專利名稱：一種減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于減速起動機技術領域，涉及一種減速起動機內(nèi)齒輪，特別是一種減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法。
背景技術：
減速起動機為在起動機的電樞軸與驅(qū)動齒輪之間裝有齒輪減速器的起動機。它是 汽車啟動系統(tǒng)中將蓄電池的電能轉(zhuǎn)換成機械能，進而啟動發(fā)動機運轉(zhuǎn)。減速起動機的齒輪 減速器有外嚙合式、內(nèi)嚙合式、行星齒輪式等三種不同形式。內(nèi)齒輪是行星齒輪式減速起動 機中的一個零件。目前，減速起動機內(nèi)齒輪是通過以下步驟制作的首先在略大于內(nèi)齒輪外徑的棒 料上截取適當長度的塊料，然后在塊料軸芯處鉆一與內(nèi)齒輪內(nèi)徑相當?shù)耐?，最后采用齒 輪加工機床加工出所需的齒。采用上述的制作方法生產(chǎn)內(nèi)齒輪存在著以下缺陷1、生產(chǎn)所 需的棒料直徑較大，即生產(chǎn)所需原材料的要求較高，這必然提高了所需原材料的成本；2、棒 料中部被切削成為廢料，顯然存在著原材料利用率低，這也造成了資源的浪費；3、采用齒輪 加工機床加工生產(chǎn)效率低，即所需的生產(chǎn)成本較高；4、采用該方法加工出的內(nèi)齒輪還存在 機械性能差、使用壽命低的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術存在上述問題，提出了一種生產(chǎn)效率高且節(jié)約原 材料的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法。本發(fā)明的目的可通過下列技術方案來實現(xiàn)一種減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法， 其特征在于，它包括如下步驟A、下料先在采用金屬材料制成的棒料上截取與內(nèi)齒輪長度相適應的塊料；然后 在塊料的軸心鉆一通孔，得到坯料；B、擴孔將坯料放置在模具上，采用液壓機擠壓坯料的通孔內(nèi)側(cè)使坯料的外徑和 通孔的直徑增大，得到過程品；C、加工內(nèi)齒將過程品放置在模具上，模具上具有凸頭，凸頭的外側(cè)具有與內(nèi)齒輪 兩相鄰齒牙間隙一一對應的凸條，凸頭與過程品的通孔相對，采用液壓機驅(qū)動凸頭移動使 凸頭擠壓過程品通孔的內(nèi)側(cè)；在過程品內(nèi)側(cè)形成齒牙，得到半成品；D、表面處理采用機床切削半成品的兩端面，使半成品的長度符合要求，得到成
P
ΡΠ O在步驟A中將棒料固定在鋸床上進而將棒料鋸成所需長的塊料，采用鋸床下料具 有操作方便和效率高的優(yōu)點。在步驟B中的過程品采用冷擠壓擴孔，采用該方法具有具有 生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。在在步驟B中半成品內(nèi)壁上的齒牙通過冷擠壓成型，由此本內(nèi)齒輪的 強度較高和齒牙表面粗糙度低的優(yōu)點，同時還具有生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。在上述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法中，所述的步驟A中的金屬為合金結構鋼。合金結構鋼用作機械零件和各種工程構件并含有一種或數(shù)種一定量的合金元素的鋼； 如 20CrMo 和 20Cr。 在上述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法中，所述的步驟A中的棒料直徑為內(nèi)齒輪 直徑的0. 5 0. 7倍；塊料的長度比減速起動機內(nèi)齒輪的長度略長。在上述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法中，所述的步驟A中坯料還需依次經(jīng)過退 火、拋丸、磷化和皂化。本步驟中的退火為球化退火，它是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持 足夠時間，然后以適宜速度冷卻。