粉末冶金齿轮生产及应用前景
粉末冶金齿轮生产及应用前景
齿轮传动是现代机械产品中应用最广的一种机械传动。这是因为它能保证恒定的传动比．具有传动功率范围大、效率高、寿命长等优点。不足之处是齿轮的生产成本高、制造与安装精度高。而用粉末冶金工艺制造的齿轮恰恰可大幅度地降低生产成本．保证齿轮的形位与尺寸公差的一致性。与用硬模铸造、灰铸铁件、锻轧材料、锻件等机械加工、冲压、挤压、精密铸造等制造的齿轮相比．粉末冶金齿轮有一系列的优点。但同时，由于各种制造因素上的考虑．粉末冶金齿轮的应用受到一些限制。
当前，用粉末冶金法可经济制造的齿轮主要种类有：正齿轮(外齿轮与内齿轮)、直齿伞齿轮、螺旋伞齿轮、棘轮型齿轮、偏轴伞齿轮、斜齿轮、齿轮组件、链轮。
1粉末冶金概况
20世纪90年代以来，我国粉末冶金制品行业对外引进关键制造技术及硬件设备，进行大规模技术改造．为粉末冶金发展打下了良好基础。
目前在全国粉末冶金零件生产企业中．规模和产销量列前的有宁波金鸡粉末；台金集团公司、扬州保来得工业有限公司、重庆华孚工业公司、上海汽车股份有限公司粉末冶金厂、江苏海安鹰球集团等数十家专业粉末冶金企业。
上海汽车股份有限公司粉末冶金厂是国内享有声誉、规模最大的粉末冶金零件生产的专业厂家，是国家和原机械工业部的重点企业．粉末冶金行业会长单位。厂内从日本、德国、美国、瑞典等国引进了全自动、多功能的粉末冶金成型机和高精度模具加工设备，目前主要生产设备200多台，在各类设备中．进口、国产压机40多台．烧结电炉10多台。另外还有各类进口和国产的模具制造设备、热处理炉、检测设备等，目前己形成设施齐全、先进的粉末冶金生产线。生产各种铁基的结构零件、齿轮等粉末冶金制品．广泛配套于汽车、摩托车、齿轮传动系统、家用电器、拖拉机、油泵等各个领域，是上海大众、一汽大众、上海通用、二汽等国内三大汽车集团公司整车厂的粉末冶金零件独家供应商，同时还为奇瑞、东风悦达起亚、安徽江淮、天津轻微等多家汽车厂配套供货，拥有为汽车配套100万辆的生产能力．是目前国内制造粉末冶金产品技术含量较高、质量上乘的专业生产厂家。
2 粉末冶金齿轮特点
虽然粉末冶金齿轮在整个粉末冶金零件中难以单独统计，但无论是按质量还是按零件数量．粉末冶金齿轮在汽车、摩托车中所占的比例都远远大于其他领域
中的粉末冶金零件：因此．从汽车、摩托车零件在整个粉末冶金零件中所占比例的上升．可以看出．粉末冶金齿轮在整个粉末冶金金零件中处于飞速发展的地位。如果按零件特点来分．齿轮属于结构类零件．而结构类零件在整个铁基零件中所占的绝对质量也远远大于其他几类。
粉末冶金齿轮的品种和产量在日益增加，它们的应用范围日益广泛。这是由于：
1)当齿轮具有不规则曲线、偏心、径向突出部或凹窝：当齿轮具有不规则孔、键槽、扁平侧面、花键、方孔、锥孔；当齿轮在轴向具有突出部、沟槽、盲孔及不同深度的凹窝等时．粉末冶金法均易于制造，不需或只需少量机械加工。一般粉末冶金齿轮用粉末冶金法制造时，只需要五道工序．即成形一烧结一热处理一回火一浸油。用铸锻材料机械加工制造时．需经车外圆一车内圆一两端面一粗铣凹槽一拉键槽一滚齿一去毛刺一热处理一回火等十道工序。因此，采用粉末冶金法制造时．由于省工、省料、生产效率高、使用的设备少、节能．齿轮的生产成本显著减低。
2)用粉末冶金法制造齿轮时．材料利用率可达95％以上。这是因为：
a．可直接成形为成品零件的形状：
b．烧结前的任何压坯废品．都可重新粉碎和加以利用。这在用其它加工方法制造齿轮时是不可能的。
3)粉末冶金齿轮的重复性非常好。因为粉末；台金齿轮是用模具压制成形的，在正常使用条件下，一副模具约可压制几万至几十万件齿轮压坯。用机械加工法制造齿轮时．要使一件件齿轮的形状、尺寸均匀一致是十分困难的。机械加工中的各种变量．如切削刀具的磨损、加工装置刚性差、齿轮坯的硬度不同及机床的轴承间隙不同等，这些都会使制造的齿轮的形状、尺寸不一样。
4)粉末冶金法可将几个零件一体化制造．从而可省下以后的处理与组装费用。用粉末冶金法制造多联齿轮和复合齿轮时，可将齿压制到全高直接到毗连邻接齿轮的拐角处，这在一般机械加工，如铣、刨或滚齿都是难以做到的。
5)粉末冶金齿轮的材料密度是可控的．或者说，具有一定量的连通孔隙。粉末冶金齿轮通常含浸有5％-20％润滑油，以供某种程度的自润滑．从而提高耐磨性。利用粉末冶金法还能将齿轮的不同部分作成不同的密度，例如，齿毂部分作成较低的密度．以增强自润滑而齿部做成高密度．以增高韧性和冲击强度。
6)在粉末冶金生产中，为便于成形后从压模中脱出压坯．压模工作面的粗糙度都非常好。因此，齿轮压坯，特别是齿部的表面粗糙度很高。这种优异的表面粗糙度在齿轮运转中可将齿的磨损与噪声降低到最低限度。
粉末冶金齿轮的噪声比锻造材料制造者小，这已是定论。这可能是烧结材料具有的多孔性造成的衰减作用所致。用齿轮噪声试验机试验的结果表明．粉末冶金齿轮比普通钢制齿轮的噪声等级小。
当然，粉末冶金法制造齿轮，也受到制造因素上的一些限制．一般说来．受到的限制主要是：
a．粉末冶金齿轮的最大横断面尺寸，取决于制造厂的压机能力：
b．由于压制与模具方面的原因，一般的涡轮、人字齿轮及螺旋角大于35。的斜齿轮都不能用粉末冶金法制造：
C．一般烧结铁基材料的；冲击值较低：虽烧结锻造材料的；冲击值比一般烧结材料高得多．但仍不如相应成分的致密材料。
3典型粉末冶金齿轮
3．1凸轮轴齿型带轮
凸轮轴齿型带轮是各种汽车发动机中普遍使用的粉末冶金零件，通过一次成形和精整工艺．不需要其他后处理工艺．可以完全达到尺寸精度要求尤其是齿型精度．因此，与用传统机械加工方法制造相比．在材料投入和制造工艺上都大大减少．是体现粉末冶金特点的典型产品。
3．2曲轴齿型带轮
