面對(duì)更高技術(shù)要求-齒輪制造向精度要效益

汽車技術(shù)日新月異，環(huán)保法規(guī)愈加嚴(yán)格，特別是混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)齒輪制造提出更高要求。

*近，“變速箱齒輪制造技術(shù)研討會(huì)”在北京舉行，與會(huì)嘉賓探討了汽車齒輪制造技術(shù)如何滿足更高要求的議題。

電驅(qū)動(dòng)減速器需要低噪聲齒輪

電驅(qū)動(dòng)減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易保證疲勞性能。因此，電驅(qū)動(dòng)減速器疲勞性能已不再是齒輪設(shè)計(jì)者和制造者特別關(guān)注的問題。比亞迪動(dòng)力總成事業(yè)部齒輪工廠副廠長(zhǎng)王國平介紹道:“我們?yōu)楸葋喌宪囆吞峁┝私?span>15萬套電驅(qū)動(dòng)減速器。這些減速器沒有發(fā)生齒輪疲勞故障。”

在汽車電動(dòng)化趨勢(shì)下，減速器凸顯為汽車主要噪聲源。特別是電機(jī)輸入高轉(zhuǎn)速，一般在8000至15000轉(zhuǎn)/分鐘，部分甚至高達(dá)20000轉(zhuǎn)/分鐘，給齒輪傳動(dòng)噪聲控制帶來很大挑戰(zhàn)。

比亞迪長(zhǎng)期深耕電動(dòng)汽車技術(shù)，在低噪聲減速器齒輪設(shè)計(jì)及制造方面積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。提高齒輪加工精度，在一定程度上可以降低系統(tǒng)振動(dòng)噪聲。不過，更為經(jīng)濟(jì)有效的手段是優(yōu)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和齒輪設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)對(duì)傳動(dòng)不平穩(wěn)的敏感性。

齒輪本身精度是控制齒輪噪聲的根基。當(dāng)前，比亞迪對(duì)電驅(qū)動(dòng)減速器齒輪齒面波浪等細(xì)節(jié)控制非�？量�。

齒輪齒面精加工設(shè)備特別關(guān)鍵。比亞迪所用電驅(qū)動(dòng)減速器齒輪精加工設(shè)備分別出自國際*供應(yīng)商。這些設(shè)備都能夠自動(dòng)上下料和在線檢測(cè)。

當(dāng)前，比亞迪所有齒輪都采用修形技術(shù)，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)部分產(chǎn)品主動(dòng)面和被動(dòng)面采用修形量不等的非對(duì)稱設(shè)計(jì)。

比亞迪還在規(guī)劃驗(yàn)證一磨一珩模塊。DCT普遍采用對(duì)嚙產(chǎn)品一磨（齒）一珩（齒），可有效降低齒輪嚙合噪聲。王國平講出了其中的原因：“磨齒可以提高齒輪精度，但齒輪表面紋路為絲狀紋，有高低起伏狀。如果配對(duì)齒輪全用磨齒技術(shù)，高低點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生激振效應(yīng)，增大振動(dòng)噪聲。珩齒表面紋路為細(xì)密網(wǎng)狀，高低點(diǎn)小，兩種不同紋理的齒面嚙合不易產(chǎn)生激勵(lì)。工藝試驗(yàn)，就是為了驗(yàn)證一磨一珩能否降低電驅(qū)動(dòng)減速器傳動(dòng)噪聲。我們憑實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)推斷，珩齒開發(fā)和使用成本會(huì)比磨齒略高。”

近年來，比亞迪引進(jìn)專業(yè)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)軟件，經(jīng)過反復(fù)歷練，在設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性方面有顯著進(jìn)步，使開發(fā)速度加快、成本降低。王國平說：“如何解決電驅(qū)動(dòng)減速器齒輪噪聲等NVH問題，是當(dāng)前齒輪制造行業(yè)的*大難題。這屬于一個(gè)系統(tǒng)工程，需要將齒輪設(shè)計(jì)、制造、裝配等環(huán)節(jié)和箱體、齒輪、軸承等零部件納入整體考量。”

變速器對(duì)齒輪提出更高要求

汽車變速器發(fā)展趨勢(shì)是輕量化、低噪聲、更高的功率密度和更高的傳遞效率。這就要求齒輪有更高的承載能力、更精細(xì)的修形設(shè)計(jì)、更高的齒面精度、更低的表面粗糙度。

3M中國有限公司*應(yīng)用工程師李相陽介紹了高效磨齒方案。據(jù)了解，磨齒工藝革新和磨齒精度提高，對(duì)砂輪的整體性能提出了更高要求。

 “面對(duì)市場(chǎng)的新需求，我們能做什么？” 他自問自答，“答案是更高效的砂輪。3M和Liebher、 Kapp、 Holfler及 Klingelnberg都有很好的配套合作關(guān)系，共同進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)；和中國一些機(jī)床廠家也建立了良好配套關(guān)系，能夠在砂輪型號(hào)優(yōu)選、磨削參數(shù)推薦、工藝節(jié)拍評(píng)估和磨削工藝優(yōu)化等方面深入合作。

有人提出磨齒工藝如何降本增效的問題，李相陽認(rèn)為：“降本包括降低單件磨削的設(shè)備折舊成本、電力成本、工具成本、人工成本和廢品率等。增效包括提高單位時(shí)間加工效率、產(chǎn)品加工質(zhì)量和加工工藝的穩(wěn)定性等。”

