行星齿轮的防腐耐磨表面工程课程设计
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二级行星齿轮课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解并掌握二级行星齿轮的基本结构、工作原理及特点。
2. 学生能描述二级行星齿轮传动系统的设计方法及其在工程中的应用。
3. 学生能运用二级行星齿轮的传动比计算公式,进行相关计算。
技能目标:1. 学生具备运用二级行星齿轮进行简单机械设计的实际操作能力。
2. 学生能够分析二级行星齿轮在实际应用中可能出现的故障及其原因。
3. 学生能够运用所学知识,对二级行星齿轮传动系统进行优化设计。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对齿轮传动系统的兴趣,激发学生探究机械原理的欲望。
2. 培养学生的团队协作意识,提高学生在实际操作中发现问题、解决问题的能力。
3. 增强学生对我国机械工程领域的自豪感,培养学生为我国机械行业发展贡献力量的使命感。
本课程针对高二年级学生,结合学科特点,注重理论与实践相结合,提高学生的动手操作能力和实际问题解决能力。
通过本课程的学习,使学生能够更好地理解和掌握二级行星齿轮的相关知识,为后续的机械设计课程打下坚实基础。
同时,注重培养学生的情感态度和价值观,激发学生的学习兴趣,提高学生的综合素质。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分:1. 二级齿轮传动系统概述:介绍齿轮传动系统的基本概念、分类及二级行星齿轮传动系统的特点。
2. 二级行星齿轮的结构与原理:详细讲解二级行星齿轮的组成、工作原理及传动比计算。
3. 二级行星齿轮的设计方法:分析二级行星齿轮的设计步骤,包括参数选择、强度计算、校核等。
4. 二级行星齿轮的应用实例:介绍二级行星齿轮在实际工程中的应用案例,如汽车变速箱、风力发电机组等。
5. 二级行星齿轮的故障分析及优化设计:分析二级行星齿轮在实际应用中可能出现的故障及其原因,探讨优化设计方法。
教学内容按照以下进度安排:第一课时:二级齿轮传动系统概述,二级行星齿轮的结构与原理。
第二课时:二级行星齿轮的设计方法。
第三课时:二级行星齿轮的应用实例,故障分析及优化设计。
摘要本文设计了一行星齿轮的注塑模具。
该零件选用PA66,质量轻,化学稳定性高。
PA66齿轮具有较高的力学强度和刚性,优良的耐磨性,自润滑性、耐疲劳性及耐热性,可在中等载荷、较高温度无润滑或少润滑下使用。
通过计算设计了注塑模具的成型结构、脱模机构、浇注系统等方面,并进行了塑件上、下模的仿真加工,生成刀具路径。
该模具结构小巧而紧凑,运行顺畅无阻。
1. 零件分析及模具结构设计1.1 零件的作用该零件为一带金属嵌件的塑料行星齿轮,其用于家用或办公用机械,功率很小,但要求传动平衡,低噪音或无噪音,以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作。
该零件在其受力较大的部位镶入金属嵌件,这样可以对塑料齿轮起到增强作用,并由于金属嵌件的加入,塑料齿轮的成型收缩也将减小,齿轮精度提高。
该零件尺寸较小,同轴度要求精度较高,按照其工作要求,其精度等级可选用一般精度等级。
1.2 材料的选择根据零件工作要求及其精度等级,该零件选用PA66塑料成型。
其中,PA为聚酰胺的缩写,又名尼龙。
PA66齿轮具有较高的力学强度和刚性,优良的耐磨性,自润滑性、耐疲劳性及耐热性,可在中等载荷、较高温度无润滑或少润滑下使用。
表2-20塑料精度等级的选用,PA66的一般精度要求为5级。