曲轴齿型带轮也是汽车发动机中较典型的粉末冶金零件，与凸轮轴齿型带轮相比，它有四个螺纹孔．是必须通过钻孔．攻螺纹方法加工出来的．
目前，汽车发动机中的凸轮轴、曲轴齿型带轮使用粉末冶金件是成本最低、最合理的一种方法：现在有部分新车型设计时采用链轮代替传统的齿型皮带轮，同样采用粉末冶金方法来制造。
3．3从动齿轮
摩托车中的各种从动齿轮是国内粉末冶金厂家生产中产量最大、最集中的一种粉末冶金齿轮，该齿轮进口件费用很大．因此需要在国内生产来替代进口。由于从动齿轮的齿型精度要求ISO7级．尺寸配合要求高，因此难度较大。国内粉末
冶金厂经过反复试验．目前已经能够达到设计要求，而且也体现出了粉末冶金从动齿轮耐磨性好．噪声小的特点。
制造方法：成形一烧结一整形一高频淬火一弟0齿一加工内孔一浸油；由于齿轮经烧结及齿部表面高频淬火处理后，齿部、齿形、齿向都会产生一定的变形，因此提高模具精度．减少烧结和热处理的变形量是生产控制的重点。
3．4油泵齿轮
各种机油泵中的油泵齿轮具有几何精度和齿型精度非常高的特点，在采用粉末冶金的生产过程中．对于模具的设计和制造具有较高要求，需要结合粉末冶金本身的特点．找出产品从压制成形到烧结过程中的齿型变化一齿顶、齿廓齿根的规律：再结合粉末冶金精整的特点．确定出精整模的内腔轮廓。通过采用粉末冶金法制造机油泵齿轮，可以免除以往机械加工中对齿型的精密加工，保证齿形和几何精度．以及尺寸的稳定性。
3．5伞齿轮
伞齿轮从用失蜡铸造改成粉末冶金法生产，生产成本可减低32％。
4粉末冶金齿轮的发展前景
虽然粉末冶金行业已经经过了近十年的高速发展，但与国外的同行业仍存在以下几方面的差距：
1)企业多，规模小，产品价格低，经济效益与国外企业比相差很大；
2)产品交叉．相互压价，竞争异常激烈：
3) 研发能力落后，产品档次低，难以与国外竞争；
4)再投入缺乏与困扰：
5)工艺装备、配套设施落后：
6)产品出口少，贸易渠道不畅。
但随着我国加入WTO以后，以上种种不足和弱点将有可能得到改善，这是因为加入WTO后，市场逐渐国际化，粉末冶金市场将得到进一步扩大的机会：而同时随着国外资金和技术的进入，粉末冶金及相关的技术水平也必将得到提高和发展。
从与粉末冶金齿轮关系最密切的汽车、摩托车行业来看，我国汽车、摩托车的市场潜力仍然很大。一方面，在中小城市和农村中，摩托车仍然占据着主要的市场，而随着中央开拓、发展我国西地区的决策进一步深入贯彻，摩托车市场将会在我国西部进一步扩大：另一方面，目前全国汽车行业正围绕着家用轿车这一新兴市场，展开着又一轮市场竞争。这些行业的振兴与发展，为与之相配套的粉
末冶金齿轮的发展提供了契机。从国际上发展趋势来看，粉末冶金齿轮由于其价格低廉，可减轻零件重量的优势，也越来越受到各个领域整机厂重视，粉末冶金齿轮正越来越多地在替代着传统的铸锻钢材和切削加工齿轮。例如，在北美和欧洲地区，从1990年以后，每辆家用轿车和轻型车中粉末冶金零件，尤其是粉末冶金齿轮的重量增长迅速。
近几年来，粉末冶金技术也正在飞速发展，烧结锻造、温压技术、注射成形、烧结淬硬工艺等技术正在得到更广泛的应用。粉末锻造是当今粉末冶金机械零件工业中采用的一种主要成形工艺。它是将原料粉末用刚性模具或冷等静压成形为预成形坯，经过或不经过低温预烧结或最终烧结，用热锻或冷锻改变其形状的同时，实现高密度化的一项技术。
以烧结件作为预成形坯者，叫做烧结锻造。粉末锻造有效地利用了粉末冶金工艺的特点，作为一种优异的精锻技术引起了人们普遍的关注。粉末锻造具有下述的优点：1锻造工序少，粉末锻造只需要一副模具和一次锻打，而普通锻造需用三副或多副模具，进行三次或多次锻打：②锻造压力小：③锻造温度低；
④无飞边，减少机械加工，材料利用率高；⑤粉末锻造尺寸精度与粉末冶金冷压的相当，而力学性能可与锻轧钢材相比，并且力学性能的方向性小：⑥可制造形状复杂的零件；⑦零件质量精确一致，这对有平衡要求的零件是有用的。
用温压工艺制造高密度粉末冶金冲击齿轮在国内已经批量投入生产，这一工艺不仅大大提高了铁基零件一次压制一烧结的密度，而且该工艺的压制压力和脱模力均较传统方法低，从而提高了模具寿命，降低了成本，特别对于复杂形状、高密度、高强度零件的开发具有巨大的生命力和潜力。目前，采用此工艺制造的粉末冶金齿轮经过一次压制一烧结即可达到大于7．0g／cm。的密度，烧结硬度不小于35HRC，抗拉强度不小于760MPa；在相同性能指标下，成本可降低50％以上，具有显著的经济效益。
注射成形是一种固结金属粉末或陶瓷粉末及金属陶瓷粉末的特殊方法。可用于生产新型的粉末冶金零件，从而扩大了粉末冶金技术的应用范围。注射成形本质上不同于常规粉末冶金技术。它使用的粉末很细，粒度为10um左右。它使用大量的热塑性粘结剂，以便将粉料注射到成形模中，而不是将干粉依靠重力充填于阴模中。施加于注射成形模的是低且均匀的等静压力，除非需要后续整形或精整，否则，不再使用压制压力。现在，用金属注射成形工艺制造的零件小的不到1g，大的到20kg。当前使用的金属注射成形零件其中80％以上最大尺寸不大于
100mm或体积小于100cm。，质量一般不大于250g。最适合于注射成形的是构型复杂的小型(小于20mm)零件。
烧结淬硬是指粉末冶金制品在烧结炉中以一定的速度冷却，奥氏体转变为马氏体，从而使零件得到硬化和强化的一种经济的生产工艺。烧结淬硬是一种制造高硬度粉末冶金零件的有吸引力的技术，因为它省去了烧结后的热处理，因此明
