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1、3 韩凤麟 中国机械通用零部件工业协会粉末冶金分会顾问 收稿日期 2000 01 18 PM标准 美国国家标准6008 A98 粉末冶金齿轮规范 简介 韩凤麟 3 粉末冶金技术 编辑部 北京 100078 简要说明 齿轮传动是现代机械产品中应用最广的一种机械传动 这是因为它能保证恒定的传动比 传 动功率范围大 效率高 寿命长等优点 不足之处是齿轮的成本高 制造与安装精度高 而用粉末冶金工艺制 造的齿轮恰恰可大幅度地降低生产成本 保证齿轮的形位与尺寸公差的一致性 用粉末冶金工艺制造齿轮的最主要优点是 适合于大批量生产 节材 省能 不污染环境 齿轮的形位与尺 寸公差一致性好 成本低廉 随着金属粉末
2、的不断改进 粉末冶金成形技术与设备的快速发展 用粉末冶金工 艺制造的齿轮日渐增多 粉末冶金齿轮制造技术日臻完善 粉末冶金齿轮的市场在迅速扩大 为此 美国国家 标准ANSI AG MA 6008 A98 粉末冶金齿轮规范 历经4年工作 于1998年9月10日正式发布实施 这可能 是全世界第一个国家级的 粉末冶金齿轮标准 它标志着粉末冶金机械零件生产与应用将进入更高水平的 阶段 粉末冶金齿轮标准 的制订与发布标志着粉末冶金齿轮已被机械制造业 特别是汽车 摩托车行业普遍 认同 齿轮制造行业已认同粉末冶金技术是一种可行的齿轮制造工艺 这个标准是在MPIF 美国金属粉末工业联合会的缩写 下同 支持下 由
3、AG MA 美国齿轮制造商协会的缩 写 下同 的粉末冶金齿轮委员会制订的 这个标准规定了齿轮买方提供给齿轮制造方的粉末冶金齿轮规范中 关于齿轮几何形状的数据 齿轮图规范及齿轮材料规范应包括的最低限度的详细资料 笔者相信 若能借鉴这个标准并予以实施 将会推动我国粉末冶金齿轮生产与应用的发展 有利于我国的 粉末冶金齿轮生产和国际接轨 为此 将美国国家标准ANSI AG MA 6008 A98 粉末冶金齿轮规范 全文介绍 如下 前言 这个标准中的前言 脚注及附录 都只 是为了提供信息 并不是ANSI AG MA 6008 A98 粉末冶金齿轮规范 的组成部分 1993年 在MPIF支持下 组成了AG
4、 MA 粉末冶金齿轮委员会 委员会的工作方向 是 将粉末冶金齿轮制造工艺融合于比较传 统的齿轮制造工艺之中 为了满足改进粉末冶金齿轮产 需双方 间的技术交流的普遍要求 委员会将这个规 范标准选为其第一个项目 这个标准的主要 任务是 使齿轮买方增强了解对齿轮生产方 充分说明齿轮的必要条件的责任 这个版本是由AG MA全体成员于1997 年11月审定的 作为美国国家标准是1998 年9月10日发布实施的 欢迎对这个标准提出改进的建议 请将 建议送交美国齿轮制造商协会 1500 King Street Suit 201 Alexandira Virgina 22314 221粉末冶金技术 2000年
5、第18卷 第2期 美国国家标准6008 A98 粉末冶金齿 轮规范 1 范围 这个标准将买方关于齿轮设计特性要求 的规范数据向粉末冶金齿轮生产方进行了充 分说明 描述了相关工业通常采用的一些作 法 除非产 需双方另有书面协议替代这些作 法 111 齿轮类型 这个标准的通用规范适用于所选择的用 粉末冶金工艺制造的几种类型的齿轮 对于 外正齿轮与螺旋齿轮和直齿锥齿轮都详细描 述了关于齿轮齿的几何形状规范 替换和增 加以所需齿轮特性的数据时 同样的规范也 适用于其它类型的齿轮 如内齿轮 112 粉末冶金工艺类别 这个标准适用于由传统粉末冶金工艺制 造的齿轮 其工艺包括压制 烧结 在一些场 合 烧结后
