[其他]制造小余量环形齿轮锻件的方法

说明书

本发明涉及用作环形齿轮，特别是用作重型卡车驱动轴上准双曲面型、直齿伞型或螺旋伞齿型环形齿轮的小余量锻件制造方法，这种制造方法是将锻造的预成形件制成环形轧制毛坯，再将环形轧制毛坯制成小余量锻件。

采用由小齿轮和环形齿轮构成的齿轮组作为重型驱动轴上的直角传动机构，这作为先前的工艺是人们所熟悉的，这可参阅3，265，173、4，018，097、4，046，210、4，050，534和4，263，834号美国专利，还可参阅在1985年8月1日提交给本发明的代理人並经许可的761，262号美国专利申请书以及841085号美国汽车工程师学会的论文，所有这些已公布的材料都在本发明中加以引用以供参考。这类齿轮组一般都属于人们所熟悉的螺旋伞齿轮型或准双曲面齿轮型齿轮组，或则属于其改进或派生型齿轮组。

制造齿轮锻件或齿轮毛坯並使其至少具有部分成形的齿形，这种锻造方法，作为先前的工艺，特别是对于尺寸较小的伞齿轮如差动小齿轮和侧齿轮来说，是人们所熟悉的，这可参阅3，832，763、4，050，283和4，590，782号美国专利，所有这些已公布的材料都在此加以引用以供参考。

将预成形件轧制成环形件的环形轧制法作为先前的工艺，也是人们所熟悉的，这可参看1，971，027、1，991，486、3，230，370、3，382，693和4，084，419号美国专利以及美国金属学会的金属手册第8版第5卷第106和107页“环形轧制”部分，所有这些已公布的材料都在此予以引用以供参考。

在以往，重型卡车的环形齿轮，由于尺寸较大，采用了这样一种方法，其内容是：锻造成具有外周飞边和中央边料的齿轮毛坯，对锻造的齿轮毛坯进行切边，对切边后的齿轮毛坯进行正火热处理，对齿轮毛坯进行较全面的粗加工，再在毛坯上最后切削加工出齿形，对表面和安装孔进行其他切削加工，进行渗碳热处理，使环形齿轮和小齿轮在研磨混合料中啮合转动以进行研磨加工，再将环形齿轮和小齿轮配对存放，以使其只能彼此配对使用。

尽管先前用以制造重型卡车环形齿轮的工艺方法已采用多年，並用这种方法制造了环形齿轮和由环形齿轮和小齿轮构成的齿轮组，但这种方法並不完全令人满意，因为在这种方法中，与环形齿轮的成品相比，所用的坯料量过多，这意味着材料和加热的费用过高，从齿轮毛坯上切削加工出齿形是一种既昂贵又费时的工序，且切削加工出的齿形也不具备材料变形加工出的齿形所特有的合意的晶粒流向特性，因而不能取得成形加工齿形的性能。此外，由于经研磨的环形齿轮和小齿轮构成的齿轮组只能配对使用，因此必须十分注意配对存放，环形齿轮和小齿轮中任一齿轮的损坏也会引起整个齿轮组的报废。

用环形轧制件锻造中空零件以节约材料，作为先前的工艺是人们所熟悉的。但这种方法通常只是在大量生产中比较经济，因为毛坯的环形轧制要求一个成形加工工序（在锻压机上或锻锤上），以制成环形轧制用的预成形件。材料的节约以及与此有关的其他方面的节约还不足以使这种方法达到应有的经济水平，特别是对于较大和较贵的环形齿轮，其数量以及尺寸和比例的种类都与重型驱动轴（即重型卡车、不在公路上行驶的施工车辆等所用驱动轴）有关。这是因为在先前的工艺中在制造预成形件时，如同大多数其他锻造加工一样，一般都须百分之百地充满预成形模具的理论容量，因此每种不同尺寸的预成形件都需一个单独的模具，而对于较小的批量来说材料上的节约可能大于一般所需额外的预成形模具和压力机调定工作所抵消的费用。

本发明提供了一种制造重型车辆驱动轴环形齿轮的方法，克服了或尽量消除了先前工艺的缺陷，这种方法从这种重型驱动轴的较低产量、较多尺寸和比例的种类来看是经济合理的。这种方法与先前的工艺相比，可以节约大量的材料和能量，且不必进行环形齿轮与配对小齿轮之间的研磨以制造由配对的环形齿轮和小齿轮构成的齿轮组以致只能将环形齿轮作为与小齿轮相互研磨过的配对零件来使用。此外，在要环形轧制成锻造用环形毛坯的锻造予成形件的生产方面，不需要对每种不同的预成形件分别制造各种不同的预成形锻模。

特别是采用了一种精密锻造法，用齿轮用碳钢或合金钢，如齿轮用渗碳钢（如AlSl8620A、8622A、8625A、8822A或9310A），精密锻造重型驱动轴用较大环形齿轮的小余量锻件，从而充分减小了先前工艺方法的缺陷。这种方法能制成具有更佳综合锻造特性（如显微组织、切削性、模具寿命、操作劳动量、所需锻造压力等）的小余量锻件。