，保证连接处的强度和刚度，以及各部件的位置精度，进而保证三腹板焊接式齿轮的整体质量。

优选的，所述S1的顺序为，先加工齿毂凸台的坡口；加工齿圈与第二腹板和第三腹板对应的凸台坡口；再将焊接第二腹板与第三腹板之间的肋板分别与第二腹板和第三腹板焊接，再加工第二腹板和第三腹板的内侧坡口，对将要焊接的部位进行预热，然后将第二腹板和第三腹板分别与齿毂焊接，最后加工第二腹板和第三腹板的外侧坡口，并与齿圈进行焊接。

这样将肋板分别与第二腹板和第三腹板焊接，再加工第二腹板和第三腹板的内侧坡口，消除肋板焊接后所形成组件的位置误差，对将要焊接的部位进行预热后再焊接，提升焊接点的质量，再将第二腹板和第三腹板分别与齿毂焊接，然后再加工第二腹板和第三腹板的外侧坡口，消除两腹板与齿毂焊接后的位置误差，再分别与齿圈进行焊接，保证第二腹板和第三腹板分别与齿圈和齿毂焊接后的相对位置的准确性，保证整体质量。

优选的，所述剩余的一腹板指第一腹板；对双腹板组件与剩余的一腹板的对应焊接坡口加工，包括加工齿圈和第一腹板相焊接的坡口；所述对应腹板上焊接肋板指在第一腹板上焊接肋板；将剩余的一腹板焊接在所述双腹板组件上指将第一腹板与齿圈和齿毂分别焊接；借助圆形通孔将对应肋板焊接在相应的另一腹板上中的另一腹板指第二腹板。

这样，先加工齿圈与第一腹板对应的坡口，消除齿圈相对于齿毂的位置误差，再以第二腹板为基准，焊接第一腹板和第二腹板之间的肋板，再将第一腹板分别与已经定位的齿圈和齿毂焊接保证第一腹板的位置精度。

优选的，所述焊接式齿轮在每一步焊后和最终热处理后均进行退火处理、超声波探伤和射线照相探伤。

这样，可以保证每一个焊接点的质量，进而保证焊接式齿轮的整体质量。

本发明的有益效果是，三腹板焊接式齿轮，通过在第一腹板、第二腹板和第三腹板的内侧和外侧均设置坡口，两坡口分别与齿毂和齿圈的坡口配合形成U形结构，还在形成U形的两个部件之间还形成有缝隙，这样可以在U形的一侧能单面焊，并通过缝隙在背面也能成型保证焊接的质量，还将U形底部与缝隙倒角过渡消除缝隙与U形底部连接处的锐角，避免形成应力集中的问题，进一步保证焊接质量，代替装配式结构，降低整体的重量，并避免因长期使用后螺栓松动变形等，需要经常检修等问题，提升工作效率。三腹板焊接式齿轮加工方法，按照设置顺序进行加工和焊接，通过下一工序消除上一工序带来的误差，并在合适工序进行热处理和检测等，保证每个零部件的位置精度和连接点的强度，进而保证三腹板焊接式齿轮的整体质量。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明中图1的A-A截面图；

图3是本发明的部分剖结构图；

图4是本发明中焊缝的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

说明书附图中的附图标记包括：第一腹板1、第二腹板2、第三腹板3、肋板4、齿圈5、齿毂6、甩油环61、焊缝7、通孔8。

实施例一，参见图1至图4，一种三腹板焊接式齿轮，包括内侧和外侧均形成有坡口的第一腹板1、第二腹板2和第三腹板3，所述第一腹板1、第二腹板2和第三腹板3的内侧坡口与齿毂6上的三个凸台上的坡口配合形成的结构截面呈U形，第一腹板1、第二腹板2和第三腹板3的外侧坡口与齿圈5的三个凸台上的坡口配合形成的结构截面呈U形，形成所述U形的两个部件之间还形成有缝隙，所述缝隙位于远离所述U形开口的一端，并与所述U形底部倒角过渡形成焊缝7，通过所述焊缝7焊接形成焊接式渗碳淬火齿轮。

其中，参见图2，所述齿毂6和齿圈5的凸台高度均为50mm～60mm。所述第一腹板1和第三腹板3的焊缝7大端均朝向远离第二腹板2的一侧，所述第二腹板2的焊缝7大端朝向第一腹板1。