表1.1 PA66的成型条件密度 3cmg计算收缩率 (%)加热前料筒温度(C)模具温度 C成型压力MPa预热后处理宜用注射机类型1.151.5~2.2喷嘴 料筒前部 料筒中部 料筒后部8070~120温度C时间h 方法温度 C时间h宜用螺杆式注射机,螺杆带止回环,喷嘴宜用自锁式265260250240100~110 12~16油、水、盐水90~10042. 注射机的选用及校核2.1 注射机的选用 2.1.1 制品的体积估算将该行星齿轮塑件的体积分成四部分:冶金粉末嵌件中间凹陷处1V 、塑件中间圆环2V 及塑件两边齿轮3V 、4V 。
()()3222221179.5272122166)(mm r r h V V V =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯⨯=-=-=∏I ∏I ππ()()()3222222237.12062162322mm rr h V V V =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯⨯=-=-=∏I ∏I ππ()()()3222233386.185721625.256mm r r h V V V =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯⨯=-=-=∏I ∏I ππ()()()3222244496.22282162276mm r r h V V V =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯⨯=-=-=∏I ∏I ππ∴3432198.582096.222886.185737.120679.527mm V V V V V =+++=+++=总 2.1.2 根据体积选注射机常用热塑性塑料注射机型号和主要技术规格初选-SZ 40/68型注射机如表二所示:表1.2 注射机主要技术参数理论注射容积()3cm螺杆直径()mm注射压力(MPa)模板行程()mm模具最大厚度()mm顶出行程()mm喷嘴孔直径()mm实际注射量()g 锁模力(KN )模具最小厚度()mm 定位孔直径()mm 喷嘴球半径()mm58 26 160220 240 40 453 400 130 064.005.63+φ123.塑料制件在模具中的位置 3.1 分型面的确定若按分型面设计原则中的“塑件要求同轴度的部分要放到分型面的同一侧,以保证塑件同轴度要求”来确定分型面的话,塑件脱模比较困难。
目录一.绪论 (2)1.引言 (2)2.行星齿轮传动的特点及国内外研究现状 (3)(1)行星齿轮传动的特点及应用 (3)(2)国内外的研究状况及其发展方向 (4)3.本文的主要内容 (6)二.机构简图的确定 (6)三.齿形与精度 (7)四.齿轮材料及其性能 (7)五.设计计算 (8)1.配齿数 (8)2.初步计算齿轮主要参数 (9)(1)按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径 (9)(2)按弯曲强度初算模数 (10)3.几何尺寸计算 (11)4.重合度计算 (12)5.啮合效率计算 (13)六.行星轮的强度计算 (14)七.疲劳强度校核 (18)1.外啮合 (18)(1)齿面接触疲劳强度 (18)(2)齿根弯曲疲劳强度 (21)2.内啮合 (24)八.安全系数校核 (25)九.零件图及装配图 (28)十.参考文献 (29)一.绪论1.引言渐开线行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮绕着位置固定的几何轴线作圆周运动的齿轮传动,这种传动通常用内啮合且多采用几个行星轮同时传递载荷,以使功率分流。
渐开线行星齿轮传动具有以下优点:传动比范围大、结构紧凑、体积和质量小、效率普遍较高、噪音低以及运转平稳等,因此被广泛应用于起重、冶金、工程机械、运输、航空、机床、电工机械以及国防工业等部门作为减速、变速或增速齿轮传动装置。
渐开线行星齿轮减速器所用的行星齿轮传动类型很多,按传动机构中齿轮的啮合方式分为:NGW、NW、NN、NGWN、ZU飞VGW、W.W等,其中的字母表示:N—内啮合,W—外啮合,G—内外啮合公用行星齿轮,ZU—锥齿轮。
