一種粉末冶金齒輪加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種粉末冶金齒輪加工工藝，包括以下工藝步驟：粉末冶金齒輪材料粉末的制備；將Ni、Mo、Cu、C、Fe按一定比例在常溫下混合為粉末冶金粉料；經(jīng)壓制成型、燒結(jié)、熱處理、精磨內(nèi)孔、磨沉孔、磨端面、精磨外圓、珩齒、精磨二平面、拋光在超聲波清洗機清洗干凈，放入專用工位器具；防銹防磕碰為成品。本發(fā)明采用粉末冶金為原料的齒輪，經(jīng)壓鑄成型后，再進行后續(xù)加工；把原來用鋼材加工齒輪改成用粉末冶金壓鑄齒輪，具有齒輪精度高、減少切削時間、成本低；且環(huán)保和節(jié)能；由于采用整體壓鑄，具有加工余量少，成品精度高，密度高（產(chǎn)品密度≥7.1g/cm3），壓潰強度大（K≥960Mpa）等特點。
【專利說明】—種粉末冶金齒輪加工工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種齒輪泵內(nèi)齒輪加工工藝，用粉末冶金材料替代鋼材，經(jīng)壓鑄成型后，再進行后續(xù)加工；屬于機械零件加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，我國大多數(shù)齒輪加工一般都采用鋼材加工的工藝。需要熱處理調(diào)質(zhì)、數(shù)控車床精車、粗磨非基準面、粗滾齒輪、精插齒輪、剃齒、線切割、去毛刺、熱處理氮化、靠磨端面、精磨二平面、精磨外圓、珩齒、齒廓倒角R0.1 ;清洗干凈防銹等工序。加工時間長，加工設備多，物流周轉(zhuǎn)慢，浪費能源的特點。
[0003]粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制取金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工業(yè)技術。目前，粉末冶金技術已被廣泛應用于交通、機械、電子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工業(yè)等領域，成為新材料科學中最具發(fā)展活力的分支之一。粉末冶金技術具備顯著節(jié)能、省材、性能優(yōu)異、產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點，非常適合于大批量生產(chǎn)。另外，部分用傳統(tǒng)鑄造方法和機械加工方法無法制備的材料和復雜零件也可用粉末冶金技術制造，因而備受工業(yè)界的重視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種粉末冶金齒輪加工工藝，該工藝實現(xiàn)了少無切削，成本低廉，能節(jié)約能源，有利于環(huán)保；加工余量少，成品精度高，壓潰強度大。
[0005]按照本發(fā)明提供的技術方案，粉末冶金齒輪加工工藝包括以下工藝步驟:
[0006]1、粉末冶金齒輪材料粉末的制備
[0007]粉末的生產(chǎn)過程包括粉末的制取、粉料的混合步驟；其配方比例按重量份數(shù)計:將 N1:1.7-2.2 份，Mo:0.4-0.6 份,Cu:1.3-1.7 份，C:0.3-0.6 份，F(xiàn)e:90 份；在常溫下混合為粉末冶金粉料；
[0008]2、壓制成型:粉末冶金粉料在LHY-100機械壓機上用100T壓力壓成所需齒輪形狀；截面積壓力6T/cm2 ;保證齒輪精度達到GB10095-88的7GJ標準。
