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1、(10)申请公布号 CN 103737334 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103737334 A (21)申请号 201410037805.3 (22)申请日 2014.01.26 B23P 23/04(2006.01) B21D 53/28(2006.01) (71)申请人 无锡市神力齿轮冷挤有限公司 地址 214196 江苏省无锡市锡山区东港镇东 湖塘东升村 (72)发明人 王维涛 王建江 (74)专利代理机构 无锡市大为专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32104 代理人 曹祖良 刘海 (54) 发明名称 高强度齿轮加工工艺 (57) 摘要 本发明涉及一种高强度齿。
2、轮加工工艺， 其特 征是， 包括以下工艺步骤 ：（1） 选择20CrMnTi合金 钢圆坯料作为原料 ；（2） 对圆坯料进行磨外圆， 去 除表面细裂纹 ；（3） 将圆坯料进行退火处理后进 行抛丸 ；（4） 将圆坯料分别在磷化液和皂化液中 进行处理 ；（5） 将圆坯料通过挤压材料塑性变形 得到毛坯， 毛坯一端为渐开线齿形， 毛坯另一端为 光滑圆柱体 ；（6） 将步骤 （5） 得到的毛坯再次通过 挤压材料塑性变形挤压， 得到的毛坯一端为渐开 线齿形， 另一端为圆环形凸棱 ；（7） 在毛坯中心车 出内孔 ；（8） 将工件平进行渗碳淬火处理 ；（9） 将 工件进行回火处理 ；（10） 抛丸。本发明得到的。
3、齿 轮表面硬度硬， 芯部韧性好， 提高了齿轮 （2 模数） 的单齿强度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103737334 A CN 103737334 A 1/1 页 2 1. 一种高强度齿轮加工工艺， 其特征是， 包括以下工艺步骤 ： （1） 选择 20CrMnTi 合金钢圆坯料作为原料 ； （2） 对圆坯料进行磨外圆， 去除表面细裂纹 ； （3） 退火 ： 将圆坯料在温度 870 890条件下处理 8 10 小时， 再随炉。
4、冷却到 360 380， 出炉 ； （4） 抛丸 ： 圆坯料经退火处理后抛丸 10 15 分钟 ； （5） 表面处理 ： 将圆坯料分别在磷化液和皂化液中进行处理， 磷化液组份为 ： 磷酸二氢 锌 50 60 克 / 升和硝酸锌 80 110 克 / 升， 磷化液温度为 70 80， 处理时间为 13 18分钟 ； 皂化液为100120克/升的硬脂酸钠， 皂化液温度为7080， 处理时间为5 10 分钟 ； （6） 冷挤齿形毛坯 ： 将圆坯料通过挤压材料塑性变形得到毛坯， 毛坯一端为渐开线齿 形， 齿形厚度比成品小 0.05 0.1 毫米， 毛坯另一端为光滑圆柱体 ； （7） 冷挤成形齿轮及端部。
5、圆环形凸棱 ： 将步骤 （6） 得到的毛坯再次通过挤压材料塑性 变形挤压， 得到的毛坯一端为渐开线齿形， 另一端为圆环形凸棱 ； （8） 车加工 ： 在毛坯中心车出内孔 ； （9） 渗碳淬火 ： 将步骤 （8） 得到的工件平放在料架上， 于 880 900处理 2 2.5 小 时， 下降到 840 850出炉淬火， 淬火油温为 80 90 ； （10） 回火 ： 将步骤 （9） 处理后的工件在 180 200回火 80 100 分钟 ； （11） 抛丸 ： 将步骤 （10） 处理后的工件抛丸 10 15 分钟。 2.如权利要求1所述的高强度齿轮加工工艺， 其特征是 ： 所述步骤 （9） 中工件。
