螺旋伞齿轮制作工艺和标准要求

螺旋伞齿轮制作工艺及标准要求解析

一、制作工艺流程

螺旋伞齿轮的制造需经过材料选择、锻造、粗加工、制齿、热处理、精加工及质检等多个环节，具体工艺如下：

材料选择

常用材料包括20CrMnTi、35CrMo、45#钢等合金钢，需具备高强度、耐磨性和抗疲劳性。材料需从正规厂家采购，确保化学成分和力学性能符合标准。

锻造工艺

模锻：将材料截断后烧红，通过模锻成型，提高材料组织紧密度。

正火处理：对锻件进行正火，消除内应力，改善切削性能。例如，20CrMo钢正火后硬度需控制在156~217HB。

粗加工

使用车床对坯料打孔、车毛边，再通过数控车床完成毛坯粗加工，确保尺寸精度。

制齿工艺

铣齿：采用弧齿锥齿轮铣齿机或插齿机加工齿形，通过凸轮控制铣刀运动，形成笔直齿底和锥齿形状。

剃齿：对齿面进行精加工，提高表面光洁度。

拉键槽：使用拉床加工键槽，确保与轴的配合精度。

热处理

渗碳淬火：对齿部进行渗碳处理（如气体碳氮共渗），淬火后硬度需≥700HV。

回火：在180~200℃下回火2小时，消除淬火应力，提升韧性。

喷丸处理：增强齿面压应力，提高疲劳寿命。

精加工与质检

磨齿：对高精度齿轮进行磨齿加工，确保齿形误差≤0.02mm。

珩齿：通过珩磨轮修正齿面微观几何形状，降低噪声。

质检：检查齿面接触斑点（需≥70%）、硬度、金相组织等，合格后涮油包装。

二、标准要求

螺旋伞齿轮需满足多项行业标准，以确保传动性能和使用寿命：

齿面接触与间隙

接触斑点：两齿轮啮合时，齿面接触面积需≥70%，且沿齿高中部接触，偏向小头一侧2~4mm。

啮合间隙：通过调整垫片厚度控制间隙，避免过大（导致齿面打坏）或过小（卡死）。装配后需手动旋转一周，确保无卡滞。

装配精度

轴线调整：将两根轴的线调整至同一平面，先调齿轮间隙，再调轴的窜动量，用塞尺检查允许偏差。

噪声控制：采用圆弧等高齿设计，结合高碳势稀土碳共渗工艺，可将噪声降低至60分贝以下（10000转/分时）。

热处理质量

渗层深度：齿根非马氏体组织需＜0.02mm，确保耐磨性。

残余奥氏体：渗层残余奥氏体级别需低，避免需低温处理或二次淬火，简化工序。

组织转变：渗层组织应由高碳孪晶马氏体转变为中碳板条马氏体+点状碳化物，提高弯曲疲劳寿命5~25倍。

材料与表面质量

表面粗糙度：齿面粗糙度Ra需≤0.8μm，减少摩擦和磨损。

无缺陷要求：齿面不得有腐蚀坑痕、裂纹、断齿等缺陷，拉毛、划痕需用细锉和浸油砂皮修光。

三、关键工艺创新点

齿形设计优化

采用圆弧等高齿结构，兼顾格里森收缩齿（允许磨齿）和奥利康等高齿（对装配精度要求低）的优点，降低噪声并提高输出功率（如拖挂车驱动桥齿输出功率提升20%）。

热处理工艺改进

高碳势稀土碳共渗：弥补CrMnTiH齿轮钢抗内氧化能力低的缺点，齿根非马氏体组织＜0.02mm，达到NiMo钢质量水平。

分级淬火油：结合喷丸处理，解决渗层无点状碳化物导致的“粘连”问题，接触疲劳寿命提高5~25倍。

低成本制造路线

通过渗碳速度提升和生产周期缩短，单件热处理成本降低16%，同时保持超外企质量水平。