一种短节距精密链轮的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种短节距精密链轮的制造方法，包括如下步骤（a）链轮形状设计；（b）模具制作；（c）模具装配；（d）选择链轮配料；（e）混合配料；（f）压制成坯；（g）烧结；（h）切削毛坯；（i）铣齿形；（j）参照设计图纸检验毛坯的外观与尺寸；（k）热处理。铸造工具使用简单，多工艺处理毛坯，对毛坯外观与形状进行全面的处理，使得成型链轮精度高、质量优。模具与链轮一条线生产，使链轮的针对性强，在实际使用中功效明显，工作效率高，使用寿命长，从而有效的降低了成本。同时方便于根据不同的要求及用途铸造相应链轮，满足用户不同的需求。
【专利说明】一种短节距精密链轮的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种短节距精密链轮的制造方法。
【背景技术】
[0002]在机械化的今天，链轮广泛的应用于各种行业，如工业、农业、军事、医疗卫生、科技等方面，在各种领域起到举足轻重的作用，在规模大的传动过程中，链轮比齿轮起到更大的作用，链轮是用链条来传动的，齿轮是通过互相啮合来传动的。和齿轮相比，链轮有单排、双排和多排的。适用于低速、重载和高温条件下，传动的功率和速度范围较大，结构紧凑可实现较大的传动比，效率高、使用寿命长，可以用在两轴中心较远的场合。
[0003]虽然链轮的适用场合广泛，但它的生产制作成本是相比齿轮比较大，且制作要求比较高，这就需要一个合理的工艺流程，既要保证质量高又能保证成本最节省化。这就要求我们结合链轮的材料、工序、制造参数、过程分析、提高时间利用率等方面逐个分析。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种短节距精密链轮的制造方法，结合链轮设计图纸，铸造匹配的模具。选取链轮配料，并掺入性能良好的元素，使得成型链轮具有耐磨损、强度大、硬度高、淬透性等特点。利用帕斯卡原理的液压机压制成坯，通过烧结、切削、系齿形、热处理等工序处理毛坯，使得成型的链轮与设计要求的各项参数吻合度高。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种短节距精密链轮的制造方法:其特征在于包括如下步骤:
[0007](a)链轮设计:
[0008]了解链轮的用途、性能及工作条件，明确链轮在产品中的位置、功用及其主要的技术要求，从而确定链轮参数:链轮齿数z=31 ;链轮轮齿采用梯形状齿形，链轮轮齿节距P=9.525mm ;滚子直径比=6.35mm ;链轮分度圆直径Df=94.15mm ;链轮齿根圆直径Di=87.80mm ;链轮齿顶圆直径De=99mm ;链轮最大轮毂直径DH=80mm ;根据确定的链轮各项参数绘制链轮的设计图纸；
[0009](b)模具制作:
[0010]严格遵循链轮的参数以及链轮的设计要求，设计合适的链轮模具，并采用如下步骤制造所述链轮模具:①下料:选取Cr 12MoV钢作为模具的原料，用轧制的方法将其制成矩形棒料；②锻造:将矩形棒料锻造成较大的矩形毛坯；③退火:对锻造后的毛坯进行退火，消除锻造后的毛坯的内应力车床加工成模；⑤热处理模具:淬火、回火处理模具，检查硬度HRC在56-60之间；⑥磨模具平面；⑦磨模具内孔；⑧精加工模具:采用手工研磨模具刃口 测量成型模具:测量成型模具的各项尺寸，确保与模具设计误差在0.1mm以内；
[0011](C)模具装配；
[0012](d)选择链轮配料:
[0013]选择45Mn (优质碳素结构钢)为主配料，并混入少量其他副配料，组成制造链轮的原料；根据链轮的特点，制定各配料的具体质量百分比为:45Mn (优质碳素结构钢)含量占0.95-0.99，钒含量占 0.01-0.015，钨含量占 0.005-0.01，硼含量占 0.001-0.005 ；
[0014](e)混合配料:
[0015]按链轮各配料的具体质量百分比及链轮的生产数量要求，合理称取各配料:45Mn (优质碳素结构钢)粉、钒粉、钨粉、硼粉；依次加入双轴叶片混料机，进行混料作业250-300min,待混料均匀成型后，取出混料确保无其他杂质混入，并清理双轴叶片混料机；
[0016](f)压制成坯:
[0017]根据链轮设计的各项参数，计算每个链轮所需的混料量，并准确称取一个链轮的混料量，先将称取的混料置于所述模具内，然后采用双柱液压机压制混料，双柱液压机将液体静压力施加给混料，实现配料在模具内自动移粉，使混料在模具内均匀分布，最后压制成毛还;
[0018](g)烧结:
