機(jī)械零件：鏈條、鏈輪產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展前景

如何盡快擴(kuò)大品種，攻克技術(shù)難關(guān)，提升經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)質(zhì)量，步入鏈傳動(dòng)“生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)”的軌道是值得深入探索和研究的。本文從技術(shù)角度，淺談鏈傳動(dòng)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展前景。

　　1、加強(qiáng)科研基礎(chǔ)工作全面提升技術(shù)創(chuàng)新能力

　　近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在鏈條的疲勞性能方面做了大量的試驗(yàn)研究工作，對(duì)于指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造無(wú)疑發(fā)揮了重要的作用。 
同時(shí)，也注意到了對(duì)鏈條的疲勞壽命分布規(guī)律的研究，但限于多種原因，這些研究工作不夠深入和系統(tǒng)，而對(duì)疲勞斷口的分析，特別是對(duì)疲勞斷口的微觀(guān)分析遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，對(duì)疲勞斷裂過(guò)程中裂紋萌生、微觀(guān)裂紋擴(kuò)展、宏觀(guān)裂紋擴(kuò)展、斷裂失效的機(jī)理及其動(dòng)態(tài)全貌觀(guān)察了解甚少，而斷口的失效分析，對(duì)于檢驗(yàn)和指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工藝是至關(guān)重要的一環(huán)。當(dāng)然，斷口分析不應(yīng)僅限于鏈板零件的疲勞斷裂，也應(yīng)包括滾子、套筒自零件的小能量多種疲勞破裂。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)同行已開(kāi)始認(rèn)識(shí)到疲勞壽命分析規(guī)律與斷口分析的重要性，并在不同層面上啟動(dòng)了這方面的研究工作，而建立典型的疲勞斷口圖譜應(yīng)是行業(yè)內(nèi)一個(gè)重要的基礎(chǔ)性工作。

　　磨損機(jī)制及其失效機(jī)理的研究對(duì)于打造名牌鏈條產(chǎn)品是至關(guān)重要的，磨損歷來(lái)是鏈條產(chǎn)品最重要而又最易察覺(jué)到的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已開(kāi)始了滾子鏈、齒形鏈磨損失效機(jī)理的研究，微觀(guān)分析了鏈條的磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損等主要磨損機(jī)制，探討了接觸疲勞裂紋的生成、擴(kuò)展與剝落的動(dòng)態(tài)過(guò)程以及循環(huán)硬化與循環(huán)軟化特性。隨著市場(chǎng)對(duì)鏈條產(chǎn)品耐磨性能的要求不斷提高（ε＜1%），全面系統(tǒng)地研究滾子鏈、套筒鏈、齒形鏈以及特殊工況使用的鏈條等眾多產(chǎn)品的磨損特性勢(shì)在必行。作為一種技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)展高速、沖擊、變速、變載、粉塵、腐蝕等嚴(yán)酷服役條件下的磨損機(jī)制及其失效機(jī)理的研究，并探討耐磨性提高的重要途徑將是一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新工程。

　　對(duì)于高速鏈傳動(dòng)噪聲的重要性，行業(yè)內(nèi)已早有認(rèn)識(shí)，但相應(yīng)的研究與測(cè)試工作一直沒(méi)有進(jìn)展，究其原因，首先是行業(yè)內(nèi)沒(méi)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)規(guī)范，而要想提出鏈傳動(dòng)噪聲的評(píng)價(jià)指標(biāo)和測(cè)試方法，沒(méi)有堅(jiān)實(shí)的前期研究基礎(chǔ)作為支撐也是很難實(shí)現(xiàn)的；其次，科學(xué)的噪聲測(cè)試環(huán)境和測(cè)試條件也限制了這方面工作的開(kāi)展。當(dāng)前，已有不少鏈條產(chǎn)品，如：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈、機(jī)油泵鏈、變速箱傳動(dòng)鏈、摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈等已逐漸引入了噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而拉動(dòng)了行業(yè)對(duì)這一市場(chǎng)需求技術(shù)策略的產(chǎn)生。應(yīng)該指出，噪聲的測(cè)試與研究不能僅限于鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的瞬時(shí)噪聲值，而是應(yīng)該對(duì)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的瞬態(tài)信號(hào)或非穩(wěn)態(tài)信息的噪聲頻譜進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，研究其噪聲的頻率一時(shí)間的動(dòng)態(tài)特性，尋求產(chǎn)生噪聲的根源和降低噪聲的措施，從而在此基礎(chǔ)上提出相關(guān)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)規(guī)范，而這一研究工作首先由高速套筒滾子鏈傳動(dòng)和高速齒形鏈傳動(dòng)起步，將具有重要的指導(dǎo)意義。

