发动机零件1148的粉末冶金工艺分析(附件)【字数：7610】
摘 要本篇论文主要介绍汽车发动机零件1148产品的粉末冶金工艺过程。首先将混合好的粉材注入模具中，通过双向受力压制得到具有一定机械强度的坯体，压力为700 -800MPa。然后将坯体放入烧结炉中烧结，温度为1100-1300℃。烧结后通过全整形的方式来规范由于上两个步骤造成的产品外形及尺寸偏差。随后进行高频淬火以及低温回火来硬化产品外齿和保证芯部的高韧性。热处理后进行车加工以保证零件的内径尺寸精度。最后通过磨削加工来保证产品的端面尺寸。本文还分析了各步骤中可能产生的问题及对策。
目 录
引 言 1
一、零件分析 2
二、粉材及模具选择 4
三、压制 5
（一）压制工艺 5
（二）压制常见问题分析 6
四、烧结 7
（一）烧结原理及过程 7
（二）烧结常见问题分析 9
五、整形 9
（一）整形过程 9
（二）整形常见问题分析 10
六、热处理 10
（一）热处理工艺 10
（二）热处理常见问题分析 12
七、车削加工 12
八、磨削加工 14
九、毛刺清理及检测 16
总 结 17
参考文献 18
谢 辞 19
引言
二十一世纪以来，各国经济的飞速发展导致人们生活节奏逐步加快，随之而来的就是出行方式的快捷性与便利性，从而带动现代汽车产业高速发展。被誉为汽车 “心脏”的发动机其质量直接影响到汽车的行驶品质，其内部齿轮是最基本的传动构件，因此发动机内部齿轮能否高效持久稳定的工作直接关系到发动机的工作质量。随着现代工业生产的技术革新，汽车发动机齿轮的制造技术方面也有了很大的突破。在众多工艺方法中，粉末冶金这一工艺制造方式的优势不断展现。其材料的高利用率、低成本，低能源消耗以及较好的性能迅速在行业里发展。我所实习的苏州米巴精密零部件（中国）有限公司是专门从事粉末冶金制造汽车发动机变速箱部件的企业。其拥有专业的制造设备以及精良的制造技术，同时涉及的范围较广，包括发动机部件、变速箱齿毂、油泵滑块和转子和电动机配件。在实习生产实践中，我对粉末冶金这个行业 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
有了初步的认识，也见识到先进的生产设备以及制造工艺，期间接触最多的就是1148这个产品。本文介绍了粉末冶金方法制备1148零件的工艺路径。
一、零件分析
图11所示为齿轮1148的实物图，它用于发动机的正时传动系统，它与转子齿轮相配合进行齿轮传动，而外齿则可以直接与链条啮合传动。此系统是发动机传动系统中不可缺少的一部分。
图12所示为齿轮1148的图纸。图纸采用第一视角画法，主要运用了主视图、左视图、剖视图和放大图等表达方法，其主要目的是让加工人员更直观地确认各个部分的尺寸，快速实施加工作业。该零件是齿轮类零件，其外侧是齿轮，内部是较大的孔洞，且有四个凸台均匀分布，凸起方向为径向，每个凸台内部均有一个椭圆孔和一个方孔。零件的主要尺寸有：定位销距X为
93.01(
?0.19
0
)mm。外齿齿顶圆的直径为90.78mm，齿根圆直径为83.57mm，齿数为46。内部凸台外圆内径为
75.5(
?0.06
0.06
)mm，齿轮内部最小圆直径为
52(
?0.04
0
)mm。该零件的总高
17(
0
0.015
)mm。齿宽为
8.35(
?0.15
0
)mm。凸台内部椭圆孔与方孔的中心在直径为66mm的圆上，且相邻两个椭圆孔的中心角度为90°，两个相邻方孔的中心相距角度也为90°。重要的基准有，基准A（零件的右端面），其粗糙度要求为1.6μm；基准B(4个内部凸台内表面所形成圆柱的轴线；基准C（凸台的侧平面）。
/
图11零件主视图
可以看出，由于产品内部空缺过大结构较为复杂，且零件内壁壁厚较薄，外部齿轮与内壁接触紧密生产较为麻烦，且一般都是大批量生产，所以不适合采用机加工整体加工的方式，故选用粉末冶金成型方法。
/
图12 零件图
二、粉材及模具选择
粉末冶金制作齿轮产品的原料就是混合好的铁粉，铁粉中的成分可以分为两类：基粉和辅料。基粉有雾化粉和还原粉两种，因为还原粉是通过化学还原反应得到的，所以粉材中不可避免有杂质，故一般采用雾化粉。辅料一般有合金元素、铜、石墨、润滑剂、切削助剂组成。合金元素作用提高产品的机械性能。润滑剂混在其中是压制过程必不可少的，是压制得以顺利进行的必要条件。切削助剂有利于烧结之后的机加工。
在混粉过程中极易发生偏析。所谓偏析就是粉末中某些成分出现分布不均匀的情况。偏析的影响非常大，会弱化材料的性能，甚至有可能直接造成产品的报废。但偏析是不可避免的，只能尽量通过充分地混粉来减少偏析所带来的不良影响。
粉材成分配比直接影响产品的机械性能。为了保证生坯强度，控制产品的尺寸变化率和产品的压制性。我们所生产的1148的粉材配比为：Fe（铁粉）90%95%、Cu（铜）1%2%、C（碳）0.2%0.9%、Cr(铬)0.5%3%、Mn（锰）1.6%2.4%、润滑剂0.2%0.9%、切削助剂一般在0.25%。上述配比既保证了粉材流动性又保证了零件强度。
1148产品的模具有两套，分别用于压制和全整形。在产品压制的过程中不可避免的会产生零件的变形，比如平面度超差，产品的边角压制不到位的现象，因为压制好的坯体不允许进行二次压制所以只能通过整形进行修正。模具一般由三部分组成，组成这三部分的材料也不相同。其中模具的主要工作面内部型芯的材料硬度要求最高所以采用GB30钨钢材料。其他均采用模具钢，其硬度值也很高。如图21为模具的实体图，22为模具的半剖3D模拟图。
