粉末冶金齿轮设计标准及应用.docx

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第四章粉末冶金齿轮设计、标准及应用

与用硬模铸造、灰口铁铸造、锻轧、锻件切削加工,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。同时,由于各种制造上的考虑,粉末冶金齿轮的应用也受到一些限制。当前,用粉末冶金法可经济制造的齿轮种类有: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(螺旋角小于35°)、齿轮组件、链轮。

通常粉末冶金制品也称为烧结金属制品或烧结制品,故粉末冶金齿轮也称做烧结齿轮。

烧结齿轮的品种、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,粉末金方法均易于制造,不需或只需少量切削加工。

图4-1示之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包括回火一浸油。用铸锻材料切削加工制造时,需经车外圆一车内圆一切两端面一粗铣凹槽一拉键槽一滚齿一去毛刺—热处理包括回火等十道工序。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。

图4-1齿轮示意图2.用粉末冶金法制造齿轮时,材料利用率可达97%以上。这是因为:

图4-1齿轮示意图

(1)可直接成形为成品零件的形状;

(2)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.烧结齿轮的重复性非常好。因为烧结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,用切削加工法制造齿轮时,要使一件件齿轮的形状、尺寸均匀一致是十分困难的。切削加工中的各种变量,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,这在一般切削加工,如铣、刨或滚齿都是难以做到的。

5.烧结齿轮的材料密度是可控的,或者说,具有一定量的连通孔隙。烧结齿轮通常含浸有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

第一节美国国家标准ANSI/AGMA6008-A98:《粉末冶金齿轮规范》109

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,而齿部作成高密度,以增高韧度和冲击强度。

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小。这种优异的表面粗程度在齿轮运转中可将齿的磨损与噪音降低到最低限度。

当前,一般说来,用粉末冶金法制造齿轮受到的限制是:

1.烧结齿轮的最大横断面尺寸,取决于制造厂的压机能力;

2.由于压制与模具方面的原因,一般的蜗轮、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;

3.一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。

第一节美国国家标准ANSI/AGMA6008-A98:

《粉末冶金齿轮规范》

随着金属粉末的不断改进与研发和粉末冶金成形技术、设备及模具制造技术的快速发展,用粉末冶金工艺制造的齿轮日渐增多,粉末冶金齿轮制造技术日臻完善,粉末冶金齿轮的市场在迅速扩大。为此,AGMA(美国齿轮制造商协会)在美国MPIF(美国金属粉末工业联合会)支持下,于1993年组成了AGMA粉末冶金齿轮委员会。委员会的工作方向是,将粉末冶金齿轮制造工艺融合于较传统的齿轮制造工艺之中。

当前,普遍认为需要改进粉末冶金齿轮产、需双方间的技术交流,因此,该委员会将这个规范标准选为了其第一个研发项目。这个标准的主要任务是,使齿轮买方充分了解对齿轮生产厂方详细说明齿轮必要条件的责任。

这个标准版本是由AGMA全体成员于1997年11月审定的。作为美国国家标准是1998年9月10日审定的。

兹将美国国家标准ANSI/AGMA6008-A98:《粉末冶金齿轮规范》全文介绍如下。

110第四章粉末冶金齿轮设计、标准及应用

美国国家标准6008-A98“粉末冶金齿轮规范”

1范围

这个标准将买方关于齿轮设计特性要求的规范数据向粉末冶金齿轮生产方进行了充分说明。描述了相关工业通常采用的一些作法,除非产、需双方另有书面协议替代这些作法。

1.1齿轮类型

这个标准的通用规范

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