显降低了生产成本。而且，避免了淬火造成的高热应力和零件变形，能更好地控制最终产品的尺寸精度。烧结淬硬的材料采用含钼、镍、锰和铬的雾化钢粉与其它元素的粉末混合，在传统烧结电炉中烧结，最小表观硬度一般可达到HRC30℃以上，烧结后在200℃温度下回火，其强度可与传统热处理后的强度相当。由于烧结淬硬不需进行油淬，因此具有降低成本：减少零件变形，便于尺寸控制；不产生油污染，改善生产环境的优点。同时，烧结淬硬工艺提高了粉末冶金零件的淬透性，使得它通过传统烧结即可获得高强度和高表观硬度，又具有微观组织均匀的特点。所以，烧结淬硬技术的应用与发展正成为各粉末冶金厂家研究的新课题。再如部分轿车采用的错位双联齿轮，由于形状复杂，上下齿错位，用传统机械加工方法几乎无法制造，而采用粉末冶金特殊成形法一双模成形法来生产制造，效率育、切削加工量少、成本低，大批量生产经济效益显著。
(完整版)齿轮的发展史
据史料记载，远在公元前400~200年的中国古代就巳开始使用齿轮，在我国山西出土的青铜齿轮是迄今巳发现的最古老齿轮，作为反映古代科学技术成就的指南车就是以齿轮机构为核心的机械装置。17世纪末，人们才开始研究，能正确传递运动的轮齿形状。18世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日益广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。 早在1694年，法国学者Philippe De La Hire首先提出渐开线可作为齿形曲线。1733年，法国人M.Camus提出轮齿接触点的公法线必须通过中心连线上的节点。一条辅助瞬心线分别沿大轮和小轮 的瞬心线(节圆)纯滚动时，与辅助瞬心线固联的辅助齿形在大轮和小轮上所包络形成的两齿廓曲线是彼此共轭的，这就是Camus定理。它考虑了两齿面的啮合状态；明确建立了现代关于接触点轨迹的 概念。1765年，瑞士的L．Euler提出渐开线齿形解析研究的数学基础，阐明了相啮合的一对齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。后来，Savary进一步完成这一方法，成为现在的Eu-let-Savary方程。对渐开线齿形应用作出贡献的是Roteft WUlls，他提出中心距变化时，渐开线齿轮具有角速比不变的优点。1873年，德国工程师Hoppe提出，对不同齿数的齿轮在压力角改变时的渐开线齿形，从而奠定了现代变位齿轮的思想基础。 19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，使齿轮加工具军较完备的手段后，渐开线齿形更显示出巨大的优走性。切齿时只要将切齿工具从正常的啮合位置稍加移动，就能用标准刀具在机床上切出相应的变位齿轮。1908年，瑞士MAAG研究了变位方法并制造出展成加工插齿机，后来，英国BSS、美国AGMA、德国DIN相继对齿轮变位提出了多种计算方法。为了提高动力传动齿轮的使用寿命并减小其尺寸，除从材料，热处理及结构等方面改进外，圆弧齿形的齿轮获得了发展。1907年，英国人Frank Humphris 最早发表了圆弧齿形。1926年，瑞土人Eruest Wildhaber取得法面圆弧齿形斜齿轮的专利权。1955年，苏联的M．L．Novikov完成了圆弧齿形齿轮的实用研究并获得列宁勋章。1970年，英国Rolh—Royce公司工程师R．M.Studer取得了双圆弧齿轮的美国专利。这种齿轮现已日益为人们所重视，在生产中发挥了显著效益。 齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。现代齿轮技术已达到：齿轮模数O.004～100毫米；齿轮直径由1毫米～150米；传递功率可达十万千瓦；转速可达十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。 齿轮在传动中的应用很早就出现了。公元前三百多年，古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中，就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。中国古代发明的指南车中已应用了整套的轮系。不过，古代的齿轮是用木料制造或用金
齿轮材料的选择原则
齿轮材料的选择原则 齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能 材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。 满足材料的工艺性能 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。 例如汽车变速箱中的齿轮选择20CrMnTi钢，该钢具有较高的机械性能，在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为58-62HRC，芯部硬度为30-45HRC。20CrMnTi的工艺性能较好，锻造后以正火来改善其切削加工性。此外，20 CrMnTi还具有较好的淬透性，由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直接降温淬火。且渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小。适合于制造承受高速中载及冲击、摩擦的重要零件，因此根据齿轮的工作条
齿轮模数选取及相关国家标准
渐开线齿轮有五个基本参数，它们分别是： 标准齿轮：模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数为标准值，且分度圆上的齿厚等于齿槽宽的渐开线齿轮。 我国规定的标准模数系列表 注:选用模数时,应优先采用第一系列,其次是第二系列,括号内的模数尽可能不用.
