粉末冶金工藝優(yōu)缺點分析

齒輪制造有滾齒，銑齒，插齒等等各種工藝，但還有一種齒輪是用金屬粉末壓出來的，也就是粉末冶金工藝。先來看看有什么不同：

Part.1

粉末冶金工藝詳解

粉末冶金齒輪是各種汽車發(fā)動機中普遍使用的，雖然在大批量的情況下非常經(jīng)濟實用，不過在其他方面也有待改進的地方。

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粉末冶金工藝優(yōu)缺點分析

粉末冶金是用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。

優(yōu)點：

1.一般粉末冶金齒輪制造工序少。

2.用粉末冶金法制造齒輪時，材料利用率可達95%以上。

3.粉末冶金齒輪的重復(fù)性非常好。因為粉末冶金齒輪是用模具壓制成形的，在正常使用條件下，一副模具約可壓制幾萬至幾十萬件齒輪壓坯。

4.粉末冶金法可將幾個零件一體化制造。

5.粉末冶金齒輪的材料密度是可控的。

6.在粉末冶金生產(chǎn)中，為便于成形后從壓模中脫出壓坯，壓模工作面的粗糙度都非常好。

缺點：

1.必須要批量生產(chǎn)，一般來說，批量5000件以上比較適合用粉末冶金工藝生產(chǎn)；

2.尺寸大小受到壓機壓制能力的限制。壓機一般都幾噸到幾百噸壓力，直徑基本是在110MM以內(nèi)都可以制作成粉末冶金；

3.粉末冶金齒輪受結(jié)構(gòu)限制。由于壓制和模具上的原因，一般不適宜生產(chǎn)蝸輪、人字形齒輪和螺旋角大于35°的斜齒輪。斜齒輪一般建議把斜齒設(shè)計在15°以內(nèi)；

4.粉末冶金齒輪的厚度受到限制。模腔深度和壓機行程必須是齒輪厚度的2～2.5倍，同時考慮到齒輪高度縱向密度的均勻性，因此粉末冶金齒輪的厚度也是很重要的。

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粉末冶金工藝基本流程

1.制粉是將原料制成粉末的過程，常用的制粉方法有氧化物還原法和機械法。

2.混料是將各種所需的粉末按一定的比例混合，并使其均勻化制成坯粉的過程。分干式、半干式和濕式三種，分別用于不同要求。

3.成形是將混合均勻的混料，裝入壓模重壓制成具有一定形狀、尺寸和密度的型坯的過程。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成型。加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型。

4.燒結(jié)是粉末冶金工藝中的關(guān)鍵性工序。成型后的壓坯通過燒結(jié)使其得到所要求的最終物理機械性能。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。除普通燒結(jié)外，還有松裝燒結(jié)、熔浸法、熱壓法等特殊的燒結(jié)工藝。

5.燒結(jié)后的處理，可以根據(jù)產(chǎn)品要求的不同，采取多種方式。如精整、浸油、機加工、熱處理及電鍍。此外，近年來一些新工藝如軋制、鍛造也應(yīng)用于粉末冶金材料燒結(jié)后的加工，取得較理想的效果。

Part.2

常見齒輪加工方式中的裝夾系統(tǒng)

粉末冶金是大批量制齒輪的一種方法，而常見的滾齒、插齒等工藝看起來能更好的應(yīng)對多品種小批量的需求，此時它們的裝夾系統(tǒng)就很有講究了。

從普通車加工→滾齒加工→插齒加工→剃齒加工→硬車加工→磨齒加工→珩磨加工→鉆孔→內(nèi)孔磨削→焊接→測量，為這個過程配置合適的裝夾系統(tǒng)顯得尤為重要。

