一種齒輪齒面噴丸強化裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種齒輪齒面噴丸強化裝置，包括兩個并排布置的噴嘴固定桿，每個噴嘴固定桿上至少安裝兩個噴嘴、兩個噴嘴固定桿上安裝的噴嘴的朝向呈交叉態，兩個噴嘴固定桿之間設有噴嘴距離調節裝置。本實用新型能夠提高齒輪節圓處的表面殘余壓應力、降低噴丸時間并且能夠防止齒頂外側出現微突起。
【專利說明】一種齒輪齒面噴丸強化裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種齒輪噴丸強化裝置，特別涉及一種齒輪齒面的噴丸強化裝置。
【背景技術】
[0002]齒輪是傳遞功率和運動的重要部件，在工作時其嚙合齒表面會承受較大的既有滾動又有滑動的強烈摩擦和接觸疲勞應力，疲勞和磨損為齒輪零件發生失效的主要模式。為了提高齒輪彎曲疲勞強度，增加齒輪壽命，可通過噴丸強化工藝在齒輪表面引入一層殘余壓應力層。
[0003]噴丸強化主要是借助于高速運動的彈丸沖擊零件的表面，使其發生彈塑性變形，從而產生殘余壓應力、加工硬化和組織細化等有利的變化，以提高零件表面疲勞性能和改善應力腐蝕開裂性能。一般要求齒輪表面殘余壓應力達到800-1200MPa，單純采用滲碳淬火工藝是很難達到該應力指標要求的，即使采用噴丸強化工藝，也需要一定的工藝參數才能保證此應力范圍。
[0004]如圖1揭示了齒輪常規噴丸強化工藝示意圖，彈丸投射方向與齒輪齒頂垂直。對于齒輪齒頂圓和齒根圓，由于受噴方向與其表面垂直，因此彈丸撞擊其表面時所施加的沖擊能量E^l/2 *mv2 ( m為單個彈丸質量，v為彈丸撞擊表面時的瞬間速率)，但是對于齒輪節圓來說，彈丸以Θ角撞擊，彈丸撞擊其表面時施加的沖擊能量為E2=l/2 *mv2 -sin θ，因此，在齒輪節圓表面形成的殘余壓應力比齒頂圓和齒根圓表面所形成的殘余壓應力小，由于該應力差的存在，會在齒輪齒頂外側緣產生微突起，該微突起會不斷干涉齒輪齒根，增加齒根磨損從而加快齒輪失效。
[0005]齒輪在工作時，其節圓處會承受最大的摩擦和接觸疲勞應力，為了增加齒輪節圓處的殘余壓應力，就需要延長噴丸工藝時間，增加齒輪噴丸成本，并且可能導致齒輪齒根和齒頂過噴問題。對于將噴丸工序作為最終工序的齒輪，需要額外增加成形工藝去除齒頂外側的微突起，增加齒輪制造成本。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種能夠提高齒輪節圓處的表面殘余壓應力、降低噴丸時間并且能夠防止齒頂外側出現微突起的齒輪齒面噴丸強化裝置。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是:一種齒輪齒面噴丸強化裝置，包括兩個并排布置的噴嘴固定桿，每個噴嘴固定桿上至少安裝兩個噴嘴、兩個噴嘴固定桿上安裝的噴嘴的朝向呈交叉態，兩個噴嘴固定桿之間設有噴嘴距離調節裝置。
[0008]所述噴嘴通過第一夾具和第一螺釘裝在噴嘴固定桿上，所述第一夾具由兩個軸線呈交叉布置的圓環固定連接或一體制成，圓環的周壁上開有與圓環內孔相通的螺紋孔，所述第一夾具的其中一個圓環通過其圓環內孔套在相應的噴嘴固定桿上并通過第一螺釘擰在螺紋孔中而固定在嗔嘴固定桿上，另Iv圓環的圓環內孔中插裝有嗔嘴。
[0009]所述第一夾具的兩個圓環的軸線呈90° ±10°布置。
