一种油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺，其特征在于：油泵齿轮零件经粗加工后，进行渗碳

【技术实现步骤摘要】
一种油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺


[0001]本专利技术涉及航空用齿轮生产
，特别是一种航空油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺
。

技术介绍

[0002]航空油泵齿轮是航空燃油动力系统的关键核心零件，齿轮使用过程为高转速
、
高载荷
、
高压力状态，因此对航空油泵齿轮有长寿命
、
高可靠性
、
高效率等要求
。
国内航空油泵产品使用过程中不时出现油泵齿轮与支撑轴承磨损
、
油泵齿轮裂纹等故障
。
经研究齿轮尺寸精度和定位形位精度
、
零件表面质量
、
齿轮轮廓边沿质量
、
齿轮表面残余压应力等低于国外同类产品
。
[0003]国内航空产品零组件加工多年来是以满足形位
、
表面粗糙度等设计图纸规定要求的“成形制造”技术为主，得到产品，产品合格与否的主要判据为零部件加工成形精度，并未意识到影响零部件寿命的重要因素及其复杂性
。
而美国在
1971
年发布了
《
机械加工构件表面完整性制造指南
》
，并在
《
军机安全寿命设计规范
》
中得以实施，率先实现了齿轮等零部件“表面完整性制造”。
在影响结构疲劳强度或疲劳寿命的诸多因素中，表面粗糙度
、
表层应力状态及表层组织结构是最重要的因素之一
。
国内当前航空油泵产品寿命要求从原来的二
、
三代机几百小时提升到四
、
五机产品寿命几千到上万小时，以及民用航空油泵产品要求的几万小时，采用现有“成形制造”工艺制造的齿轮已不能满足当前航空油泵产品的使用性能要求
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺
。
得到的航空油泵齿轮在达到“成形制造”多项高精度技术要求的同时，降低齿轮表面粗糙度
、
增加齿轮表面压应力
、
细化齿轮表面微观结构
、
使齿轮轮廓边沿光滑连续，满足航空油泵长寿命可靠性使用需求
。
[0005]本专利技术的技术方案：一种油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺，步骤
1、
油泵齿轮零件经粗加工后，进行渗碳
/
渗氮处理；步骤
2、
对油泵齿轮零件进行半精磨削加工；步骤
3、
对油泵齿轮进行压应力精密磨削加工；步骤
4、
对零件表面进行自由磨粒光整加工
。
[0006]上述的油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺，所述半精磨削加工的油泵齿轮零件形位公差
0.003
～
0.005mm
，形位公差包括垂直度
、
圆柱度
、
同轴度和平面度
。
[0007]上述的油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺，所述压应力精密磨削加工，选择陶瓷氧化铝磨料砂轮，对齿轮零件进行精密磨削和微挤压加工，加工的油泵齿轮零件，形位公差达到
0.002
～
0.003mm
，厚度尺寸公差
0.003 mm
，表面粗糙度
Ra0.08
～
0.12
，零件表面残余压应力达到
‑
500
～
‑
700 MPa。
[0008]上述的油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺，对压应力精密磨削加工后的油泵齿轮零件，采用巴克豪森信号检测磨削烧伤情况和表面完整性情况，并且实现对零件的
100%
的全面检测
。
[0009]上述的油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺，所述光整加工，是齿轮零件在磨料料箱的
1/3
深度位置，以圆周轨迹行星运动，使得自由磨粒能够保持速度和压力经过油泵齿轮零件，油泵齿轮零件同时匀速自转，使得油泵齿轮零件的各个表面能够得到自由磨粒均衡的加工，油泵齿轮零件的表面粗糙度到
Ra0.05
以内，并保持各项
0.003mm
形位公差，零件表面残余压应力达到
‑
650~
‑
1000 MPa。
[0010]本专利技术的有益效果：本专利技术采用“压应力高精度磨削技术
+
保持零件精度水平的自由光整技术
+
齿轮零件巴克豪森信号无损检测”综合保障航空油泵齿轮最终加工精度
、
提升油泵齿轮各项表面微观性能指标
。
使航空油泵齿轮既能满足“成形加工”要求的各项高精度，更达到了降低齿轮零件表面粗糙度，使齿轮表面为较大压应力
、
细化齿轮表面微观结构
、
齿轮轮廓边沿光滑连续效果，从而使航空油泵在运转过程中齿轮的接触刚度和接触面积增加
、
承载能力增加，齿面
、
定位表面与对应摩擦副的摩擦和磨损降低，从而提升了油泵齿轮的抗疲劳性能
。
采用本项技术生产的油泵齿轮，与国外民用航空发动机同类齿轮零件比较，其高精度形位公差
、
表面粗糙度
、
表面残余压应力
、
表面微观结构
、
齿轮轮廓边沿质量，均达到同等水平
。
和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
①
原磨削加工后齿轮定位表面应力为
‑
100
～
‑
150MPa
，经压应力精密磨削后齿轮端面压应力达到
‑
500
～
‑
600MPa
，齿轮圆柱面压应力为压应力
‑
600
～
‑
700MPa。
[0011]②
本工艺加工油泵齿轮的结构如图7所示，经对齿轮零件的自由光整工艺，油泵齿轮保持了原有的多项
0.003mm
高精度尺寸公差
、
形位公差
。
齿轮表面压应力增加了
‑
100MPa
，达到齿轮端面压应力
‑
650
～
‑
700MPa
，齿轮圆柱面压应力为压应力
‑
900
～
‑
1000MPa
，达到与国外同类产品齿轮零件相当压应力水平
。
齿轮表面粗糙度稳定达到
Ra0.05
，表面微结构细化（见说明书附图1‑4的对比
)、
齿轮轮廓边沿光滑圆整（见说明书附图
5、6
的对比）
。
[0012]③
原工艺采用酸蚀进行磨削烧伤和裂纹的抽样检查，酸蚀检查后的零件报废，未做酸蚀检查的零件则存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺，其特征在于：步骤
1、
油泵齿轮零件经粗加工后，进行渗碳
/
渗氮处理；步骤
2、
对油泵齿轮零件进行半精磨削加工；步骤
3、
对油泵齿轮进行压应力精密磨削加工；步骤
4、
对零件表面进行自由磨粒光整加工
。2.
根据权利要求1所述的油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺，其特征在于：所述半精磨削加工的油泵齿轮零件形位公差
0.003
～
0.005mm
，形位公差包括垂直度
、
圆柱度
、
同轴度和平面度
。3.
根据权利要求1所述的油泵齿轮抗疲劳性能提升工艺，其特征在于：所述压应力精密磨削加工，选择陶瓷氧化铝磨料砂轮，对齿轮零件进行精密磨削和微挤压加工，加工的油泵齿轮零件，形位公差达到
0.002
～
0.003mm
，厚度尺寸公差
0.003 mm<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，刘丽丹，王普照，
申请(专利权)人：中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：