汽车同步器齿毂的粉末冶金加工工艺分析
【摘要】这篇论文是主要讲述了汽车变速器同步齿毂的粉末冶金加工工艺过程的分析。粉末冶金技术是一种材料制备与成型的技术，粉末冶金技术是将金属粉末（金属粉末与非金属粉末混合物）作为原料，经过压制机成型与烧结炉烧结硬化，得到基本机械物理性能的齿毂零件后，经过喷砂，forming成型等后处理方法进一步提高齿毂零件的表面硬度与尺寸精度，达到同步器齿毂的性能要求。这是典型的粉末冶金加工工艺路线，粉末冶金技术较传统齿毂加工方法实现了少切削甚至无切削加工，是一种高效率，低成本，节能环保的技术种类，粉末冶金工艺在解决新型材料和高科技问题上起到了很大的作用。
目录
引言 4
一、 齿毂零件的图纸分析.5
二、压制工艺（Compacting).7
粉末压制定义.7
粉末原材料选用.7
粉末压制机选用及成型过程.7
压制工艺生产注意事项.9
三、烧结工艺（Sintering)11
烧结原理.11
烧结设备选用及烧结过程.11
烧结工艺注意事项.11
后处理（喷砂、Forming).14
喷砂工艺分析.14
1.喷砂原理14
2.喷砂设备及喷砂注意事项14
Forming（同步齿毂整形）15
1.Forming原理及作用.15
2.Forming工序注意事项及处理办法.15
总结.17
谢辞.18
参考文献.19
引言
随着汽车行业发展越来越广泛，技术越来越发达，汽车粉末冶金零部件的需求量也越来越大，据统计现在平均每辆汽车上粉末冶金零部件制品包含量至少有6千克，这就意味着这些汽车零部件要具有良好的力学性能以及简易，低成本的加工工艺来保障汽车各部分的协作和汽车的寿命，最重要的是尽可能的降低车辆事故的发生，粉末冶金也恰好有着以下几个优点：
（一）粉末冶金技术可以尽可能的减少零部件合金成分的偏聚，从而降低金属疲
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
劳所导致的零部件断裂等现象；
（二）粉末冶金技术能通过很多种合金成分或稀土成分的混合生产出例如高温材料，粉末耐腐蚀不锈钢，高速钢等特种金属；
（三） 粉末冶金技术相比较零件铣削加工有着几乎不需要加工的优点，降低了生产资源的浪费，而且配合着自动化批量生产有效的减少了能源消耗；
（四）粉末冶金的原材料可以从废弃钢铁，普通铁矿石，炼钢的废渣中提取出来，很好的利用回收了再生资源，减少了资源的浪费。
一、齿毂零件的图纸分析
论文中所选用的齿毂零件是米巴精密零部件（中国）有限公司为德国HOERGIBER(贺尔碧格）传动技术有限公司生产制造的汽车变速箱同步器齿毂零件，公司内部零件生产编号1.6.379，生产识别号2022，如图11所示，生产归属于HUB生产线，同步器齿毂安装在汽车变速器上，主要目的就是为了让汽车换档时齿轮间互相啮合可以实现同步转动的装置，齿毂工作时转速一般为3500r/min,?在换挡的时候，应该让准备开始啮合的那对齿轮的接合齿圈得到相同的圆周速度?（即同步），才可以平合地挂上挡。不然的话，两个齿轮的齿圈之间会出现噪音和冲击的声音，严重影响了齿轮的寿命，为方便汽车行驶中换挡，汽车变速器就在每级速度挡间设置同步器，让相互啮合的某一对齿轮先进行同步，然后再进行啮合。
图11 图12
如图11所示，就是生产编号1.6.379齿毂零件实物图，生产此类零件的工艺路线：
1.整备制模，准备型号配对的铁基粉末，从模具部领取压制此零件的整套模具并换型；
2.调试成功后开始压制生产，即将粉末送入模腔内经高压压实成零件初始形状的生坯；
3.零件生坯在烧结炉内烧结，硬化，得到零件基本的物理机械性能；
