齿类零件精密锻造技术
齿轮类零件的精密锻造
期 ， 目前 已广泛 应 用 于 汽车 、农机 及 工 程机 械 等 差
华冠 公司 曾先后 三次对热 精锻工 艺进行 了调 整 ，并修改与设计不同时期相应热精锻模具 。通过 改变行星、半轴齿轮的精锻模具 ，人为事先减小行 星背锥 、球 面、半轴背锥及外轮廓的机加余量 ，使 材料利用率提高 了２ ％。通过节材顶杆 的设计及 使 用 ，加深模锻时齿轮毛坯顶杆窝的深度 ，使材料利 用率再次提高了２ ％。通过对精锻模具的再次优化 ， 采用冲孔顶杆 ，使得锻出产 品，特别是半轴齿轮 ，
成形方法，发表一些热锻方面的粗浅看法 ，以求在 齿轮类零件的锻造 、节材及降低能耗 、提 高齿轮使 用寿命等方面对同仁有所帮助 。
１直齿锥齿轮 的精密 锻造 ．
虽 然直 齿 锥 齿轮 的 精 密锻 造 在 我 国 已 有三 十 余
分为热精锻成形 （ 锻造温度在再结晶温度之上 ）、 冷精锻成形 （ 室温下进行的精密锻造）、温精锻成 形 （ 在再结晶温度之下某个适合的温度下进行的锻 造）和等温精锻成形 （ 坯料在趋于恒定的温度下锻造
原 材 料 ，同时 因热 锻造 时 闭式 正 向挤 压 ，使得 热 态 金 属 按 照齿 模 型 腔 流动 充满 各 部位 ，在 切 削齿 形 时
２ 直齿 圆柱齿轮 的精密锻造 ．
直 齿 圆柱 齿 轮 一 般 都 是 按 常 规 机 加 工 艺 生 产 的 ，最 近 几 年 也有 部 分 企 业和 科 研 院 所 ，力 图通 过
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汽车齿轮精密锻造技术
汽车齿轮的精密锻造技术江苏森威精锻有限公司徐祥龙李明明摘要本文介绍了精密锻造成形在汽车齿轮制造中的应用,总结了各种齿形精密锻造的关键技术,特别提到分流锻造在齿形成形方面的应用。
前言齿轮精密锻造成形是一种优质、高效、低消耗的先进制造技术，被广泛地用于汽车齿形零件的大批量生产中。
随着精密锻造工艺和精密模具制造技术的进步，汽车齿轮和齿形类零件的生产已越来越多地采用精密锻造成形。
当前国外一台普通轿车采用的精锻件总质量已达到（40—45）Kg,其中齿形类零件总质量达10Kg以上。
精锻成形的齿轮单件质量可达1Kg以上、齿形精度达到(DIN) 7级。
随着汽车的轻量化要求和人们环保意识的增强,汽车齿轮制造业将更多地应用精锻成形技术。
一．伞齿轮的精锻成形1. 伞齿轮(锥齿轮)的热精锻成形（1）早期的伞齿轮精密锻造伞齿轮的精密锻造最早见于50年代德国的拜尔工厂，并在蒂森等公司得到广泛的应用(1)。
我国上海汽车齿轮厂等在70年代采用热精锻技术，成功进行了伞齿轮的精密锻造生产。
在当时社会主义大协作的环境下，伞齿轮的精锻技术很快在齿轮行业得到推广应用。
该技术的应用和发展得益于2项当时先进的技术：模具的放电加工技术和毛坯感应加热技术。
先淬火后加工的放电加工避免了模具淬火变形带来的齿廓误差；快速加热的中频感应加热解决了齿轮毛坯在加热过程中的氧化和脱碳问题，以上2项技术的应用使锻造成形的伞齿轮齿面达到无切削加工要求(图1、图2)。
图1.精锻成形的行星和半轴齿轮图2.精锻成形的汽车行星齿轮（2）锻造设备伞齿轮的锻造设备在国外一般使用热模锻压力机。
但在60-70年代的中国，热模锻压力机是非常昂贵的设备。
因此，国内企业普遍使用的锻造设备是双盘摩擦压力机（图3）。
该设备结构简单，价格便宜，很快成为齿轮精锻的主力设备。
但摩擦压力机技术陈旧、难以控制打击精度、而且能源利用率较低。
随着高能螺旋压力机和电动螺旋压力机的出现（图4），落后的摩擦压力机有被取代的趋势。
齿轮精密锻造的诸多优点.
