高密度高强度高精度粉末冶金同步器齿毂生产工艺探讨.pdf

第 2 5卷 第 3期 2 0 1 5年 6月 粉 末 冶 金 工 业 POW DER M ETALLURGY I NDUSTRY Vo 1 ． 25 ，No ． 3，p 6 5 - 6 9 J u n． 2 0 1 5 D OI 1 0 ． 1 3 2 2 8 ／ j ．b o y u a n ． i s s n 1 0 0 6 6 5 4 3 ．2 0 1 4 0 0 7 2 高密度高强度高精度粉末冶金同步器齿毂生产工艺探讨 刊、 国勋 湖 南汽车工程职业学院， 湖南 株洲 4 1 2 0 0 1 摘 要 粉末冶金零件在汽车上的应用越来越广泛。粉末冶金同步器齿毂是汽车零部件中难度较大的一 类。高密度高强度高精度粉末冶金同步器齿毂的生产工艺研究是中国现阶段的主要研究方向之一。长期的 生产工 艺研 究表 明， 先进 的生产工艺是粉末冶金 同步器齿毂大批量 国产化 的关键 。 关键词 高密度； 高强度； 高精度； 粉末冶金； 同步器齿毂； 生产工艺 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 6 - 6 5 4 3 - 2 0 1 5 0 3 - 0 0 6 5 - 0 5 S t ud y o n pr o du c t i o n pr o c e s s o f p o wde r me t a l l ur g y s y nc hr o n i z e r g e a r h ub wi t h hi g h de ns i t y a nd hi g h s t r e ng t h a n d h i g h p r e c i s i o n SUN Gu o x un Hu ’ n a nA u t o m o t i v e E n g i n e e r i n gV o c a t i o n a l C o l l e g e ， Z h u z h o u 4 1 2 0 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t P o wd e r me t a l l u r g y p a r t s a r e mo r e a n d mo r e wi d e l y u s e d i n t h e a u t o mo i b l e ． P o wd e r me t a l l ur g y s y n c h r o n i z e r g e a r h u b i s t h e d i ffic u l t y o f a u t o mo b i l e p a r t s ． P r o d u c t i o n p r o c e s s r e s e a r c h o f p o wd e r me t a l l urgy s y n c h r o n i z e r g e ar h u b wi t h h i g h d e n s i ty, h i g l l s t r e n g t h and h i g h p r e c i s i o n i s o n e o f the ma i n r e s e arc h d i r e c t i o n i n C h i n a ． T h e l o n g t e r m p r o d u c t i o n p r o c e s s r e s e arc h s h o ws t h a t a d v a n c e d p r o d u c t i o n t e c h n o l o gy i s the k e y t o t h e l o c a l i z a t i o n f o r ma s s p r o d u c t i o n o f p o wd e r me t a l l ur gy s yn c hr o n i z e r g e ar h u b ． Ke y wo r d s h i g h d e n s i ty； h i g h s tre n g t h ； h i g h p r e c i s i o n ； p o wd e r me t a l l urgy ； s yn c h r o n i z e r g e a r h u b ； p r o d u c t i o n p r o - CeSS 同步器齿毂 是汽车变速器中应用最广 的一个 粉末冶金零件。