一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法与流程

本发明涉及传动齿轮加工，具体为一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法。

背景技术：

1、新能源汽车采用“电机+减速器”方案取代了传统燃油车辆的“发动机+多挡变速器”方案，使新能源汽车在世界各地得到了快速发展和应用，电机是新能源汽车的主要动力来源，由于电机的体积、重量、成本跟电机的输出扭矩成正比，所以目前发展的趋势是增加减速器的形式增大传动系统的速比，降低电机输出扭矩，通过提高电机转速来保证在功率不变化的情况下降低电机的体积、重量及成本，传动齿轮作为新能源汽车传动系统的重要零件，对车辆安全、可靠、高效运行起着重要作用。

2、传动齿轮的力学性能主要取决于加工工艺，现在一般采用热处理结合渗碳的方式，提高齿轮的力学性能，但是随着电机高速化发展，对齿轮在高转速下的疲劳可靠性和胶合承载能力提出了更高要求，采用现有工艺加工的齿轮在高转速的工况下存在齿部强度不足、齿面粗糙度大且变形不满足要求的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，采用该方法加工的齿轮具有更高的齿面精度，以及齿轮变形小的优点，并且该齿轮的力学性能优于现有方法制造的齿轮，满足齿轮高转速工况下的使用要求。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，包括以下步骤：

4、s1、采用近净成形工艺对齿轮毛坯进行粗加工；

5、s2、采用磨齿工艺对粗加工后的齿轮的齿部进行精加工；

6、s3、采用qpq盐浴复合热处理工艺对精加工后的齿轮进行热处理，在齿轮的表面形成复合强化层；

7、s4、采用喷丸工艺对热处理后的齿轮表面进行残余压应力提升处理；

8、s5、对残余压应力提升处理后的齿轮表面进行粗糙度处理，使粗糙度达到预定要求，完成齿轮加工。

9、优选的，所述齿轮毛坯为棒料，其材质为低碳合金钢。

10、优选的，所述齿轮毛坯的材质为20crmnti、sae8620、20cr2ni4a、18crnimo7-6或20mncr5。

11、优选的，所述近净成形工艺的方法如下：

12、对齿轮毛坯进行冷挤压成型；

13、对冷挤压成型后的齿轮进行冷锻精整处理，完成齿轮的粗加工。

14、优选的，s2中采用磨齿设备对齿轮的齿部表面进行磨削加工。

15、优选的，s3中所述qpq盐浴复合热处理工艺的方法如下：

16、对精加工后的齿轮进行预热；

17、将预热后的齿轮进行氮化盐浴处理，在齿轮的表面依次形成扩散层和化合物层；

18、将氮化盐浴处理后的齿轮进行氧化盐浴处理，在齿轮的化合物层上会形成氧化层。

19、优选的，所述氮化盐浴处理的温度为600-620℃，时间为3-4h。

20、优选的，所述氧化盐浴处理的温度为350-370℃，时间为30min。

21、优选的，所述喷丸工艺的方法如下：

22、采用不同粒径及不同硬度的丸粒，对热处理后的齿轮的表面进行多次喷丸处理；

23、多次喷丸处理过程中，丸粒的粒径逐次变小，硬度逐次增高。

24、优选的，s5中采用滚磨光整工艺对齿轮表面的粗糙度进行处理。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

26、本发明提供的一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，首先采用近净成形工艺加工对齿轮毛坯进行粗加工，锻造流线方向垂直于齿轮的受力方向，使齿轮内部组织流线连续且表面无切削痕迹，提升了齿轮强度；然后采用磨齿工艺对粗加工后的齿轮的齿部进行精加工，在保证齿部的齿形和齿向的精度等级，同时提升了齿轮传动稳定性；再采用qpq盐浴复合热处理工艺对齿轮进行处理，在齿轮的表面形成复合强化层，提升了齿轮的表面硬度、耐磨性以及齿轮的疲劳强度和抗冲击性能，降低了齿轮在高转速条件下的断齿风险；其次采用喷丸工艺对齿轮的表面进行处理，提升了齿轮表面的残余压应力，使齿轮具有一定抗点蚀性能；最后采用光整工艺对齿轮表面的粗糙度进行处理，增加齿轮的抗胶合和抗磨损性能；本发明将近净成形工艺、磨齿工艺、qpq盐浴复合热处理工艺、喷丸工艺和光整工艺进行组合，形成用于对齿轮加工的复合工艺，采用该复合工艺加工的齿轮，齿轮的疲劳强度和胶合承载能力明显提高。

技术特征：

1.一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，其特征在于，所述齿轮毛坯为棒料，其材质为低碳合金钢。

3.根据权利要求1所述的一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，其特征在于，所述齿轮毛坯的材质为20crmnti、sae8620、20cr2ni4a、18crnimo7-6或20mncr5。

4.根据权利要求1所述的一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，其特征在于，所述近净成形工艺的方法如下：

5.根据权利要求1所述的一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，其特征在于，s2中采用磨齿设备对齿轮的齿部表面进行磨削加工。

6.根据权利要求1所述的一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，其特征在于，s3中所述qpq盐浴复合热处理工艺的方法如下：

7.根据权利要求6所述的一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，其特征在于，所述氮化盐浴处理的温度为600-620℃，时间为3-4h。

8.根据权利要求6所述的一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，其特征在于，所述氧化盐浴处理的温度为350-370℃，时间为30min。

9.根据权利要求1所述的一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，其特征在于，所述喷丸工艺的方法如下：

10.根据权利要求1所述的一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，其特征在于，s5中采用滚磨光整工艺对齿轮表面的粗糙度进行处理。

技术总结
本发明属于传动齿轮加工技术领域，公开了一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法，首先采用近净成形工艺对齿轮毛坯进行粗加工；然后采用磨齿工艺对粗加工的齿轮的齿部进行精加工；再然后采用QPQ盐浴复合热处理工艺对精加工的齿轮进行热处理，在齿轮的表面形成复合强化层；其次对热处理后的齿轮进行喷丸处理，提高齿轮表面的残余压应力；最后对齿轮表面粗糙度进行光整处理，使粗糙度达到预定要求；本发明将近净成形工艺、磨齿工艺、QPQ盐浴复合热处理工艺、喷丸工艺和光整工艺进行组合，形成用于对齿轮加工的复合工艺，采用该复合工艺加工的齿轮，提高了齿轮的疲劳强度和胶合承载能力。

技术研发人员：董凡,刘义,张发勇,马旭耀,侯圣文,李纪强,张海涛,郭辉,徐颖强,刘更
受保护的技术使用者：陕西法士特齿轮有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14