系列（1）渐开线圆柱齿轮模数（GB/T 1357-1987）第一系列0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 第二系列0.35 0.7 0.9 0.75 2.25 2.75 （3.25）3.5 （3.75） 4.5 5.5 （ 6.5）7 9 （11）14 18 22 28 （30）36 45 （2）锥齿轮模数（GB/T 12368-1990） 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.125 1.25 1.375 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 8 9 10 11 12 14 16 18 20 22 25 28 30 32 36 40 45 50 注: 1.对于渐开线圆柱斜齿轮是指法向模数。 2.优先选用第一系列，括号内的模数尽可能不用。 3.模数代号是m，单位是mm 名称含有蜗轮的标准 SH/T 0094-91 (1998年确认)蜗轮蜗杆油94KB SJ 1824-81 小模数蜗轮蜗杆优选结构尺寸206KB JB/T 8809-1998 SWL 蜗轮螺杆升降机型式、参数与尺寸520KB JB/T 8361.2-1996 高精度蜗轮滚齿机技术条件206KB JB/T 8361.1-1996 高精度蜗轮滚齿机精度261KB 名称含有蜗杆的标准 SH/T 0094-91 (1998年确认)蜗轮蜗杆油94KB QC/T 620-1999 A型蜗杆传动式软管夹子347KB QC/T 619-1999 B型和C型蜗杆传动式软管夹子83KB GB／T 19935-2005蜗杆传动蜗杆的几何参数-蜗杆装置的铭牌、中心距、用户提供给制造者的参数121KB SJ 1824-81 小模数蜗轮蜗杆优选结构尺寸206KB JB/T 9925.2-1999 蜗杆磨床技术条件160KB JB/T 9925.1-1999 蜗杆磨床精度检验244KB JB/T 9051-1999 平面包络环面蜗杆减速器922KB JB/T 8373-1996 普通磨具蜗杆砂轮250KB JB/T 7936-1999 直廓环面蜗杆减速器731KB JB/T 7935-1999 圆弧圆柱蜗杆减速器467KB JB/T 7848-1995 立式圆弧圆柱蜗杆减速器175KB JB/T 7847-1995 立式锥面包铬圆柱蜗杆减速器203KB JB/T 7008-1993 ZC1型双级蜗杆及齿轮蜗杆减速器548KB JB/T 6387-1992 轴装式圆弧圆柱蜗杆减速器679KB JB/T 5559-1991 锥面包络圆柱蜗杆减速器524KB JB/T 5558-1991 蜗杆减速器加载试验方法96KB JB/T 53662-1999 圆弧圆柱蜗杆减速器产品质量分等274KB
齿轮技术的发展趋势
齿轮技术的发展趋势 近年来，一些新技术的运用和交叉学科的渗透，推动了齿轮设计和制造技术的发展。齿轮传动技术发展表现在：①高速重载齿轮向高参数、高寿命方向发展； ②汽车齿轮采用现代化制造工艺，使精度提高，噪声减小；③通用齿轮向成套化方向发展，各种型式齿轮箱得到广泛应用；④齿轮传动和其他类型传动相结合。 目前，国际齿轮产品的发展趋势主要有以下几方面，而我国齿轮生产企业的产品在疲劳寿命与噪声指标上与国外先进水平表现出来很大的差距，主要与材料和热处理水平有很大关系。 ●动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展，于是特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制成了齿轮设计方面的一些特点； ●由于机械设备向大型化发展，齿轮的工作参数提高了，如高速齿轮的传递功率为1000-30000kw； ●由于硬齿面齿轮广泛应用，以及高速、高性能要求的齿轮日益增多，因此要求磨齿加工，在效率和质量上都要提高； ●关于齿轮材料与热处理随着硬齿面齿轮的发展，也逐渐受到人们的重视。 1 齿轮装置小型化、高速化、标准化 齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展。为达到齿轮装置小型化目的，提高了现有渐开线齿轮的承载推力。各国普遍采用硬齿面技术，提高硬度以缩小装置的尺寸；也可应用以圆弧齿轮为代表的非凡齿形。英法合作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆弧齿轮后，使减速器高度大为降低。随着船舶动力由中速柴油机代替的趋势，在大型船上采用大功率行星齿轮装置确有成效；现在冶金、矿山、水泥一轧机等大型传动装置中，行星齿轮以其体积小、同轴性好、效率高的优点而应用愈来愈多。 1）齿轮箱的小型化 齿轮箱小型化是指在传递能力和转速比相同的情况下，尽可能减小其尺寸与重量，并具有一定的经济性。汉斯（HURTH）齿轮箱是齿轮箱小型化设计的一个成功范例：HBW220-3型汉斯齿轮箱的重量约为国内同类产品2Cl6型齿轮箱的l/5，而体积约为2Cl6型齿轮箱的1/3。箱体材料选用强重比高的铝合金，用压铸
粉末冶金工艺基本知识
粉末冶金工艺基本知识 粉末冶金成形 粉末冶金工艺及材料 粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点： 1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。 2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。 3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。 粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。 1 粉末冶金基础知识 ⒈1 粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴ 粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。图描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵ 颗粒形状 即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶ 比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴ 填充特性 指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末