同步器齿毂要求强度高 ， 内外齿精 度高， 耐磨性好 ， 还需要一定的冲击韧性 。 由于汽车部件 降低生产成本的需要 ， 以及粉末 冶金 制品的推广应 用和汽车零件 国产化的市场需 求 ， 许 多汽 车主机厂 家要求 国 内进一 步开发 高密 度 、 高强度 、 高精度粉末冶金 同步器齿毂来满足轿 车与轻卡汽车市场的需要。 1 产品介绍 图 1 是一种汽车 同步器齿毂 以下简称齿毂 。 粉末 冶金齿毂 形状 复杂【 l。 ， 内外都 是花键齿轮 ， 内 齿是小模数 1 ． 0 5 8 3 3 非标 准花键齿轮 ， 习惯称 内 花键； 外齿是稍大模数 1 ． 7 5 0 0 0 非标准花键齿轮， 习惯称外花键 。外齿不连续 ， 有 3 个位置没有开齿 形 ， 外花 键上均布 3个宽度 9 ． 0 mm深滑 块槽 ， 3 个 滑块槽两边齿形被去掉， 外齿两端面轮毂很薄。内 齿轮 毂两端 面有 4条深 1 ． 2 mm斜 对称 油槽 ； 内齿 轮毂两端有深度 7 ． 8 n l m环形齿环槽 。轮毂 中间部 分很薄 ， 且在 3 个滑块槽处与外花键相通 。各齿形 顶部 、 根部有修整 ； 外花键有齿形、 齿 向和径 向跳动 要求 ， 每个尺寸都有公差要求 ， 内外花键有 同心度 位 置 要求 ； 要 求 密度 不 低 于 7 ． 0 e d c m。 ； 表 面 硬度 6 0 7 5 H R A； 内花键与变速器花键轴过渡配合 ， 外 花键与其相配的外面齿套是滑动配合 ； 装配后有偏 摆 要 求 。 基金项 目 湖南省教育厅科学研究资助项 目 1 4 C1 2 0 4 作者简介 孙 国勋 1 9 6 5 一 ， 男 ， 工程师 ， 讲师 ， 主要从事粉末冶金制 品在航空动力 、 汽车零部件上 的应用研究 。 收稿 日期 2 0 1 4 ． 0 8 ． 1 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 粉末冶金工业 第 2 5 卷 网速 ， 让工件充分预热 去脂， 充分烧结 以及足够 的 冷却 时 间后 出炉 。 烧结 时， 在平瓷板上单层摆放压制毛坯 ， 毛坯 之间均匀 留有 间隙 ， 且毛坯按压制 出模 的相 同方向 摆放 。炉 内需温度 、 气流大小基本均 匀 ， 以保证烧 结变形很小。 2 ． 4 整形工艺 根据齿毂产品精度要求， 对齿毂烧结坯进行修 整 ， 提高各尺寸精度与形位公差精度 。整形后除需 要后续加工 的尺寸外 ， 其余尺寸与形位公差需要达 到图纸成品的技术要求。 同样 ， 齿毂靠滑块槽两边 的外齿在热 处理工序 中的尺寸变化不一样 ， 需要在整形阴模上 ， 对相应 的齿形作适 当的修正。 齿毂烧结坯整形， 宜选用上2 下 3 机械 液压 压 机 ， 采用整形阴模和整形芯杆固定， 下冲头项 出工件 的整形方法 。整形需要在模具定位精度高、 尺寸精度 高、 冲头配合间隙小的模架上进行。 2 ． 5 机械J j a “ r - r 艺 齿毂整形后有少量 的机械加 工。根据齿毂形 状 ， 需要 设计专用 工装夹 具安装工件 ， 对各尺寸余 量进 行对应 的机械加工 。加工不能损坏原来 的形 位 、 尺寸精度 ， 而且要加工 出其他整形没有保证 的 形位 、 尺寸精度。 2 ． 6 热处理 齿毂的热处理表面硬度 6 0 7 5 H R A， 采用碳、 氮 共渗淬火回火的热处理工艺。工艺参数为 1 温度 8 5 0 1 0 C； 2 NH 流量 O ． 3 ～0 ． 5 r n ／ h ； 3 煤油滴量 1 2 0 , , 1 4 0 滴／ mi n ； 4 甲醇排气 1 2 0 1 4 0 滴／ mi n ； 5 时 间 2 ． 5 0 ． 5 h 。 为 了保证 齿毂 热处理 的尺寸 变化 一致 ， 表 面 硬度均匀 ， 需要采用较大的箱式炉 。如 爱协林可 控气氛 多用炉 ， 这种多用炉用于工件的气体渗碳 、 碳 氮共渗 及可控 气氛保护 下 的热 处理 ， 可完 成直 接 淬火 回火等工艺过程 。爱协林可控气氛多用 炉各工 艺参数用 程序控 制 ， 材料热 处理性 能稳定 可靠 。 2 ． 7 精加工 齿毂 零件 热处理 后 ， 尺 寸形状 总有 一定 的变 化 ， 为 了达到 图纸的技术要求 ， 需要 安排加 工量极 少的精加工 。如 齿毂 是齿顶定位 的， 要配 磨齿顶 大径 ； 为保证端跳 ， 要精车两端面。 2 ． 