6、放置在料 架上时， 工件之间间隔为 5 7 毫米。 权 利 要 求 书 CN 103737334 A 2 1/4 页 3 高强度齿轮加工工艺 技术领域 0001 本发明涉及一种齿轮加工工艺， 尤其是一种高强度齿轮加工工艺。 背景技术 0002 经过数十年的发展， 我国汽车行业有了较大的发展。为了紧跟内燃机电机电器行 业技术的发展和配套需要， 需要适应体积要小、 重量要轻、 输出功率要比较大的发展趋势。 传动齿轮属于汽车安全件， 需要较高冲击韧性及破坏强度， 齿轮 （2模数） 的单齿强度要求大 于 28000N。 0003 齿轮的传统的加工工艺流程为 ： 锻坯 （45 钢） - 正火或调质 - 。
7、机加工 （齿部采用 滚齿工艺， 齿形部金属流线与中心断裂连接 （如图 5 标注 2a 处） - 热处理高频淬火或锻坯 （20CrMnTi） - 机加工 （齿部采用滚齿工艺） - 热处理渗碳淬火 - 回火 - 抛丸。它所生产的齿 轮 （2 模数） 经试验都不能达到单齿强度 28000N。 发明内容 0004 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足， 提供一种高强度齿轮加工工艺， 齿 轮表面硬度硬， 芯部韧性好， 提高了齿轮 （2 模数） 的单齿强度。 0005 按照本发明提供的技术方案， 所述高强度齿轮加工工艺， 其特征是， 包括以下工艺 步骤 ： （1） 选择 20CrMnTi 合金钢圆坯料作。
8、为原料 ； （2） 对圆坯料进行磨外圆， 去除表面细裂纹 ； （3） 退火 ： 将圆坯料在温度 870 890条件下处理 8 10 小时， 再随炉冷却到 360 380， 出炉 ； （4） 抛丸 ： 圆坯料经退火处理后抛丸 10 15 分钟 ； （5） 表面处理 ： 将圆坯料分别在磷化液和皂化液中进行处理， 磷化液组份为 ： 磷酸二氢 锌 50 60 克 / 升和硝酸锌 80 110 克 / 升， 磷化液温度为 70 80， 处理时间为 13 18分钟 ； 皂化液为100120克/升的硬脂酸钠， 皂化液温度为7080， 处理时间为5 10 分钟 ； （6） 冷挤齿形毛坯 ： 将圆坯料通过挤压材。
9、料塑性变形得到毛坯， 毛坯一端为渐开线齿 形， 齿形厚度比成品小 0.05 0.1 毫米， 毛坯另一端为光滑圆柱体 ； （7） 冷挤成形齿轮及端部圆环形凸棱 ： 将步骤 （6） 得到的毛坯再次通过挤压材料塑性 变形挤压， 得到的毛坯一端为渐开线齿形， 另一端为圆环形凸棱 ； （8） 车加工 ： 在毛坯中心车出内孔 ； （9） 渗碳淬火 ： 将步骤 （8） 得到的工件平放在料架上， 于 880 900处理 2 2.5 小 时， 下降到 840 850出炉淬火， 淬火油温为 80 90 ； （10） 回火 ： 将步骤 （9） 处理后的工件在 180 200回火 80 100 分钟 ； （11） 抛。
10、丸 ： 将步骤 （10） 处理后的工件抛丸 10 15 分钟。 说 明 书 CN 103737334 A 3 2/4 页 4 0006 所述步骤 （9） 中工件放置在料架上时， 工件之间间隔为 5 7 毫米。 0007 本发明采用优质合金钢， 用冷挤压技术二次挤压金属塑性成形加工的齿轮， 材料 晶粒组织更加致密， 齿形部的金属纤维流线与中心连续连接， 再经过渗碳淬火、 回火、 表面 处理及抛丸后， 表面硬度硬， 芯部韧性好， 提高了齿轮 （2模数） 的单齿强度， 单齿强度由小于 28000N 提高到 30000N 以上。 附图说明 0008 图 1 为本发明所述齿轮的结构示意图。 0009 图。
