金属成型工艺论文

镁合金齿轮成型零件图：

材料选择：

齿轮工作时承受周期性的接触应力和相对运动

产生的摩擦力，齿根承受交变弯曲应力的作用，有时

还要承受冲击载荷和短时过载。齿轮的主要失效形式

有齿根这段、弯曲疲劳、接触疲劳与磨损。因此对齿

轮用材料的性能要求是：高的接触疲劳强度和弯曲疲

劳强度；齿轮工作表面要有高的耐磨性和硬度；齿轮

心部要有良好的韧性和塑性。

镁合金WE54具有较好的综合机械性能、耐腐蚀

性、耐高温性，适合齿轮的工作环境。

成型工艺：

齿轮毛坯采用热轧工艺，主轧线工艺流程简述：

1、将镁合金原料送到热轧车间板坯库，当板坯到达入口点前，有关该板坯的技术数据已由连铸车间的计算机系统送到了热轧厂的计算机系统，并在监视器上显示板坯有关数据，以便工作人员进行无缺陷合格板坯的核对和接收。另外，通过过跨台车运来的人工检查清理后的板坯也需核对和验收，并输入计算机。进入板坯库的板坯，由板坯库计算机管理系统根据轧制计划确定其流向。

2、板坯进入板坯库后，按照板坯库控制系统的统一指令，由板坯夹钳吊车将板坯堆放到板坯库中指定的垛位。轧制时，根据轧制计划，由板坯夹钳吊车逐块将板坯从垛位上吊出，吊到板坯上料台架上上料，板坯经称量辊道称重、核对，然后送往加热炉装炉辊道，板坯经测长、定位后，由装入设备装入加热炉进行加热。

3、板坯经加热炉的上料辊道送到加热炉后由托入机装到加热炉内，加热到设定温度后，按轧制节奏要求由出钢机托出，放在加热炉出炉辊道上。

加热好的板坯出炉后通过输送辊道输送，将板坯送入定宽压力机根据需要进行侧压定宽。定宽压力机一次最大减宽量为350 mm。然后由辊道运送进入第一架二辊可逆粗轧机轧制及第二架四辊可逆粗轧机进轧制，根据工艺要求将板坯轧制成厚度约为30-60mm的中间坯。在各粗轧机前的立辊轧机可对中间坯的宽度进行控制。

4、热轧生产线中间设有废坯推出装置，用于将中间废坯推到中间辊道的操作侧台架上。

中间坯由带保温罩的中间辊道输送到切头飞剪处切头、切尾，保温罩有利于减少中间坯的热量损失和带坯头尾温差。

飞剪前设有边部加热器，边部加热器可减少中间坯边部与中间部位的温度差，提高材料性能的均匀性，提高轧件板型质量。

切头飞剪配有中间坯头尾形状检测仪及剪切优化控制系统，以实现优化剪切，减少切头切尾损失。

精轧机组的穿带速度、加速度、最大轧制速度、各机架压下量、工作辊窜辊行程、各机架弯辊力等均由计算机控制系统按轧制镁合金的品种和规格进行计算和设定实现板形的闭环控制。为了有效的控制镁合金质量，在F7精轧机出口处设有凸度、平直度、厚度、宽度、温度等轧线检测仪表，在卷取机入口设有镁合金表面质量、宽度、温度等轧线检测仪表。5、精轧机轧出的镁合金在输出辊道上由镁合金层流冷却系统采用相应的冷却制度，将热轧镁合金由终轧温度冷却到规定的卷取温度。镁合金的冷却方式，冷却水量都由计算机根据不同钢种、规格、终轧温度、卷取温度进行计算设定和控制。

最后通过运输系统将毛坯镁板继续向后运送，经打捆、称重、标记后，运送到原料库。按下一步加工工艺要求分别送至钢板横切机组，将镁板切割成不同直径的齿轮毛坯。镁板在运输和堆放的过程中均采用卧卷的方式，镁板运往镁板库或冷轧原料库的运输系统采用托盘运输系统，并与1780热轧厂的运输系统共同组成运输网络，由计算机统一控制。

从板坯进入板坯库开始至成品发货为止，全部工艺过程通过轧线物料跟踪系统及两库管理系统对板坯、轧件和镁板进行全线跟踪，从而实现了计算机的自动化生产控制。

注意：热轧温度要控制在350度以下，这时镁合金的活性较低，同时在热轧是添加保护剂如MgCO3。

齿形的加工：

定位基准的确定：

定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。

齿轮的齿形加工选择顶尖孔定位。

1）内孔和端面定位选择既是设计基准又是

测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合“基准

重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要

严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。

故生产率高，广泛用于成批生产中。

2）外圆和端面定位齿坯内孔在通用芯轴上

安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外

圆对内孔的径向跳动要小。因找正效率低，一般用于

单件小批生产。

齿形通过插齿机加工：

齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺

等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。

用铣刀进行齿端倒圆，倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动（每加工一齿往复摆动一次）。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。

齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚（插）齿之后。

齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。

对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀修正。推孔时要防止歪斜，采用加长推刀前引导来防止歪斜。

对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生产率高，常用于未淬硬齿轮；磨孔精度高，但生产率低，对于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮，或内孔较大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔为宜

磨孔时一般以齿轮分度圆定心，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，对以后磨齿或珩齿有利。为提高生产率，可以用金刚镗代替磨孔。

产品处理：

由于镁合金活性很强，所以在存放前需要进行表面处理防止镁合金氧化。

预处理：清理、脱蜡、酸洗、目的是提供新鲜的成膜表面。

后处理：喷漆、喷塑、镀金属等。

市场预测：

镁合金齿轮的优点是重量轻，但强度较低，适合需要降低机器重量同时传递载荷轻的工作场合。目前，汽车工业发展方向是节能减排，通过使用镁合金可以大大减低汽车总重量，是燃油消耗量减少，达到减排效果。镁合金在以后的工艺改进中必将出现高强度的新材料，所以镁合金的发展潜力巨大，而且齿轮作为工业中使用最多的零件之一，必将大量改用镁合金制

造。

批量及成本：

该齿轮产品采用大批量生产，镁合金在国际上的价格为60元/公斤，一个齿轮的材料成本为10~50元左右，外加制造成本合计约为100元左右。本齿轮由于材料强度有限，故只适用于普通工作场合，价位较低。

价格分析：

镁合金齿轮的价格制定依据三个方面，一是镁合金原材料的成本价格，二是齿轮加工过程中的制造成本，三是工厂企业的利润。所以，齿轮成品的价格根据齿轮的加工难度、重量等因素定位在200元左右，略高于以钢材料制造的齿轮价格，不过镁合金的重量优势明显，且发展空间巨大，该定价市场是可以接受的。