8 磁力探伤 粉末冶金齿毂经过一系列加工工序后， 存在极 个别零件有裂纹或材料崩缺 的现象， 用磁 力探伤与 外观检查， 检查出有各类缺陷的零件。 2 ． 9 清洗、 成品检验 齿毂零件需要进行全面完整的清洗检查； 同时 对所有尺寸要素进行全尺寸检查、 检验 。只有所有 的要素合格 ， 才 能进行包装入库 。有不合格要素 的 要整改返修 ； 有多项不合格要素 的作废 品处理 ， 分 开存放 ， 并作好标记 。 3 工艺总结与工序控制 通过以上工艺分析 ， 对于高密度、 高强度、 高精度 粉末冶金同步器齿毂 的生产， 各工序采用过程控制。 全过程需严格生产工艺， 用工艺控制 目标保证各工序 的产品质量。工艺控制要点归类总结见表 l ㈣ 。图3 为粉末冶金同步器齿毂实物照片。 4 结论 通过对高密度 、 高强度 、 高精度粉末 冶金同步 器齿毂 生产 的各工序 工艺持续 改进 ， 现 场长期试 验 ， 批 量生产过程的探 索， 找到了同步器 齿毂的生 产方法 。采用 先进 的生产工 艺 ， 规范使 用粉末 材 料； 优化生产设备 如压机 、 烧 结炉 、 加工机床、 热处 理炉等 ； 规范模具设计与制造 ； 优化工装夹具与检 验量具 、 检测设备等 ， 完全 可 以保证产品各项技术 指标 。经汽车变速器厂家 和汽 车制造厂强化试验 和装车使用 ， 各项指标完全合格。 由于粉末冶金同步器性能优越， 质量稳定， 工 作可靠 ， 耐磨 ， 噪音低 ， 性价 比高， 有较强 的市场竞 争力 ， 经 国内许多汽车厂家使用， 深受欢迎 ， 产品的 市场需求量庞大 ， 生产供不应求 。满足 了汽车制造 厂国产化汽 车部件 的需要， 降低 了生产成 本 ， 充 分 显示了粉末冶金工艺的先进性与 实用性； 有广阔的 市场前景， 具有很好的经济效益和社会效益 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 孙国勋高密度高强度高精度粉末冶金 同步器齿毂 生产 工艺探讨 6 9 表 1 粉末冶金同步器齿毂生产各工序工艺控制要点 2 1 设备 封 闭式全 自动机械压机 ； 2 模架 上 3 下 4 、 P L C、 红外线行程开关控制模架 ； 3 模具 高精度小配合 间隙的组合模具 ； 阴模材料 硬质合金 ⋯， Y G 1 5 或S L D； 芯杆材料 S L D； 上下模冲材料 S K H 9 ； ⋯ 4 模具加工 压制 阴模 ， 特殊位 置齿形作适当的修正 模具异形 面采用慢走 丝精密线切割 ； 电火花 加工， 精研 ， 精配； 5 成形方式 阴模相对 固定， 芯杆 浮动， 3 个下冲头和 3 个上冲头 各 自浮动成 形， 阴模 下拉并顶出坯料。 1 压机 工作时， 稳 定性高， 无 摆动； 2 压机 工作时， 选择 全 自动与半 自动操 作， 防错 性好， 1 2 ～1 5 件／ mi n ， 效率高 ； 3 工件尺寸稳定、 一致性好； 模具使用寿命长； 4 模具制造精度高 ， 工件精度高 5 调节工件各个部位的装粉量， 能保证工件每个 部位密度一致。 图3 粉末冶金同步器齿毂零件实物照片 参考文献 [1】 韩风 麟． 粉末 冶金模 具模架 实用手册 [ M] ． 北 京 冶金 工业 出 版社， 1 9 9 8 ． 黄 培云． 粉 末冶金原理【 M] ． 北京 冶金工业 出版社， 1 9 8 2 ． 韩 风麟． 粉末冶 金 同步器 齿毂近年 的进 展【 J ] ． 粉 末冶金工业， 2 0 1 3 ， 2 3 3 1 - 9 鹿 云， 刘 勇兵， 张英 才， 等． 轻轿车传 动器粉末 冶金 齿毂材料 工艺研 究[ J ] ． 机械工程材料， 2 0 0 1 6 2 4 - 2 6 孙国勋 ． 汽 车发动 机粉末 冶金蜗轮 轴套模 具设计 【 J ] ． 粉末 冶 金技术， 2 0 1 3 3 2 0 7 2 1 l 孙国勋． 粉 末冶金 多台面零件压制 组合模具探 讨 [ J ] ． 粉 末冶 金工业， 1 9 9 8 ， 1 8 1 2 7 3 0 ． 韩盛君， 孙立 臣． 提 高粉末 冶金 同步器齿毂外 齿精度 [ J 】 ． MC 现代零部件。 2 0 1 2 8 4 0 4 1 ． 孙 国勋， 彭世超． 粉末冶金杆座成形模具设计探讨 【 J ] _ 粉末冶 金工业， 1 9 9 8 ， 1 8 2 3 2 3 4 ． { i 】 2 3 4 5 6 7 8 } ； [ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m