[0019]将毛坯置于烧结炉内烧结，经低温预烧阶段、中温升温烧结阶段、高温保温阶段完成烧结过程，保温阶段温度在1100-11201:，烧结25-301^11，然后以0.41: /s冷却，在650-400°C内则以1.5°C /s冷却，完成毛坯烧结；[0020](h)切削毛坯:
[0021]严格按照链轮设计图纸，比对毛坯与设计图纸中链轮的各项参数，确定所需铣齿的量及位置；首先用三爪卡盘将毛坯固定于车床，然后采用如下步骤切削链轮:①平端面；②粗车外圆；③钻中心孔；④拉孔；⑤粗车端面；⑥精车外圆；⑦精车端面；⑦清洗毛坯去毛刺和倒角；⑧检验毛坯；
[0022](i)铣齿形:
[0023]参照链轮设计图纸，采用铣刀对所述毛坯进行铣齿；铣齿之前，在机床上安装固定胎具，根据链轮直径大小在所述毛坯上放置伞形支架，用以加固铣齿时的刚性和平稳性，然后比对所述毛坯的规格尺寸与设计图纸中链轮的各项参数，确定所需铣齿的量及位置；待铣齿完成后，清洗所述毛坯，检验齿形规格尺寸，确保与设计参数的误差范围在0.05mm以内；
[0024](j)参照设计图纸检验毛坯的外观与尺寸；
[0025](k)热处理:
[0026]将毛坯在淬火炉中加热，升温至Ac3 (727_912°C)，然后在水中快速冷却；接着对毛坯重新加热升温至Acl (757-962°C)，经保温后，将毛坯置于油环境中冷却成成型链轮；待检测强度要求在40-50HRC范围内后，清洗链轮后入仓。
[0027]本发明由于采用上述技术方案，具有以下有益效果:
[0028]铸造工具使用简单，多工艺处理毛坯，对毛坯外观与形状进行全面的处理，使得成型链轮精度高、质量优。模具与链轮一条线生产，使链轮的针对性强，在实际使用中功效明显，工作效率高，使用寿命长，从而有效的降低了成本。同时方便于根据不同的要求及用途铸造相应链轮，满足用户不同的需求。链轮配料中掺入多种元素，有效改善了链轮各方面的性能，包括:耐磨性、耐腐蚀性、强度、硬度、淬透性、韧性、热稳定性等。
【专利附图】
【附图说明】[0029]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0030]图1为本发明短节距精密链轮的示意图；
[0031]图2为本发明铣齿形用的一种铣刀。
【具体实施方式】
[0032]本发明一种短节距精密链轮的制造方法，采用模具和链轮一条线的生产方式。确定链轮设计要求，按照设计要求制作对应模具。选择链轮制作配料，掺入性能优良的元素，通过双轴叶片混料机均匀混合配料。利用双柱液压机的液体静压力压制混料成坯，在烧结炉内烧结加固，经切削、铣齿形和热处理工序处理毛坯的外观、形状及轮齿，从而制得成型的链轮。
[0033]本发明需要准备的如下材料及设备:
[0034]1、材料:Crl2MoV钢、45Mn (优质碳素结构钢)粉、钒粉、钨粉、硼粉。
[0035]2、机具设备:CA6140机床、三爪卡盘、专用夹具、X62W万能铣床、双轴叶片混料机、双柱液压机、烧结炉、淬火炉、各测量工具。
[0036]本发明包括如下步骤:
[0037](a)链轮设计:
[0038]了解链轮的用途、性能及工作条件，明确链轮在产品中的位置、功用及其主要的技术要求，从而确定链轮参数如下表所示:
[0039]
链轮齿 轮齿节 滚子直分度圆齿根圆 齿顶圆最大轮毂
参数
数Z 距P 径K 直径Df 直径Di 直径Db 直径Dii数值 31 个 9.525mm 6.35ram 94.15腿 87.80mm 99mm 80mm
[0040]根据确定的链轮各项参数绘制链轮的设计图纸；链轮的设计原则主要满足三方面:即啮合要求、使用要求、工艺性与精度要求，具体如下:
[0041]①保证链条能顺利的啮入与啮出，不会有干涉现象；
[0042]②具有足够的容纳链条节距伸长的能力；
[0043]③具有合理的作用角；
[0044]④齿廓曲线与链传动工况相适应；
[0045]⑤有利于啮入和防止因链条跳动而跳链；
[0046]⑥加工工艺性好。
[0047]目前我国所执行的链轮标准为GB1244-85齿形。
[0048](b)模具制作:
[0049]严格遵循链轮的参数以及链轮的设计图纸，设计合适的链轮模具，并采用如下步骤制造链轮模具:①下料:选取Crl2MoV钢作为模具的原料，用轧制的方法将其制成矩形棒料；②锻造:将矩形棒料锻造成较大的矩形毛坯；③退火:对锻造后的毛坯进行退火，消除锻造后的毛坯的内应力，并改善其加工性能车床加工成模:车下端面，然后掉头车上端面，留磨削余量为0.3-0.5mm ;⑤热处理模具:淬火、回火处理模具，检查硬度HRC在56-60之间；⑥磨模具平:在平面磨床上磨上下两端面；⑦磨模具内孔；⑧精加工模具:采用手工研磨模具刃口测量成型模具:测量成型模具的各项尺寸，确保与模具设计误差在0.1mm以内；
