一种复合齿轮及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种复合齿轮及其制造方法，包括齿轮本体，所述齿轮本体上整合有一层齿圈轮廓层，紧贴着齿轮本体上的每个齿；其中，所述齿圈轮廓层是由等厚的金属筒形件经过塑性变形加工制造的，所述金属筒形件的厚度为0.1至10毫米，齿轮本体与齿圈轮廓层的界面牢固地结合在一起，且齿轮本体的材质强度和硬度低于齿圈轮廓层。本发明专利技术结构简单可靠，齿圈轮廓采用高性能金属，齿轮本体采用较低密度材料，既满足了齿的高强度耐磨的要求，又实现了齿轮的轻量化，同时还可以减振降噪，而本发明专利技术方法工艺步骤简单，稳定可靠，操作方便，实施容易，工艺流程易于实现自动化，生产成本较低，应用领域量大面广，市场应用前景广阔，可以创造重大的经济效益。

A compound gear and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种复合齿轮及其制造方法
本专利技术涉及齿轮制造的
，尤其是指一种复合齿轮及其制造方法。
技术介绍
申请号为CN201610895798，专利技术名称为“一种17CrNiMo6钢风力发电齿轮的锻造方法”太原科技大学的中国专利技术专利申请，提供了一种齿轮整体采用17CrNiMo6材料锻造制坯后热处理再加工成齿轮的工艺路线，这样制造的齿轮本体和齿圈为相同材料，重量较大，会降低传动系统的机械效率，而且制造成本较高。申请号为CN201610549713，专利技术名称为“一种汽车传动齿轮用铝基复合材料及其制备方法”安徽瑞林汽配有限公司的中国专利技术专利申请，其实施列中，由下列重量份的原料制备制而成：铝95-98、锗0.1-0.14、锰1-1.2、钛0.13-0.16、铜0.3-0.35、锂0.04-0.06、锌0.2-0.3、十六烷基三甲基溴化铵0.06-0.1、氧化石墨烯3-5、氢化锆5-8、六氯乙烷0.85-1、钙质页岩0.4-0.6、海藻酸钠0.24-0.3、硅化钙0.2-0.4、二氧化硅2.3-2.4等；虽然采用了复杂的材料配方，对铸造工艺有所改进，提高了铝合金的综合性能，但材料的屈服强度还是只有231MPa、抗拉强度只有258MPa，这样的铝合金制造齿轮的工作齿，其抗冲击性能比锻钢低，表面氧化处理之后的耐磨性还是无法与合金钢相比。申请号为CN201410346816，专利技术名称为“一种温挤压齿轮棒连续挤压模及其加工方法”王元琪的中国专利技术专利申请，公开了一种温挤压齿轮棒连续挤压模，包括中心开设有齿轮形结构的模孔的凹模、凸模，凹模外设置有凹模加热圈，凹模置于挤压筒的下部内，该挤压筒上设置有挤压筒加热圈和热电偶插孔，凹模下方设置有定位挤压垫,该定位挤压垫与下模板相配合，下模板固定于工作台面上；凸模与凸模支承连接配合，该凸模支承的上端与锥形头相固定，锥形头固定于上模板上，该上模板固定于活动横梁上。通过凹模加热圈、挤压筒加热圈预加热挤压筒、凹模、凸模至300℃，再将用中频感应加热炉加热至680℃至720℃的坯料装入挤压筒内，液压缸将坯料正向挤入凹模的模孔中被挤压呈齿轮棒，再将齿轮棒切片成齿轮。这种挤压模具结构及工艺较复杂，需要较大的挤压力，消耗较大的功率，模具寿命较短，而且只能制造直齿轮毛坯。申请号为-CN201310740680，专利技术名称为“复合齿轮和齿轮轴”冀凯装备制造股份有限公司的中国专利技术专利申请，公开了一种复合齿轮和包括该复合齿轮的齿轮轴。