齿轮材料选择及其要求
齿轮材料选择及其要求 众所周知，齿轮传动应用及其广泛，几乎所有机器设备、施工机械、车辆都离不开它，提高齿轮使用寿命其经济价值是不言而喻的，齿轮使用寿命与设计、制造、使用条件和维护有关，其中齿轮材料的选择是极其重要因素之一。 一、材料选择应考虑的因素 1、载荷大小：载荷大小直接决定齿轮承受的接触应力和弯曲应力，提高材料屈服强度和疲劳极限有利于提高齿轮寿命，在没有冲击载荷情况下，低载荷可以选用Q235B或Q345B材料，高载荷可以选用45#、40Cr或40MnB材料。 2、冲击载荷：冲击载荷容易造成齿轮受力部位应力集中，使材质组织缺陷和齿轮制造加工缺陷变得更加敏感，以致材料基体组织韧性显得格外重要，低碳合金钢调质后具备优良的强韧性，考虑到齿轮表面高硬度的要求，所以在有冲击载荷情况下，低碳合金渗碳钢成为首选材料，如20CrMnTi、20CrNiMo等。 3、齿轮转速：随着齿轮转速不断提高，齿轮的疲劳失效成为主要矛盾；当齿轮转速大于3000r/min时，人们称之为高速齿轮。根据前人大量的研究成果，低碳合金钢硬度在30-35HRC范围内，材料具有抗疲劳性能，所以为了保证齿轮内部硬度，应当选择保证淬透性结构，如20CrMnTiH、20CrNiMoH等。 4、精密传动：为了保证齿轮传动平稳无噪声，齿轮不但尺寸精度要高，而且尺寸要稳定。淬火+高温回火生成回火索氏体，不但硬度适中便于提高齿轮精工精度，而且回火索氏体组织使得齿轮保持尺寸稳定；但是齿轮表面需要耐磨，要求高硬度，如进行表面淬火或渗碳淬火，容易使得齿轮变形，以致精密齿轮常使用渗氮处理，故齿轮材料应选择渗氮钢或中碳铬钼钢，如38CrMoAl、42CrMo。 5、介质：在腐蚀性的介质中使用齿轮，原则上应选择青铜或不锈钢材料等耐腐蚀材料，腐蚀磨损是个专业性很强的领域，这里就不做探讨。 二、齿轮材料选择一览表 常用齿轮材料选择见下表：
齿轮检测技术发展研究
齿轮检测技术发展研究 齿轮是车辆、机床、轴传动摩托车、飞机、工程机械、工业缝纫机、电动工具等机器动力传动系统中的重要零件，更是舰船推进器、矿山机械、轧钢设备等机器的关键零件。由此可见，在齿轮的设计和制造工艺过程中，齿形质量控制及检测技术是关键技术难题。 标签：齿轮；检测；发展 1 齿轮检测技术是我国齿轮行业发展壮大的重要依据 1.1 齿轮检测是确保齿轮成品性能和质量的关键环节 众所周知，齿轮传动是近代机器中最常见的一种机械传动，是机械产品的重要基础零部件。因此，它已成为许多航空产品、汽车制造企业日常生产中不可缺少的传动部件，成为保证机器载荷均匀、传动平稳、振动小、噪音低的最佳零件，也是机器设备接触区和传递动力中所占比重最大的传动形式。目前，齿轮制造行业较为广泛地采用齿轮测量中心检测锥齿轮。齿轮测量中心具有测量精度高、测量功能多、自动化程度高等优点。在生产实践中，齿轮加工过程与齿轮检测的关系密不可分，而齿轮检测对齿轮加工的指导作用也越来越大，甚至在许多情况下，如果没有制造过程中的齿轮检测，就无法制造出合格的齿轮。 1.2 齿轮检测是齿轮在加工制造过程中质量控制的技术保证 齿轮传动装置利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动，用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。我国齿轮传动装置市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励齿轮传动装置产业向高技术产品方向发展。齿轮系统是各种机器设备中应用最广的传递动力和运动传递的最佳装置，具有磨损小，运行效率高的优势。许多汽车上的转向系统就是这种装置的一个完美示例。其动力学行为和工作性能对整个机器有重要影响。因此，为了提高齿轮的传动效率，并使整个系统普遍向高速、安全、重载方向发展，减少在传动过程中带来的振动、变形、噪声、动载荷、动应力等因素，这不仅可以实现免维护，而且在整个使用寿命中还可以保持稳定的扭转间隙，达到高精度的目标。 1.3 齿轮检测是齿轮成品验收的重要依据 齿轮是应用在航空、汽车制造企业中最广泛的传动元件之一。近几十年来，在齿轮传动装置内部的齿轮传动副乃至齿轮传动系统为对象的动态特性分析方面取得了不少的研究成果，并逐步运用到齿轮副的动态设计中，这使得齿轮检测装置市场越来越受到各方的关注。齿形加工和热处理后的精加工是齿轮制造的关键，也反映了齿轮制造的水平。因此，我们要不断加强齿轮的检测力度和水平，不断加强对材料、热处理、加工工艺的研究，注意减小尺寸、延长使用寿命、减轻重量、降低噪音等，这也是齿轮成品验收的重要依据。
粉末冶金基础知识
安全管理编号：LX-FS-A81397 粉末冶金基础知识 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
粉末冶金基础知识 使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 （一）粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。
实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性 指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程