1.普通車加工

在普通車加工中，齒輪毛胚件通常被夾持在垂直或者水平的車削機床上。對于自動夾持的夾具，絕大多數(shù)不需在主軸另一邊加裝輔助穩(wěn)定裝置。

2.滾齒加工

因為出眾的經(jīng)濟性，滾齒加工是一種用于生產(chǎn)外齒輪，圓柱齒輪的切削工藝。滾齒加工不僅在汽車工業(yè)中，而且還在大型的工業(yè)變速器制造中被廣泛運用，但是前提是不會受到被加工工件的外輪廓的限制。

3.插齒加工

插齒這種加工齒輪的工藝，主要用在不能滾齒加工的情況下。這種加工方式主要被適用于齒輪的內(nèi)齒加工，以及一些受結(jié)構(gòu)干擾齒輪的外齒加工。

4.剃齒加工

剃齒加工是一種齒輪的精加工工藝，切削時帶有對應(yīng)于齒輪齒形的刀身。這種工藝具有很高的生產(chǎn)經(jīng)濟性，因此已經(jīng)在工業(yè)中被廣泛運用。

5.硬車加工

硬車加工使取代昂貴的研磨工藝成為可能。為了使其正常運行，系統(tǒng)的各個部分和加工部分相對應(yīng)的連接在一起。選用正確的機床和夾具、切削工具決定了車削效果的好壞。

6.磨齒加工

當(dāng)今為了成功達到齒輪生產(chǎn)中所必須的精度，在很多情況下，齒面的硬質(zhì)精加工是必不可少的。在量產(chǎn)中，一種很經(jīng)濟有效的加工方式。另一方面，類似于樣品加工，當(dāng)使用可調(diào)節(jié)的研磨工具時，磨齒加工就會體現(xiàn)更大的靈活性。

7.珩磨加工

珩磨加工是運用無定形切削角度，對硬質(zhì)齒輪進行最終精加工的工藝。珩磨加工不僅具有很高的經(jīng)濟性，而且能使被加工齒輪具有低噪音的光滑表面。相對于研磨，珩磨加工的切削速度很低（0,5至10m/s），因此避免了切削發(fā)熱對齒輪加工的損害。更確切的說，在被加工齒面上產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，對設(shè)備的承載能力產(chǎn)生一定的積極作用。

使用法蘭式夾具進行珩磨加工的案例：

8.鉆孔

鉆孔是一種旋轉(zhuǎn)切削的加工工藝。刀具的轉(zhuǎn)軸和被加工孔的中心是在軸向是完全吻合的，且與刀具在軸向的進給方向是一致的。切削運動的主軸應(yīng)于刀具保持一致，和進給運動方向無關(guān)。

使用SG夾具系統(tǒng)進行鉆孔加工的案例：

9.內(nèi)孔研磨

內(nèi)孔研磨是一種無定形切削角度的機械加工工藝。比較其他的切削加工工藝，研磨對硬質(zhì)金屬具有很高的尺寸和成形精度，尺寸精度（IT 5—6），很小的震紋痕高質(zhì)量的表面精度（Rz = 1-3μm）等優(yōu)點。

使用薄膜夾持SM系統(tǒng)進行內(nèi)孔研磨加工案例：

10.電容放電焊接

電容放電焊接屬于電阻焊接加工工藝。電容放電焊接通過很快的電流增加，相當(dāng)短的焊接時間，及很高的焊接電流來實現(xiàn)。因此，電容放電焊接具有很多優(yōu)點。對于日益增長的能源價格，電容放電焊接的經(jīng)濟性和高效性顯得尤為重要。

使用焊接夾具系統(tǒng)進行電容放電焊接案例：

11.測量

齒輪的檢測非常廣泛的，其必須根據(jù)齒輪的不同形式來進行調(diào)整。在齒輪的測量中，通過長度，角度的測量，以及特殊的齒輪工藝測量，來確定齒輪的各個不同重要參數(shù)。

使用法蘭式SP夾具系統(tǒng)測量案例：

以上是齒輪的粉末冶金加工演示，以及在插齒、滾齒等加工方式下的夾具系統(tǒng)示例，具體的選擇除了看批量大小之外，也要結(jié)合實際合理分析，方便制造工藝的實現(xiàn)。

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