齿轮精密锻造的诸多优点齿轮精密锻造在近几十年来有很大的发展，越来越多的制造厂家和用户重视用锻造的方法制造齿轮。
普遍认为，用锻造的方法，可以提高材料的利用率，提高生产率，提高齿轮的机械性能，降低成本和增强市场竞争力。
尤其对用于汽车工业的大规模生产，齿轮精密锻造具有更大的效益和潜力。
尽管齿轮精密锻造有诸多优点，并已用于锥齿轮的规模生产，但距应用于一定尺寸的圆柱直齿轮和斜齿轮的规模生产还有一段距离。
特别是应用于汽车动力传动的齿轮，还需要建立一套实用和可靠的生产工艺流程，才能为厂家所接受。
齿轮精密锻造技术源于德国。
早在50年代，由于缺乏足够的齿轮加工机床德国人开始用闭式热模锻的方法试制锥齿轮。
其中的主要特征是使用了当时很新的电火花加工工艺来制造锻模的型腔。
另外还对锻造工艺过程进行了严格地控制。
此基础上，齿轮锻造技术进一步应用到螺旋锥齿轮和圆柱齿轮的生产。
但是圆柱齿轮锻造中，由于金属材料的塑性流动方向与其受力方向垂直，所以其齿形比锥齿轮更难形成。
60年代开始圆柱齿轮的锻造研究，70年代有较大的发展，这主要是受到来自汽车工业降低成本的压力。
80年代，锻造技术更加成熟，能达到更高的精度和一致性，使锻造生产齿轮能在流水生产线上准确定位，适合于批量生产。
齿轮精密锻造的目的直接生产出不需要后续切削加工的齿轮。
如果能在室温下进行锻造，则齿轮的形状和尺寸较易控制，也可避免高温带来的误差。
目前已有较多的锥齿轮和小尺寸的圆柱齿轮用这种方法制成。
当整体尺寸适合时，还可以用冷挤压的工艺来制造圆柱直、斜齿轮。
但大部分用于汽车传动的齿轮，其直径、高度比较大，不适合采用挤压工艺。
如用闭式模锻，则需要很高的压力才能使金属材料流动并充满模具型腔，因而此类齿轮需要采用热锻或温锻工艺。
而高温将带来材料的氧化，模具畸变，影响锻件的精度和表面质量。
用附加的切削加工来修正这些误差难度较大，还要增加成本。
特别是当使用后续磨削工艺来修正齿形上的误差，除增加成本和延长工时外，还存在磨削工艺中齿轮的定位问题。
行星齿轮架中空多向锻造工艺及模具设计
行星齿轮架中空多向锻造工艺及模具设计# 【行星齿轮架中空多向锻造工艺及模具设计】## 1. 工艺的历史：从传统到现代的演变1.1 早期的探索其实啊，在很久很久以前，人们制造东西的方法都很简单、很原始。
就像盖房子，最早的时候可能就是用石头和树枝简单搭一搭。
对于像行星齿轮架这样的部件制造，也是从很基础的工艺开始的。
那时候可没有什么中空多向锻造工艺，大多是简单的铸造或者手工打造。
比如说，就像我们小时候玩泥巴，把泥巴捏成一个大概的形状，早期的铸造就有点这个感觉，把金属熔化成液态，倒进一个模子里，等冷却了就成了一个零件的雏形。
但是呢，这种方法做出来的零件，质量和性能都不是很理想，就像我们用泥巴捏的东西，可能一捏就变形了。
1.2 现代工艺的诞生随着工业的发展，人们对机械部件的要求越来越高了。
这就好比我们现在对手机的要求，不仅要能打电话，还得拍照好、运行快等等。
在这种需求下，中空多向锻造工艺就慢慢发展起来了。
这个工艺的出现，就像是从坐马车一下子变成了开汽车那么大的进步。
它是在传统锻造工艺的基础上，经过很多科学家和工程师不断研究、试验才出现的。
