1、DS MOTOR MANUFACTORY第 1 页 共 6 页1粉末冶金齿轮设计简介作者： REVER为帮助客户理解粉末冶金齿轮的特点，加深双方之间理解，便于双方沟通，特作如下介绍：齿轮种类很多，目前广泛使用的是渐开线齿轮，所以以渐开线齿轮为例作简单介绍。一粉末冶金齿轮材料：1粉末冶金齿轮的材料适合于粉末冶金材料标准，粉末冶金材料有多种材料标准，多数国家和部分大公司都有自己的标准，由于日本和美国在粉末冶金的研究方面走在世界前列，所以目前广泛采用的材料标准是 JIS(日本)，MPIF(美国)两种标准。2齿轮通常对强度都有一定的要求，故其选用材料的性能要好，目前齿轮使用较广泛的材料是 Fe-Cu-
2、C-Ni 的材料，(其符合 JIS SMF5030，SMF5040 标准 ；符合 MPIF FN-0205，FN-0205-80HT 标准)；也有厂家选择 Cu，Fe-Cu-C 材料。 在图纸材料一栏中要注明材料等级：如 JIS SMF5030。注：在材料标准中包含了推荐的相应密度和硬度范围。 二粉末冶金齿轮密度确定：由于齿轮用于传动，对齿轮的强度要求较高，故要求产品的密度也较高(通常是齿轮密度越高则齿抗越高，强度越好)：1常温压制成形齿轮密度通常控制在 6.60g/cm3 min OR 6.80 g/cm3 min。2温压压制成形齿轮密度通常控制在 7.00g/cm3 min。在图纸密度一栏
3、中注明密度等级：如 6.6g/cm 3 min。三粉末冶金齿轮硬度确定：齿轮硬度与产品的材料、密度等级及后处理密切相关。以材料 Fe-Cu-C-Ni为例，其相应的硬度建议为：1密度 6.6g/cm3 min 时：1)烧结态硬度控制在 HRB 40 min；（FN-0205-20 烧结态硬度典型值为 HRB 44）2)水蒸汽处理硬度控制在 HRB 50 min； 3)渗碳处理硬度控制在 HRC 20 min；（FN-0205-80HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 23）2密度 6.8g/cm3 min 时：1)烧结态硬度控制在 HRB55 min；（FN-0205-25 烧结态硬度典型值为 5
4、9HRB）2)水蒸汽处理硬度控制在 HRB70 min； 3)渗碳处理硬度控制在 HRC25 min；（FN-0205-105HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 29）3密度 7.0g/cm3 min 时：1)烧结态硬度控制在 HRB 65 min；（FN-0205-30 烧结态硬度典型值为 HRB 69）2)渗碳处理硬度控制在 HRC 30 min；DS MOTOR MANUFACTORY第 2 页 共 6 页2（FN-0205-130HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 33）在图纸硬度一栏中注明硬度范围：如 HRB 40 min。 （当材料为 FN-0205-20 时）四粉末冶金齿轮后处理
5、：为提高齿轮的强度和赖磨性，齿轮有时需要在烧结后，追加后处理工程，以便提高其使用性能。齿轮的后处理工程通常有两种方式： 1)表面水蒸汽处理：其定义：在高温环境下，使水蒸汽在齿轮的表面与 Fe 反应形成一种致密物质 Fe3O4。Fe 3O4硬度较高，可以增加产品的耐磨性和表面硬度。2)渗碳处理：同普通机加工齿轮渗碳处理一样；扬保目前采用的是：碳氮共渗，淬火一体化处理。硬度范围同上。在图纸后处理一栏中注明后处理方式：如 渗碳处理。五粉末冶金齿轮形状设计：由于粉末冶金齿轮是依靠模具压制成形，对齿轮的面取形状有一定的要求(设计面取的目的主要是防止毛边(批锋)高于产品端面，影响客户使用)：1 齿面面取设