4.后处理：对烧结硬化后的零件进行喷砂，去除表面的毛刺，提高金属抗疲劳性，提高表面硬度，达到基本外观要求，然后进行forming成型，提高零件外齿内齿及表面的尺寸精度达到客户要求；
5.最后经过终检，再次检查零件外观有无瑕疵 不良现象后，包装交付客户。
每生产一批次工单需要进行产品审核，如图12所示，包括零件各尺寸精度，零件硬度分布，材料材质证明等客户要求，审核符合条件后则放行生产并交付客户使用。
零件由带内花键齿的中心圆柱体和带有6片花键齿的外齿组成，花键外齿作用于外部包围的同步器接合套，与同步器相配合的还有滑块槽口，半圆凹形油槽等组成，零件中凸台圆柱面为HUB面，连接外键齿毂的大直径圆柱体为WEB面，齿毂零件生产时需要测量的尺寸参数有如下：
1.齿高 21.73021.870；2.齿部平行度 0.0000.060；
3.重量 583.00586.00；4.径向跳动 0.0000.080；
5.HUB高度 21.30021.420；6.HUB平行度 0.0000.040；
7.HUB到齿部的高度 0.5800.860；8.HUB到WEB的高度 6.9407.080；
9.WEB到齿部的高度 7.6607.800；【mm为测量单位】，零件尺寸需保持在参数范围内，如图13所示。
图13
图14 图15
图14所示，379齿毂外齿间齿距为3.5mm球，内齿间齿距为1.75mm球，图15所示为379齿毂内齿局部放大视图，齿顶圆直径为35mm，因为是短齿，所以齿顶高系数ha取标准值0.8,内齿齿牙数为36，所以379内齿模数约等于1.外齿齿顶圆直径102，齿顶高系数为1，齿牙数36，外齿模数约等于3。
二、压制工艺（Compacting)
（一）粉末压制的定义
粉末压制就是将金属粉末通过压制机在模腔内密实成一定形状，一定尺寸内部孔隙度和强度的坯块的工艺，如图22所示为压制成型的生坯{注：由于当下没有生产1.6.379齿毂工单，所以用结构类似零件生坯代替}，生坯表面呈铁粉的暗黑色，毛刷机刷过后表面无光泽，易碎，不能受到磕碰。压制工艺是重要性仅次于烧结工艺的基本的一个粉末冶金工艺，压制工序在以下几个方面限制及决定了整个粉末冶金生产过程；
目录
引言 4
一、 齿毂零件的图纸分析.5
二、压制工艺（Compacting).7
粉末压制定义.7
粉末原材料选用.7
粉末压制机选用及成型过程.7
压制工艺生产注意事项.9
三、烧结工艺（Sintering)11
烧结原理.11
烧结设备选用及烧结过程.11
烧结工艺注意事项.11
后处理（喷砂、Forming).14
喷砂工艺分析.14
1.喷砂原理14
2.喷砂设备及喷砂注意事项14
Forming（同步齿毂整形）15
1.Forming原理及作用.15
2.Forming工序注意事项及处理办法.15
总结.17
谢辞.18
参考文献.19
引言
随着汽车行业发展越来越广泛，技术越来越发达，汽车粉末冶金零部件的需求量也越来越大，据统计现在平均每辆汽车上粉末冶金零部件制品包含量至少有6千克，这就意味着这些汽车零部件要具有良好的力学性能以及简易，低成本的加工工艺来保障汽车各部分的协作和汽车的寿命，最重要的是尽可能的降低车辆事故的发生，粉末冶金也恰好有着以下几个优点：
（一）粉末冶金技术可以尽可能的减少零部件合金成分的偏聚，从而降低金属疲
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
劳所导致的零部件断裂等现象；
（二）粉末冶金技术能通过很多种合金成分或稀土成分的混合生产出例如高温材料，粉末耐腐蚀不锈钢，高速钢等特种金属；
（三） 粉末冶金技术相比较零件铣削加工有着几乎不需要加工的优点，降低了生产资源的浪费，而且配合着自动化批量生产有效的减少了能源消耗；