齿轮材料的选择原则是什么
齿轮材料的选择原则 齿轮的材料及其选择原则 由轮齿的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断能力。因此，对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬、齿芯要韧。 (一)常用的齿轮材料 1(钢 钢材的韧性好，耐冲击，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面的硬度，故最适于用来制造齿轮。 (1)锻钢 除尺寸过大或者是结构形状复杂只宜铸造者外，一般都用锻钢制造齿轮，常用的是含碳量在0. 15%~0.6%的碳钢或合金钢。 制造齿轮的锻钢可分为: 1)经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢。、 对于强度、速度及精度都要求不高的齿轮，应采用软齿面(硬度?350 HBS)以便于切齿，并使刀具不致迅速磨损变钝。因此，应将齿轮毛坯经过常化(正火)或调质处理后切齿。切制后即为成品。其精度一般为8级，精切时可达7级。这类齿轮制造简便、经济、生产率高。 2)需进行精加工的齿轮所用的锻钢。 高速、重载及精密机器(如精密机床、航空发动机)所用的主要齿轮传动，除要求材料性能优良，轮齿具有高强度及齿面具有高硬度(如58~ 65 HRC)外，还应进行磨齿等精加工。需精加工的齿轮目前多是先切齿，再做表面硬化处理，最后进行
精加工，精度可达5级或4级。这类齿轮精度高，价格较贵，所用热处理方法有表面淬火、渗碳、氮化、软氮化及氰化等。所用材料视具体要求及热处理方法而定。 合金钢材根据所含金属的成分及性能，可分别使材料的韧性、耐冲击、耐磨及抗胶合的性能等获得提高，也可通过热处理或化学热处理改善材料的力学性能及提高齿面的硬度。所以对于既是高速、重载，又要求尺寸小、质量小的航空用齿轮，就都用性能优良的合金钢(如20CrMnTi、20Cr2Ni4A等)来制造。 由于硬齿面齿轮具有力学性能高、结构尺寸小等优点，因而一些工业发达的国家在一般机械中也普遍采用了中、硬齿面的齿轮传动。 (2)铸钢 铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经退火及常化处理，必要时也可进行调质。铸钢常用于尺寸较大的齿轮。 2(铸铁 灰铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性都较差，但抗胶合及抗点蚀的能力较好。灰铸铁齿轮常用于工作平稳，速度较低，功率不大的场合。 3(非金属材料 对高速、轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料(如夹布塑胶、尼龙等)做小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制造。为使大齿轮具有足够的抗磨损及抗点蚀的能力，齿面的硬度应为250—350 HBS。 常用的齿轮材料及其力学性能列于表10 -1。
粉末冶金齿轮设计简介
粉末冶金齿轮设计简介 作者：REVER 为帮助客户理解粉末冶金齿轮的特点，加深双方之间理解，便于双方沟通，特作如下介绍： 齿轮种类很多，目前广泛使用的是渐开线齿轮，所以以渐开线齿轮为例作简单介绍。 一．粉末冶金齿轮材料： 1．粉末冶金齿轮的材料适合于粉末冶金材料标准，粉末冶金材料有多种材料标准，多数国家和部分大公司都有自己的标准，由于日本和美国在粉末冶金的研究方 面走在世界前列，所以目前广泛采用的材料标准是JIS(日本)，MPIF(美国)两种 标准。 2．齿轮通常对强度都有一定的要求，故其选用材料的性能要好，目前齿轮使用较广泛的材料是Fe-Cu-C-Ni的材料，(其符合JIS SMF5030，SMF5040标准；符 合MPIF FN-0205，FN-0205-80HT标准)；也有厂家选择Cu，Fe-Cu-C材料。 ★在图纸材料一栏中要注明材料等级：如 JIS SMF5030。 注：在材料标准中包含了推荐的相应密度和硬度范围。 二．粉末冶金齿轮密度确定： 由于齿轮用于传动，对齿轮的强度要求较高，故要求产品的密度也较高(通常是齿轮密度越高则齿抗越高，强度越好)： 1．常温压制成形齿轮密度通常控制在6.60g/cm3 min OR 6.80 g/cm3 min。 2．温压压制成形齿轮密度通常控制在7.00g/cm3 min。 ★在图纸密度一栏中注明密度等级：如 6.6g/cm3 min。 三．粉末冶金齿轮硬度确定： 齿轮硬度与产品的材料、密度等级及后处理密切相关。以材料Fe-Cu-C-Ni 为例，其相应的硬度建议为： 1．密度6.6g/cm3 min 时： 1)．烧结态硬度控制在 HRB 40min； （FN-0205-20 烧结态硬度典型值为 HRB 44） 2)．水蒸汽处理硬度控制在 HRB 50min； 3)．渗碳处理硬度控制在HRC 20min； （FN-0205-80HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 23） 2．密度6.8g/cm3 min 时： 1)．烧结态硬度控制在 HRB55min； （FN-0205-25 烧结态硬度典型值为 59HRB） 2)．水蒸汽处理硬度控制在 HRB70min； 3)．渗碳处理硬度控制在HRC25min； （FN-0205-105HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 29） 3．密度7.0g/cm3 min 时： 1)．烧结态硬度控制在 HRB 65min； （FN-0205-30 烧结态硬度典型值为 HRB 69） 2)．渗碳处理硬度控制在HRC 30min； （FN-0205-130HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 33）
精密机械中的行星齿轮组的选型
