摩托车齿形链制造工艺详解

6.2.2.1 摩托车齿形链制造工艺流程

齿形链因其结构与套筒滚子链的不同，其制造工艺也有所差异，其工艺特点主要表现在以下几方面：①加工设备精度高；②模具、工装精度高，齿部冲裁光亮带高；③热处理稳定，一致性好；④销轴要进行特殊表面硬化处理。

齿形链的制造工艺流程分为零件制造工艺流程和组装成条工艺流程，零件制造包括链板、导板和销轴的制造工艺流程。链板和导板的制造工序主要是：冲制、热处理和表面处理，销轴的制造工序主要是：切断、滚圆角、热处理、无心磨和表面处理，组装成条的工序主要是：装配、铆头、环接、预拉跑合、清洗上油和包装。

1.链板、导板的制造工艺流程

链板、导板的制造工艺流程，如图6-16所示。

图6-16 链板、导板的制造工艺流程

2.销轴的制造工艺流程

销轴的制造工艺流程，如图6-17所示。

图6-17 销轴的制造工艺流程

3.齿形链组装成条工艺流程

齿形链组装成条工艺流程，如图6-18所示。

4.一种典型发动机用齿形链的制造流程

一种典型发动机用齿形链的制造流程，如图6-19所示，是目前较为广泛应用的齿形链制造工艺流程。

该齿形链是一种新型内-外复合啮合的齿形链，广泛应用于摩托车发动机正时齿形链链传动。链板和导板采用50CrVA材质，重点工序是冲制和热处理，热处理采用整体等温热处理；销轴采用35CrMo材质，重点工序是热处理，采用了表面热处理；组装成条的重点工序是静载预拉，要达到强化预拉的目的，从而提高了齿形链的耐久寿命和耐磨性能，满足了摩托车发动机高速变载的正时链传动。

6.2.2.2 齿形链各零件的制造工艺

1.链板和导板的制造工艺

链板的制造工艺流程：

进料→冲制→去毛刺→热处理→滚亮→串检。

导板的制造工艺流程：

进料→冲制→去毛刺→打印→热处理→滚亮→串检。

图6-18 齿形链组装成条工艺流程

图6-19 一种典型发动机用齿形链的制造流程

1）进料。按标准要求采购冷轧板带钢，并进行材质化学成分和力学性能及尺寸等的检验和试验，确保进料符合设计要求。特别指出，对用于高速、重载和交变载荷下的齿形链，还应分析其金相组织、低倍组织和球化率，检验其非金属夹杂、夹渣和夹层等缺陷。

推荐的两种常用链板材料的对比，见表6-4。

表6-4 两种常用链板材料对比

2）冲制。选用合理且经济的精密冲压设备和冲制模具，一般工业用齿形链链板大都采用精密闭式或开式压力机、精密复合模或级进模冲制；而用于高速传动的发动机用齿形链链板，大都采用高精密的闭式压力机及高精密级进模冲制。介绍一种齿形链链板的冲制表面要求，如图6-20所示。

图6-20 一种链板的冲裁质量要求示意图

为了保证链板齿形部位的冲压光亮带，可以采取特殊的模具形式，下面介绍两种国际先进的典型发动机用齿形链的精密冲裁排样。

①顺送型级进模排样，如图6-21所示。

图6-21 顺送型级进模排样

该排样模具，在保证孔光亮带的同时，也保证了链板齿形和背部的光亮带，同时保证了链板的平面度要求，满足了发动机齿形链的要求。缺点是材料利用率低。

②复合型级进模排样，如图6-22所示。

图6-22 复合型级进模排样

该排样模具，在保证孔光亮带的同时，也保证了链板齿形和背部的光亮带，同时保证了链板的平面度要求，冲制的链板精度高，满足了发动机齿形链的要求。缺点是冲头磨损快，修模频繁，冲模效率较低。

3）去毛刺。对于大规格的链板可采用震动光饰机去毛刺，对中小规格的链板采用多角滚筒去毛刺。推荐滚筒去毛刺工艺：链板装量为150～180kg，加入的辅料有黄砂3～5kg，黄粉0.5kg，片碱1.0kg，去毛刺时间为2～3h。

应该指出，滚筒去毛刺的环保问题已引起广大企业的重视，推荐试验研究不加黄砂等辅料的去毛刺工艺。

4）打印。通常采用打印模具在小型压力机上打印商标或链号等标志，打印的位置位于导板的两孔中央，该种打印需注意的是严格控制导板的变形。目前，较为先进的方法是采用激光打印机直接打印，但成本相对较高。

