粉末冶金齿轮设计

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Fe3O4。Fe3O4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：