[0009]3、燒結(jié):齒輪在保護氣氛的高溫爐或真空爐中進行；燒結(jié)時至少有一種元素仍處于固態(tài)；燒結(jié)過程中粉末顆粒間通過擴散、再結(jié)晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學過程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。采用90%氨分解氣+10%氮氣，加溫到1080°C -1150°C之間，時間3-5小時，燒結(jié)完成。
[0010]4、熱處理:將燒結(jié)后的齒輪進行熱處理。在淬火爐中碳氮共滲4-5個小時，溫度900 0C -950 0C。保證滲碳處理表面硬度HRC35?42、芯部硬度HRC25?30。
[0011]5、精磨內(nèi)孔:將經(jīng)過熱處理的齒輪在數(shù)控內(nèi)圓磨床CNC-M215A上進行磨內(nèi)孔加工，以齒形為基準，用4_Φ6_空心滾針夾齒圈(選配，滾針外圓誤差小于0.003mm)磨內(nèi)孔Φ 12.7 _::;,.,|Snnm;保證內(nèi)孔與齒圈跳動誤差小于0.036mm。
[0012]6、磨沉孔:齒輪磨內(nèi)孔后進行磨沉孔，以已磨內(nèi)孔為基準，上1:10000錐度芯棒在端面磨床MA1420A上靠磨基準面。(允許中凹研檢)磨去沉孔即可。
[0013]7、磨端面:去基準面毛刺，去盡齒輪基準面毛刺后，清洗干凈；在平面磨床MM7120A上再精磨另一面,磨去毛坯面即可；兩面平行度誤差小于0.005mm。
[0014]8、精磨外圓:以齒輪內(nèi)孔為基準，在外圓磨床M1332E上精磨外圓至
Φ 29^,15 mm;與內(nèi)孔跳動誤差小于0.0imm。
[0015]9、珩齒:在珩齒機Y4232A上珩齒至圖紙尺寸。保證跨二齒公法線長度9,7610^fg mm。保證齒圈跳動小于0.036mm。齒向公差小于0.02mm。
[0016]10、精磨二平面:在平面磨床MM7120A上精磨兩平面至圖紙尺寸，保證兩面平行度誤差小于0.005mm。
[0017]11、拋光:上齒輪拋光機拋光，齒廓呈倒角R0.1mm。
[0018]12、放入專用工位器具90-02/CB-G，在自制清洗箱內(nèi)用煤油清洗干凈，涂上防銹油防銹。
[0019]本發(fā)明與已有技 術相比具有以下優(yōu)點:
[0020]本發(fā)明采用粉末冶金為原料的齒輪，經(jīng)壓鑄成型后，再進行后續(xù)加工；把原來用鋼材加工齒輪改成用粉末冶金壓鑄齒輪，具有齒輪精度高、減少切削時間、成本低；且環(huán)保和節(jié)能；由于采用整體壓鑄，具有加工余量少，成品精度高，密度高(產(chǎn)品密度> 7.lg/cm3)，壓潰強度大(K ^ 960Mpa)等特點。
【具體實施方式】
[0021]下面本發(fā)明將結(jié)合具體實施作進一步描述:
[0022]實施例一:本發(fā)明一種粉末冶金齒輪采用以下加工步驟(CBNA-6.3/2.1-03A):
[0023]1、粉末冶金齒輪材料的制備
[0024]粉末的生產(chǎn)過程包括粉末的制取、粉料的混合步驟；其配方比例按重量份數(shù)計:將鎳:1.7份，鑰:0.4份，銅:1.3份，碳:0.3份，鐵約92份:在常溫下混合為粉末冶金粉料；
[0025]2、壓制成型:粉末冶金材料在機械壓機上用IOOT壓力壓鑄，壓成所需齒輪形狀；截面積壓力6T/cm2 ;保證齒輪精度達到GB10095-88的7GJ標準；
[0026]3、燒結(jié):齒輪在保護氣氛的高溫爐或真空爐中進行；燒結(jié)時至少有一種元素仍處于固態(tài)；燒結(jié)過程中粉末顆粒間通過擴散、再結(jié)晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學過程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。采用90%氨分解氣+10%氮氣，加溫到1080°C，用時3小時，燒結(jié)完成。