6、计：齿面面取目前有两种常用方式，详细如下：推荐选用形状 A2内径面取设计：DS MOTOR MANUFACTORY第 3 页 共 6 页33Boss 齿轮形状设计：在图纸备注栏中注明：毛边高度 0.2 max。六粉末冶金齿轮齿形条件：制造齿轮通常需要有：模数(径节)、齿数、压力角，跨齿厚、齿顶径、齿根径、齿轮精度等齿形参数。粉末冶金齿轮齿形条件与机加工齿轮齿形参数一致，主要是在公差带与机加工齿轮有差异。1齿顶径公差确定：烧结态齿顶径公差可以控制的范围：1)齿顶径在 20 以内，公差建议为0.1；2)齿顶径在 40 以内，公差建议为0.13；3)齿顶径在 60 以内，公差建议为0.15；注：齿顶
7、径，齿根径因为对齿轮传动的影响较小，公差没有必要要求很严，较严则会提高成本。2齿根径公差确定：烧结态齿根径公差控制的范围同齿顶径公差范围一致。3跨齿厚公差确定：烧结态齿轮的跨齿厚控制范围：A跨齿厚(跨 n 齿)5 以内，公差建议为(0/-0.04)；B跨齿厚(跨 n 齿)10 以内，公差建议为(0/-0.05)；C跨齿厚(跨 n 齿)15 以内，公差建议为(0/-0.06)；注：如对跨齿厚(影响齿轮啮合的间隙)公差范围要求较窄，则要追加精整工程(利用加工模具精整)。4齿轮孔内径公差确定：A当内径公差小时烧结态齿轮会用加工的方式确保尺寸在公差范围内。B当内径公差小时热处理态齿轮会用机加工的方式确
8、保尺寸在公差范围内。5齿顶齿根的 R 弧：1)齿顶的 R 弧建议 R0.15min；2)齿根的 R 弧(0.38*m)建议 R0.2min。在图纸齿形条件一栏中详细注明齿形参数和公差范围。七粉末冶金齿轮齿形精度范围：1未精整的粉末冶金齿轮齿形精度：1)烧结态齿轮齿形精度可以控制在 JIS6 级(老标准)。2)热处理态齿轮齿形精度可以控制在 JIS7 级(老标准)。2经过精整模具处理后的齿轮，齿形精度将有大的提高：DS MOTOR MANUFACTORY第 4 页 共 6 页41)烧结态精整齿形精度可以控制在 JIS45 级(老标准)。2)热处理态精整齿形精度可以控制在 JIS6 级(老标准)。
9、在图纸齿形条件一栏中注明齿轮齿形精度等级。八表面粗度问题：粉末冶金齿轮是依靠模具成形，其表面粗度通常都很好，烧结品的表面粗度可以控制在 Ra3.2，其经过模具精整后面粗度会有提高，但由于粉末冶金齿轮表面有孔隙，面粗度提高有限(粉末冶金齿轮表面粗度无法控制在Ra0.8)。九粉末冶金齿轮检查项目：粉末冶金齿轮的检查项目与机加工的齿轮基本一致，主要包括如下项目：齿顶径、跨齿厚、内径、硬度、密度、齿抗、齿形精度等。 十粉末冶金齿轮防锈事宜：1在齿轮完成生产后，为防止齿轮在存储和运输过程中生锈，通常在包装齿轮前要在其表面喷一定的防锈油。以 便防止齿轮生锈。2防锈油种类有很多，每个厂家使用的防锈油都不同。
10、如对产品含油种类没有要求，则只要在图面上注明产品防锈即可，生产厂商就会浸防锈油。 在图纸备注栏注明：浸防锈油，齿轮严禁生锈。洛氏硬度计的原理洛 氏 硬 度 试 验 原 理 图在 规 定 条 件 下 ， 将 洛 氏 硬 度 计 压 头 （ 金 刚 石 圆 锥 、 钢 球 或 硬 质 合 金 球 ） 分 2 个 步 骤 压 入 试样 表 面 。 卸 除 主 试 验 力 后 ， 在 初 试 验 力 下 测 量 压 痕 残 余 深 度 h。 以 压 痕 残 余 深 度 代 表 硬 度 的 高低 。 洛 氏 硬 度 试 验 原 理 如 图 所 示 。 洛 氏 硬 度 试 验 原 理 图 1在 初 始 试