　　另外，在鏈傳動(dòng)嚙合機(jī)理上應(yīng)開(kāi)展務(wù)實(shí)的基礎(chǔ)技術(shù)研究，如對(duì)目前國(guó)際上應(yīng)用在高精機(jī)械傳動(dòng)上的Hy-Vo的鏈條以及派生出的Hy-Vo嚙合鏈，（在同一?鏈條中既能實(shí)現(xiàn)外接觸又可內(nèi)接觸）、Hy-Vo多節(jié)距擺銷(xiāo)鏈（在同一?鏈條中有兩種節(jié)距尺寸）等新型鏈條的嚙合原理及其設(shè)計(jì)方法。

   　2、新產(chǎn)品的

　　隨著市場(chǎng)需求的變化，鏈條產(chǎn)品系列呈現(xiàn)了多元化趨勢(shì)，在普通型，加重型的基礎(chǔ)上，派生出一系列輕窄型產(chǎn)品，變異出帶O形密封圈自潤(rùn)滑的系列產(chǎn)品以及彈簧滾子、金屬與橡膠混裝滾子的低噪聲系列產(chǎn)品；鏈條節(jié)距除向大、小節(jié)距兩端延伸外，還在小節(jié)距范圍內(nèi)插入了新的節(jié)距，使小節(jié)距分布更密，更適用于不同工況的傳動(dòng)，呈現(xiàn)了“個(gè)性化”特征；在尺寸相同的條件下，派生出一系列不同疲勞強(qiáng)度、不同拉伸強(qiáng)度，甚至不同磨損性能的變異產(chǎn)品；在服役工況產(chǎn)品，出現(xiàn)了耐高溫、耐腐蝕、耐粉塵、耐強(qiáng)力磨損以及適于輸送各種物料結(jié)構(gòu)型式的產(chǎn)品；在材料應(yīng)用方面，除黑色金屬材料（包括不銹鋼材料）外，非金屬材料的應(yīng)用亦日漸廣泛如工程塑料、橡膠，還有復(fù)合材料等；在嚙合機(jī)制上，打破了非共軛傳動(dòng)一統(tǒng)天下，準(zhǔn)共軛傳動(dòng)和共軛傳動(dòng)的新型鏈條嚙合原理及其設(shè)計(jì)方法的研究已基本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化需求。 

　　3、工藝技術(shù)

　　3.1沖壓技術(shù)

　　鏈條產(chǎn)品的模具和其技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，應(yīng)該根據(jù)需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向，同時(shí)還必須是目前已有一定基礎(chǔ)，是有條件，有可能經(jīng)過(guò)努力發(fā)展起來(lái)的。為此，發(fā)展前景，可以從下面幾個(gè)方面考慮。

　?。?）精密模具：多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模代表了沖模高新技術(shù)的主要發(fā)展方向，這類(lèi)模具精度要求和壽命要求極高。這種模具在鏈條行業(yè)主要為制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)用正時(shí)鏈、凸輪軸鏈、平衡軸鏈、機(jī)油泵鏈，自動(dòng)變速器鏈，分動(dòng)器鏈以及其它精密機(jī)械用高精度鏈條等使用。一般多工位級(jí)進(jìn)模，行業(yè)內(nèi)中大型企業(yè)已有所使用，但大分企業(yè)在精度和壽命上仍有一定差距。而對(duì)高精度多功能多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模，目前還沒(méi)有很好的研發(fā)，今后發(fā)展趨勢(shì)是研發(fā)鏈板和附件多工位多功能硬質(zhì)合金高速級(jí)進(jìn)模和多工位復(fù)合精沖級(jí)進(jìn)模。