[0027]4、熱處理:將燒結(jié)后的齒輪進行熱處理。在淬火爐中碳氮共滲4小時，溫度900°C。保證滲碳處理表面硬度HRC35~42、芯部硬度HRC25~30 ；
[0028]5、精磨內(nèi)孔:精磨內(nèi)孔:將經(jīng)過熱處理的齒輪在數(shù)控內(nèi)圓磨床CNC-M215A上進行磨內(nèi)孔加工，以齒形為基準，用4_Φ6πιπι空心滾針夾齒圈(選配，滾針外圓誤差小于0.003mm)磨內(nèi)孔Φ 12.71015 mm;保證內(nèi)孔與齒圈跳動誤差小于0.036mm。
[0029]6、磨沉孔:齒輪磨內(nèi)孔后進行磨沉孔，以已磨內(nèi)孔為基準,上1:10000錐度芯棒在端面磨床MA1420A上靠磨基準面。(允許中凹研檢)磨去沉孔即可。
[0030]7、去基準面毛刺，去盡齒輪基準面毛刺后，清洗干凈；在平面磨床MM7120A上再精磨另一面，磨去毛坯面，保證齒寬22.1 f005 mmC1兩面平行度誤差小于0.005_。
[0031]8、精磨外圓:以齒輪內(nèi)孔為基準，在外圓磨床Μ1332Ε上精磨外圓至Φ 29:= mm;與內(nèi)孔跳動誤差小于ο.οι臟。
[0032]9、珩齒:在珩齒機Y4232A上珩齒至圖紙尺寸。保證跨二齒公法線長度9.76:0°,f8 mme保證齒圈跳動小于0.036mm。齒向公差小于0.02mm。
[0033]?ο、精磨二平面:在平面磨床MM7120A上精磨兩平面至22 1% mm，保證兩面平行度誤差小于0.005mm。
[0034]11、拋光:上齒輪拋光機拋光，齒廓呈倒角R0.1mm。
[0035]12、放入專用工位器具90-02/CB-G'在自制清洗箱內(nèi)用煤油清洗干凈；涂上防銹油防銹。
[0036]本發(fā)明原材料選用鐵基粉末冶金。
[0037]實施例二:本發(fā)明一種粉末冶金齒輪的加工工藝采用以下工藝步驟(CBNA-8.8/3.6-07A):
[0038]1、粉末冶金齒輪材料的制備
[0039]粉末的生產(chǎn)過程包括粉末的制取、粉料的混合步驟；其配方比例按重量份數(shù)計:將鎳:2份，鑰:0.5份，銅:1.5份，碳:0.5份，鐵約91份:在常溫下混合為粉末冶金粉料；
[0040]2、壓制成型:粉末冶金材料在機械壓機上用100T壓力壓鑄，壓成所需齒輪形狀。
[0041]3、燒結(jié):齒輪在保護氣氛的高溫爐或真空爐中進行；燒結(jié)時至少有一種元素仍處于固態(tài)；燒結(jié)過程中粉末顆粒間通過擴散、再結(jié)晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學過程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。采用90%氨分解氣+10%氮氣，加溫到1120°C，用時4小時，燒結(jié)完成。
[0042]4、熱處理:將燒結(jié)后的齒輪進行熱處理。在淬火爐中碳氮共滲4.5個小時，溫度920 0C。保證滲碳處理表面硬度HRC35~42、芯部硬度HRC25~30 ；
[0043]5、精磨內(nèi)孔:精磨內(nèi)孔:將經(jīng)過熱處理的齒輪在數(shù)控內(nèi)圓磨床CNC-M215A上進行磨內(nèi)孔加工，以齒形為基準，用4_Φ6πιπι空心滾針夾齒圈(選配，滾針外圓誤差小于0.003mm)磨內(nèi)孔Φ 12.7 'Iim mm;保證內(nèi)孔與齒圈跳動誤差小于0.036mm。