NGW型行星齿轮传动机构的主要特点有:1、重量轻、体积小。
在相同条件下比硬齿面渐开线圆柱齿轮减速机重量减速轻1/2以上,体积缩小1/2—1/3;2、传动效率高;3、传动功率范围大,可由小于1千瓦到上万千瓦,且功率越大优点越突出,经济效益越高;4、装配型式多样,适用性广,运转平稳,噪音小;5、外齿轮为6级精度,内齿轮为7级精度,使用寿命一般均在十年以上。
第一章塑件的成形工艺性分析一、塑件材料的选择及其结构分析1、塑件(手机外壳)模型图:图1-1 塑件图2、塑件材料的选择:选用ABS(即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)。
3、色调:黑色。
4、生产批量:大批量。
5、塑件的结构与工艺性分析:(1)结构分析塑件为手机外壳的上半部分,应有一定的结构强度,由于中间有手机的按键及手机显示屏,后面有与后盖联接的塑料倒扣,所以应保证它有一定的装配精度;由于该塑件为手机外壳,因此对表面粗糙度要求不高。
(2)工艺性分析精度等级:采用5级低精度脱模斜度:塑件外表面 40´-1°20´塑件内表面 30´-1°(脱模斜度不包括在塑件的公差范围内,塑件外形以型腔大端为准,塑件内形以型芯小端为准。
)二、ABS的注射成型工艺1、注射成型工艺过程(1)预烘干--→装入料斗--→预塑化--→注射装置准备注射--→注射--→保压--→冷却--→脱模--→塑件送下工序(2)清理模具、涂脱模剂--→合模--→注射2、ABS的注射成型工艺参数(1)注射机:螺杆式(2)螺杆转速(r/min):30——60(选30)(3)预热和干燥:温度(°C) 80——85时间 (h) 2——3(4)密度(g/ cm³):1.02——1.05(5)材料收缩率(℅):0.3——0.8(6)料筒温度(°C):后段 150——157中段 165——180前段 180——200(7)喷嘴温度(°C):170——180(8)模具温度(°C):50——80(9)注射压力(MPa):70——100(10)成形时间(S):注射时间 20——90高压时间 0——5冷却时间 20——120总周期 50——220(11)适应注射机类型:螺杆、柱塞均可(12)后处理:方法红外线灯、烘箱温度(°C) 70时间(h) 2——4三、ABS性能分析1、使用性能:①综合性能良好,冲击韧度、力学强度较高,且要低温下也不迅速下降。
行星齿轮减速器行星架工艺课程设计
行星齿轮减速器是一种常见的机械传动装置,其结构复杂,但具有传动效率高、扭矩大、噪音小等优点,因此在工业生产中得到广泛应用。
而行星架作为行星齿轮减速器的核心部件,其制造工艺对于行星齿轮减速器的性能和质量具有重要影响。
行星架是由行星轮、行星架、行星轴、行星轮轴承等部件组成的,其制造工艺主要包括以下几个方面:
1.行星轮的制造:行星轮是行星架的核心部件,其制造需要采用高精度的数控加工设备,以保证其精度和质量。
在制造过程中,需要注意行星轮的齿形和齿距的精度,以及行星轮与行星架的配合精度。
2.行星架的制造:行星架是行星齿轮减速器的重要组成部分,其制造需要采用高精度的数控加工设备,以保证其精度和质量。
在制造过程中,需要注意行星架的结构和尺寸的精度,以及行星架与行星轮、行星轴的配合精度。
3.行星轴的制造:行星轴是行星架的重要组成部分,其制造需要采用高精度的数控加工设备,以保证其精度和质量。
在制造过程中,需要注意行星轴的尺寸和表面粗糙度的精度,以及行星轴与行星架、行星轮的配合精度。
4.行星轮轴承的制造:行星轮轴承是行星架的重要组成部分,其制
造需要采用高精度的数控加工设备,以保证其精度和质量。
在制造过程中,需要注意行星轮轴承的尺寸和表面粗糙度的精度,以及行星轮轴承与行星轮、行星架的配合精度。
以上是行星齿轮减速器行星架的制造工艺,需要注意的是,在制造过程中需要严格控制各个部件的精度和质量,以保证行星齿轮减速器的性能和质量。
同时,还需要注意制造过程中的安全问题,采取相应的安全措施,以保证工人的安全。