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除殘余應力，穩(wěn)定尺 寸，減少變形與裂紋傾向；細化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷，提高塑性，金屬延伸性。本步驟中的拋丸是將坯料放置在拋丸機內(nèi)，利用拋丸器拋出的高速彈丸清理工件 表面氧化皮的設備，其目的在于清除工件表面氧化皮，避免氧化皮損壞冷擠壓中的模具。本步驟中的磷化是一種化學與電化學反應形成磷酸鹽化學轉(zhuǎn)化膜的過程，皂化是 酯在堿的作用下水解生成羧酸鹽和醇的反應，其目的在于提高金屬的流動性，減少零件與 模具的摩擦力。在上述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法中，所述的退火的具體步驟為首先將坯 料加熱到750°C 770°C，保溫7. 8 8. 2小時；然后隨爐緩慢冷卻690°C 710°C，保溫 5. 8 6. 2小時；最后隨爐緩慢冷卻后出爐。在上述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法中，所述的步驟B中得到過程品更具體的 步驟為a、將坯料放置在對應的模具上，采用液壓機擠壓坯料的通孔內(nèi)側(cè)使坯料的外徑和通 孔的直徑均增大，得到初級過程品；b、將初級過程品放置在對應的模具上，采用液壓機擠壓 初級過程品的通孔內(nèi)側(cè)使初級過程品的外徑和通孔的直徑均增大，得到中級過程品；C、將 中級過程品放置在對應的模具上，采用液壓機擠壓中級過程品的通孔內(nèi)側(cè)使中級過程品通 孔的直徑增大，最終得到過程品。在上述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法中，所述的步驟B中過程品還需經(jīng)過將過 程品加熱至150°C 170°C，保溫2小時的應力退火。在上述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法中，所述的步驟B中液壓機施加的壓力為 15 20Mpa。在上述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法中，所述的步驟C中液壓機施加的壓力為 15 20Mpa。在上述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法中，所述的步驟D中成品還需依次經(jīng)過滲 碳、淬火、回火和拋丸。與現(xiàn)有技術相比，本減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法具有以下優(yōu)點1、采用本方法制作內(nèi)齒輪降低了所需棒料的直徑，即降低了生產(chǎn)所需原材料的要 求和成本。2、坯料上的通孔與現(xiàn)有技術相比，其直徑大大的縮小，即減少了廢料的產(chǎn)生及提 高原材料的利用率。3、過程品和半成品均采用冷擠壓成型，由此本內(nèi)齒輪的強度和現(xiàn)有技術有較大提 高。同時，采用冷擠壓還具有生產(chǎn)效率高和得到的內(nèi)齒輪表面粗糙度低的優(yōu)點。4、坯料經(jīng)過退火、拋丸、磷化和皂化后提高了金屬的延伸性，降低了坯料和模具之 間的摩擦力，進而提高了模具的使用壽命。
圖1是發(fā)明中塊料的立體結構示意圖。圖2是發(fā)明中坯料的立體結構示意圖。圖3是發(fā)明中初級過程品的立體結構示意圖。圖4是發(fā)明中用于制作內(nèi)齒輪初級過程品模具的結構示意圖。圖5是發(fā)明中中級過程品的立體結構示意圖。圖6是發(fā)明中用于制作內(nèi)齒輪中級過程品模具的結構示意圖。圖7是發(fā)明中過程品的立體結構示意圖。圖8是發(fā)明中用于制作內(nèi)齒輪過程品模具的結構示意圖。圖9是發(fā)明中半成品的立體結構示意圖。圖10是發(fā)明中用于制作內(nèi)齒輪半成品模具的結構示意圖。圖中，1、塊料；2、坯料；3、初級過程品；4、中級過程品；5、過程品；6、半成品；7、通 孔；8、凸臺；9、模具；91、下模；911、凹槽；92、上模；921、凸頭；922、凸條；10、齒牙；11、液壓 機；111、工作臺；112、主軸。