参见图4，所述U形采用非对称设置，形成所述U形两侧的倾斜角度分别为α和β，α采用9°～11°，β采用14°～16°。

参见图1至图3，所述第一腹板1、第二腹板2和第三腹板3上均设置有至少八个圆形通孔，所述圆形通孔均按圆形均布设置，每个所述圆形通孔的两侧均形成有安装槽，通过所述安装槽安装肋板4，每两个腹板之间均设置有肋板4，所述肋板4呈放射状的圆周均布。通过设置圆形通孔便于方便通过该圆形通孔焊接肋板，并通过圆形通孔对整体齿轮减重，实现轻量化，并对焊缝进行清理。

参见图1，所述齿圈5采用人字齿，人字齿的退刀槽中间设置有按圆周均布的多个通孔8，所述齿毂6上也设置有与所述通孔8在同一平面的通孔8；所述齿毂6上形成有甩油环61，所述甩油环61位于齿毂6密封连接处的前端。

实施例二，参见图2和图3，一种三腹板焊接式齿轮加工方法，包括S1：在对相关构件的焊接坡口加工完成后，将相邻两腹板与对应肋板4焊接组合在一起，之后，通过对应坡口将该焊接组件分别与齿圈5和齿毂6焊接形成双腹板组件；

S2：在对双腹板组件与剩余的一腹板的对应焊接坡口加工完成，且在对应腹板上焊接肋板4后，再通过对应焊接坡口将剩余的一腹板焊接在所述双腹板组件上，并借助圆形通孔将对应肋板4焊接在相应的另一腹板上，以形成所述三腹板焊接式齿轮。

参见图2和图3，还包括，S3：齿圈5滚齿并渗碳处理；S4：加工齿毂6的轴孔；S5：淬火处理和质量检测；S6：焊接式齿轮精加工并质量检测。

所述S1的顺序为，先加工齿毂6凸台的坡口；加工齿圈5与第二腹板2和第三腹板3对应的凸台坡口；再将焊接第二腹板2与第三腹板3之间的肋板4分别与第二腹板2和第三腹板3焊接，再加工第二腹板2和第三腹板3的内侧坡口，对将要焊接的部位进行预热，预热维持温度200-250℃，然后将第二腹板2和第三腹板3分别与齿毂6焊接，最后加工第二腹板2和第三腹板3的外侧坡口，并与齿圈5进行焊接。焊后应在工件表面温度不低于150℃的情况下热进炉退火去应力，并对四处圆形焊缝7进行超声波探伤，完成之后进行射线照相探伤。

所述剩余的一腹板指第一腹板1；对双腹板组件与剩余的一腹板的对应焊接坡口加工，包括加工齿圈5和第一腹板1相焊接的坡口；所述对应腹板上焊接肋板指在第一腹板1上焊接肋板4；将剩余的一腹板焊接在所述双腹板组件上指将第一腹板1与齿圈5和齿毂6分别焊接；借助圆形通孔将对应肋板焊接在相应的另一腹板上中的另一腹板指第二腹板2。焊后进行退火处理，并对两处圆形焊缝7进行超声波探伤，须满足CB/T3559-2011的I级标准，完成之后进行射线照相探伤。所述S5和S6之间还对焊缝7先进行喷丸处理消除杂质，再对所述齿轮结构的内腔进行涂底漆避免锈蚀，提升齿轮的使用寿命。

本发明中，在进行步骤S1前还进行焊前预加工：将锻造、正回火处理后的齿毂6和齿圈5锻件，粗加工后，采用退火处理，腹板和肋板4进行组焊前预加工。齿轮渗碳处理时，在第一腹板1和第三腹板3外端面电焊热处理工装板，内装石棉，减少淬火过程中的变形和焊缝7开裂风险。在除齿部外的所有位置涂抹涂层进行保护，将齿轮直立放置到渗碳炉中，在齿圈5的下端采用支腿进行圆周均布支撑。在加热到900℃以上时，保温足够时间后，使渗碳介质中活性碳原子深入齿部，提高齿部硬度，其余位置由于涂层的保护，其硬度仍保持芯部硬度。焊接式齿轮在每一步焊后和最终热处理后均进行退火处理、超声波探伤和射线照相探伤。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种三腹板焊接式齿轮，其特征在于，包括内侧和外侧均形成有坡口的第一腹板(1)、第二腹板(2)和第三腹板(3)，所述第一腹板(1)、第二腹板(2)和第三腹板(3)的内侧坡口与齿毂(6)上的三个凸台上的坡口配合形成的结构截面呈U形，所述第一腹板(1)、第二腹板(2)和第三腹板(3)的外侧坡口与齿圈(5)的三个凸台上的坡口配合形成的结构截面呈U形，形成所述U形的两个部件之间还形成有缝隙，所述缝隙位于远离所述U形开口的一端，并与所述U形底部倒角过渡形成焊缝(7)，通过所述焊缝(7)焊接形成焊接式齿轮。