课程设计行星齿轮一、教学目标通过本章节的学习,学生将掌握行星齿轮的基本概念、类型和应用;了解行星齿轮的啮合原理、强度计算方法和设计要求;能够运用行星齿轮的知识解决实际工程问题。
1.掌握行星齿轮的基本概念、类型和应用。
2.了解行星齿轮的啮合原理、强度计算方法和设计要求。
3.熟悉行星齿轮的加工工艺和检测方法。
4.能够运用行星齿轮的知识解决实际工程问题。
5.具备分析行星齿轮啮合状况的能力。
6.掌握行星齿轮强度计算的方法。
情感态度价值观目标:1.培养学生的创新意识和团队合作精神。
2.增强学生对机械工程的兴趣和责任感。
3.培养学生关注科技进步和可持续发展的意识。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括以下几个方面:1.行星齿轮的基本概念、类型和应用。
2.行星齿轮的啮合原理、强度计算方法和设计要求。
3.行星齿轮的加工工艺和检测方法。
4.行星齿轮在工程中的应用案例。
第一课时:行星齿轮的基本概念、类型和应用。
第二课时:行星齿轮的啮合原理、强度计算方法和设计要求。
第三课时:行星齿轮的加工工艺和检测方法。
第四课时:行星齿轮在工程中的应用案例。
三、教学方法为了提高教学效果,本章节将采用多种教学方法,包括:1.讲授法:讲解行星齿轮的基本概念、类型和应用,行星齿轮的啮合原理、强度计算方法和设计要求。
2.案例分析法:分析行星齿轮在工程中的应用案例,让学生更好地理解行星齿轮的实际应用。
3.实验法:学生进行行星齿轮的加工和检测实验,提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:《机械设计基础》相关章节。
2.参考书:行星齿轮设计、加工和检测的相关书籍。
3.多媒体资料:行星齿轮的图片、视频等。
4.实验设备:行星齿轮加工和检测的实验设备。
五、教学评估本章节的评估方式将包括以下几个方面:1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的学习态度和积极性。
2.作业:布置相关的行星齿轮设计、计算和分析作业,评估学生的理解和应用能力。
工程齿轮的耐磨涂层与表面处理技术工程齿轮是现代工业生产中不可或缺的重要组件,其性能的稳定与耐久性对于机械系统的正常运行起着至关重要的作用。
为了提高工程齿轮的耐磨性能和延长使用寿命,人们研发出了一系列耐磨涂层和表面处理技术。
首先,工程齿轮耐磨涂层技术在工业领域得到了广泛应用。
涂层是通过在齿轮表面形成一层特殊的材料来改善其耐磨性能的。
常见的涂层材料包括硬质合金、陶瓷材料和聚合物材料等。
这些材料具有高硬度、高强度和抗腐蚀性能,能够有效地增强齿轮的耐磨性,减少摩擦和磨损。
一种常用的涂层技术是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,简称PVD)。
PVD技术通过在真空环境下将金属或合金材料加热至蒸发温度,然后将蒸汽沉积在齿轮表面上,形成一层均匀致密的涂层。
这种涂层具有较高的附着力和硬度,能够有效地提高齿轮的耐磨性和抗腐蚀性。
除了PVD技术,还有一种常见的涂层技术是化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)。
CVD技术利用化学反应在齿轮表面生成一层热解介质,常见的热解介质有碳化硅、氮化硼、氮化钛等。
这种涂层具有极高的硬度和热稳定性,可以有效提高齿轮的耐磨性和耐高温性能。
除了涂层技术外,还有一些表面处理技术可以改善工程齿轮的耐磨性能。
其中最常用的技术是表面淬火。
表面淬火是通过将齿轮表面加热至一定温度,然后迅速冷却,使表面形成硬质的马氏体组织。
这种处理方式能够有效增加表面硬度和耐磨性,提高齿轮的使用寿命。
此外,还有一种表面处理技术称为氮化处理。
氮化处理是将齿轮浸泡在含有氨气的高温气体中,使氮原子渗透到齿轮表面,形成一层含氮的固溶体。
这种处理方式能够显著提高齿轮的硬度和耐磨性,同时减少摩擦和磨损。