该复合齿轮包括齿轮本体和耐磨层，其中齿轮本体采用纤维增强聚酰胺复合材料通过注塑成型制成，耐磨层采用耐磨组合物通过注塑或喷涂或刮涂到齿轮本体的外表面上。申请号CN201520407935，专利技术名称为“一种汽车发动机控制传动齿轮结构”上海汇平化工有限公司的中国技术专利申请，公开了一种包括金属嵌件部分，复合齿套部分；复合齿套部分具有与金属嵌件部分的金属齿相配合的塑料齿套；金属嵌件部分作为模具的芯模，与模具外模配合将复合齿套部分注塑成型并固定在金属嵌件部分外部。申请号CN201610760953，专利技术名称为“一种轻质耐磨金属/尼龙复合降噪齿轮及其制备方法”长沙五犇新材料科技有限公司的中国专利技术专利申请，公开了一种齿轮由三层结构组成，内层为金属嵌件，中层为玻纤增强尼龙，外层为增强耐磨长碳链尼龙；内层、中层和外层逐层包裹呈同心齿轮状，齿轮模数相同，且内层、中层和外层的齿形同为V齿或柱齿结构；其制备方法为，先将金属嵌件用玻纤增强尼龙包覆金属嵌件进行一次注塑成型，再用增强耐磨长碳链尼龙包覆一次注塑件进行二次注塑成型。上述三种复合齿轮的不足之处在于塑料齿套及尼龙齿承载力较小、抗压、抗冲击性能较差，工艺较复杂，成本较高。申请号为CN201710068256，专利技术名称为“复合齿轮以及制造这种齿轮的方法”迪尔公司的中国专利技术专利申请，公开了一种包括由第一材料形成的内部部分；由第二材料形成的外部部分，第二材料熔化和固化到所述内部部分上；以及多个齿在第二材料已经固化之后形成在外部部分中；其工艺复杂，效率低、成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种结构简单可靠，成本较低的复合齿轮及其制造方法。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案如下：一种复合齿轮，包括齿轮本体，所述齿轮本体上整合有一层齿圈轮廓层，紧贴着齿轮本体上的每个齿；其中，所述齿圈轮廓层是由等厚的金属筒形件经过塑性变形加工制造的，所述金属筒形件的厚度为0.1至10毫米，齿轮本体与齿圈轮廓层的界面牢固地结合在一起，且齿轮本体的材质强度和硬度低于齿圈轮廓层。进一步，当齿轮本体为外啮合齿轮时，其有带键槽的中心孔，此时，所述中心孔处同样整合有一层轮廓层，为带键槽的中心孔轮廓层，该轮廓层与齿轮本体的界面牢固地结合在一起。本专利技术所提供的一种复合齿轮的制造方法，首先，将等厚的金属筒形件毛坯经塑性变形加工制造成齿轮的齿圈轮廓层，再采用铸造和注塑工艺将流体材料填充在齿圈轮廓层的内部或外部，流体材料凝固后形成齿轮的本体，齿轮的本体与齿圈轮廓层牢固地结合在一起，制造获得所需的复合齿轮。进一步，所述金属筒形件毛坯经塑性变形加工的工艺为胀形，包括从金属筒形件内部胀形和金属筒形件外部胀形。进一步，将等厚的金属筒形件毛坯经塑性变形加工制造成齿轮的齿圈轮廓层是将等厚的金属筒形件从齿轮模具的间隙中挤出而成。进一步，对金属筒形件与齿轮本体的结合界面进行粗糙化处理，使齿圈轮廓层与齿轮本体牢固地结合在一起。进一步，所述齿圈轮廓层贴合在齿轮本体的表面后，将二者置于烧结炉中，使齿轮本体与齿圈轮廓层的界面烧结实现冶金结合。