就像厨师不断尝试新的菜谱，为了做出更美味的菜肴一样，这些技术人员不断改进工艺，以满足工业生产中对行星齿轮架更高的强度、精度和可靠性的要求。
## 2. 制作过程：神奇的变身之旅2.1 原材料准备咱们先来说说这个制作过程的第一步，原材料准备。
这就好比我们做饭之前要先买菜一样重要。
对于行星齿轮架的中空多向锻造，首先要选择合适的金属材料，一般来说是一些高强度的合金钢之类的。
这些材料就像是建筑用的优质砖块，是整个齿轮架的基础。
这些原材料在进入锻造环节之前，要进行一些预处理，比如切割成合适的尺寸，就像我们把买回来的菜洗干净、切好一样。
而且啊，还要检查材料有没有缺陷，就像我们挑水果的时候要看看有没有坏的地方。
2.2 加热环节接下来就是加热环节啦。
这个过程就像是给金属材料做一个热身运动。
齿轮坯自由锻造工艺流程
具体设计方法与步骤
3. 计算坯料质量和尺寸 (1).坯料质量计算 坯料质量等于锻件质量加上芯料质量和烧损质量，锻件质量按公式计 算为 m锻=V锻ρ=π/4(32×0.27+2.112×0.34+1.322×0.61) ×7.8=17.8kg 冲孔芯料的质量（取d=60mm，H=65mm）为 m芯 2×H=0.3kg =(1.18~1.57)d 坯料的煤气炉加热的烧损率δ=2%，考虑到该锻件需要经过2~3次扩孔， 而至少需要加热2次，因此应取单火烧损率的上限再加上适当的烧损 值，即为δ=0.035，所以坯料的烧损质量为 m烧=17.8×0.035kg=0.6kg 所以坯料的质量为 m坯=m锻+m烧+m头+m芯=18.7kg
具体设计方法与步骤
（2）.坯料尺寸计算 计算坯料的直径时，由于采用镦粗成形，可按 下式计算：
查表可知标准热轧圆钢直径，确定选取坯料直 径D=120mm。 坯料长度为L=210mm。 从而确定坯料尺寸为φ120×210mm。
具体设计方法与步骤
4. 选定设备及规范 该锻件类型属于圆环，D=289，H=52，查表可知应选用 5kN的自由锻锤。40Cr属于合金结构钢，查表可知始锻 温度为1200℃，终锻温度为800℃。因为该锻件是直径 为200~350mm的碳素结构钢中型件，采用煤气炉三段式 加热规范，装料炉温为1150℃~1200℃，保温时间约为 总加热时间（1h~100min）的5%~10%，这里保温为 15min，再以最大加热速度加热至1200℃以后，再次保 温均热约为15min后开始锻造。 冷却方法：以为该锻件是中小型低合金结构钢，可以采 取空冷的冷却方式。
具体设计方法与步骤
2. 确定变形工艺 凸肩形齿轮锻件属于空心零件，根据锻件形状尺寸，确 定在锻锤上进行锻造，且主要变形工艺为镦粗、冲孔、冲头扩孔等工序， 同时根据锻件上的凸肩形状确定采用垫环辅助局部镦粗成型。 (1).镦粗 由于锻件带有单面凸肩，需采用垫环镦粗，这里要确定垫环尺寸。 垫环 孔腔体积V垫应比锻件凸肩体积V肩大10%—15%（厚壁取小值，薄壁取 大值），本例取12%，经计算V肩=753253mm3。则 V垫=(1+12%)V 肩=1.12×753253=843643 mm3 考虑到冲孔是会产生拉缩，垫环高度 H垫应比凸肩增大15%—30%（厚壁取小值，薄壁取大值），本例取20%。 H垫=1.2H肩=1.2×34=40.8(mm)取40mm。 垫环内径d垫可根据体积不便求得，垫环内 壁应有斜度7度，上端孔径定为163mm，下端 孔径定为154mm。为了除去氧化皮在垫环 镦粗之前应进行平砧镦粗，工艺过程如图。 平砧镦粗后坯料的直径应略小于垫环内径， 经垫环镦粗后上端法兰部分直径应小于锻件最大直径。