5）热处理。一般工业齿形链链板都采用普通的油淬火回火工艺就能满足其要求，而用于高速传动的发动机用齿形链链板则推荐采用等温淬火工艺。

典型示例：节距6.35mm的发动机齿形链链板，材质为50CrVA，推荐等温淬火工艺：900℃保温20min，300℃等温35min，200℃回火120min。硬度达到50～54HRC，金相组织：下贝氏体+马氏体+少量离散碳化物。组织形貌如图6-23所示。

图6-23 链板金相组织形貌（×500）

6）滚亮。大规格的采用震动光饰机滚亮，中小规格的采用多角滚筒滚亮。推荐滚筒滚亮工艺：链板装量为150～180kg，加入的辅料有黄粉0.25kg，片碱0.25kg，时间为2～3h。

对于发动机用齿形链链板，推荐采用行星滚筒加圆柱形棕刚玉磨料进行滚亮。

7）串检。串检是将滚亮好的链板和导板进行外观检验，并串好，以防止混片、残片等不良零件和杂物进入装配机，影响装配机正常工作。目前，该工序正在越来越多的由机器代替人工，如振动盘等设备。

2.销轴制造工艺

销轴的工艺流程：进料→切断→滚圆角→热处理→无心磨→滚光→挑选。

1）进料。按标准要求采购销轴料，并进行材质化学成分和力学性能及尺寸等的检验和试验，确保进料符合设计要求。

销轴在链条运转使用中承受剪切、弯曲、扭转、挤压和摩擦，受力状态复杂，条件恶劣。因此要求销轴表面耐磨而芯部具有冲击韧性和较强的基体硬度。低碳合金钢是能满足上述要求的合适的材料，因此被广泛采用。日本用作销轴的材料有SNCM24H、SCM21和SCM3等，我国通常采用合结钢（如20CrMnMo、20CrNiMo、35CrMo和38CrMoAl等），还可采用轴承钢GCr15等及弹簧钢60Si2Mn等。

材料状态通常选用盘圆圈料，材料冷拔成形后具有适中的硬度，约为90～100HRB，过高的硬度使材料难于拔直，材料太软则容易造成落料时头部弯陷，端面黏结和拉毛。此外，销轴料的外观还要求无锈斑、麻点、划伤、裂纹、皱折、夹层及氧化皮等。

推荐常用的三种销轴材料的对比，见表6-5。

表6-5 三种常用销轴材料的对比

2）切断。采用冷冲压方法将销轴切断是销轴进行落料最经济、最高效的生产工艺。由图6-24可见，当销轴圆丝送料结束时，滑块移动，活动刀口3与固定刀口2相错将圆丝1切断。剪断时工件应力状态，如图6-24所示。

图6-24 销轴切断

1—圆丝 2—固定刀口 3—活动刀口

活动刀口应采用优质钢材加工，淬硬后加以刃磨。固定刀口孔径与圆丝直径的配合为D3级，活动刀口孔径应比固定刀口略大，以利圆丝进料时对中。

销轴落料的冲裁力可按式（6-1）计算。

式中：d为圆丝直径（mm）；[τ]为冷拔圆丝的许用抗剪强度（N/mm²），一般取[τ]=0.8[σ_b]。

3）滚圆角。采用六角滚筒滚圆角，推荐滚筒滚圆角的工艺：销轴装量为200～250kg，加入的辅料有黄砂40～50kg，黄粉0.5kg，片碱0.5kg，滚圆角时间为10～16h。

应该指出，滚筒滚圆角的环保问题已引起企业的重视，推荐试验研究不加黄砂等辅料的滚圆角工艺。目前，行业中正在研究销轴切断时墩挤成形两端圆角的工艺和设备，值得广大工程技术人员深入研发和应用。

4）热处理。销轴的热处理，通常采用C-N共渗的热处理工艺，也有的进行整体热处理，特殊要求的进行表面渗金属（Cr或V等）处理。

典型示例1：C-N共渗的热处理工艺，节距6.35mm齿形链销轴，材质35CrMo，推荐工艺：850℃保温45min，油冷，180℃回火150min。表面硬度达到700HV0.2以上，淬硬层深度0.20～0.25mm。(https://www.xing528.com)

