拖泵的制作工藝

時間：2020-01-05作者：滄州格寧管道設備有限公司瀏覽：297

混凝土拖泵支重輪部件上有一配對錐齒輪，其中一個錐齒輪結構如圖1，材料為20CrMnTi，該齒 輪的主要技術參數(shù)為：大端端面模數(shù)為4、齒數(shù)20、齒形角為20°、切向變位系數(shù)為0、徑向變位系數(shù) 為-0.27、大端齒高0.8mm、精度等級為8CB GB11365，根錐角及其它參數(shù)均如圖1所示。由于齒面硬度要求為HRC56~64，因此，齒輪需要進行滲碳淬火處理，滲層深度要求為0.8-1.2mm。從圖中的技術要求和精度等級來看，該齒輪的加工精度 等級要求不高，要確保該零件的加工質量，關鍵在于解決好錐齒加工和熱處理工藝環(huán)節(jié)，由于該零件 屬于試制階段，為降低加工成本，我們決定在臥式銑床上采用成形齒輪銑刀銑齒法加工該錐齒輪，并通過制訂合理的熱處理工藝方法和參數(shù)來保證該齒輪的加工質量。
1 錐齒輪加工工藝流程和難點控制
為確保齒輪終熱處理時，能夠減小變形并獲得均勻的組織和較好的機械性能，在機加工前，先 對齒坯進行高溫正火預處理，可以使組織得到細化，并減小滲碳淬火時零件的變形，同時還有利于 提高切削性能。正火后轉機加工，先在車床上對齒坯外圓、端面進行粗、精加工后，在臥式銑床上進 行銑齒，然后在插床上插鍵槽，全部機加工完成后，進行滲碳淬火和低溫回火處理，后進行后序處 理。該零件的工藝流程為：正火→車削→銑齒→插鍵槽→滲碳淬火及退火→噴砂→防銹處理。工藝難點為銑齒和熱處理工序。
2 成形齒輪銑刀銑齒法的加工原理
成形齒輪銑刀加工直齒錐齒輪屬于近似成形法加工。因為直齒錐齒輪的傘形，理論上應為球面漸 開線。由于球面不能展開成平面，所以是近似的用背錐展開面上的當量漸開線齒形來設計成形銑刀的 齒形。由于直齒錐齒輪的齒廓是向錐**收縮，因此沿節(jié)錐母線上各背錐展開面上的當量漸開線齒形曲 率不同。所以直齒錐齒輪的銑刀的齒形只能按照節(jié)錐母線上某一背錐展開面上的當量漸開線齒形來設 計，加工出來的齒輪齒形也只能在某一剖面中比較準確，其它剖面則有一定誤差。因此直齒錐齒輪成 形銑刀適合粗加工和加工低精度的直齒錐齒輪。
3 銑齒方法和工藝過程
在普通臥式銑床上，采用帶有轉盤的分度頭進行分度。具體方法是想將齒坯固定在分度頭上，見 圖2，調整分度頭傾角，將分度頭扳起一個角度，該角度等于錐齒輪根錐角δf，用切痕法使銑刀廓形 的對稱線對準齒坯的中心，調整切削深度，以大端為基準，將工作臺升高一個大端全齒高后，先銑齒 槽的中部，由于此時采用的直齒錐齒輪成形銑刀的厚度是按照略小于錐齒輪小端的齒槽寬度設計的， 所以齒槽中部銑好后，齒輪大端和兩側面還有一定加工余量，因此，還要對上述部位進行加工。此時， 將分度頭底座在水平面旋轉一個α角，使銑刀廓形對稱線和齒坯軸線成一個角度，同時適當移動橫向 工作臺(移動量可以通過試切來確定)，先將齒槽一側的余量銑去(圖3)，然后再將分度頭底座反向旋 轉2α角，橫向工作臺也反向移動，銑削齒槽的另一側面余量。分度頭底座水平旋轉角α的計算公式 如下：
4 刀具選擇
從該齒輪的結構和技術參數(shù)可知，該錐齒輪屬于標準結構，一般情況下，標準直齒錐齒輪成形銑 刀的齒形是按大端背錐當量漸開線齒形設計，而齒厚則按照小端設計，并考慮留有一定精切余量。一 般情況下直齒錐齒輪成形銑刀有3把、8把、15把、26把一套，刀號應按照錐齒輪當量齒數(shù)來選擇。當 量齒數(shù)Zv可按照下式計算：
5 熱處理工藝方法及過程
如前文所述，機加工前對齒坯進行整體高溫正火處理，正火設備為RT-90-9 箱式爐，具體工藝過程是，爐溫升至裝爐溫度400-650℃時，將齒輪放 爐中，裝零件時如果需要疊放，疊放高度不要過兩層，然后將零件加熱至920-940℃，使組織發(fā)生相變，保溫30-50分鐘后，空冷即可。正火工藝圖見圖4：
由于該齒輪精度要求不是很高，為降低滲碳淬火成本，可以采用滲碳后直接淬火的工藝方法，具 體方法是將零件裝入滲碳筐中，不要疊加，爐溫升至840℃開始滴航空煤油，煤油滴速為60-80d/min， 爐溫升至930℃時零件開始裝爐。排氣期結束后，放入兩只試棒，其中一只試棒在擴散時間為120 min時取出淬油冷卻并檢驗淬硬層深度，根據(jù)檢驗結果決定是否降溫，若滲碳層深度不足，擴散期延長至 150min。滲碳時可按照表1規(guī)定參數(shù)進行，為控制滲碳時的碳勢濃度，可采用在滲碳爐中加裝氧傳感 器的方法進行監(jiān)測和控制，氧傳感器通過氧化鋯探頭，將氣氛狀態(tài)轉化為電勢差，上述差值通過控制 系統(tǒng)的比較和計算，確定碳勢的濃度是否合適并對其進行自動優(yōu)化和調整，使碳勢控制精度可以達到 ≤±0.05%C，可有效控制滲碳層深度并提高滲碳層的質量，確保無塊狀、網(wǎng)狀滲碳物，滲碳設備采 用RQ3-75-9井式滲碳爐。滲碳均溫期結束后，零件出爐直接淬火。淬火設備選用**恒溫油槽，淬 火介質為**等溫分級淬火油，介質溫度恒定在110-120℃之間，冷卻30min后，出爐空冷。
為消除淬火后零件的殘余應力并防止淬火裂紋的產生，應盡快將淬火后的零件進行低溫回火處理，具體工藝方法是在當爐溫升至160℃左右時零 件開始裝爐，保溫120-150min后，出爐空冷，回火設備為RJJ-36-6回火爐。淬火及回火工藝圖見圖5：
6 后序處理
將熱處理后的零件放在噴砂機的轉盤上進行噴砂處理，選用石英砂的粒度為10-20目，在噴砂過 程中要經常翻動零件使各面噴砂效果均勻。零件噴砂完后，放入防銹液中浸泡2-4min后，在空氣中干 燥。需要注意的是，防銹處理必須在噴砂后24小時內完成。
7 效果
上述方法簡單實用，不需要**裝備即可實現(xiàn)直齒錐齒輪的加工，且經濟性好，成本較低。經對 加工后的錐齒輪進行檢測，尺寸及形位精度均符合要求，滲碳層深度為1.1-1.3mm，齒部金相組織為 單一的板條狀回火馬氏體組織，硬度為HRC58-62。心部硬度為HRC36-40，可以滿足該零件的質 量要求。

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• 詞條

  詞條說明

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