总结起来,工程齿轮的耐磨涂层技术和表面处理技术是提高齿轮耐磨性能和延长使用寿命的重要手段。
涂层技术包括PVD和CVD技术,能够形成高硬度、高强度和抗腐蚀的涂层,有效改善齿轮的耐磨性能。
铸造齿轮课程设计。
一、课程目标知识目标:1. 学生能理解并掌握齿轮的基本概念、分类及在机械传动中的应用。
2. 学生能掌握齿轮铸造的基本工艺流程,了解影响齿轮铸造质量的因素。
3. 学生能理解并描述齿轮铸造中的常见缺陷及其产生原因。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,分析并解决齿轮铸造过程中出现的问题。
2. 学生能熟练操作铸造设备,完成齿轮的铸造任务。
3. 学生能运用测量工具,对齿轮铸造件进行质量检测和评估。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对铸造工艺的兴趣,提高对机械制造专业的热爱。
2. 学生树立质量意识,注重工艺细节,培养良好的职业素养。
3. 学生通过团队合作,培养沟通协调能力和团队精神。
课程性质:本课程为实践性较强的专业课,以理论为基础,重在培养学生的动手操作能力和解决实际问题的能力。
学生特点:学生已具备一定的机械基础知识,具有较强的求知欲和动手能力,但缺乏实际操作经验。
教学要求:教师应注重理论与实践相结合,以学生为主体,引导他们主动探究,培养学生的创新意识和实践能力。
教学过程中,注重目标导向,将课程目标分解为具体的学习成果,以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 齿轮基本概念:齿轮的定义、分类、作用及在机械传动中的应用。
教材章节:第二章第一节2. 齿轮铸造工艺流程:铸造工艺设计、模具制作、熔炼、浇注、冷却、清理等。
教材章节:第三章第二、三节3. 影响齿轮铸造质量的因素:熔炼工艺、模具设计、浇注系统、冷却速度等。
教材章节:第三章第四节4. 齿轮铸造常见缺陷及产生原因:气孔、夹砂、裂纹、变形等缺陷的识别及预防。
教材章节:第四章第一节5. 齿轮铸造质量检测与评估:检测工具的使用、检测方法及质量评价标准。
教材章节:第四章第二节6. 齿轮铸造实践操作:操作铸造设备,完成齿轮铸造任务,进行质量检测。
教材章节:第五章教学内容安排和进度:第一周:齿轮基本概念、分类及作用第二周:齿轮铸造工艺流程及影响质量的因素第三周:齿轮铸造常见缺陷及产生原因第四周:齿轮铸造质量检测与评估第五周:实践操作及总结教学内容确保科学性和系统性,结合教材章节,使学生在掌握理论知识的基础上,提高实践操作能力。
河南工业职业技术学院Henan Polytechnic Institute课程设计题目星轮课程设计专业机械设计与制造班级姓名指导教师绪论随着所学专业知识的增加,我们急需要一个可以运用所学知识的机会,而课程设计可以作学习与工作间的过渡,正是一个初步积累经验的机会。
机械制造技术课程设计是在学完了机械制造技术学和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。
这次夹具设计紧跟零件工艺设计的脚步,使我们能综合运用机械制造技术学中的基本理论,并结合生产实习中学到的实践知识,独立地分析和解决工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。
通过夹具课程设计,我们系统的了解夹具工艺设计的全过程,为我们将来投入实际生产中做了准备。
由于对理论知识的掌握不过完善,实践经验的欠缺,以及个人能力不足,在设计中难免会有考虑不周全出现错误的地方,恳请老师多多批评指正。
一、设计题目:星轮(孔3× 4)设计设计任务:夹具总装图1张夹具零件图2张课程设计说明书1份目录1 零件技术要求分析 (4)1.1 零件功用分析 (4)1.2 零件技术要求分析 (4)1.3 零件毛坯图的确定 (5)2 零件的工艺规程设计 (7)2.1 工艺方案设计 (7)2.2 工序30的技术参数的确定 (16)3 课程设计总结 (17)4 参考文献 (18)1 零件技术要求分析1.1 零件功用分析图一星轮零件图星轮多应用于星轮减速器,该种类型的减速器具有传动效率高、承载能力高、结构紧凑、传动平稳、噪声低、速比范围大、传动比密宽等特点。