齿轮制造技术简介
20CrMo 20CrMnMo 20CrMnTi 12CrNi3 20CrNi3 12Cr2Ni4 20CrNi2Mo 18Cr2Ni4W 17CrNiMo6
思考题
1）为什么齿轮通常采用渐开线齿形？ 2）为使齿轮副良好地运转，必须满足哪些要求？这些要求中哪些取决于制造方法？ 3）加工齿轮齿形有哪三种基本方法？ 4）在万能铣床上能加工齿轮吗？加工直齿轮和斜（螺旋）齿轮有何区别？ 5）为什么滚齿比插齿生产效率高？ 6）为什么插齿比滚齿更适合加工多联齿轮？ 7）加工硬度高（HRC>55）的齿轮，最好的方法是哪种？ 8）通常情况下，为什么展成法加工的齿轮精度最高？ 9）齿轮检测项目一般有哪些？ 10）齿轮要得到最高的承载能力，材料和热处理方式如何选择？
基准的转换
尺寸、形状、位置精度
齿形加工的基准
齿形加工及齿轮检测
1.齿形加工（制造） 齿形(齿廓形状)制造方法有许多种,从总体上讲,最常用、最大量的是采用机械加工和冷轧成型.另有相当多的齿轮采
用挤压、冷冲生产，有些齿轮则是采用粉末冶金和模锻制造（齿坯齿形同时成型） 。但只有机械加工方法才能制造 所有尺寸的各种类型齿轮。机械加工也是获得高精度齿轮最佳手段。轧制成型的方法只适用塑性金属。
机械加工齿形的基本方法:成型铣削、仿型加工、展成法加工（最广泛的方法） 详见附表。经济精度、加工原理和齿轮误差项的关系、效率、刀具、刀具重磨方式及所用设备、适用范围等是齿轮 制造者永远关注的重点。 2．齿轮的其它制造方法 1）齿轮的冷滚轧成形 冷滚轧成形方法制造齿轮发展很快并得到广泛应用。许多汽车传动齿轮都是采用此方法制造。这和螺纹滚压成形 相类似，只是在大多数情况下轮齿并不能在成形滚子转一圈形成，而须进给几转中逐渐形成。 淬硬的成形轧辊的制造精度很高，因此滚轧成形的齿轮有较高的精度。同时经急剧的冷挤加工，使轮齿表面较普 通机械加工更光洁和更硬，故往往不需淬火和进一步精加工。
制造精密齿轮模具的要点，你知道吗？
制造精密齿轮模具的要点，你知道吗？本⽂就精密塑胶齿轮模具的概念及制造过程的要点做了⼀些简要分析，希望这些分享对模具⼈员有所帮助。
虽然只是简单介绍，但只要掌握了要点，对齿轮模具的跟进将是触类旁通，游刃有余。
⼀、精密齿轮模概念及运⽤1）精密齿轮指在参数尺⼨及性能要求上⾮常⾼，参数包括齿顶圆外径、齿根圆外径、模数、分度圆直径（⼜称公法线）、分度圆齿厚、压⼒⾓、斜齿倾斜⾓度、齿圏跳动公差等⽅⾯；性能上包括材料的选⽤和其它装配尺⼨上的精度要求。
2）在运⽤⽅⾯，有代表性的产品如打印机及复印机内部传动件，常见的有VCD光碟驱动⽀架，如果齿轮达不到精密要求，就会出现⽀架进出动作不稳定，伴有振动或摇摆式幌动，嗓⾳特⼤，通过这我们可以对精密的概念及其必要性有个感性上的认识。
3）精密齿轮在精度上是分等级，国标是级别越⾼越精密，⽇本标准是级别越⼩越精密。
以JIS 标准，⼤多数精密模具⼚只能做到4级、5级齿轮，能做到3级塑胶齿轮已经是⽔平相当⾼。
