基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法技術

基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法，首先對轉子基體材料成份進行調制，并結合燒結工藝有效降低了軟氮化的非定向變形，進而滿足壽命、經濟性以及制造過程中的精度要求，而后將內外轉子配對后同時研磨端面，有效保障產品精度的一致性；采用自設計的柔性緊固無心磨削工裝，提高了生產效率，外轉子和泵殼的配合即為基孔制，以保證配合精度要求；同時基體材料配合冷擠工藝并進行軟氮化，有效提高內外轉子接觸擺線部分的基體硬度和強度；外轉子的基體外圓在軟氮化后磨削，在提高硬度及精度的同時保留了粉末冶金致密孔的自潤滑特性。

【技術實現步驟摘要】
基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法
本專利技術涉及轉子制造
，尤其涉及一種基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法。
技術介紹
鑒于常規補油泵用內外轉子結構特點及精度要求，其大批量生產制造一般采用粉末冶金方式取得，光飾后即可成品使用。但常規轉子補油泵工作壓力一般低于1.5bar，最高不超過3bar；而應用于柱塞泵伺服變量控制的轉子補油泵工作壓力長期超過25bar，最高壓力為30bar。在高壓油的作用下，內轉子徑向載荷最終通過驅動軸作用在軸承上，外轉子的徑向載荷通過其外圓作用在補油泵殼體配合內腔側壁上。內轉子與驅動軸無相對運動，但與外轉子產生應力接觸相對滑動，外轉子與殼體側壁存在應力接觸周向滑動；由于內外轉子之間存在動態的液壓油，具備相對較好的潤滑條件，而外轉子與殼體側壁之間為間隙配合，潤滑狀況較差，為了減小外轉子與殼體側壁之間的接觸應力，需控制兩者的配合間隙。在實際工作中補油泵內外轉子轉速變化快，壓力沖擊大，長期處于額定壓力狀態，且工況惡劣，內外轉子比較容易損壞；加之軸向裝配尺寸要求及其他的技術要求，對于內外轉子損壞后的實際現場維護只能替換整個補油泵。對現有的內外轉子需要提高制造精度、硬度和強度、以及耐磨特性；原有的材料及制造工藝無法滿足高精度制造要求，因為其材料熱處理變形較大，不適合冷擠精整后再做熱處理，而熱處理硬度提高后又無法再采用冷擠整形；為了達到技術要求，必須針對特定的熱處理工藝重新配比成分，把熱處理變形降到最低，讓燒結后的基體適合冷擠后熱處理。
技術實現思路
本專利技術所解決的技術問題在于提供一種基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法，以解決上述
技術介紹
中的問題。本專利技術所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法，具體步驟如下：1、調制轉子材料成份1.1）調制內轉子材料成份基于補油泵的轉速、額定工作壓力及工況對材料的要求，選定內轉子材料成份質量分數為：C為0.3～0.5%，Ni為0.6～2.0%，Cu為1.0～3.0%，剩余為Fe；1.2）調制外轉子材料成份外轉子材料成份質量分數為：C為0.25～0.5%，Ni為0.6～1.5%，Mo為0.2～0.4%，Cu為0.6～2%，剩余為Fe；2、設計轉子結構2.1）設計外轉子結構外轉子結構幾何要素包括擺線內輪廓、基體外圓、外轉子左端面、外轉子右端面，設計外轉子左端面為外轉子端面基準、擺線內輪廓為內輪廓基準，基體外圓直徑<100mm，厚度<50mm；2.2）設計內轉子結構內轉子結構幾何要素包括擺線外輪廓、內花鍵輪廓、內轉子左端面、內轉子右端面；沿內花鍵輪廓周向均布設置有油槽，設計內轉子左端面為內轉子端面基準、內花鍵輪廓為內花鍵基準，內轉子外圍最大尺寸<80mm，厚度<50mm；3、制造轉子3.1）制造外轉子按照步驟2.1）設計的外轉子結構，采用步驟1.2）中調制的外轉子材料壓制外轉子毛坯，外轉子毛坯在氨基氣氛中液相燒結并獲得所有組成幾何要素，燒結完成氣體保護空冷，空冷后低溫回火，回火溫度不高于250℃，回火時間不超過5小時；擺線內輪廓、基體外圓、外轉子左端面和外轉子右端面均留有加工余量；對擺線內輪廓采用模具冷擠，對完成分組配對的內外轉子端面進行研磨，對基體外圓采用無心磨削，具體步驟如下：工序X1：以擺線內輪廓和外轉子左端面作為裝夾定位基準，精車削基體外圓和外轉子右端面，以擺線內輪廓和外轉子右端面作為裝夾定位基準反頭精車削外轉子左端面，各車削面留有磨削余量；且在精車削基體外圓和外轉子右端面的交接處倒角，反頭車削時，外轉子左端面和基體外圓保持直角；采用數控機床加工，本道工序