粉末冶金齿轮设计简介

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-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。

★在图纸密度一栏中注明密度等级：如 6.6g/cm3 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 40min；

（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 50min；

3)．渗碳处理硬度控制在HRC 20min；

（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 HRB55min；

（FN-0205-25 烧结态硬度典型值为 59HRB）

2)．水蒸汽处理硬度控制在 HRB70min；

3)．渗碳处理硬度控制在HRC25min；

（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 65min；

（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 30min；

（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：

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Fe

3O

4

。Fe

3

O

4

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．齿面面取设计：

齿面面取目前有两种常用方式，详细如下：

★推荐选用形状A

2．内径面取设计：

3．Boss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ø20以内，公差建议为±0.1；

2)．齿顶径在ø40以内，公差建议为±0.13；

3)．齿顶径在ø60以内，公差建议为±0.15；

注：齿顶径，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：

1)．烧结态精整齿形精度可以控制在JIS4~5级(老标准)。