典型示例2：表面渗V热处理工艺，节距6.35mm齿形链销轴，材质GCr15，推荐工艺：1000℃保温8～10h，空冷至常温；860℃保温35min，油冷，300℃回火120min。表面硬度达到2000HV0.1以上，渗V层深度0.01～0.025mm，如图6-25所示。

图6-25 表面渗V销轴的表面硬度与表面粗糙度

5）无心磨。销轴外圆的磨削通常是在无心磨床上进行的。磨削的目的除了达到外圆尺寸精度外，还可消除零件在加工过程中的弯曲变形及表面脱碳等缺陷，如图6-26所示。

销轴无心磨削的注意事项：

①工件中心高。对于销轴来说，工件2中心高应比砂轮1和导轮3中心高出工件直径的二分之一。当高出量过小时，销轴原始棱面度不易消除，造成销轴断面形状误差超差；当高出量过大时，易使工件跳动，造成表面粗糙及波纹状。

②砂轮的选择。一般可选用白色氧化铝砂轮。砂轮粒度：粗磨为40～60，精磨为80～1000。砂轮硬度：L～M。砂轮黏结剂：陶瓷。

图6-26 销轴的无心磨削示意图

1—砂轮 2—工件 3—导轮

③冷却润滑。销轴进行无心磨削时要有足够的冷却润滑，以降低工件表面粗糙度和防止工件表面退火。一般采用乳化液冷却，切削液的喷射方向应尽量靠近磨削砂轮一边。

④磨削余量。磨削余量的制订应根据工作直径、径长比和前道工序外圆尺寸的散差大小等情况来决定。若销轴直径大、径长比小和前道工序加工直径散差大，则应选择较大的磨量。对磨量小于0.1mm的可进行一次粗磨，一次精磨。磨量在0.1mm以上的，需经多次粗磨，一次或二次精磨。

⑤导轮倾角。销轴工件的纵向送进是靠导轮倾斜一个角度来实现的，一般倾角为2°左右，磨削细长而又弯曲的工件时倾角可增加到4°～5°。当导轮倾角很小时工件的表面粗糙度很小，但工件送进速度降低，生产率下降。

⑥废品分离。无心磨削一般是利用自动送料机构（如电磁振荡器、离心送料器等）实现连续送进的。当开始调试或出现废品时，应对零件加一分离，逐件检查，剔除不良品。

6）滚光。滚光是采用机械方法进行抛光的一种手段。抛光的作用是多方面的，它可以降低链条零件的粗糙度，去除氧化皮和飞边，清除油污等。激烈的甩光可以使销轴两端得到足够的圆角，表面经受长时间撞击后有利于提高零件疲劳强度。

抛光是利用滚筒进行的。采用多角形滚筒比圆滚筒甩光效率更高，一般多采用六角滚筒。当进行倒角或去除飞边的甩光时，将销轴零件、黄砂（或石英砂、铁砂）加入滚筒，装量约为筒容积的三分之一。然后灌满水，密封盖紧，方可起动运转。当进行去除油污或表面光洁的甩光时，可换碱液进行甩光，甩光结束时用亚酸钠水冲洗干净。在运转过程中可定时停机抽检零件的甩光质量情况。滚筒的转速应控制在适当范围内。转速过低，零件所受摩擦和撞击大大减少；转速过高，使零件离心力超过重量，促使零件贴于筒壁，同样也降低了甩光效果。

设销轴零件的重量为G，线速为v，则离心力为

为避免离心力超过重力，应使

P≤KG（6-3）

式中：K为考虑滚筒中液体介质的阻尼系数，一般取K=1.2。则

v²≤Kgr

式中：r为滚筒半径，一般取r=250～300mm。因为v=πrn，所以。

当取r=300mm时，由上述公式得n≤59.89r/min。

一般取滚筒转速为55～60r/min。当滚筒直径减小或放大时，应将滚筒转速相应提高或降低。

7）挑选。挑选是将滚光好的销轴进行外观检验，以防止混轴、长短轴等不良零件和杂物进入装配机，影响装配机正常工作。目前，该工序正在越来越多的由机器代替人工挑选。

6.2.2.3 齿形链组装成条制造工艺

齿形链装配、铆合和预拉跑合是影响链条使用寿命的重要原因之一，经常见到因链条装配时连接牢固度及铆合牢固度破坏等而导致链条早期损坏、伸长和散架的情况。因此可以说即使拥有完美的零件制造技术，但没有装配组装成条技术的保证是不能生产出质量优良的链条的。