KISSsoft 03/2017 –教程12 精密机械中的行星齿轮组的选型 KISSsoft AG Rosengartenstrasse 4 8608 Bubikon Switzerland Tel: +41 55 254 20 50 Fax: +41 55 254 20 51 info@KISSsoft.AG www.KISSsoft.AG
目录 1目标 (3) 2打开 KISSsoft (3) 2.1打开软件 (3) 2.2打开“Planetary gear行星轮”计算模块 (3) 2.3基础设置 (4) 2.4设置约束 (4) 2.4.1定义材料 (5) 2.4.2定义计算方法和工况 (5) 2.4.3定义其余系数 (6) 2.5粗选型 (6) 2.6精细选型 (9) 2.7优化齿形 (14) 2.8现有教程 (18)
1 目标 选型出一个行星齿轮组，要求输入扭矩 450 Nmm （0.45 Nm），转速 10000 rpm。额定传动比 4.25。要求的工作寿命 20,000 小时，应用系数K A =1.25。 整体尺寸（齿圈的外直径）为35 mm，包括齿根圆和外直径之间3 mm的材料。齿轮使用粉末冶金制造。模数必须大于0.5 mm （由于制造要求）。因为齿轮并非使用滚齿加工，所以必须利用这个优点对齿形进行优化。本案例中使用的计算方法是由AGMA: 2101-D04定义的。 2 打开 KISSsoft 2.1 打开软件 在软件安装并激活之后，用户便可以启动KISSsoft。通常，用户可以通过点击“Start→Program Files→KISSsoft 03-2017→KISSsoft 03-2017”打开如下的用户界面： 图1.KISSsoft主界面 2.2 打开“Planetary gear行星轮”计算模块 在“Modules tree模块树”窗口中，双击“Planetary gear”标签来启动行星齿轮计算模块，如图2：
齿轮材料的选择
齿轮传动如何合理地选择和使用材料 齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能 材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达 52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。
粉末冶金零件的优化设计
详细说明 改进前的设计 改进后的设计 1．应使压模中的粉末受到大致相等的压缩，并能顺利地从压模中取出模压成型的制品。在零件压制方向如有凸起或凹槽时，则粉末在压制时各部分的密实度不易一致，因此凸起或凹槽的深度以不大于零件总高度的１／５为宜，并有一定的拔模锥度 2．当由上向下压制的结构零件较长时，其中间部分和两端的粉末密实度差别比较大。所以在实际生产中，常现在其长度为直径的2.5～3.5倍，壁愈薄其长度与直径之比的倍数愈低 3．当零件的壁厚急剧变化或零件的壁厚悬殊时，零件各部的密度也相差很大，这样烧结时会引起尺寸变化和变形，应尽量避免 4．设计带有凸缘或台阶的零件，其内角应设计成圆角，以利于压制时凹模中粉末的流动和便于脱模，并可避免产生裂纹 5．尽量避免深窄的凹槽、尖角或薄边的轮廓，避免细齿滚花和细齿形因为这些结构装粉成型都很困难 6．避免尖边、锐角和切向过渡 7．零件只能设计成与压制方向平行的花纹，菱形的花纹不能成型，应避免 8．与压制方向垂直的孔（图a ）、径向凹槽（图b ）、内螺纹及外螺纹（图c ）、倒锥（图d ）、拐角处的退刀槽（图f ）等结构难以压制成型，当需要时可在烧结后进行切削加工 9．底部凹陷的法兰（图a ）、外圆中部的凸缘（图b ）不能压制成型。上部凹陷的法兰（图c ）为坯件，当埋头孔的面积小于压制面积的1倍左右，深度（H ）小于零件全高的1/4左右时，要作5°的拔梢（图d ）才可以成型
10．从模具强度和压制件强度方面的因素考虑，并从孔与外侧间的壁厚要便于装粉考虑，制品窄条部分的最小尺寸应有一定的限度 11．为了使凸模具有必要的刚度，使粉末容易充满型腔和便于从压模内取出制品，零件结构应避免尖锐的棱角，并适当增加横截面的面积 12．避免过小的公差 13．对于长度大于20mm 的法兰制作，法兰直径不应超过轴套直径的1.5倍，在可能条件下，应尽量减下法兰的直径，以避免烧结后的变形。法兰根部的圆角半径可参考右图的表，轴套壁厚（δ）与法兰边宽（b ）都必须大于1.5mm 设计阶梯形制件时，阶差不应小于直径的1/16，其尺寸不应小于0.9mm 轴套直径/mm <12 >12～25 >25～50 >50～65 >65 圆角半径/mm 0.8 1.2 1.6 2.4 >2.5 14．粉末冶金制件的端部最好不要有过锐棱角，并避免工具倒圆。倒角时尽可能留出0.2mm 左右的小平面，以延长凸模的寿命 在设计粉末冶金齿轮时，齿根圆直径应大于轮毂直径3mm 以上，以减小成型中的困难 15．在很多情况下，粉末冶金零件适于代替机械加工比较困难或加工劳动量大、材料利用率低的一些零件。在某些情况下，还可以代替一些本来需要加工后装配在一起的部件 需要装配的零件 不需装配的粉末冶金零件 16．当把铸件或锻件改为粉末冶金零件时，将粉末冶金零件上的凸部移到与其相配合的零件上，以简化模具结构和减少制造上的困难 用模锻或铸造，然后用机械加工法制造 用粉末冶金法制造
齿轮加工技术