[0010]所述噴嘴距離調節裝置包括噴嘴距離調節桿和兩個第二夾具，第二夾具由兩個軸線呈交叉布置的圓環固定連接或一體制成，圓環上開有與圓環內孔相通的螺紋孔，所述第二夾具的其中一個圓環通過其圓環內孔套在相應的噴嘴固定桿上并通過第二螺釘擰在螺紋孔中而固定在噴嘴固定桿上，另一個圓環的圓環內孔中插裝有噴嘴距離調節桿。
[0011]每個噴嘴固定桿上各安裝兩個噴嘴。
[0012]采用以上齒輪齒面噴丸強化裝置后，采用雙排噴嘴結構朝齒輪投射彈丸，噴嘴相對于齒輪齒面投射距離及投射角度可以任意調節，使齒輪節圓處與彈丸投射角度最大，也即增大Θ角，以提高彈丸撞擊齒輪節圓表面時的沖擊能量，并且可以減小齒輪輪齒各部位的壓應力差，防止齒頂外側出現微突起。針對不同齒形齒輪方便地調節噴嘴投射角度，在保證輪齒表面完全覆蓋的前提下，盡量使彈丸以最大Θ角撞擊齒輪節圓處的表面。采用對稱的雙排噴嘴投射結構，可以保證一次裝夾即可完成齒輪輪齒兩側的噴丸，提高齒輪噴丸效率，降低齒輪噴丸成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]以下結合附圖給出的實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0014]圖1為常規齒輪噴丸方法的示意圖；
[0015]圖2為本實用新型的齒輪齒面噴丸強化方法的示意圖；
[0016]圖3為本實用新型的齒輪齒面噴丸強化裝置的結構示意圖；
[0017]圖4、圖5分別為圖3中的第一夾具的主視圖和左視圖；
[0018]圖6為圖3中的第一夾具或第二夾具的立體圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，為常規齒輪噴丸方法的示意圖，彈丸投射方向與齒輪齒頂垂直。對于齒輪齒頂圓和齒根圓，由于受噴方向與其表面垂直，因此彈丸撞擊其表面時所施加的沖擊能量E1=IA^mv2 (m為單個彈丸質量，v為彈丸撞擊表面時的瞬間速率)，但是對于齒輪節圓來說，彈丸以Θ角撞擊，彈丸撞擊其表面時施加的沖擊能量為E2=l/2 *mv2 -sin θ，因此，在齒輪節圓表面形成的殘余壓應力比齒頂圓和齒根圓表面所形成的殘余壓應力小，由于該應力差的存在，會在齒輪齒頂外側緣產生微突起，該微突起會不斷干涉齒輪齒根，增加齒根磨損從而加快齒輪失效。
[0020]如圖2、3、4、5、6所示，本實用新型的一種齒輪齒面噴丸強化裝置，包括兩個并排布置的噴嘴固定桿4，每個噴嘴固定桿4上至少安裝兩個噴嘴1、兩個噴嘴固定桿4上安裝的噴嘴I的朝向呈交叉態，兩個噴嘴固定桿4之間設有噴嘴距離調節裝置。
[0021]如圖3、4、5、6所示，所述噴嘴I通過第一夾具2和第一螺釘3裝在噴嘴固定桿4上，所述第一夾具2由兩個軸線呈交叉布置的圓環2-1固定連接或一體制成，圓環2-1的周壁上開有與圓環內孔2-1-1相通的螺紋孔2-1-2，所述第一夾具2的其中一個圓環2-1通過其圓環內孔2-1-1套在相應的噴嘴固定桿4上并通過第一螺釘3擰在螺紋孔2-1-2中而固定在噴嘴固定桿4上,另一個圓環2-1的圓環內孔2-1-1中插裝有噴嘴I。
[0022]如圖4、5、6所示，所述第一夾具2的兩個圓環2-1的軸線呈90° ±10°布置。
[0023]如圖3、6所示，所述噴嘴距離調節裝置包括噴嘴距離調節桿5和兩個第二夾具2’，第二夾具2’由兩個軸線呈交叉布置的圓環2’ -1固定連接或一體制成，圓環2’ -1上開有與圓環內孔2’ -1-1相通的螺紋孔2’ -1-2，所述第二夾具2’的其中一個圓環2’ -1通過其圓環內孔2’ -1-1套在相應的噴嘴固定桿4上并通過第二螺釘3’擰在螺紋孔2’ -1-2中而固定在噴嘴固定桿4上，另一個圓環2’-1的圓環內孔2’-1-1中插裝有噴嘴距離調節桿5。