⼆、精密塑胶齿轮种类：1）从齿的轴向倾斜⾓度分：直齿轮、斜齿轮、组合直齿轮，组合斜齿轮和组合直斜齿轮。
组合的概念就是直齿轮或斜齿轮在轴向上阶梯分布，⼀次注射成形。
2）从传动的⽅⾯主要有两种：啮合传动齿轮和⽪带传动齿轮。
三、模胚的选⽤：模胚的精度直接会影响模具的制造及注塑精度，也会影响模具的寿命。
经验表明，通⽤的模胚精度⼀般很难达到精密齿轮模的要求。
四、塑胶原料的选⽤：主要有两种：POM和PA（PA+GF%）。
不排除其它原料，如：聚砜等。
⾸选POM与PA原料的最根本的原因：POM、PA制品表⾯具有良好的⾃润滑性。
其它共同原因：耐磨性好、耐冲击好及抗疲劳；其次，POM制品刚性⼤，抗蠕变性优良；PA制品韧性好，必要时可填加GF%以增强其刚性。
⼀般情况POM齿轮可以相互啮合传动使⽤，PA齿轮同POM齿轮啮合传动使⽤。
五、模具结构的设计相关要点：1）浇⼝：⼀般采⽤3点或6点式平衡进浇，对微型齿轮通常只有采⽤单点进浇。
直齿圆锥齿轮精密锻造工艺及模具设计
直齿圆锥齿轮精密锻造工艺及模具设计张琳【摘要】针对直齿圆锥齿轮精锻成形中齿形充填不满及成形力过大导致模具损伤等问题,制定了中心分流法精锻直齿圆锥齿轮的工艺方案.以工艺方案和数值模拟结果为依据,设计了预锻分流区和分流终锻两套模具,并对精锻模具的模膛和结构设计要点进行了阐述.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2014(049)006【总页数】4页(P54-57)【关键词】锻造成形;直齿圆锥齿轮;中心分流精锻;数值模拟;模具【作者】张琳【作者单位】西安航空职业技术学院,陕西西安710089【正文语种】中文【中图分类】TG376.2精密锻造（以下简称精锻）齿轮的强度、耐磨性等都比切削加工的齿轮优越[1]，国内外越来越多采用精密锻造技术来成形齿轮。
齿轮精锻成形的主要问题是[2]解决齿形的充满与成形力过大之间的矛盾，分流法[3-4]能在较低的工作压力下，使齿形完全充满，是齿轮精锻较为有效的方法。
齿轮中心分流工艺是在分流法的基础上发展起来的，其原理是：预锻成形时，利用模具上的凸台在坯料端面的中心部位锻出凹坑，终锻时利用凹坑实现材料的分流。
本文将中心分流法应用到直齿圆锥齿轮（图1）的精锻成形，根据齿轮的尺寸形状特点和成形难点[5]制定合理的工艺方案，以工艺方案和数值模拟结果为依据，设计了预锻分流区-分流终锻的两套模具。
图1 直齿圆锥齿轮零件图1 直齿圆锥齿轮精锻成形工艺方案的制定1.1 中心分流精锻成形工艺路线本文所研究的直齿圆锥齿轮的参数如表1 所示，加工材料为18CrMnTi，该材料是塑性良好的渗碳钢，具有良好的综合力学性能，但变形抗力比较大。
生产实践发现，精锻锥齿轮时常会出现齿形充不满现象和成形力过大导致模具损伤等问题。
为此，该齿轮采用中心分流法锻造，通过预锻和终锻两个工步完成，其精锻工艺路线为：精密下料→车削或磨削外圆、除去表面缺陷层→少无氧化加热→预锻→精（终）锻→冷切边→热处理→后续切削加工。
近净成型
融模铸造
熔模铸造又称“失蜡铸造 ”
制熔模 制壳 脱模 焙烧型壳 浇注
融模铸造的特点
（1）铸件尺寸精度高、表面粗糙度Ra值小 （2）可铸造外形复杂件。 （3）能铸异形复杂小孔及薄壁铸件。 （4）所铸合金不受限制。