中國重汽濟(jì)南橋箱公司齒輪加工部齒輪分部副分部長(zhǎng)麻俊方介紹了等高齒錐齒輪制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì):“模塊化、系列化、集成化設(shè)計(jì)成為主流。設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)流程發(fā)生變化，從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)改進(jìn)為根據(jù)需求設(shè)計(jì)，將齒輪設(shè)計(jì)融入整車設(shè)計(jì)，在滿足整車設(shè)計(jì)需求的前提下盡可能進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，大量應(yīng)用先進(jìn)設(shè)計(jì)軟件，并與整車NVH分析同步進(jìn)行。”

在齒輪制造工藝方面，各種加工機(jī)床已實(shí)現(xiàn)數(shù)控化，加工過程環(huán)保無污染，工序簡(jiǎn)單化、集成化趨勢(shì)愈加顯著，自動(dòng)化、智能化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。

另外，汽車齒輪的殘余應(yīng)力問題深受業(yè)界人士關(guān)注。中國殘余應(yīng)力專業(yè)委員會(huì)副主任、愛斯特應(yīng)力技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)呂克茂說：“受各種制造工藝的作用和影響，齒輪等零件或構(gòu)件發(fā)生了不均勻的塑性變形。外加作用和影響消失后，這些不均勻的塑性變形會(huì)在材料內(nèi)部伴生不均勻的彈性變形，讓齒輪等零件或構(gòu)件達(dá)到平衡。與這些彈性變形對(duì)應(yīng)的就是內(nèi)應(yīng)力，宏觀內(nèi)應(yīng)力在工程上被稱為殘余應(yīng)力。”

各種工藝的作用和影響在零件和構(gòu)件上產(chǎn)生了不均勻的塑性變形，是產(chǎn)生殘余應(yīng)力的根源。比如，焊接造成齒輪等零件或構(gòu)件極端的不均勻溫度變化，必然產(chǎn)生殘余應(yīng)力。

如何發(fā)揮殘余應(yīng)力的作用？呂克茂指出：“對(duì)于軋輥、齒輪、軸承、彈簧、曲軸之類的零部件來說，我們主要考慮如何通過調(diào)整殘余應(yīng)力來提高零部件耐用性。”

先進(jìn)技術(shù)助力齒輪表面處理

河北廊坊市北方天宇機(jī)電技術(shù)有限公司大區(qū)總監(jiān)王鵬在介紹滾磨光整技術(shù)在齒輪等變速器零部件加工中的應(yīng)用情況時(shí)說：“我們?cè)概c客戶構(gòu)建命運(yùn)共同體，為客戶提供*優(yōu)的光整技術(shù)，助客戶提升核心競(jìng)爭(zhēng)力�！�

表面光整加工技術(shù)簡(jiǎn)稱光整技術(shù)，就是機(jī)械加工中提高零件表面質(zhì)量（表面完整性）的加工技術(shù)，是機(jī)械加工的一類基礎(chǔ)性工藝技術(shù)，屬于精密和超精密加工技術(shù)范疇，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。是涉及電磁學(xué)、電化學(xué)、材料學(xué)、傳熱學(xué)、力學(xué)、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化等多學(xué)科。傳統(tǒng)意義上的去毛刺、拋光、光飾、精整等都屬于光整加工。

光整加工工藝技術(shù)有如下具體作用：降低齒輪等零件表面粗糙度，改善零件表面色澤、亮度，提高零件本身的清潔程度，提高零件表面綜合質(zhì)量。

齒輪等金屬零件銹蝕防不勝防。銹蝕容易直接導(dǎo)致齒輪等金屬零件報(bào)廢，造成不可挽回的損失。適宜的除銹處理，可以挽回?fù)p失。

如何對(duì)銹蝕的齒輪等零件進(jìn)行快速批量除銹處理，又不破壞零件加工尺寸和零件本身的力學(xué)性能？這是許多廠家急于解決的問題。為此，上海斯瑞文特種油品科技有限公司銷售總監(jiān)陳安特意介紹了XA130中性除銹劑及配套除銹技術(shù)。

XA130中性除銹劑及配套除銹技術(shù)由上海斯瑞文自主開發(fā)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，與上海斯瑞文自主設(shè)計(jì)的超聲波除銹設(shè)備結(jié)合，能夠?qū)�齒輪等金屬零部件的除銹、清洗和防銹實(shí)現(xiàn)批量一體化。整個(gè)過程全部自動(dòng)化，一般工況下2分鐘至5分鐘即可完成處理過程。

 “XA130中性除銹劑具有優(yōu)異的滲透性，僅對(duì)一些金屬離子（氧化物）具有極強(qiáng)的吸附、溶解能力，同時(shí)對(duì)一些無機(jī)鹽也有很好的清除作用；具有很高的安全性，對(duì)人體、金屬零部件均無不良影響，可實(shí)現(xiàn)批量機(jī)械化操作，大幅提高生產(chǎn)效率；具有較高的環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性。它顛覆了傳統(tǒng)的除銹方式，避免了手工除銹勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、工藝不穩(wěn)定和機(jī)械除銹易損傷零件的弊端，同時(shí)也解決了酸性除銹劑造成零件本身強(qiáng)度和性能下降、返銹快、過腐蝕和不能批量機(jī)械化操作的缺點(diǎn)。” 陳安的介紹引起不少與會(huì)者的興趣。

新涂層技術(shù)也在助力齒輪加工。歐瑞康巴爾查斯涂層是世界*的涂層供應(yīng)商。歐瑞康巴爾查斯涂層（蘇州）有限公司經(jīng)理金敏說：“我們的涂層能夠顯著提高精密零部件、金屬和塑料工具的性能。以BALINIT和BALIQTM為商標(biāo)投放市場(chǎng)的涂層厚度非常小，硬度卻非常高，能夠減少摩擦和損耗。”