11、 2 为图 1 的 C-C 剖视图。 0010 图 3 为本发明第一次冷挤产品的结构示意图。 0011 图 4 为本发明第二次冷挤产品的结构示意图。 0012 图 5 为本发明滚齿金属纤维流向 （图中 1a 处） 与现有技术中冷挤压加工齿形部金 属纤维流向 （图中 2a 处） 的对比图。 具体实施方式 0013 下面结合具体附图对本发明作进一步说明。 0014 实施例一 ： 一种高强度齿轮加工工艺， 包括以下工艺步骤 ： （1） 选择 20CrMnTi 合金钢圆坯料作为原料， 具有较高的强度及韧性， 且淬透性比较好， 经渗碳淬火回火后表面硬， 心部韧性好 ； （2） 磨外圆 ： 去除圆坯料表面。
12、细裂纹并提高表面光洁度 ； （3） 退火 ： 将圆坯料在温度 870条件下处理 10 小时， 再随炉冷却到 360， 出炉 ； 退火 的作用是为了软化金属 ； （4） 抛丸 ： 圆坯料经退火处理后抛丸10分钟， 以去除圆坯料表面残留物质如氧化皮等 ； （5） 表面处理 ： 将圆坯料分别在磷化液和皂化液中进行处理， 促使表面润滑 ； 磷化液组 份为 ： 磷酸二氢锌 50 克 / 升和硝酸锌 80 克 / 升， 磷化液温度为 70， 处理时间为 18 分钟 ； 皂化液为 100 克 / 升的硬脂酸钠， 皂化液温度为 70， 处理时间为 10 分钟 ； （6） 冷挤齿形毛坯 ： 将圆坯料通过挤压材料。
13、 （挤压材料为 20CrMnTi） 塑性变形得到毛坯 （如图 3 所示） ， 毛坯一端为渐开线齿形， 齿形厚度比成品小 0.05 毫米， 毛坯另一端为光滑圆 柱体 ； （7） 冷挤成形齿轮及端部圆环形凸棱 ： 将步骤 （6） 得到的毛坯再次通过挤压材料塑性 变形挤压 （如图 4 所示） ， 得到的毛坯一端为渐开线齿形， 另一端为圆环形凸棱 ； （8） 车加工 ： 在毛坯中心车出内孔 ； （9） 渗碳淬火 ： 将步骤 （8） 得到的工件平放在料架上， 工件之间间隔 5 毫米， 于 880处 理2.5小时， 下降到840出炉淬火， 淬火油温为90， 渗碳层厚度为0.4毫米， 碳势为0.9 ； 渗碳。
14、淬火后的工作表面硬度达到 HV0.1710 以上， 芯部硬度 HRC40 ； （10） 回火 ： 将步骤 （9） 处理后的工件在 180回火 100 分钟， 以消除应力， 得到的工作 表面硬度达到 HV0.1700 以上， 芯部硬度 HRC38 ； （11） 抛丸 ： 将步骤 （10） 处理后的工件抛丸 10 分钟， 以清洁表面， 进下提高齿根弯曲疲 劳强度。 说 明 书 CN 103737334 A 4 3/4 页 5 0015 实施例二 ： 一种高强度齿轮加工工艺， 包括以下工艺步骤 ： （1） 选择 20CrMnTi 合金钢圆坯料作为原料， 具有较高的强度及韧性， 且淬透性比较好， 经渗。
15、碳淬火回火后表面硬， 心部韧性好 ； （2） 磨外圆 ： 去除圆坯料表面细裂纹并提高表面光洁度 ； （3） 退火 ： 将圆坯料在温度 890条件下处理 8 小时， 再随炉冷却到 360， 出炉 ； 退火 的作用是为了软化金属 ； （4） 抛丸 ： 圆坯料经退火处理后抛丸15分钟， 以去除圆坯料表面残留物质如氧化皮等 ； （5） 表面处理 ： 将圆坯料分别在磷化液和皂化液中进行处理， 促使表面润滑 ； 磷化液组 份为 ： 磷酸二氢锌60克/升和硝酸锌110克/升， 磷化液温度为80， 处理时间为13分钟 ； 皂化液为 120 克 / 升的硬脂酸钠， 皂化液温度为 80， 处理时间为 5 分钟 ；。