星轮材料为45钢,价格适中,加工容易,经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。
零件图如图一所示。
1.2 零件技术要求分析1、零件的工艺性分析和零件图的审查1)零件视图正确,足够表达直观、清楚、绘制符合国家标准,尺寸公差及技术要求的标注齐全、合理。
2)主要加工表面及要求①星轮外圆Ф40Kb,Ф45f7,其形状公差均遵守包容要求,表面粗糙度均为Ra1.6µm;②星轮内孔Ф28H7,其形状公差遵守包容要求,表面粗糙度为Ra0.8µm,其外形尺寸14 端面与孔Ф28轴心线垂直度误差为0.025,其两端面对孔Ф28轴心线圆跳动误差为0.025;③外圆Ф45轴心线对外圆Φ40轴心线的同轴度误差为0.06,外形尺寸61±0.15右端面对尺寸17的圆跳动误差为0.02;④键槽宽度为8H9,长度为16mm,轴槽深为40.5h11,表面粗糙度Ra3.2µm,在Φ64的外圆上离它的轴心线24.3的平面与孔Φ28H7轴心线的平行度误差为0.012,3-Φ4H9孔相对于这个平面为150斜线保证。
行星齿轮的表面耐磨防腐工艺设计1 行星齿轮服役条件分析对于汽车减速器部的行星齿轮(如图1,图2)来说,一般都是在较低的载荷下工作,齿轮在传递动力及改变速度的过程中,周期的收到弯曲应力和接触应力以及摩擦力的作用。
齿面与齿根在上述应力的作用下导致失效,会出现齿面磨损,主要是咬合齿面相对滑动时相互摩擦的结果,其类型主要有氧化磨损,胶合磨损和磨粒磨损。
还会出现较为严重的齿轮折断,大多数情况下是在交变弯曲应力作用下齿根产生疲劳破坏的结果,也可能是超载脆性折断。
图1 汽车减速器部行星齿轮图2 行星齿轮的设计图2 行星齿轮所需性能行星齿轮作为机械传动系统的关键部件,直接影响汽车的传动装置,齿轮性能的好坏直接影响着传动系统的使用寿命。
因此,对其运行过程中的要求越来越高,对于高速重载齿轮来说,要求就更高,不但要求齿轮表面要有较高的硬度、耐磨性、接触疲劳强度以及较好的心部韧性,以及较好的耐腐蚀性。
通过服役条件的分析综合考虑行星齿轮应具备如下性能:1、耐腐蚀性强2、耐磨性好3、表面硬度高4、耐高温。
行星齿轮所用材料一般选用20CrMnTi,需要经过正确的热处理才能保证其心部的强度韧性,本次工艺设计主要针对的是行星齿轮的表面耐磨防腐性能。
3 工艺选择与设计目前,行星齿轮的表面处理工艺主要有化学镀镍和电镀镍。
3.1化学镀镍与电镀镍的优缺点(1)电镀镍电镀镍是将零件浸入镍盐的溶液中作为阴极,金属镍板作为阳极,接通直流电源后,在零件上就会沉积出金属镍镀层。
电镀镍的优点是镀层结晶细致,平滑光亮,应力较小,与瓷金属化层结合力强。
电镀镍的缺点是:①受金属化瓷件表面的清洁和镀液纯净程度的影响大,造成电镀后金属化瓷件的缺陷较多,例如起皮,起泡,麻点,黑点等;②极易受电镀挂具和在镀缸中位置不同的影响,造成均镀能力差,此外金属化瓷件之间的相互遮挡也会造成瓷件表面有阴阳面的现象;③对于形状复杂或有细小的深孔或盲孔的瓷件不能获得较好的电镀表面;④需要用镍丝捆绑金属化瓷件,对于形状复杂、尺寸较小、数量多的生产情况下,需耗费大量的人力。
(2)化学镀镍化学镀镍是一种不加外在电流的情况下,利用还原剂在活化零件表面上自催化还原沉积得到镍层,当镍层沉积到活化的零件表面后由于镍具有自催化能力,所以该过程将自动进行下去。
一般化学镀镍得到的为合金镀层,常见的是Ni-P合金和Ni-B合金。
化学镀镍的优点是不需要电流电源设备,厚度均匀致密,针孔少,均镀性好,仿真能力强,能在复杂零件表面沉积,深镀能力强,抗蚀性能好,镀镍的速度快,镀层厚度可达10~50,um,镀层在烧氢后无起皮、镍泡等缺陷。