[0024]所述第二夾具2’的結構可以與第一夾具2完全相同。
[0025]如圖3所示，每個噴嘴固定桿4上各安裝兩個噴嘴I。
[0026]如圖2所不,彈丸與齒頂成δ角、與輪齒節圓處成Θ角投射,彈丸撞擊齒頂時所附加的沖擊能量則為E1=I/^ *mv2 - sin δ。Θ角的增大則意味著δ角的減小，由于彈丸前進方向受到相鄰輪齒的阻擋，在齒根處會有投射暗區存在，圖2中如果彈丸以Al方向相切于齒輪漸開線投射，Al以上另一輪齒的齒面部分即為投射暗區B。為了使齒根也得到有效強化，理論上單側輪齒在噴丸時應覆蓋齒根至少一半的面積，這樣在兩側噴嘴同時噴丸時才能保證齒面所有部位均得以噴丸強化，因此在實際生產中應該根據齒輪齒形合理調節Θ角大小。
[0027]經過噴丸強化的齒輪6，齒頂與節圓處的壓應力差會相對減小，可以避免齒頂兩側出現微突起；由于Θ角的增大，彈丸撞擊節圓表面時施加的沖擊能量E2=l/2.mv2.sin Θ也隨之增大，因此使節圓獲得規定強度的噴丸時間也會相對減少。
【權利要求】
1.一種齒輪齒面噴丸強化裝置，其特征在于:包括兩個并排布置的噴嘴固定桿(4)，每個噴嘴固定桿(4)上至少安裝兩個噴嘴(I)、兩個噴嘴固定桿(4)上安裝的噴嘴(I)的朝向呈交叉態，兩個噴嘴固定桿(4)之間設有噴嘴距離調節裝置。
2.根據權利要求1所述的齒輪齒面噴丸強化裝置，其特征在于:所述噴嘴(I)通過第一夾具(2)和第一螺釘(3)裝在噴嘴固定桿(4)上，所述第一夾具(2)由兩個軸線呈交叉布置的圓環(2-1)固定連接或一體制成，圓環(2-1)的周壁上開有與圓環內孔(2-1-1)相通的螺紋孔(2-1-2)，所述第一夾具(2)的其中一個圓環(2-1)通過其圓環內孔(2-1-1)套在相應的噴嘴固定桿(4)上并通過第一螺釘(3)擰在螺紋孔(2-1-2)中而固定在噴嘴固定桿(4)上，另一個圓環(2-1)的圓環內孔(2-1-1)中插裝有噴嘴(I)。
3.根據權利要求2所述的齒輪齒面噴丸強化裝置，其特征在于:所述第一夾具(2)的兩個圓環(2-1)的軸線呈90° ±10°布置。
4.根據權利要求1所述的齒輪齒面噴丸強化裝置，其特征在于:所述噴嘴距離調節裝置包括噴嘴距離調節桿(5)和兩個第二夾具(2’)，第二夾具(2’)由兩個軸線呈交叉布置的圓環(2’ -1)固定連接或一體制成，圓環(2’ -1)上開有與圓環內孔(2’ -1-1)相通的螺紋孔(2’ -1-2)，所述第二夾具(2’)的其中一個圓環(2’ -1)通過其圓環內孔(2’ -1-1)套在相應的噴嘴固定桿(4)上并通過第二螺釘(3’)擰在螺紋孔(2’ -1-2)中而固定在噴嘴固定桿(4)上，另一個圓環(2’ -1)的圓環內孔(2’ -1-1)中插裝有噴嘴距離調節桿(5)。
5.根據權利要求1所述的齒輪齒面噴丸強化裝置，其特征在于:每個噴嘴固定桿(4)上各安裝兩個噴嘴(I)。
【文檔編號】C21D7/06GK203960268SQ201420356010
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】陳強, 劉康, 冉雄濤, 魏佳順 申請人:南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司