6、还经过处理 用金属注射成形 MIM 或其它粉末冶金工艺制造的齿轮需要 其它规范或作法 2 标准的参考文献 这个标准版本自始至终参考了下列标准 的一些规定 在发布时 指明的版本都是有 效的 所有标准都要修订 鼓励同意采用这 个美国国家标准的各方 研究采用下列标准 最新版次的可能性 所用齿轮术语在下列标准中有详细说 明 AG MA 390 03a Gear Handbook Gear Classification Materials and Measuring Methods for Bevel Hypoid Fine Pitch Wormgearing and Rack Only as Unas
7、sembled Gears AG MA 910 C90 Formats for Fine Pitch Gear Specification Data ANSI AG MA 1003 G93 T ooth Propor2 tions for Fine Pitch Spur and Helical Gearing ANSI AG MA 2000 A88 Gear Classifica2 tion and Inspection Handbook T olerances and Measuring Methods for Unassembled Spur and Helical Gears inclu
8、ding Metric Equivalents ANSI AG MA 2002 B88 T ooth Thickness Specification and Measurement ANSI ASME Y14 5M 1994 Dimension2 ing and T olerancing MPIF Standard 35 1997 Materials Stan2 dards for P M Structural Parts 3 术语与定义 一般粉末冶金术语在MPIF出版的粉末 冶金设计手册的术语汇编中都可以查到 粉 末冶金材料的力学性能见MPIF标准35 下面列出了这个标准中使用的粉末冶金 术
9、语与其定义 整形 coining 为增高密度或为在齿轮 端面增添精细构型或为二者进行的复压作 业 压坯 compact 一般是将添加或不添加 非金属组分的金属粉末装于压模中并压缩成 形的制品 压制 compaction 制取压坯的工艺过 程 密度 density 粉末冶金零件单位容积 的质量 密度 干 适用于未经浸渍处理的零 件 密度 湿 适用于用油或其它非金属材料 浸渍处理过的零件 模具 die 粉末压制成形用型腔的一种 零件或多种零件 锻造 也称为粉末锻造 P F forging al2 so called powder forging 将未烧结的 预烧结 的或烧结的预成形件在封闭模具中热
10、成形的 一种工艺方法 表观硬度 hardness apparent 用标准硬 度计测定烧结材料获得的硬度值 因为读数 是孔隙与实体材料的综合值 通常其值比组 321美国国家标准6008 A98 粉末冶金齿轮规范 简介 成与条件相同的实体材料的硬度值低一些 颗粒硬度 hardness particle 由于消除 了孔隙度的影响 测定的是真正冶金组织的 硬度值 浸渍 impregnation 以非金属材料 诸如 油 蜡或树脂 充填烧结件中的孔隙的工艺方 法 熔渗 infiltration 以熔点较低的金属或 合金充填烧结的或未烧结的粉末冶金压坯中 的孔隙的工艺方法 金属 注 射 成 形 MIM m
11、etal injection molding 以混合粘结剂的金属粉末为原料 与塑料注射成形相似的一种工艺方法 一般 说来 MIM之后要进行脱除粘结剂与烧结 这种工艺用于成形用常规粉末冶金压制成形 工艺不能成形的形状复杂的零件 孔隙 pore 颗粒中或物体内固有的或 诱发的空穴 预成形坯 preform 为进行锻造或复压 起始压制与烧结的压坯 粉末冶金 P M powder metallurgy 生 产金属粉末和将之固结成异形制品的工艺方 法 复压 repressing 粉末预成形坯于成套 模具中进行变形 诸如整形与精整 烧结 sintering 在低于主要组分熔点的 温度下进行热处理使压坯中的
