汽車用戟齒輪之溫間閉塞式垂直複動化鍛造模組之研究

前言

戟齒輪(hypoid gear)，如圖1所示[1]，為空間相交軸和交錯軸的動力傳動元件，運轉時較安靜、平穩，可得較大的速比，且不易磨損，常用於汽車差速器，工具機、推高機、舷外機以及非平行軸減速機。其為各類齒輪中，齒形最為複雜，製造難度最高。其製造方法主要是以切削加工，須使用專用設備如美國Gleason公司與瑞士Oerlikon公司之齒輪加工機，切削加工費用高。

由於近年來產業之競爭，為降低生產成本，省料、省加工之精密鍛造技術被發展起來，先進國家如德國與日本已使用所謂之閉塞式複動化鍛造技術進行戟齒輪之精密鍛件開發[2]。若戟齒輪之精密鍛造技術發展成功，則可大幅降低該類產品之製造成本，此外，由於齒形為鍛造成形，鍛流線完整，鍛件之耐疲勞性可獲得提升。

 

研究目的

本文之目的為開發戟齒輪之精密鍛件。首先設計製造閉塞式複動化鍛造模組，進行戟齒輪之精密溫間鍛造製程開發，接著量測鍛件齒形，與設計值做比較，期望開發精密戟齒輪之鍛件，以達到節省下料，減少加工，使成本降低之目標。研究載具如圖2所示，材料為AISI 8620，原製程為切齒機加工方式，其加工製程時間長、成本高，加工齒形時材料移除約40％。若開發複動化鍛造製程，則可省料、省加工，大幅降低生產成本。

研究方法

1. 鍛造製程設計與鍛造製程模擬

本文鍛造製程設計為，先將胚料車製預成形，加熱至約900 ℃，以閉塞式垂直複動化鍛造方式，進行鍛造。經由模擬分析結果顯示胚料成形流動過程，如圖3為所示。胚料流動是由上下同時雙向成形，充填模穴，齒頂部位先成形，最後在成形齒底。