齿轮在现代传动技术中是非常重要的结构零件。本文主要分析了直齿轮零件的粉末冶金工艺。首先基于直齿轮零件图分析阐述了直齿轮零件结构、尺寸和精度要求，然后分析了直齿轮零件粉末冶金压制工艺过程中的原料、模具、压制设备的选择和压制成型过程，描述了直齿轮零件粉末冶金烧结过程中的烧结参数，以及精车加工工艺中的车床、装夹、刀具选择等，全过程、全方位地介绍了零件的检测计划，最后为直齿轮零件加工工艺的优化提供了思路。
目录
一、引言 1
（一）粉末冶金技术概述 1
（二）粉末冶金基本工艺 2
（三）直齿轮粉末冶金加工过程中的工艺问题 3
（四）主要研究内容 3
二、直齿轮的粉末冶金压制工艺 3
（一）直齿轮零件图 3
（二）直齿轮粉末冶金原料 4
（三）直齿轮压制成型模具 6
（四）直齿轮压制成型设备 7
（五）直齿轮生坯压制成型 7
（六）直齿轮生坯运输 8
三、直齿轮的粉末冶金烧结工艺 9
四、直齿轮的精车加工工艺 10
（一）加工工艺分析 10
（二）车床选择 10
（三）零件装夹 10
（四）刀具选择 11
（五）直齿轮精车加工成品 11
五、直齿轮的检测 11
六、直齿轮的粉末冶金工艺优化分析 13
总结 13
致谢 14
参考文献 15
一、引言
齿轮传动可靠、无噪声，是现代传动技术中比较重要的结构零件。齿轮的尺寸精度、和硬度、强度等性能均比较优异。齿轮传统工艺加工分为：（1）铣齿：利用铣床加工，其生产效率低，由于其使用同一把盘铣刀加工一定范围的不同齿数齿轮，会产生齿形误差，所以加工精度低。铣齿主要适合用于修配齿轮或单件生产，齿轮精度为911级。（2）插齿：在插齿机上利用插齿刀加工，不仅可以加工外齿轮还可以加工内齿轮和多联齿轮，精度可达7级，缺点就是设备和插齿刀比较贵。（3）滚齿：在滚齿机上利用滚刀加工齿形，不仅能加工直齿轮还能加工斜齿轮、涡轮、内齿轮和多联齿轮，其精度可达7级。传统齿轮机械加工和检测方法 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: @351916072@ 
如图11、12所示。
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图11 齿轮传统机械加工
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图12 齿轮检测
（一）粉末冶金技术概述
粉末冶金是以金属粉末（含有少量非金属粉末）为原材料成形的加工方法，具有材料利用效率高、产量高、成本低等优势，是现在世界上公认的绿色制造技术，净成形能力是其主要的优点。粉末冶金零件是由金属粉末单轴向压缩成形的，其中模具结构包括阴模、上模冲、下模冲和芯棒；压制过程包括装粉、压制、脱模。随着粉末冶金技术的成熟，其应用场景日益复杂，但基本特征仍然是单轴压缩。
粉末冶金产品的应用范围也比较广泛，从普通机械到精密仪器，从民用工业到军事工业，从一般技术到尖端技术，均可看到粉末冶金工艺的身影。随着中国汽车工业的发展且节能减排要求的提高，粉末冶金技术在汽车工业中应用也越来越多。由于材料孔隙率和合金化处理的局限性，以前粉末冶金只能用于生产低强度的产品。随着合金化工艺的优化，粉末冶金产品的密度和强度得以改善，其齿轮产品性能可与锻造齿轮媲美，如图13所示，加之粉末冶金工艺的噪音低、自润滑等优势，采用粉末冶金工艺加工齿轮的竞争力不断提升。
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图13 粉末冶金烧结后的零件
（二）粉末冶金基本工艺
粉末冶金工艺流程一般有四步。第一步是将原材料金属粉末按照配方比制造和准备成品粉；第二步是将金属粉末填充入模具，经过压缩后得到所需尺寸、形状和密度的生坯块；第三步是生坯块在低于熔点的温度下转变成密实固体的合金化过程；第四步是产品的后期工艺处理（如整形、高频、蒸汽、喷砂、机加工等）。粉末冶金产品表面质量好、尺寸精准度高、形状可以特殊，而且减少了金属的切削过程、降低了材料的消耗、缩短了制造的时间，因此在制造业领域越来越有优势。
（三）直齿轮粉末冶金加工过程中的工艺问题
基于粉末冶金技术加工直齿轮常存在以下几类问题：
（1）在压制的过程中，直齿轮容易产生齿部磕伤、掉粉、裂纹、断齿、齿部残粉、毛刺等成形缺陷。所以压机需要进行多次调试，进行数据分析，以便总结得到准确的压力需求，从而确保后期压制产品的尺寸精度和形状精度，减少产品压制成形的缺陷。
（2）产品压制后需要运输到下一道工序，这时为了避免磕伤产品，必须使用专用小推车和网盘，如果发生磕碰，就有可能造成产品的外观破损，最后导致零件生产不合格而报废。
（3）烧结是压制工艺后的下一道工艺。烧结过程要时刻控制好烧结炉脱蜡区、高温区、冷却区、降温区的温度和带度，同时烧结要控制好氮气、氢气、丙烷的流速的大小和流向，也要控制好烧结气氛等。
（4）烧结过后零件要进行整形，是通过精准模具对烧结体施压约束，从而使零件产生塑性变形，提高精度，降低表面粗糙度。
（5）零件需要后期处理。
（四）主要研究内容
本文阐述了直齿轮零件的粉末冶金加工工艺，主要讨论了以下内容：
（1）直齿轮零件的粉末冶金加工工艺，即压制工艺、烧结工艺和精车加工工艺。
（2）直齿轮零件的检测。
（3）直齿轮零件粉末冶金工艺的优化分析。
二、直齿轮的粉末冶金压制工艺
（一）直齿轮零件图
图21为直齿轮零件图，图中对直齿轮的结构、尺寸以及精度要求进行了详细的标注，图中所示的尺寸均为零件加工后的最终尺寸。根据图21可以看出，该零件属于直齿轮类零件，整体形状为圆柱回转体。齿轮的模数为0.53，齿数为15，压力角为16°。零件最大长度尺寸为12.4，轮齿有效长度为10。零件的齿顶圆直径为9.831（上偏差为0，下偏差为0.05，公差为0.05），零件齿根圆直径为7.156（上偏差为0，下偏差为0.05，公差为0.05），零件分度圆直径为7.952。零件左右端直径为φ6，中心孔直径为φ4（上偏差为+0.018，下偏差为0，公差等级为IT8），内孔倒角为0.2×45°。零件内孔表面粗糙度要求较高，为Ra1.6μm，零件最右端到左端齿部的长度为11.4，零件右端到右端齿部长度1.4。
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