进一步，当齿轮为外啮合齿轮时，其本体有带键槽的中心孔；将齿圈轮廓层作为镶嵌件固定在压铸模具中；采用与中心孔相同直径的金属管毛坯置于具有键槽形状和尺寸匹配的外模中，再将形状和尺寸匹配的模芯挤过管毛坯的内孔，加工成形出带键槽的中心孔轮廓层，并将中心孔轮廓层安装在模具的中心；再采用铸造和注塑工艺将流体材料填充在齿圈轮廓层和中心孔轮廓层之间，流体材料凝固后形成齿轮的本体，齿轮的本体分别与齿圈轮廓层和中心孔轮廓层的界面牢固地结合在一起。进一步，将结合有齿圈轮廓层和中心孔轮廓层的齿轮本体置于烧结炉中，使齿轮本体与齿圈轮廓层和中心孔轮廓层的界面烧结实现冶金结合。本专利技术所提供的另一种复合齿轮的制造方法，首先，将金属筒形件包覆在低强度和硬度的金属棒料上，形成为复合金属棒料，再将复合金属棒料从齿轮棒挤压模具中挤出，获得齿轮棒后，再切片获得所需复合齿轮。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本专利技术的制造工艺主要包括金属模具胀形、压铸或注塑，效率高，适合大批量生产，可以满足汽车行业大批量生产的需求。2、与现有的锻件车、铣、磨、切削加工制造齿轮的工艺相比，本专利技术方法齿轮成形阶段不产生切屑，不磨损刀具，生产效率极高，成本低。3、与现有的冷挤压、热挤压、温挤压只能制造直齿轮的工艺相比，本专利技术方法适用范围更加广泛，可以制造直齿轮、斜齿轮和锥齿轮、外啮合齿轮和内啮合齿轮，具有较好的通用性；并且无需大的挤压力消耗，能量消耗少，也不会严重磨损模具，模具的使用寿命长。4、筒形件毛坯长度尺寸较短时为环形件毛坯，制造获得单个复合齿轮；筒形毛坯长度尺寸较长时为金属管，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合齿轮，包括齿轮本体，其特征在于：所述齿轮本体上整合有一层齿圈轮廓层，紧贴着齿轮本体上的每个齿；其中，所述齿圈轮廓层是由等厚的金属筒形件经过塑性变形加工制造的，所述金属筒形件的厚度为0.1至10毫米，齿轮本体与齿圈轮廓层的界面牢固地结合在一起，且齿轮本体的材质强度和硬度低于齿圈轮廓层。

【技术特征摘要】
1.一种复合齿轮，包括齿轮本体，其特征在于：所述齿轮本体上整合有一层齿圈轮廓层，紧贴着齿轮本体上的每个齿；其中，所述齿圈轮廓层是由等厚的金属筒形件经过塑性变形加工制造的，所述金属筒形件的厚度为0.1至10毫米，齿轮本体与齿圈轮廓层的界面牢固地结合在一起，且齿轮本体的材质强度和硬度低于齿圈轮廓层。2.根据权利要求1所述的一种复合齿轮，其特征在于：当齿轮本体为外啮合齿轮时，其有带键槽的中心孔，此时，所述中心孔处同样整合有一层轮廓层，为带键槽的中心孔轮廓层，该轮廓层与齿轮本体的界面牢固地结合在一起。3.一种权利要求1所述复合齿轮的制造方法，其特征在于：首先，将等厚的金属筒形件毛坯经塑性变形加工制造成齿轮的齿圈轮廓层，再采用铸造和注塑工艺将流体材料填充在齿圈轮廓层的内部或外部，流体材料凝固后形成齿轮的本体，齿轮的本体与齿圈轮廓层牢固地结合在一起，制造获得所需的复合齿轮。4.根据权利要求3所述的一种复合齿轮的制造方法，其特征在于：所述金属筒形件毛坯经塑性变形加工的工艺为胀形，包括从金属筒形件内部胀形和金属筒形件外部胀形。5.根据权利要求3所述的一种复合齿轮的制造方法，其特征在于：将等厚的金属筒形件毛坯经塑性变形加工制造成齿轮的齿圈轮廓层是将等厚的金属筒形件从齿轮模具的间隙中挤出而成。6.根据权利要求3所述的一种复合齿轮的制造...

【专利技术属性】
技术研发人员：周照耀，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44