目 录
引 言 1
一、零件分析 2
二、粉材及模具选择 4
三、压制 5
（一）压制工艺 5
（二）压制常见问题分析 6
四、烧结 7
（一）烧结原理及过程 7
（二）烧结常见问题分析 9
五、整形 9
（一）整形过程 9
（二）整形常见问题分析 10
六、热处理 10
（一）热处理工艺 10
（二）热处理常见问题分析 12
七、车削加工 12
八、磨削加工 14
九、毛刺清理及检测 16
总 结 17
参考文献 18
谢 辞 19
引言
二十一世纪以来，各国经济的飞速发展导致人们生活节奏逐步加快，随之而来的就是出行方式的快捷性与便利性，从而带动现代汽车产业高速发展。被誉为汽车 “心脏”的发动机其质量直接影响到汽车的行驶品质，其内部齿轮是最基本的传动构件，因此发动机内部齿轮能否高效持久稳定的工作直接关系到发动机的工作质量。随着现代工业生产的技术革新，汽车发动机齿轮的制造技术方面也有了很大的突破。在众多工艺方法中，粉末冶金这一工艺制造方式的优势不断展现。其材料的高利用率、低成本，低能源消耗以及较好的性能迅速在行业里发展。我所实习的苏州米巴精密零部件（中国）有限公司是专门从事粉末冶金制造汽车发动机变速箱部件的企业。其拥有专业的制造设备以及精良的制造技术，同时涉及的范围较广，包括发动机部件、变速箱齿毂、油泵滑块和转子和电动机配件。在实习生产实践中，我对粉末冶金这个行业 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
有了初步的认识，也见识到先进的生产设备以及制造工艺，期间接触最多的就是1148这个产品。本文介绍了粉末冶金方法制备1148零件的工艺路径。
一、零件分析
图11所示为齿轮1148的实物图，它用于发动机的正时传动系统，它与转子齿轮相配合进行齿轮传动，而外齿则可以直接与链条啮合传动。此系统是发动机传动系统中不可缺少的一部分。
图12所示为齿轮1148的图纸。图纸采用第一视角画法，主要运用了主视图、左视图、剖视图和放大图等表达方法，其主要目的是让加工人员更直观地确认各个部分的尺寸，快速实施加工作业。该零件是齿轮类零件，其外侧是齿轮，内部是较大的孔洞，且有四个凸台均匀分布，凸起方向为径向，每个凸台内部均有一个椭圆孔和一个方孔。零件的主要尺寸有：定位销距X为
93.01(
?0.19
0
)mm。外齿齿顶圆的直径为90.78mm，齿根圆直径为83.57mm，齿数为46。内部凸台外圆内径为
75.5(
?0.06
0.06
)mm，齿轮内部最小圆直径为
52(
?0.04
0
)mm。该零件的总高
17(
0
0.015
)mm。齿宽为
8.35(
?0.15
0
)mm。凸台内部椭圆孔与方孔的中心在直径为66mm的圆上，且相邻两个椭圆孔的中心角度为90°，两个相邻方孔的中心相距角度也为90°。重要的基准有，基准A（零件的右端面），其粗糙度要求为1.6μm；基准B(4个内部凸台内表面所形成圆柱的轴线；基准C（凸台的侧平面）。
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图11零件主视图
可以看出，由于产品内部空缺过大结构较为复杂，且零件内壁壁厚较薄，外部齿轮与内壁接触紧密生产较为麻烦，且一般都是大批量生产，所以不适合采用机加工整体加工的方式，故选用粉末冶金成型方法。
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图12 零件图
二、粉材及模具选择
粉末冶金制作齿轮产品的原料就是混合好的铁粉，铁粉中的成分可以分为两类：基粉和辅料。基粉有雾化粉和还原粉两种，因为还原粉是通过化学还原反应得到的，所以粉材中不可避免有杂质，故一般采用雾化粉。辅料一般有合金元素、铜、石墨、润滑剂、切削助剂组成。合金元素作用提高产品的机械性能。润滑剂混在其中是压制过程必不可少的，是压制得以顺利进行的必要条件。切削助剂有利于烧结之后的机加工。
在混粉过程中极易发生偏析。所谓偏析就是粉末中某些成分出现分布不均匀的情况。偏析的影响非常大，会弱化材料的性能，甚至有可能直接造成产品的报废。但偏析是不可避免的，只能尽量通过充分地混粉来减少偏析所带来的不良影响。
粉材成分配比直接影响产品的机械性能。为了保证生坯强度，控制产品的尺寸变化率和产品的压制性。我们所生产的1148的粉材配比为：Fe（铁粉）90%95%、Cu（铜）1%2%、C（碳）0.2%0.9%、Cr(铬)0.5%3%、Mn（锰）1.6%2.4%、润滑剂0.2%0.9%、切削助剂一般在0.25%。上述配比既保证了粉材流动性又保证了零件强度。
1148产品的模具有两套，分别用于压制和全整形。在产品压制的过程中不可避免的会产生零件的变形，比如平面度超差，产品的边角压制不到位的现象，因为压制好的坯体不允许进行二次压制所以只能通过整形进行修正。模具一般由三部分组成，组成这三部分的材料也不相同。其中模具的主要工作面内部型芯的材料硬度要求最高所以采用GB30钨钢材料。其他均采用模具钢，其硬度值也很高。如图21为模具的实体图，22为模具的半剖3D模拟图。
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