12、颗粒进行冶金 结合的工艺过程 精整 sizing 用于改进尺寸精度的作 业 4 齿轮齿几何形状的数据 确定齿轮齿几何形状的最佳方法是直接 列出全部详细数据 遗漏了买方技术条件中 任何重要项目都可能对交付 价格或齿轮使 用性能产生不良影响 确定齿轮几何形状的 一般方法使用了齿轮工艺特有的数据项目 在一般工程制图中 复杂轮廓通常都是由直 线与弧线组合 有时是用以一系列数据点座 标描述的特殊曲线直接确定的 与此相反 齿轮轮廓的尺寸与形状都是用间接法描述 的 这些间接规范都是以传统的齿轮制造与 检验方法为基础 作了一些与粉末冶金制造 工艺有关的改变与补充 这类数据在齿轮图上往往以专门的表或 规格明细提
13、供 在AG MA 910 C90中可找 到这类规格明细的例子 这些规格明细适用 于小周节齿轮 特别适用于切削加工的齿 轮 为了较好地表述数据的不同功用 往往 将这种规格明细中的项目分为几组 这个标 准中设定的以下几组和分配在每一组的数据 项目 都代表一般使用的技术规范的一种规 格明细 只要提供的技术规范能满足要求 则对于遵守这些规格明细是随意的 基本数据 检验数据 设计与工艺试验的数据 基准数据 411 基本数据 这些数据概括地描述了齿轮 它们包括 适用于制造与检验模具的项目 因此 仅只间 接地描述了齿轮本身 项目中都没有容许偏 差 对描述的几何形状的任何容许偏差 都 另外以规格明细单项表示
14、表1中列出了这个标准中涉及的三种齿 轮的基本数据 例如 作为全部规格明细的 一部分 见图3 图6 41111 齿形 在假定用一个虚拟滚铣机床制造齿廓 特别是圆角部分时 这一齿形规范包括在基 本数据中 可认为齿形规范等同于这种虚拟 工具的轮廓 一般使用的齿形种类在增多 这不仅来源于过去与现在的AG MA标准 而 且来源于国际的与外国的标准或原来的设 计 齿形数据项目一般包括标准依据或参照 的补充详图 421粉末冶金技术 2000年第18卷 第2期 表1 基本数据 技术规格 齿 轮 类 型 正齿轮 螺旋齿轮 直齿锥齿轮 齿数 模数 径节 法向模数 法向径节 压力角 法向压力角 螺旋角 螺旋方向 节
15、锥半角 齿面角 2 齿根锥角 2 后视角2 3 齿形 X X X X 4 X X X X 1 X X X 4 X X X X X X X X 注 1 当根据其它数据规范计算时 由于修整 螺旋角 的值可能接近 2 这些数据项目可代之以在齿轮坯轮廓图上表明 3 粉末冶金齿轮的外部形状一般为圆柱状 在这种 场合 后视角为零度 因此 这个项目可以省略 见图2a 4 当齿廓全部由其它数据确定时 齿形可以略去 见41111 关于粉末冶金齿轮 包括圆角在内的齿 廓 有时完全由其它数据确定 见图1b 在 这种场合 可省掉齿形规范 41112 锥齿轮 图2a与图2b表明典型的粉末冶金锥齿 轮与其轮廓和典型的切削
16、加工的锥齿轮不同 之处 这个图上还表明了锥齿轮的一些基本 数据 图1a 滚铣的齿廓 图1b 圆弧圆角形状 图1c 粉末冶金齿轮圆角形状 521美国国家标准6008 A98 粉末冶金齿轮规范 简介 图2a 粉末冶金锥齿轮 621粉末冶金技术 2000年第18卷 第2期 图2b 粉末冶金替代设计方案 412 检验数据 这些数据项目系由带公差的尺寸组成 用作确定齿轮品质的基础 包括齿轮齿的形 状与尺寸以及某些其它齿廓特征的标记 倘 若一些项目是以使用基准齿轮或其它检验仪 器为基础 则要包括仪器基准 注 一些数据项目仅用于进行首件检验或工具验收 其 它项目也都是用于工艺过程控制的周期检验 依据专门的统计要求评价的任何检验数 据项目 都应该认为是齿轮规范的一部分 721美国国家标准6008 A98 粉末冶金齿轮规范 简介 41211 齿轮齿形精度 4121111 正齿轮与螺旋齿轮 AG MA认可二种独立的形状精度控制方 式 根据条件 任何一组齿轮规范只能采用一 种方式检验 见ANSI AG MA 2000 A88 最简单 最经济与最常用的形状控制方 式是综合作用试验 测量时 试验的齿轮在与 基准