[0050](C)模具装配；
[0051]要制造出一副合格的模具，除了保证模具零件的加工精度外，还必须做好装配工作。装配是模具制造过程的一个重要环节，装配质量的好坏将直接影响产品的质量和模具的使用寿命，装配工艺过程包括装配前的准备工作、装配工作、调整和精度检验；
[0052](d)选择链轮配料:
[0053]选择45Mn (优质碳素结构钢)为主配料，45Mn (优质碳素结构钢)的化学成份包括:碳C、硅S1、锰Mn、硫S、磷P、铬Cr、镍N1、铜Cu。并混入少量其他副配料，组成制造链轮的原料；根据链轮的特点，制定各配料的质量份如下表所示:
[0054]
【权利要求】
1.一种短节距精密链轮的制造方法:其特征在于包括如下步骤: (a)链轮设计: 了解链轮的用途、性能及工作条件，明确链轮在产品中的位置、功用及其主要的技术要求，从而确定链轮参数:链轮齿数z=31 ;链轮轮齿采用梯形状齿形，链轮轮齿节距P=9.525mm ;滚子直径^=6.35mm ;链轮分度圆直径Df=94.15mm ;链轮齿根圆直径Di=87.80mm ;链轮齿顶圆直径De=99mm ;链轮最大轮毂直径DH=80mm ;根据确定的链轮各项参数绘制链轮的设计图纸； (b)模具制作: 严格遵循链轮的参数以及链轮的设计要求，设计合适的链轮模具，并采用如下步骤制造所述链轮模具:①下料:选取Crl2MoV钢作为模具的原料，用轧制的方法将其制成矩形棒料；②锻造:将矩形棒料锻造成较大的矩形毛坯；③退火:对锻造后的毛坯进行退火，消除锻造后的毛坯的内应力车床加工成模；⑤热处理模具:淬火、回火处理模具，检查硬度HRC在56-60之间；⑥磨模具平面；⑦磨模具内孔；⑧精加工模具:采用手工研磨模具刃口 ；⑨测量成型模具:测量成型模具的各项尺寸，确保与模具设计误差在0.1mm以内； (c)模具装配； (d)选择链轮配料: 选择45Mn (优质碳素结构钢)为主配料，并混入少量其他副配料，组成制造链轮的原料；根据链轮的特点，制定各配料的质量份为:45Mn (优质碳素结构钢)粉质量份为95-99,1凡粉质量份为1-1.5,鹤粉质量份为0.5-1,硼粉质量份为0.1-0.5 ； Ce)混合配料: 按链轮各配料的具体质量百分比及链轮的生产数量要求，合理称取各配料:45Mn (优质碳素结构钢)粉、钒粉、钨粉、硼粉；依次加入双轴叶片混料机，进行混料作业250-300min，待混料均匀成型后，取出混料确保无其他杂质混入，并清理双轴叶片混料机； (f)压制成坯: 根据链轮设计的各项参数，计算每个链轮所需`的混料量，并准确称取一个链轮的混料量，先将称取的混料置于所述模具内，然后采用双柱液压机压制混料，双柱液压机将液体静压力施加给混料，实现配料在模具内自动移粉，使混料在模具内均匀分布，最后压制成毛坯； (g)烧结: 将所述毛坯置于烧结炉内烧结，经低温预烧阶段、中温升温烧结阶段、高温保温阶段完成烧结过程，保温阶段温度在1100-1120°C，烧结25-30min，然后以0.4°C /s冷却，在650-400°C内则以1.5°C /s冷却，完成所述毛坯烧结； (h)切削所述毛坯: 严格按照链轮设计图纸，比对所述毛坯的规格尺寸与设计图纸中链轮的各项参数，确定所需铣齿的量及位置；首先用三爪卡盘将所述毛坯固定于车床，然后采用如下步骤切削链轮:①平端面；②粗车外圆；③钻中心孔；④拉孔；⑤粗车端面；⑥精车外圆精车端面清洗所述毛坯去毛刺和倒角检验所述毛坯； (i)铣齿形: 参照链轮设计图纸，采用铣刀对所述毛坯进行铣齿；铣齿之前，在机床上安装固定胎具，根据链轮直径大小在所述毛坯上放置伞形支架，用以加固铣齿时的刚性和平稳性，然后比对所述毛坯的规格尺寸与设计图纸中链轮的各项参数，确定所需铣齿的量及位置；待铣齿完成后，清洗所述毛坯，检验齿形规格尺寸，确保与设计参数的误差范围在0.05mm以内；(j)参照设计图纸检验所述毛坯的外观与尺寸； (k)热处理: 将所述毛坯在淬火炉中加热，升温至Ac3 (727-912°C)，然后在水中快速冷却；接着对所述毛坯重新加热升温至Acl(757-962°C)，经保温5h后，将毛坯置于油环境中冷却成成型链轮；待 检测强度要求在40-50HRC范围内后，清洗链轮后入仓。
【文档编号】F16H55/08GK103697144SQ201310680557
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】郑月参 申请人:嵊州市特种链轮有限公司