[0044]6、磨沉孔:齒輪磨內(nèi)孔后進行磨沉孔，以已磨內(nèi)孔為基準,上1:10000錐度芯棒在端面磨床MA1420A上靠磨基準面。(允許中凹研檢)磨去沉孔即可。
[0045]7、去基準面毛刺，去盡齒輪基準面毛刺后，清洗干凈；在平面磨床MM7120A上再精磨另一面，磨去毛坯面，保證齒寬30.5f/5 mm。兩面平行度誤差小于0.005_。
[0046]8、精磨外圓:以齒輪內(nèi)孔為基準，在外圓磨床M1332E上精磨外圓至Φ 29 ；:mm:與內(nèi)孔跳動誤差小于0.0i謹。
[0047]9、珩齒:在珩齒機Y4232A上珩齒至圖紙尺寸。保證跨二齒公法線長度9.76:λ°保證齒圈跳動小于ο.036_。齒向公差小于0.02臟。[0048]10、精磨二平面:在平面磨床MM7120A上精磨兩平面至30.5 ^ ?mm,保證兩面平行度誤差小于0.005_。
[0049]11、拋光:上齒輪拋光機拋光，齒廓呈倒角R0.1mm。
[0050]12、放入專用工位器具90-02/CB-G'在自制清洗箱內(nèi)用煤油清洗干凈。涂上防銹油防銹。
[0051]本發(fā)明原材料選用鐵基粉末冶金。
[0052]實施例三:本發(fā)明一種粉末冶金齒輪的加工工藝采用以下工藝步驟(CBNA-13/4.2-03A):
[0053]1、粉末冶金齒輪材料的制備
[0054]粉末的生產(chǎn)過程包括粉末的制取、粉料的混合步驟；其配方比例按重量份數(shù)計:將鎳:2.2份，鑰:0.6份，銅:1.7份，碳:0.6份，鐵約90份:在常溫下混合為粉末冶金粉料；
[0055]2、壓制成型:粉末冶金材料在機械壓機上用100T壓力壓鑄，壓成所需齒輪形狀。
[0056]3、燒結(jié):齒輪在保護氣氛的高溫爐或真空爐中進行；燒結(jié)時至少有一種元素仍處于固態(tài)；燒結(jié)過程中粉末顆粒間通過擴散、再結(jié)晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學過程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。采用90%氨分解氣+10%氮氣，加溫到1150°C，用時5小時，燒結(jié)完成。 [0057]4、熱處理:將燒結(jié)后的齒輪進行熱處理。在淬火爐中碳氮共滲5小時，溫度950°C。保證滲碳處理表面硬度HRC35~42、芯部硬度HRC25~30 ；
[0058]5、精磨內(nèi)孔:精磨內(nèi)孔:將經(jīng)過熱處理的齒輪在數(shù)控內(nèi)圓磨床CNC-M215A上進行磨內(nèi)孔加工，以齒形為基準，用4_Φ6πιπι空心滾針夾齒圈(選配，滾針外圓誤差小于
0.003mm)磨內(nèi)孔Φ 12.7:,, mm;保證內(nèi)孔與齒圈跳動誤差小于0.036mm。
[0059]6、磨沉孔:齒輪磨內(nèi)孔后進行磨沉孔，以已磨內(nèi)孔為基準,上1:10000錐度芯棒在端面磨床MA1420A上靠磨基準面。(允許中凹研檢)磨去沉孔即可。
[0060]7、去基準面毛刺，去盡齒輪基準面毛刺后，清洗干凈；在平面磨床MM7120A上再精磨另一面，磨去毛坯面，保證齒寬45.1 T mm...兩面平行度誤差小于0.005_。
[0061]8、精磨外圓:以齒輪內(nèi)孔為基準，在外圓磨床M1332E上精磨外圓至Φ 29H mm;與內(nèi)孔跳動誤差小于0.01臟。
[0062]9、珩齒:在珩齒機Y4232A上珩齒至圖紙尺寸。保證跨二齒公法線長度9.76 ,；:'；" mm.'保證齒圈跳動小于ο.036謹。齒向公差小于0.02謹。
[0063]10、精磨二平面:在平面磨床MM7120A上精磨兩平面至45 mm，保證兩面平行度誤差小于0.005mm。
