[发明专利]粉末冶金行星齿轮传动轴的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金的生产技术，特别是一种粉末冶金行星齿轮传动轴的制造方法。

背景技术

在减速机构家族中，行星减速机构以其结构紧凑、体积小，传动效率高，减速范围广，运转平稳可靠，过载能力强，耐冲击，惯性力矩小，适用于起动频繁和正反转运转等诸多优点而获得广泛的应用，其作用就是在保证精密传动的前提下，主要被用来降低转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。

传动轴是行星减速机构中动力输出的核心部件，由于减速机的输出力是驱动电机输出力和减速比之积，较高的减速机构动力输出导致传动轴承受较大的扭矩而易被折断，故除要求同心度等较高的尺寸形状精度外，同时对其表面硬度、耐磨性能、整体强韧性以及疲劳强度性能有较高的要求。

粉末冶金技术是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金具有原材料利用率高（≥95%）、制造成本低、材料综合性好、可近净成型、产品精度高且稳定等优点，还可制造传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和难以加工的零件。行星齿轮传动轴类是一种较为复杂的零件，采用粉末冶金技术生产可以大大降低了装配和加工成本。

图1所示的是一种粉末冶金行星齿轮传动轴，传动轴的一端为具有中心孔4的花键轴1，其另一端为行星轮盘2，所述行星轮盘2上压制有均匀分布的行星轮轴孔3。由于行星减速机构的尺寸紧凑，行星齿轮传动轴的行星轮盘2的尺寸是一定的，而且还要保证行星轮轴孔3具有一定的壁厚，行星轮轴孔3的轮廓线在其轴向上延展，必然与花键轴1冲突。图2、3可以清楚地看出这个问题，具体表现为：沿花键轴1轴向，行星轮轴孔3与花键轴1部分重叠。

在粉末冶金技术中，上述的零件结构导致行星齿轮传动轴的行星齿轮轴孔难以直接压制成形。为了制造此种传动轴，目前的作法是：将传动轴一次压制成型，但此传动轴没有行星轮轴孔，然后经过后续工序加工出行星轮轴孔3，最终获得具有行星轮轴孔3的传动轴。

但是上述生产工艺存在以下问题：多个行星轮轴孔3不是一次成型的，在后续加工过程中很难保证行星轮轴孔3及传动轴中心线的尺寸精度和位置精度：即使行星轮轴孔3相互之间不仅有较高的平行度和尺寸精度，而且还要与传动轴中心线也要有有较高的平行度和尺寸精度。行星轮轴5是通过过盈配合压人行星轮轴孔3后安装行星齿轮，若行星轮轴孔3的轴向不能满足上述的尺寸和位置精度，则严重影响行星齿轮的啮合，将在工作时极大地影响动力传递，并发出极大噪音，同时严重降低行星齿轮的寿命导致行星减速机构报废。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种粉末冶金行星齿轮传动轴的制造方法，该制造方法确保了行星齿轮传动轴上行星轮轴孔的尺寸和形状位置的精度。

为了解决上述的技术问题，本发明的技术方案是：一种粉末冶金行星齿轮传动轴的制造方法，包括以下步骤：

（1）粉末冶金模具设计：为保证行星齿轮减速器的结构紧凑性，在行星齿轮传动轴整体尺寸不变的情况下，通过改变粉末冶金模具结构，压制后行星齿轮传动轴压坯的行星轮盘厚度为H+h，其中H为行星齿轮传动轴的行星轮盘设计厚度，h为在行星轮盘上增加的余量厚度；行星轮盘上具有行星轮轴孔，所述行星轮轴孔为盲孔，其开口在行星轮盘的行星齿轮安装面上，其深度为H1，其中，H≤H1＜（H+h），余量厚度h的大小为花键轴压坯厚度的0.8-1.5倍。上述针对余量厚度范围的限定设计有利于压坯压制时获得密度均匀的压坯，避免了压坯在行星轮轴孔处因零件壁厚差距过大时压制密度不均而在随后的烧结过程中产生裂纹等缺陷。

（2）混合粉末：将粉末冶金铁基粉末与润滑剂、成形剂等辅料按配比均匀混合待用；

（3）压制：将定量的混合好的粉末送入压机上粉末冶金行星齿轮传动轴的模腔中，压制成行星齿轮传动轴压坯；

（4）烧结：按照设定烧结工艺参数，将行星齿轮传动轴压坯送入分解氨或氮气气氛网带烧结炉烧结；

（5）加工：从行星齿轮传动轴的花键轴侧去除行星轮盘的余量厚度h，将余量厚度h部分加工成花键轴，获得的行星轮轴孔为通孔；

（6）热处理：采用箱式热处理炉中碳氮共渗，然后在淬火油中淬火，最后低温回火，以保证粉末冶金行星齿轮传动轴的表面硬度和耐疲劳性能。

（7）光整；在研磨机上研磨以获得最终尺寸精度的产品。