16、 （6） 冷挤齿形毛坯 ： 将圆坯料通过挤压材料 （挤压材料为 20CrMnTi） 塑性变形得到毛坯 （如图 3 所示） ， 毛坯一端为渐开线齿形， 齿形厚度比成品小 0.1 毫米， 毛坯另一端为光滑圆 柱体 ； （7） 冷挤成形齿轮及端部圆环形凸棱 ： 将步骤 （6） 得到的毛坯再次通过挤压材料塑性 变形挤压 （如图 4 所示） ， 得到的毛坯一端为渐开线齿形， 另一端为圆环形凸棱 ； （8） 车加工 ： 在毛坯中心车出内孔 ； （9） 渗碳淬火 ： 将步骤 （8） 得到的工件平放在料架上， 工件之间间隔 7 毫米， 于 900处 理 2 小时， 下降到 850出炉淬火， 淬火油温为 90，。
17、 渗碳层厚度为 0.6 毫米， 碳势为 1 ； 渗 碳淬火后的工作表面硬度达到 HV0.1710 以上， 芯部硬度 HRC43 ； （10） 回火 ： 将步骤 （9） 处理后的工件在 200回火 80 分钟， 以消除应力， 得到的工作表 面硬度达到 HV0.1700 以上， 芯部硬度 HRC43 ； （11） 抛丸 ： 将步骤 （10） 处理后的工件抛丸 15 分钟， 以清洁表面， 进下提高齿根弯曲疲 劳强度。 0016 实施例三 ： 一种高强度齿轮加工工艺， 包括以下工艺步骤 ： （1） 选择 20CrMnTi 合金钢圆坯料作为原料， 具有较高的强度及韧性， 且淬透性比较好， 经渗碳淬火回火。
18、后表面硬， 心部韧性好 ； （2） 磨外圆 ： 去除圆坯料表面细裂纹并提高表面光洁度 ； （3） 退火 ： 将圆坯料在温度 880条件下处理 9 小时， 再随炉冷却到 370， 出炉 ； 退火 的作用是为了软化金属 ； （4） 抛丸 ： 圆坯料经退火处理后抛丸12分钟， 以去除圆坯料表面残留物质如氧化皮等 ； （5） 表面处理 ： 将圆坯料分别在磷化液和皂化液中进行处理， 促使表面润滑 ； 磷化液组 份为 ： 磷酸二氢锌55克/升和硝酸锌100克/升， 磷化液温度为75， 处理时间为15分钟 ； 皂化液为 110 克 / 升的硬脂酸钠， 皂化液温度为 75， 处理时间为 6 分钟 ； （6） 。
19、冷挤齿形毛坯 ： 将圆坯料通过挤压材料 （挤压材料为 20CrMnTi） 塑性变形得到毛坯 （如图 3 所示） ， 毛坯一端为渐开线齿形， 齿形厚度比成品小 0.06 毫米， 毛坯另一端为光滑圆 柱体 ； （7） 冷挤成形齿轮及端部圆环形凸棱 ： 将步骤 （6） 得到的毛坯再次通过挤压材料塑性 变形挤压 （如图 4 所示） ， 得到的毛坯一端为渐开线齿形， 另一端为圆环形凸棱 ； （8） 车加工 ： 在毛坯中心车出内孔 ； 说 明 书 CN 103737334 A 5 4/4 页 6 （9） 渗碳淬火 ： 将步骤 （8） 得到的工件平放在料架上， 工件之间间隔 6 毫米， 于 890处 理2.。
20、2小时， 下降到845出炉淬火， 淬火油温为85， 渗碳层厚度为0.5毫米， 碳势为0.9 ； 渗碳淬火后的工作表面硬度达到 HV0.1710 以上， 芯部硬度 HRC42 ； （10） 回火 ： 将步骤 （9） 处理后的工件在 190回火 90 分钟， 以消除应力， 得到的工作表 面硬度达到 HV0.1700 以上， 芯部硬度 HRC40 ； （11） 抛丸 ： 将步骤 （10） 处理后的工件抛丸 12 分钟， 以清洁表面， 进下提高齿根弯曲疲 劳强度。 0017 本发明采用优质合金钢， 用冷挤压技术二次挤压金属塑性成形加工的齿轮， 材料 晶粒组织更加致密， 金属流线与中心连续连接 （见图 5 标注 1a 处） ， 再经过渗碳淬火、 回火、 表面处理及抛丸后， 表面硬度硬， 芯部韧性好， 提高了齿轮 （2模数） 的单齿强度， 单齿强度由 小于 28000N 提高到 30000N 以上。 说 明 书 CN 103737334 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103737334 A 7 2/2 页 8 图 5 说 明 书 附 图 CN 103737334 A 8 。