化学镀镍的缺点是①镀层为非晶态的层状结构,虽然进行热处理后,镀层结晶化,其层状结构逐渐消失,但是对瓷一金属封接件的抗拉强度有所降低;②镀液的成本高,寿命短,耗能大;③镀液对杂质敏感,需经常处理,因而使工艺的可操作性变的相对复杂我此次的工艺设计就是针对高质量的行星齿轮所设计,因此综合考虑到行星齿轮的性能需求以及针对产品对其防腐性能和耐磨性能的高要求,选择了化学镀镍工艺。
化学镀镍相对于电镀有如下优势:1)镀层厚度非常均匀,无明显的边缘效应,镀层的表面光洁平整、美观。
2)镀层致密,镀层针孔少甚至无孔,耐蚀性远高于电镀镍,表层硬度高,耐磨性好。
3)工艺设备简单,不需整理电源、输电系统及辅助电板,操作时只需把镀件正确悬挂在镀液中即可。
另外,对于化学镀镍,镀液消耗高,成本高,寿命短,耗能大的缺点,由于对镀层质量的高要求,所以这个缺点是可以接受的。
4 工艺流程毛坯检查→上挂具→化学除油→冷水洗→除锈活化→冷水洗→热水预热→化学镀镍磷合金→冷水洗→吹干→下挂具→热处理→检测5 各工序的作用、配方及工艺参数分析5.1 毛坯检查齿轮的化学镀质量和耐蚀性与毛坯的表面状态有直接的关系。
铸造、热处理和机械加工过程中的不良操作会使行星齿轮毛坯产生疏松、孔隙、开裂等缺陷,不仅影响电镀的质量,而且降低了材料的耐蚀性。
毛坯检查可提前发现工件表面上的缺陷,并对一些表面轻微瑕疵在下一步的研磨抛光中进行修补,提高镀层质量。
若缺陷较严重,则难以弥补,导致报废。
5.2 上挂具化学镀镍加工工序中,每个工件最好都成独立体挂入溶液中,这样能使工件能均匀的浸泡在镀液中,上挂具(如图3)的工作对保证镀件质量、提高生产效率、节约成本等方面能起到积极的作用。
具体要求如下:(1)挂具应清洁、完好。
当发现挂具钝化层有破损时,应立即将其拣出,然后进行修补或换新。
(2)挂具进槽时的速度应适当放慢,;出槽时,工件应在槽边搁置片刻,使兜带的溶液流回槽中,以减少溶液带出损失,减轻对下一道工序溶液的污染。
图3 挂具栏5.3化学除油5.3.1 金属表面除油金属表面除油是表面工程中的预处理,它是各种预处理工序中最重要而又最关键的一道工序。
除油是否彻底不但影响到下一个工序的操作,而且影响整个产品的质量和寿命。
钢铁制件常用表面除油工艺包括有有机溶剂除油、化学除油和电化学除油、物理-化学法除油以及滚筒除油、超声波除油和手工除油等。
5.3.2 工艺选择除油方法可分为有机溶剂除油、化学除油。
有机溶剂除油的特点是除油速度快,不腐蚀金属,但除油不彻底,需用化学法或电化学方法进行补充除油,常用的有机溶剂有:汽油、煤油、苯类、酮类、某些氯化烷烃及烯烃。
有机溶剂除油还有一个优点即经除油后的溶剂还可回收再利用。
有机溶剂一般属易燃品,使用时要格外小心。
化学除油是利用碱溶液的皂化作用和表面活性物质对非皂化性油脂的乳化作用,除去工件表面上的各种油污的。
化学除油的温度通常取在60-80度之间,工件除油效果一般为目测,即工件表面能完全被水润湿就是油污完全除尽的标志。
一般的除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、水玻璃、乳化剂等组成。
电化学除油分阴极除油和阳极除油,在相同的电流下,阴极除油产生的氢气比阳极除油产生的氧气多一倍,气泡小而密,乳化能力大,除油效果更好。
但容易造成工件氢脆和杂质在阴极析出的现象。
阳极除油虽没有这些缺点但可能造成工件表面氧化和溶解。
目前常用正负极交换的化学除油法。
电化学除油液配方与化学除油的配方相似。
钢铁制件的除油通常采用化学或电化学除油工艺。
化学除油主要优点是除油液无毒、不用电、价格便宜、操作方便。
但除油效果不如电化学除油彻底。
电化学除油效率高、效果和质量更有保证。
但电化学除油时可能产生氢脆,某些电位较正的杂质也容易在工件表面上沉积或挂灰。
氢脆会使工件强度降低,对于要求高强度的齿轮是很不利的。
而且电化学除油需要电源设备及系统,操作过程也比其他的方法复杂。
故对行星齿轮的除油选择化学除油。
又由于化学除油效果不如电化学除油,故在化学除油过程中引入超声波,可强化除油过程、缩短除油时间、提高工艺质量,还可以彻底清除细孔、盲孔中的油污。