具體實施例方式以下是本發(fā)明的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述， 但本發(fā)明并不限于這些實施例。實施例一本減速起動機內(nèi)齒輪制作方法中，選用制作本減速起動機內(nèi)齒輪的金屬棒料為 20CrMo棒料，進而確定在冷擠壓步驟中應控制斷面收縮率83% 90%，該斷面收縮率優(yōu)選 數(shù)值為86% 87%。按照減速起動機內(nèi)齒輪的尺寸選用所需直徑的棒料并用鋸床將上述 的棒料切割成所需長度的塊料1 ；棒料的直徑為內(nèi)齒輪直徑的0. 5 0. 7倍，塊料1的長度 比減速起動機內(nèi)齒輪的長度略長，其結構如圖1所示。選用鉆床在塊料1的軸心處鉆一通孔7，進而得到坯料2，坯料2的體積略大于內(nèi) 齒輪的體積，如圖2所示。將坯料2放置在合適的退火爐內(nèi)進行球化退火加工，其具體步驟和條件為首先 將坯料2加熱到750V 770。C，保溫7. 8 8. 2小時，該時間優(yōu)選為8小時；然后隨爐緩慢 冷卻690°C 710°C，保溫5. 8 6. 2小時，該時間優(yōu)選為6小時；最后隨爐緩慢冷卻后出 爐。坯料2經(jīng)過球化退火后降低了金屬的硬度，特別是采用二段退火進一步降低金屬的硬 度，即提高坯料2的塑性，金屬延伸性，使金屬達到設計時金屬應達到的斷面收縮率要求， 進而保證金屬在接下來的連續(xù)三道冷擠壓步驟中的質(zhì)量。坯料2經(jīng)球化退火后在表面會形成氧化皮，于是將該坯料2放置在拋丸機內(nèi)進行 拋丸加工，直至去凈除氧化皮。氧化皮的硬度較高，拋丸是為了避免氧化皮影響冷擠壓步驟 中金屬的延伸及損傷模具9。 取出去氧化皮的坯料2，對工件依次進行磷化和皂化加工，進而使零件的表面形成 磷化膜和皂化膜，該磷化膜給坯料2提供保護；在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑的作用。該 皂化膜在金屬冷加工工藝中也起減摩潤滑的作用，上述的磷化膜還提高了皂化膜附著在坯料2上的粘附力。坯料2經(jīng)過磷化和皂化后在接下來的冷擠壓步驟中可降低坯料2與模具 9之間的摩擦力，即可提高模具9的使用壽命。根據(jù)斷面收縮率選擇合適的制作內(nèi)齒輪過程品5的模具9。如圖4所示，用于制作 內(nèi)齒輪初級過程品3模具9包括具有圓柱狀模腔的下模91和具有圓柱狀凸頭921的上模 92。本模具9的下 模91固定在液壓機11的工作臺111上，上模92與液壓機11的主軸112 相固連。將坯料2放置在下模91模腔中心處，上模92凸頭921與坯料2的通孔7相對，操 縱液壓機11其主軸112帶動上模92移動，液壓機11施加的壓力為15 20Mpa，該壓力優(yōu) 選數(shù)值為17 18Mpa。上模92凸頭921擠壓坯料2的內(nèi)側(cè)，進而坯料2的外徑和通過的直 徑均逐漸增大，得到初級過程品3，如圖3所示。如圖6所示，用于制作內(nèi)齒輪中級過程品4模具9與用于制作內(nèi)齒輪初級過程品 3模具9的結構和原理基本相同，不一樣的地方在于，模腔的側(cè)壁上還具有四條軸向均勻分 布的條形凹槽911。將初級過程品3放置在下模91模腔中心處，上模92凸頭921與初級過 程品3的通孔7相對，操縱液壓機11其主軸112帶動上模92移動，液壓機11施加的壓力 為15 20Mpa，該壓力優(yōu)選數(shù)值為17 18Mpa。上模92凸頭921擠壓初級過程品3的內(nèi) 側(cè)，進而初級過程品3的外徑和通過的直徑均逐漸增大，初級過程品3的外壁逐漸形成與條 形凹槽911相對應的凸臺8，由此得到中級過程品4，如圖5所示。如圖8所示，用于制作內(nèi)齒輪過程品5模具9與用于制作內(nèi)齒輪中級過程品4模 具9的結構和原理基本相同。將中級過程品4放置在下模91模腔中心處，上模92凸頭921 與中級過程品4的通孔7相對，操縱液壓機11其主軸112帶動上模92移動，液壓機11施 加的壓力為15 20Mpa，該壓力優(yōu)選數(shù)值為16 17Mpa。上模92凸頭921擠壓中級過程 品4的內(nèi)側(cè)，進而中級過程品4的通過的直徑逐漸增大，最后得到過程品5，如圖7所示。采用連續(xù)三道冷擠壓進行擴孔即可保證每到冷擠壓金屬的斷面收縮率均控制在 設計值內(nèi)，又可保證產(chǎn)品的合格率。同時采用連續(xù)三道冷擠壓進行擴孔即可保證最節(jié)約原 材料，又可保證生產(chǎn)成本最低。將過程品5放置在退火爐內(nèi)進行去應力退火加工，其具體步驟為將過程品5加熱 至150°C 170°C，保溫2小時。