2.根据权利要求1所述的三腹板焊接式齿轮，其特征在于，所述齿毂(6)和齿圈(5)的凸台高度均为50mm～60mm。

3.根据权利要求1所述的三腹板焊接式齿轮，其特征在于，所述U形采用非对称设置，形成所述U形两侧的倾斜角度分别为α和β，α采用9°～11°，β采用14°～16°。

4.根据权利要求1所述的三腹板焊接式齿轮，其特征在于，所述第一腹板(1)和第三腹板(3)的焊缝(7)大端均朝向远离第二腹板(2)的一侧，所述第二腹板(2)的焊缝(7)大端朝向第一腹板(1)。

5.根据权利要求1所述的三腹板焊接式齿轮，其特征在于，所述第一腹板(1)、第二腹板(2)和第三腹板(3)上均设置有数个安装槽，通过所述安装槽安装肋板(4)，每两个腹板之间均设置有肋板(4)，所述肋板(4)呈放射状的圆周均布。

6.根据权利要求1所述的三腹板焊接式齿轮，其特征在于，所述齿圈(5)采用人字齿，人字齿的退刀槽中间设置有圆周均布的多个通孔(8)，所述齿毂(6)上也设置有与所述通孔(8)在同一平面的通孔(8)；所述齿毂(6)上形成有甩油环(61)，所述甩油环(61)位于齿毂(6)密封连接处的前端。

7.一种三腹板焊接式齿轮加工方法，其特征在于，用于形成权利要求1～6中任意一项所述的三腹板焊接式齿轮的过程，该过程包括：

S1：在对相关构件的焊接坡口加工完成后，将相邻两腹板与对应肋板(4)焊接组合在一起，之后，通过对应坡口将该焊接组件分别与齿圈(5)和齿毂(6)焊接形成双腹板组件；

S2：在对双腹板组件与剩余的一腹板的对应焊接坡口加工完成，且在对应腹板上焊接肋板(4)后，再通过对应焊接坡口将剩余的一腹板焊接在所述双腹板组件上，并借助圆形通孔将对应肋板(4)焊接在相应的另一腹板上，以形成所述三腹板焊接式齿轮。

8.根据权利要求7所述的三腹板焊接式齿轮加工方法，其特征在于，还包括，S3：齿圈(5)滚齿并渗碳处理；S4：加工齿毂(6)的轴孔；S5：淬火处理和质量检测；S6：焊接式齿轮精加工并质量检测。

9.根据权利要求7所述的三腹板焊接式齿轮加工方法，其特征在于，所述S1的顺序为，先加工齿毂(6)凸台的坡口；加工齿圈(5)与第二腹板(2)和第三腹板(3)对应的凸台坡口；再将焊接第二腹板(2)与第三腹板(3)之间的肋板(4)分别与第二腹板(2)和第三腹板(3)焊接，再加工第二腹板(2)和第三腹板(3)的内侧坡口，对将要焊接的部位进行预热，然后将第二腹板(2)和第三腹板(3)分别与齿毂(6)焊接，最后加工第二腹板(2)和第三腹板(3)的外侧坡口，并与齿圈(5)进行焊接。

10.根据权利要求7所述的三腹板焊接式齿轮加工方法，其特征在于，所述剩余的一腹板指第一腹板(1)；对双腹板组件与剩余的一腹板的对应焊接坡口加工，包括加工齿圈(5)和第一腹板(1)相焊接的坡口；所述对应腹板上焊接肋板指在第一腹板(1)上焊接肋板(4)；将剩余的一腹板焊接在所述双腹板组件上指将第一腹板(1)与齿圈(5)和齿毂(6)分别焊接；借助圆形通孔将对应肋板焊接在相应的另一腹板上中的另一腹板指第二腹板(2)。

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