11、 验 力 F0 下 的 压 入 深 度 ； 2在 总 试 验 力 F0+F1 下 的 压 入 深 度 ； 3去 除 主 试 验 力 F1 后 的 弹 性 回 复 深 度 ； 4残 余 压 入 深 度 h； 5试 样 表 面 ； 6测 量 基 准 面 ； DS MOTOR MANUFACTORY第 5 页 共 6 页57压 头 位 置 洛 氏 硬 度 值 按 下 式 计 算 ： N 常 数 ， 对 于 A、 C、 D、 N、 T 标 尺 ， N=100； 其 他 标 尺 ， N=130； h 残 余 压 痕 深 度 ， mm； S 常 数 ， 对 于 洛 氏 硬 度 ， S=0.002mm， 对
12、 于 表 面 洛 氏 硬 度 ， S=0.001mm。 每 一 洛 氏 硬 度 单位 对 应 的 压 痕 深 度 ， 洛 氏 硬 度 为 0.002mm， 表 面 洛 氏 硬 度 为 0.001mm。 压 痕 越 浅 ， 硬 度 越 高 。洛 氏 硬 度 试 验 分 为 2 种 ， 一 种 是 普 通 洛 氏 硬 度 试 验 ， 一 种 是 表 面 洛 氏 硬 度 试 验 。 洛 氏 硬 度 试 验采 用 1200 金 刚 石 圆 锥 和 1.587mm、 3.175mm 钢 球 三 种 压 头 ， 采 用 60kg、 100kg、 150kg 三 种 试验 力 ， 它 们 共 有 九 种 组
13、 合 ， 对 应 于 洛 氏 硬 度 的 九 个 标 尺 ， 即HRA、 HRB、 HRC、 HRD、 HRE、 HRF、 HRG、 HRH、 HRK。 表 面 洛 氏 硬 度 试 验 采 用 1200 金刚 石 圆 锥 和 1.587mm 钢 球 2 种 压 头 ， 采 用 15kg、 30kg、 45kg 三 种 试 验 力 ， 它 们 共 有 六 种 组 合 ，对 应 于 表 面 洛 氏 的 六 个 标 尺 ， 即 HR15N、 HR30N、 HR45N、 HR15N、 HR30T、 HR45T。 洛 氏 硬度 试 验 条 件 如 表 2 所 示 。 洛 氏 硬 度 标 尺 的 选 用
14、如 表 2 2 所 示 。 洛 氏 硬 度 计 硬 度 标 尺 技 术 条 件 （ 表 2 1） 洛氏硬度标尺硬度 符号压头类型初试验力 F0（ N）主试验力 F1（ N）总试验力 F0+ F1（N）适用范围A HRA120金刚石圆锥 98.07 490.3 588.42088HRAB HRB1.5875mm 钢球 98.07 882.6 980.720100HRBC HRC120金刚石圆锥 98.07 1373 14712070HRCD HRD120金刚石圆锥 98.07 882.6 980.74077HRDE HRE3.175mm 钢球 98.07 882.6 980.770100HREF
15、 HRF1.5875mm 钢球 98.07 490.3 588.460100HRFG HRG1.5875mm 钢球 98.07 1373 14713094HRGH HRH3.175mm 钢球 98.07 490.3 588.480100HRHK HRK3.175mm 钢球 98.07 1373 147140100HRK表 面 洛 氏 硬 度 计 硬 度 标 尺 技 术 条 件 （ 表 2 2） DS MOTOR MANUFACTORY第 6 页 共 6 页6表面洛氏 硬度标尺硬度 符号压头类型初试验力 F0（N）主试验力 F1（N）总试验力 F0+ F1（N）适用范围15N HR15N120 金刚石圆锥 29.42 117.7 147.17094HR15N30N HR30N 264.8 294.2 4286HR30N45N HR45N 411.9 441.3 2077HR45N15T HR15T1.5875mm 钢球 29.42 117.7 147.16793HR15T30T HR30T 264.8 294.2 2982HR30T45T HR45T 411.9 441.3 1072HR45T