去應力退火是目的為降低金屬硬度，改善切削加工性；消除 殘余應力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向；細化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。該步驟即 有效的消除上述連續(xù)三道冷擠壓成型后內(nèi)齒輪存在的殘余應力。根據(jù)斷面收縮率選擇合適的制作內(nèi)齒輪半成品6模具9。如圖10所示，用于制 作內(nèi)齒輪半成品6模具9與用于制作內(nèi)齒輪過程品5模具9的結構和原理基本相同，凸頭 921與上模92分體但通過螺栓固定連接，凸頭921的外側(cè)具有與內(nèi)齒輪兩相鄰齒牙10間 隙一一對應的凸條922，凸頭921采用合金工具鋼材料制成。將過程品5放置在下模91模 腔中心處，上模92凸頭921與過程品5的通孔7相對，操縱液壓機11其主軸112帶動上模 92移動，液壓機11施加的壓力為15 20Mpa，該壓力優(yōu)選數(shù)值為17 18Mpa。上模92凸 頭921擠壓過程品5的內(nèi)側(cè)，進而在過程品5內(nèi)側(cè)形成齒牙10，得到半成品6，如圖9所示。由于冷擠壓采用金屬材料冷變形的冷作強化特性，即擠壓過程中金屬毛坯處于三 向壓應力狀態(tài)，變形后材料組織致密、且具有連續(xù)的纖維流向，因而本內(nèi)齒輪的強度和現(xiàn)有 技術有較大提高。同時，采用冷擠壓還具有生產(chǎn)效率高和得到的內(nèi)齒輪表面粗糙度低的特 點ο
采用機床切削半成品6的兩端面，使半成品6的長度達到內(nèi)齒輪的標準長度，進而 得到成品。 將成品放置在熱處理爐內(nèi)依次進行滲碳、淬火和回火加工。滲碳使內(nèi)齒輪表面獲 得很高的硬度，提高工件耐磨性。淬火提高內(nèi)齒輪的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性 等性能?；鼗鹣齼?nèi)齒輪淬火時產(chǎn)生的殘留應力，防止變形和開裂；調(diào)整工件的硬度、強度、 塑性和韌性，達到使用性能要求；穩(wěn)定組織與尺寸，保證精度；改善和提高加工性能。將經(jīng)過滲碳、淬火和回火加工的成品放置在拋丸機內(nèi)進行拋丸加工，進而改善內(nèi) 齒輪表面的粗糙度，提高內(nèi)齒輪的美觀性和機械性。最后，對經(jīng)過拋丸加工的成品依次進行 清洗、質(zhì)檢和包裝，進而得到合格品。實施例二本實施例同實施例一的結構及原理基本相同，不一樣的地方在于選用制作本減 速起動機內(nèi)齒輪的金屬棒料為20Cr棒料。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領 域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替 代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了塊料1 ；坯料2 ；初級過程品3 ；中級過程品4 ；過程品5 ；半 成品6 ；通孔7 ；凸臺8 ；模具9 ；下模91 ；凹槽911 ；上模92 ；凸頭921 ；凸條922 ；齒牙10 ；液 壓機11 ；工作臺111 ；主軸112等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語 僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與 本發(fā)明精神相違背的。
權利要求
1.一種減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，其特征在于，它包括如下步驟A、下料先在采用金屬材料制成的棒料上截取與內(nèi)齒輪長度相適應的塊料(1)；然后 在塊料⑴的軸心鉆一通孔(7)，得到坯料⑵；B、擴孔將坯料(2)放置在模具(9)上，采用液壓機(11)擠壓坯料(2)的通孔(7)內(nèi) 壁使坯料⑵的外徑和通孔(7)的直徑增大，得到過程品(5)；C、加工內(nèi)齒將過程品(5)放置在模具(9)上，模具(9)上具有凸頭(921)，凸頭(921) 的外側(cè)具有與內(nèi)齒輪兩相鄰齒牙(10)間隙一一對應的凸條(922)，凸頭(921)與過程品 (5)的通孔(7)相對，采用液壓機(11)驅(qū)動凸頭(921)移動使凸頭(921)擠壓過程品(5) 通孔(7)的內(nèi)壁；在過程品(5)內(nèi)側(cè)形成齒牙(10)，得到半成品(6)；D、表面處理采用機床切削半成品(6)的兩端面，使半成品(6)的長度符合要求，得到 成品。