1.齿形链的组成

1）齿形链各零件。众所周知，齿形链是由许多链板和导板通过销轴彼此相互连接而成的。链板、导板和销轴，如图6-27所示。

图6-27 齿形链零件

2）齿形链节数。链条节数应定义为链条包含的链节距数，通常都是指环接链条，链条节数即为销轴数。

3）齿形链零件数。几种常用齿形链片数组合、节数L_p与零件数量的关系，详见表6-6。

表6-6 几种常用齿形链片数组合、节数L_p与零件数量

2.齿形链装配

1）齿形链装配程序及技术说明。齿形链零件在装配前应进行分选，分选方式可采用机械辅助的人工分选、自动分选进行。分选内容主要是零件外观要求、尺寸精度要求、热处理渗层及硬度要求三部分。当零件制造质量较稳定时，也可以进行抽样检查或免检，例如链板厚度、销轴外径、销轴长度等。

①手工装配程序，如图6-28所示。

图6-28 齿形链手工装配程序

②装配机装配程序，如图6-29所示。

图6-29 齿形链装配机装配程序

③齿形链装配磨合自动线程序，如图6-30所示。

图6-30 齿形链装配磨合自动线程序

技术说明：

1.装配自动线由装配机（包括铆合）、缺件检测机、预拉跑合机和拆节机四部分组成。

2.装配机机身为底传动立柱式。

3.料斗活动用气动按钮控制，链板和导板采用振动盘送片。

4.零件的纵向送进依靠齿板—链条机构，齿板一链条做同步间歇运动，维修时可做扇形摇摆。

5.导板采用孔定位，保证销轴与导板孔的对中，避免切孔。

6.采用液压铆合以提高铆合质量。

7.缺件可以自动报警并打印色记。

8.采用强化预拉跑合，以减少其初期伸长。

9.采用电子计数装置控制节数，并有机械自动拆节装置。

2）齿形链的装配质量要求。

①组装成条链条链长偏差、最小抗拉强度、销轴压出力、导板内宽、链板侧隙等均应符合工艺要求。

②销轴两端露头长度相等，铆合牢固。铆头部分无碎裂，铆头时不得擦伤导板。

③铰链转动灵活，无卡滞现象。

④导板打印标记一面朝外。

⑤链条外观要求无缺件、碰伤、碎裂和锈蚀。防蚀层色泽鲜艳，牢固度符合要求。

在齿形链装配时，偶尔会有月牙形铁屑产生，这是由于销轴端面圆角太小或与导板孔定位不准失去对中造成的。由于冲切了导板孔周边，从而破坏了其过盈装配，降低了销轴压出力，导致链条早期失效。因此在链条零件分选时，对端面圆角过小的销轴要责成返修或报废，拒绝用不合格的零件装配链条。如果是因为链条装配模具部分的定位不准，则应及时调整，维修乃至更换。

3）齿形链铆头。齿形链在使用过程中导板常与轮齿产生侧磨和碰撞，在轴向力作用下有使导板脱铆散架的危险。因此，齿形链铆头必须牢固。

①铆头形式。链条常见的铆头形式有侧铆和井字铆等，如图6-31所示，其中最常见的铆头形式是侧铆，因为这种铆头形式简单而又可靠，作业效率高。井字形铆头形式用于高速和链条冲击较大的场合等。

图6-31 齿形链常见的铆头形式

②铆头方式。铆头方式主要是由铆头形式决定的。例如井字铆是由压力机冲铆加工的，侧面铆则采用冲铆和滚铆均可。应当指出，滚铆是靠挤压销轴端部铆合的，因此铆头时销轴端部不易碎裂，一般也无须进行销轴端部退火。

4）齿形链的预拉跑合。齿形链的预拉跑合分为开式预拉和闭式预拉，开式预拉如图6-30所示，属链条连续通过式预拉，强化预拉力设定为1/2F_umin～2/3F_umin，时间为15～30s。闭式预拉是对已闭式环接好的链条进行的预拉，其预拉是在两个相同的能转动的轮上进行的，其强化预拉力设定为1/2F_umin～2/3F_umin，时间为15～30s。应特别指出，进入强化预拉跑合的链条必须是已经过铆头的链条。

5）清洗上油和包装。齿形链在按要求包装前应经过清洗上油，以确保清洁度达到客户要求。通常清洗上油工艺为：进料→超声波粗洗→超声波精洗→超声波漂洗→风切→上油防锈→强风控油→下料。