[0064]11、拋光:上齒輪拋光機拋光，齒廓呈倒角R0.1mm。
[0065]12、放入專用工位器具90-02/CB-G'在自制清洗箱內(nèi)用煤油清洗干凈。涂上防銹油防銹為成品。
[0066]本發(fā)明原材料選用鐵基粉末冶金。
[0067]本發(fā)明和原來工序相比，粉末冶金齒輪比剛齒輪減少了一半。實現(xiàn)了少無切削。工效大大提高。每對齒輪減少工時39.6分鐘。[0068]從齒輪加工精度相比，齒輪精度提高一級。鋼齒輪齒輪精度原為GB10095-88 8GJ，現(xiàn)為GB10098-88 7GJ。提高了齒輪精度。
[0069]從產(chǎn)品使用壽命來看，目前經(jīng)過一年多的使用，尚未受到客戶投訴，應該可以達到和鋼齒輪一樣的壽命。
[0070]從生產(chǎn)成本來看，用粉末冶金齒輪代替鋼齒輪每對可減少生產(chǎn)成本5元。
[0071]從生產(chǎn)周期來看，原來鋼齒輪從投料到完工需要10天(內(nèi)含熱處理時間)，而粉末冶金齒輪只需三天(含運輸時間)。大大提高了生產(chǎn)周期。因此，粉末冶金齒輪完全可以替代鋼齒輪。
【權利要求】
1.一種粉末冶金齒輪加工工藝，其特征是:包括以下工藝步驟:其配方比例按重量份數(shù)計: (1)、粉末冶金齒輪材料粉末的制備
將 N1:1.7-2.2 份，Mo:0.4-0.6 份，Cu: 1.3-1.7 份，C:0.3-0.6 份，F(xiàn)e:90 份;在常溫下混合為粉末冶金粉料； (2)、壓制成型:取粉末冶金粉料在LHY-100機械壓機上用100T壓力壓成所需齒輪形狀；截面積壓力6T/cm2 ； (3)、燒結(jié):齒輪在保護氣氛的高溫爐或真空爐中進行；燒結(jié)時采用90%氨分解氣+10%氮氣，加溫到1080°C _1150°C之間，燒結(jié)時間3-5小時，燒結(jié)完成； (4)、熱處理:將燒結(jié)后的齒輪進行熱處理；在淬火爐中碳氮共滲4-5個小時，溫度.900 0C -950 0C ;保證滲碳處理表面硬度HRC35~42 ;芯部硬度HRC25~30 ； (5)、精磨內(nèi)孔:將經(jīng)過熱處理的齒輪在數(shù)控內(nèi)圓磨床進行磨內(nèi)孔加工，以齒形為基準，用4- Φ 6mm空心滾針夾齒圈，選配，滾針外圓誤差小于0.003mm,磨內(nèi)孔Φ 12.7^015 mm；保證內(nèi)孔與齒圈跳動誤差小于0.036mm ； (6)、磨沉孔:齒輪磨內(nèi)孔后進行磨沉孔，以已磨內(nèi)孔為基準，上1:10000錐度芯棒在端面磨床靠磨基準面；允許中凹研檢，磨去沉孔即可； (7)、磨端面:去基準面毛刺，去盡齒輪基準面毛刺后，清洗干凈；在平面磨床上精磨，磨去毛還面；兩面平行度誤差小于0.005mm ； (8)、精磨外圓:以齒輪內(nèi)孔為基準，在外圓磨床精磨外圓至Φ29與內(nèi)孔跳動誤差小于0.01mm ； (9)、珩齒:在珩齒機上珩齒;保證跨二齒公法線長度9,76=O012- mm;保證齒圈跳動小于0.036mm ;齒向公差小于0.02mm ；(10)、精磨二平面:在平面磨床精磨兩平面,保證兩面平行度誤差小于0.005mm。 (11)、拋光:上齒輪拋光機拋光，齒廓呈倒角R0.1mm ； (12)、放入專用工位器具90-2/CB-G，在自制的清洗箱內(nèi)用煤油清洗干凈，涂上防銹油防銹為成品。
【文檔編號】B22F3/00GK103691958SQ201310659594
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2013年12月6日
【發(fā)明者】周德軍, 趙勝清 申請人:無錫市德力流體科技有限公司