齿轮加工技术 3114000146 14机电4班曾祥美 摘要从齿轮加工的刀具及材料, 齿轮加工方法及原理, 齿轮加工设备的主要技术参数等方 面对国内外齿轮加工技术及设备作了比较论述, 介绍了国内外先进的齿轮加工机床, 并指出了国内齿轮加工技术及设备方面与国外的差距。 关键词齿轮加工技术设备 目前, 从国内外齿轮加工领域的通常作法来看, 基本上仍是采用滚、插、剃、磨等方法, 但在小模数花键、内齿套、硬齿面的一些加工方法上有了较多的变化。滚、插、剃、磨等传统加工方法由于设备性能水平的提高亦有了新的进展。 1 滚齿 齿轮齿部开槽大多仍采用滚齿。国外齿轮加工所用切削速度一般在70 ～120m/min , 走刀量3～4mm/r 。这是因为所采用刀具(多为钼、钴高速钢)红硬性和耐磨性均优于国产刀具, 所以有较高切削速度和走刀量。加长滚刀应用较普遍, 提高了加工的经济性;滚刀头数一般为3头, 也有用 4 ～ 5 头滚刀的。也是因为所用滚齿机多为较先进的CNC 机床。机床结构性能已发生了革命性的变化。如取消了传统的分度蜗轮副而采用斜齿轮副, 使工作台转速大大提高, 可达 500r/min 甚至更高。机床功能更完善, 可加工各种圆柱齿轮、非圆齿轮和扇形齿, 并能非常方便地进行各种修形齿、蜗轮的加工;可在一次装夹工件时加工两部位不同参数的齿轮, 也可在一个齿部的粗切之后精确串刀进行精切。同时采取措施提高加工效率, 减少辅助时间。在这些新式机床上都非常鲜明地体现了环保和安全意识。如将机床护罩设计成全密封式, 采用高压静电油雾分离器清除油雾污染, 采用大坡度磁力排屑器等减少排除铁屑所带的油液, 机床动作过程采用电气互锁、危险运动部位加防护装置或加醒目警示标识以确保人身安全等等。 国内齿轮厂家受设备和刀具所限, 采用切削速度目前一般在30 ～70m/min , 走刀量一般在2mm/r 以内。所用滚刀为单头, 材料仍多为高速钢。近年亦较多采用高速钢涂层滚刀。国内常用滚齿机有以重庆机床厂生产的YX3120 型、 Y3150E 型为代表的一大批滚齿机。该类滚齿机在国内齿轮加工业内享誉较高, 但作为传统机械式滚齿机, 性能水平与国外先进机床差距甚大。如YX3120 作为高效滚齿机, 其工作台转速也只达32r/min , 限制了多头滚刀的使用和切削速度的提高, 影响加工效率。重庆机床厂新一代六轮四联动CNC 滚齿机YK3120 是国产先进齿轮加工机床的代表。它具备当今世界先进的CNC 滚齿机的几乎所有主要特点和功能。如主轴转速达600r/min , 工作台分度副为斜齿轮副而非传统的蜗杆蜗轮副结构, 转速达150r/min , 能高效率地加工 6 -6 -7 级精度齿轮。 2 插齿
粉末冶金工艺基本知识
粉末冶金工艺基本知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
粉末冶金工艺基本知识 粉末冶金成形 粉末冶金工艺及材料 粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点： 1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。 2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。 3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。 粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。 1 粉末冶金基础知识 ⒈1 粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。图描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状 即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性
如何合理选择齿轮材料
如何合理选择齿轮材料 齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。一、满足材料的机械性能 材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。 二、满足材料的工艺性能 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以
齿轮加工机床的发展特点及相关技术探讨(新编版)
齿轮加工机床的发展特点及相关技术探讨(新编版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0802
齿轮加工机床的发展特点及相关技术探讨 (新编版) 我国是重工业大国,随着我国重工业的发展,各行各业对齿轮的需求也越来越大,齿轮加工机床也成为我国国内一个发展较快的工 业发展方向。各种大型机械设备的大量生产和使用，同时也在一定程度上促进了齿轮加工机床的发展。齿轮加工机床按照字面意思的解释就是加工各种圆柱齿轮、锥齿轮和其他带齿零件齿部的机床。在我国乃至全世界，齿轮加工机床的品种规格多种多样，有加工直径小到几毫米的齿轮的小型机床，也有加工直径达到十几米的齿轮的大型机床，除此之外还有大量生产用的加工较为精密的齿轮的高精度高密度的机床以及高效机床。齿轮加工机床被广泛应用在汽车、航空、机床、工业加工零件、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、拖拉机、飞机以及航天器等各种机械制造业中。本文主
要阐述了阶齿轮加工机床的发展特点并讨论了齿轮加工机床所应用的相关技术。 齿轮加工机床的发展特点 随着工业革命和科技革命的来临，各种新兴产业的不断涌现，技术的要求会随之发展出一些技术和设备。磨齿机就是在二十世纪初，由于汽车工业的迅速发展的需求，而相应问世的。齿轮加工机床的发展主要经历了这样几个阶段：在1930年左右，剃齿机在美国诞生；继而在1956年，齿轮加工机床的发展又有了进一步的发展，随之珩齿机应运而生。到了1960年以后，先进的圆柱齿轮加工机床的发展又得到了进一步的发展，一些先进技术和科技的得到应用。例如说首先就是显示指示移动量被应用在一些大型的机床上；可编程序控制器上设有故障诊断功能，并能够变换切削参数以及控制工作循环；用电子传感器在滚齿机上检测传动链运动误差，并自动反馈补偿误差等。 齿轮加工机床主要可以分为两大类，即圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床。圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱形状的齿