（四）粉末冶金的原材料可以从废弃钢铁，普通铁矿石，炼钢的废渣中提取出来，很好的利用回收了再生资源，减少了资源的浪费。
一、齿毂零件的图纸分析
论文中所选用的齿毂零件是米巴精密零部件（中国）有限公司为德国HOERGIBER(贺尔碧格）传动技术有限公司生产制造的汽车变速箱同步器齿毂零件，公司内部零件生产编号1.6.379，生产识别号2022，如图11所示，生产归属于HUB生产线，同步器齿毂安装在汽车变速器上，主要目的就是为了让汽车换档时齿轮间互相啮合可以实现同步转动的装置，齿毂工作时转速一般为3500r/min,?在换挡的时候，应该让准备开始啮合的那对齿轮的接合齿圈得到相同的圆周速度?（即同步），才可以平合地挂上挡。不然的话，两个齿轮的齿圈之间会出现噪音和冲击的声音，严重影响了齿轮的寿命，为方便汽车行驶中换挡，汽车变速器就在每级速度挡间设置同步器，让相互啮合的某一对齿轮先进行同步，然后再进行啮合。
图11 图12
如图11所示，就是生产编号1.6.379齿毂零件实物图，生产此类零件的工艺路线：
1.整备制模，准备型号配对的铁基粉末，从模具部领取压制此零件的整套模具并换型；
2.调试成功后开始压制生产，即将粉末送入模腔内经高压压实成零件初始形状的生坯；
3.零件生坯在烧结炉内烧结，硬化，得到零件基本的物理机械性能；
4.后处理：对烧结硬化后的零件进行喷砂，去除表面的毛刺，提高金属抗疲劳性，提高表面硬度，达到基本外观要求，然后进行forming成型，提高零件外齿内齿及表面的尺寸精度达到客户要求；
5.最后经过终检，再次检查零件外观有无瑕疵 不良现象后，包装交付客户。
每生产一批次工单需要进行产品审核，如图12所示，包括零件各尺寸精度，零件硬度分布，材料材质证明等客户要求，审核符合条件后则放行生产并交付客户使用。
零件由带内花键齿的中心圆柱体和带有6片花键齿的外齿组成，花键外齿作用于外部包围的同步器接合套，与同步器相配合的还有滑块槽口，半圆凹形油槽等组成，零件中凸台圆柱面为HUB面，连接外键齿毂的大直径圆柱体为WEB面，齿毂零件生产时需要测量的尺寸参数有如下：
1.齿高 21.73021.870；2.齿部平行度 0.0000.060；
3.重量 583.00586.00；4.径向跳动 0.0000.080；
5.HUB高度 21.30021.420；6.HUB平行度 0.0000.040；
7.HUB到齿部的高度 0.5800.860；8.HUB到WEB的高度 6.9407.080；
9.WEB到齿部的高度 7.6607.800；【mm为测量单位】，零件尺寸需保持在参数范围内，如图13所示。
图13
图14 图15
图14所示，379齿毂外齿间齿距为3.5mm球，内齿间齿距为1.75mm球，图15所示为379齿毂内齿局部放大视图，齿顶圆直径为35mm，因为是短齿，所以齿顶高系数ha取标准值0.8,内齿齿牙数为36，所以379内齿模数约等于1.外齿齿顶圆直径102，齿顶高系数为1，齿牙数36，外齿模数约等于3。
二、压制工艺（Compacting)
（一）粉末压制的定义
粉末压制就是将金属粉末通过压制机在模腔内密实成一定形状，一定尺寸内部孔隙度和强度的坯块的工艺，如图22所示为压制成型的生坯{注：由于当下没有生产1.6.379齿毂工单，所以用结构类似零件生坯代替}，生坯表面呈铁粉的暗黑色，毛刷机刷过后表面无光泽，易碎，不能受到磕碰。压制工艺是重要性仅次于烧结工艺的基本的一个粉末冶金工艺，压制工序在以下几个方面限制及决定了整个粉末冶金生产过程；
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