獲得基體外圓相對左右端面的垂直度≤0.015mm、左右端面之間的平行度≤0.025mm；工序X2：去除工序X1）中外轉子左端面、外轉子右端面分別與擺線內輪廓交接處因車削產生的飛邊毛刺；工序X3：以外轉子左端面作為支撐端面，并以擺線內輪廓自身作為基準冷擠加工擺線內輪廓；工序X4：對冷擠加工后的外轉子進行軟氮化處理，滲層深度≥0.3mm，硬度HR15N（81.3～83.4）；軟氮化后的擺線內輪廓相關尺寸會稍有增大，但擺線外輪廓在軟氮化后的相關尺寸同樣會稍有增大，兩者變化方向一致，加之變化量極小，能夠保證在軟氮化后兩者的徑向間隙；工序X5：內外轉子配對兩端面互為基準研磨；該道工序中所用分組配對的內轉子已完成擺線外輪廓和內花鍵輪廓的冷擠加工及基體軟氮化處理；分組配對的方式，首先，確定內外轉子成品置入泵殼容腔內的軸向側隙要求，其次，對已完成加工的泵體按容腔深度進行尺寸分組，根據分組尺寸的值及側隙要求計算出內外轉子軸向尺寸的加工范圍，再次，根據軸向尺寸的加工范圍選定內外轉子與對應的泵體進行配對，最后，對選定的外轉子左端面、外轉子右端面和內轉子左端面、內轉子右端面分別雙面互為基準研磨，使得外轉子厚度和內轉子厚度落在軸向尺寸的范圍內；配對研磨保證內外轉子厚度的一致性，按分組尺寸多對成組同時研磨，保證產品精度的一致性；另，外轉子在研磨前先對與基體外圓形成倒角的右端面進行磨削；本道工序獲得平行度≤0.006mm；工序X6：無心磨削基體外圓注：外轉子的基體外圓和厚度尺寸比較大，不適合無心磨削，為了能夠采用無心磨削并提高生產效率，設計對應的無心磨削工裝，并將經過工序研磨完成的外轉子軸向疊加置于無心磨削工裝上；無心磨削工裝包括導向筒、拉桿、緊固端蓋、拉緊端蓋、彈簧及用以拉緊緊固端蓋與拉緊端蓋的緊固件，外轉子軸向疊加置于導向筒上，導向筒上設置有用于和擺線內輪廓小圓支撐配合的外圓、用于軸向限位的環形端面、用于與拉緊端蓋配合限位的內孔及端面、用于與緊固端蓋配合限位的內孔；導向筒一端設置有拉緊端蓋，導向筒另一端設置有緊固端蓋，拉桿同時貫穿緊固端蓋、拉緊端蓋并與緊固端蓋、拉緊端蓋間隙配合，在位于拉緊端蓋端的拉桿上設置有外六角，擋圈套裝于拉桿上且貼合接觸外六角限位，彈簧套裝于拉桿上且位于拉緊端蓋與擋圈之間；在位于緊固端蓋端的拉桿上設置有外螺紋，緊固件旋轉設置于拉桿上用于拉緊緊固端蓋和拉緊端蓋，緊固件與緊固端蓋接觸側設置有球面，緊固端蓋與緊固件接觸部位設置有圓弧，球面和圓弧接觸；拉緊后彈簧處于壓縮張緊狀態，張緊力大小根據需要旋轉緊固件調整；整個工裝處于柔性緊固狀態，無心磨削時可在導輪作用下自找正磨削，避免硬緊固的卡滯；工序X7：對工序X6）中無心磨削后的外轉子基體邊緣去除飛邊毛刺，對基體去除剩磁，在防蝕處理后按分組尺寸區分入庫備用；3.2）制造內轉子按照步驟2.2）設計的內轉子結構，采用步驟1.1）中調制的內轉子材料壓制內轉子毛坯，內轉子毛坯在氨基氣氛中液相燒結并獲得所有組成幾何要素，燒結完成后氣體保護空冷，空冷后低溫回火，回火溫度不高于250℃，回火時間不超過5小時，內轉子毛坯的擺線外輪廓、內花鍵輪廓、內轉子左端面和內轉子右端面均留有加工余量；對擺線外輪廓和內花鍵輪廓采用復合模具冷擠，對完本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法，其特征在于，具體步驟如下：/n1、調制轉子材料成份/n1.1）調制內轉子材料成份/n內轉子材料成份的質量分數為：C為0.3～0.5%，Ni為0.6～2.0%，Cu為1.0～3.0%，剩余為Fe；/n1.2）調制外轉子材料成份/n外轉子材料成份的質量分數為：C為0.25～0.5%，Ni為0.6～1.5%，Mo 為0.2～0.4%， Cu為0.6～2%，剩余為Fe；/n2、設計轉子結構/n2.1）設計外轉子結構/n外轉子結構幾何要素包括擺線內輪廓、基體外圓、外轉子左端面、外轉子右端面；/n2.2）設計內轉子結構/n內轉子結構幾何要素包括擺線外輪廓、內花鍵輪廓、內轉子左端面、內轉子右端面；/n3、制造轉子/n3.1）制造外轉子/n按照步驟2.1）設計的外轉子結構，采用步驟1.2）中調制的外轉子材料壓制外轉子毛坯；對外轉子毛坯進行氨基氣氛液相燒結，燒結后氣體保護空冷，空冷后低溫回火；對擺線內輪廓采用模具冷擠，對完成分組配對的內外轉子端面進行研磨，對基體外圓采用無心磨削；/n3.2）制造內轉子/n按照步驟2.2）設計的內轉子結構壓制內轉子毛坯，采用步驟1.1）中調制的內轉子材料壓制內轉子毛坯；對內轉子毛坯進行氨基氣氛液相燒結，燒結后氣體保護空冷，空冷后低溫回火；對擺線外輪廓和內花鍵輪廓采用復合模具冷擠，對完成分組配對的內外轉子端面進行研磨。/n...