化学除油又分为碱液除油和酸液除油。
碱液除油与酸液除油均适用于钢铁制品表面的除油。
但是碱液除油中槽液易产生絮状沉淀,络合剂、表面活性剂易带入后续槽形成污染。
而酸液除油中有特制的脱脂剂,该脱脂剂含氧化剂、表面活性剂、高价金属离子等成分,对金属有弱侵蚀能力。
且酸性脱脂剂在常温下能保持其侵蚀能力,对各种铝钢铁制品都有极好的清洗效果。
更能抑制酸对不锈钢设备的腐蚀,保证清洗设备的使用寿命。
故在此采用酸液除油。
综合各类因素,决定采用引入超声波的酸液除油工艺。
5.3.3 溶液配方及工艺条件除油配方及工艺条件见表1。
表1除油配方及工艺条件硫酸作氧化剂,为溶液提供氢离子。
重铬酸钾也作氧化剂,并提供高价铬离子,与硫酸、表面活性剂组成脱脂剂。
采用双频清洗,可以使清洗槽的驻波场均匀度提高,可改善清洗效果。
除油后用先用热水(40~50℃)洗涤,再用冷水洗净。
否则不易洗清表面的表面活性剂。
5.4冷水清洗两个前处理工序之间的水洗工序,目的在于防止上道工序带出的溶液对下道工序溶液的污染和从工件表面清除污垢、金属离子污染和电极泥,以保证镀层结合力合格。
水洗工序进行得好坏与设计出一个好的工艺流程是很重要的,应避免共用漂洗,即回头至先前用过的槽中漂洗的现象出现。
使用纯水,清除工件表面上残留的污渍。
水洗、漂洗的时间为两分钟,工件在冷水槽中上下抖动,务必将残留的液体洗干净。
视工件表面水膜连续时,再进行下道工序。
5.5除锈活化5.5.1概述酸活化是钢件在镀镍前的最后一道清洁工序。
酸活化后,工件表面呈现出金属的结晶组织,晶格之间有足够的延续性,保证两者之间有良好的结合力,使镀层美观。
5.5.2工艺选择除锈方法有机械法、化学法和电化学法。
机械法除锈是对工件表面进行喷砂、研磨、滚光或擦光等机械处理,在工件表面得到整平的同时除去表面锈层。
化学法除锈是用酸或碱溶液对金属制品进行强浸蚀处理使制品表面的锈层通过化学作用和浸蚀过程所产生氢气泡的机械剥离作用而除去。
电化学除锈是在酸或碱溶液中对金属制品进行阴极或阳极处理除去锈层。
阳极除锈是化学溶解、电化学溶解和电极反应析出的氧气泡的机械剥离作用而去除。
阴极除锈是化学溶解和阴极析出氢气的机械剥离作用而去除。
用于化学镀镍前处理除锈工艺基本与电镀的除锈工艺相同。
根据齿轮的特性以及综合成本性能因素的考虑选用化学法除锈。
活化是使零件能获得充分活化的表面,这种酸蚀对于不同材质的零件所用的酸液是不同的。
一般钢铁件的活化可用10%的硫酸或1:1的盐酸进行,活化的标准一般为工件表面冒出细小均匀的气泡。
不锈钢件的活化可加大酸的浓度,并且加热进行酸蚀。
严格讲,不锈钢的化学镀镍应该进行闪镀后再进行化学镀镍,也就是先打一个电解镍或电解铜的底层。
5.13.2活化液配方和工艺条件酸活化液一般采用质量分数较低(7%~10%)的硫酸溶液,操作时间1.5~2 min。
为了提高酸活化的均匀性和溶液的润湿性,可加入微量的低泡润湿剂或0.01~0.03 g/L十二烷基硫酸钠。
5.6热水预热(尽量使用去离子水)热水预热能使工件进入镀液前表面温度接近镀液的温度,防止因冷工件引起镀液局部温差大,影响镀液的稳定性及工件镀层一致性。
预热前工件要尽量清洗干净,预热的水槽要定时清洗和换水。
工件预热后要尽快放入镀液槽中。
5.7化学镀镍磷合金5.7.1概述化学镀镍是化学镀中发展最快的一种。
镀液一般以硫酸镍、乙酸镍等为主盐,次亚磷酸盐、硼氢化钠、硼烷、肼等为还原剂,再添加各种助剂。
在90℃的酸性溶液或接近常温的中性溶液、碱性溶液中进行作业。
以使用还原剂的不同分为化学镀镍-磷、化学镀镍-硼两大类。
镀层在均匀性、耐蚀性、硬度、可焊性、磁性、装饰性上都显示出优越性。
5.7.2 化学镀镍溶液的选择化学镀镍溶液的一般由镍盐、还原剂、络合剂、PH缓冲剂、以及各种添加剂组成。
以次磷酸盐为还原剂的化学镀镍溶液有酸性和碱性两种。
酸性溶液的特点是化学稳定性好且易于控制、沉积速率较高,镀层的含磷量也较高,在生产中得到广泛应用。