精密塑性成型
精密塑性成形是通过塑性变形方法来实现精密 成型的一种先进制造技术。
精密塑性成形技术分类：
近净成型
姓名: 杨坤 班级: 机硕1406 学号：M201470564 指导老师：彭义斌
美国的F-22飞机中尺寸最大的Ti6Al4V 钛合金整体加强框，所需毛坯模锻件重 达 2796千克， 而实际成形零件重量不足 144千克， 材料的利用率不到4. 90%。
浪费大量原材料 消耗大量的能源 降低加工制造效率
零件成形后，仅需少量加工或不再加 工，就可用作机械构件的成形技术。 它是建立在新材料、新能源、信息技 术、自动化技术等多学科高新技术成果 的基础上，改造了传统的毛坯成形技术 使之由粗糙成形变为优质、高效、高精 度、轻量化、低成本、无公害的成形。
近净成型的特点
近净成形体尺寸及形位精度高，为后续采用高 效、高精加工 提供了理想的毛坯； 高效、低消耗、低成本，为缩短产品开发周期 、降低产品成本提供了 有利条件； 可方便、快捷地做出过去很难做出的结构件， 为新产品开发提供有力技术支撑 ； 较传统成形产品改善生产条件、减少对环境污 染，成为一种清洁生产技术，为可持续发展创 造有利条件。
关于高精度硬齿面齿轮制造技术的发展
关于高精度硬齿面齿轮制造技术的发展发表时间：2018-09-27T18:52:56.107Z 来源：《知识-力量》2018年9月下作者：王侠清[导读] 许工业加工期间，机械设备平稳运行以及传输工作，都密切的相关于齿轮的应用。
为了充分保障机械设备安全可靠性的、高效率的运行，就要重视以及加强齿轮加工工艺技术的改进以及增强。
伴随经济的发展，当前工业领域也在不断的获得进步，所以对于硬齿面齿轮加工工艺也逐渐的提出了高要求标准。
本文对于在减速机中应用硬齿面齿轮加工工艺进行分析，对于关键性的技术进行探究。
（陕西长空齿轮有限责任公司，陕西省汉中市 723102）摘要：许工业加工期间，机械设备平稳运行以及传输工作，都密切的相关于齿轮的应用。
为了充分保障机械设备安全可靠性的、高效率的运行，就要重视以及加强齿轮加工工艺技术的改进以及增强。
伴随经济的发展，当前工业领域也在不断的获得进步，所以对于硬齿面齿轮加工工艺也逐渐的提出了高要求标准。
本文对于在减速机中应用硬齿面齿轮加工工艺进行分析，对于关键性的技术进行探究。
关键词：硬齿面；齿轮加工；工艺技术硬齿面齿轮加工制造工艺一般主要分成两种：一是以齿轮、剃齿、热处理为主，我们通常将其称为剃齿工艺。
另一种则是以滚齿、磨齿和热处理为主，我们通常称之为磨齿工艺。
通过将两种方式进行对比，我们发现，磨齿工艺加工设备相对来讲投入比较大，不仅是因为磨齿的价格比较昂贵，同时也是因为磨齿机床的结构和工艺相对比较复杂，生产的效率不理想，因此我们要对其预留出相应的磨削余量以便磨齿磨削加工的时候进行使用，这种方式加大了能源和材料的消耗，不建议使用在大批量、低成本同时对质量要求较高的齿轮制造需求中。
剃齿工艺具备加工过程灵活、生产效率高，同时机械化自动程度高等优势，因此在在实际进行加工的过程中我们也经常对这项工艺进行使用。
但是在齿轮经过热处理以后淬火形成了硬齿面，因此将产生变形的情况，使得齿轮的整体精度大大地下降，通常会下降1到2级左右，另一方面，在剃齿的过程中也极易产生凹凸的想象。