【技術特征摘要】
1.基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法，其特征在于，具體步驟如下：
1、調制轉子材料成份
1.1）調制內轉子材料成份
內轉子材料成份的質量分數為：C為0.3～0.5%，Ni為0.6～2.0%，Cu為1.0～3.0%，剩余為Fe；
1.2）調制外轉子材料成份
外轉子材料成份的質量分數為：C為0.25～0.5%，Ni為0.6～1.5%，Mo為0.2～0.4%，Cu為0.6～2%，剩余為Fe；
2、設計轉子結構
2.1）設計外轉子結構
外轉子結構幾何要素包括擺線內輪廓、基體外圓、外轉子左端面、外轉子右端面；
2.2）設計內轉子結構
內轉子結構幾何要素包括擺線外輪廓、內花鍵輪廓、內轉子左端面、內轉子右端面；
3、制造轉子
3.1）制造外轉子
按照步驟2.1）設計的外轉子結構，采用步驟1.2）中調制的外轉子材料壓制外轉子毛坯；對外轉子毛坯進行氨基氣氛液相燒結，燒結后氣體保護空冷，空冷后低溫回火；對擺線內輪廓采用模具冷擠，對完成分組配對的內外轉子端面進行研磨，對基體外圓采用無心磨削；
3.2）制造內轉子
按照步驟2.2）設計的內轉子結構壓制內轉子毛坯，采用步驟1.1）中調制的內轉子材料壓制內轉子毛坯；對內轉子毛坯進行氨基氣氛液相燒結，燒結后氣體保護空冷，空冷后低溫回火；對擺線外輪廓和內花鍵輪廓采用復合模具冷擠，對完成分組配對的內外轉子端面進行研磨。


2.根據權利要求1所述的基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法，其特征在于，沿內花鍵輪廓周向設置有油槽。


3.根據權利要求1所述的基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法，其特征在于，步驟3）中，制造外轉子的具體步驟如下：
工序X1：以擺線內輪廓和外轉子左端面作為裝夾定位基準，精車削基體外圓和外轉子右端面，以擺線內輪廓和外轉子右端面作為裝夾定位基準反頭精車削外轉子左端面，各車削面留有磨削余量；
工序X2：去除工序X1）中外轉子左端面、外轉子右端面分別與擺線內輪廓交接處產生的飛邊毛刺；
工序X3：以外轉子左端面作為支撐端面，并以擺線內輪廓自身作為基準冷擠加工擺線內輪廓；
工序X4：對冷擠加工后的外轉子進行軟氮化處理；
工序X5：對內外轉子進行分組配對，配對后對兩端面進行互為基準研磨；
工序X6：采用無心磨削工裝進行無心磨削基體外圓；
工序X7：對工序X6）中無心磨削后的外轉子基體邊緣去除飛邊毛刺，對基體去除剩磁，在防蝕處理后按分組尺寸區分入庫備用。


4.根據權利要求3所述的基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法，其特征在于，工序X1）中，在精車削基體外圓和外轉子右端面的交接處倒角，反頭車削時，外轉子左端面和基體外圓保持直角。


5.根據權利要求1或3所述的基于粉末冶金補油泵轉子的制造方法，其特征在于，所用分組配對的內轉子已完成擺線外輪廓和內花鍵...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張祝，肖名濤，吳斯灝，
申請(專利權)人：蘇州薩伯工業設計有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32