2.根據(jù)權利要求1所述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，其特征在于，所述的步驟A中 的金屬為合金結構鋼。
3.根據(jù)權利要求1所述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，其特征在于，所述的步驟A中 的棒料直徑為內(nèi)齒輪直徑的0. 5 0. 7倍；塊料(1)的長度比減速起動機內(nèi)齒輪的長度略長。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，其特征在于，所述的 步驟A中坯料(2)還需依次經(jīng)過退火、拋丸、磷化和皂化。
5.根據(jù)權利要求4所述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，其特征在于，所述的退火的 具體步驟為首先將坯料(2)加熱到7501 7701，保溫7.8 8.2小時；然后隨爐緩慢冷 卻690710°C，保溫5. 8 6. 2小時；最后隨爐緩慢冷卻后出爐。
6.根據(jù)權利要求1所述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，其特征在于，所述的步驟B中 得到過程品(5)更具體的步驟為a、將坯料(2)放置在對應的模具(9)上，采用液壓機(11) 擠壓坯料(2)的通孔(7)內(nèi)側(cè)使坯料(2)的外徑和通孔(7)的直徑均增大，得到初級過程 品⑶；b、將初級過程品(3)放置在對應的模具(9)上，采用液壓機(11)擠壓初級過程品(3)的通孔(7)內(nèi)側(cè)使初級過程品(3)的外徑和通孔(7)的直徑均增大，得到中級過程品(4)；C、將中級過程品(4)放置在對應的模具(9)上，采用液壓機(11)擠壓中級過程品(4) 的通孔(7)內(nèi)側(cè)使中級過程品⑷通孔(7)的直徑增大，最終得到過程品(5)。
7.根據(jù)權利要求1或2或3或6所述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，其特征在于，所 述的步驟B中過程品(5)還需經(jīng)過將過程品(5)加熱至150°C 170°C，保溫2小時的應力 退火。
8.根據(jù)權利要求1或2或3或6所述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，其特征在于，所 述的步驟B中液壓機(11)施加的壓力為15 20Mpa。
9.根據(jù)權利要求1或2或3或6所述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，其特征在于，所 述的步驟C中液壓機(11)施加的壓力為15 20Mpa。
10.根據(jù)權利要求1或2或3或6所述的減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，其特征在于， 所述的步驟D中成品還需依次經(jīng)過滲碳、淬火、回火和拋丸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，屬于減速起動機技術領域。它解決了現(xiàn)有的內(nèi)齒輪采用機加工生產(chǎn)存在對原材料要求高、利用率低、生產(chǎn)成本較高、機械性能差和使用壽命低的問題。本減速起動機內(nèi)齒輪的制作方法，包括如下步驟下料先在棒料上截取塊料；在塊料上鉆一通孔，得到坯料；冷擠壓擴孔采用液壓機擠壓坯料的通孔內(nèi)側(cè)使坯料的外徑和通孔的直徑增大，得到過程品；加工內(nèi)齒采用液壓機驅(qū)動凸頭移動使凸頭擠壓過程品通孔的內(nèi)側(cè)；在過程品內(nèi)側(cè)形成齒牙，得到半成品；表面處理，得到成品。采用本制作方法制作內(nèi)齒輪具有降低了生產(chǎn)所需原材料的要求和成本、提高原材料的利用率、機械性能的優(yōu)點。
文檔編號B21C23/02GK102107227SQ20101058207
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權日2010年12月10日
發(fā)明者黃秀平 申請人:玉環(huán)普天單向器有限公司