　?。?）快速經(jīng)濟(jì)模具和組合模具。鏈條產(chǎn)品據(jù)稱(chēng)有2萬(wàn)余種，結(jié)構(gòu)型式呈多元化、個(gè)性化，有的產(chǎn)品批量小，供貨周期短，尤其是各行各業(yè)使用的輸送連更是如此。這樣對(duì)生產(chǎn)技術(shù)管理提出了新的課題，如何適應(yīng)市場(chǎng)，構(gòu)建一種穩(wěn)定的快節(jié)奏的生產(chǎn)方式，保持在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)展和提高。我們認(rèn)為應(yīng)用經(jīng)濟(jì)模具和組合模具的前景最佳。經(jīng)濟(jì)模具有薄板模具、鋼帶模具、聚氨酯橡膠模具、鋅基合金模具等。組合模具如多元組合式?jīng)_模、分解式組合沖模、積木式組合模等。上述沖模具有生產(chǎn)周期短、成本低、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。

　?。?）模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

　?。?）模具CAD/CAM/CAE/CAPP技術(shù)以及信息化工程。

　?。?）模具最新制造技術(shù)（含用微電子、光電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、軟件技術(shù)等信息技術(shù)帶動(dòng)和提升的模具制造技術(shù)），高速銑削技術(shù)，電火花銑削加工、超精加工、特種加工、激光加工，快速原型制造技術(shù)，直接金屬成型技術(shù)，敏捷制造等。

　?。?）優(yōu)質(zhì)模具材料的正確使用（包括熱加工、機(jī)械加工、熱處理等工藝）

3.2熱處理技術(shù)

　　熱處理是鏈傳動(dòng)行業(yè)的重要工藝，是保證和提高產(chǎn)品零件與使用壽命，充分發(fā)揮材料潛能的關(guān)鍵工序，是企業(yè)保持產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的主要手段之一。 
應(yīng)用和適應(yīng)本行業(yè)工藝特點(diǎn)的先進(jìn)可靠自動(dòng)化程度高、節(jié)能環(huán)保的設(shè)備與相關(guān)先進(jìn)技術(shù)是熱處理發(fā)展重點(diǎn)。

　　（1）工藝裝備：真空熱處理爐，微機(jī)全自動(dòng)控制密封式可控氣氛多用爐熱處理生產(chǎn)線(xiàn)，微機(jī)全自動(dòng)控制連續(xù)式可控氣氛熱處理生產(chǎn)線(xiàn)，微機(jī)全自動(dòng)控制化學(xué)熱處理設(shè)備，微機(jī)全自動(dòng)控制感應(yīng)加熱設(shè)備，熱處理微機(jī)全自動(dòng)控制系統(tǒng)，高壽命工裝配件（輻射管、氧探頭、熱電偶等）。滲碳?xì)饫浯慊鸲嘤脿t和生產(chǎn)線(xiàn)，貝氏體等溫淬火爐和生產(chǎn)線(xiàn)，熱處理的人工智能維護(hù)和遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)，無(wú)污染脫脂清洗生產(chǎn)線(xiàn)。

　?。?）工藝：專(zhuān)用熱處理淬火劑，聚合物淬火劑的合理應(yīng)用，金屬基體復(fù)合材料的熱處理，1010℃高溫快速滲碳，高溫快速回火，滲碳后等溫淬火，球墨鑄鐵貝氏體等溫淬火，精密控制冷卻方法。

　?。?）工藝材料和輔助材料：滲劑和冷卻氣的高純凈化，甲烷（丙烷）低溫（＜900℃）裂解催化劑，長(zhǎng)壽命爐用耐熱合金，新型耐火、絕熱筑爐材料。

　?。?）測(cè)量：滲碳淬硬層、表層硬化層深度無(wú)損測(cè)量方法，準(zhǔn)確、無(wú)損、經(jīng)濟(jì)測(cè)熱處理殘余應(yīng)力的方法。

　?。?）工藝過(guò)程模擬：工件熱處理后的服役壽命分析模型，與合金成分、爐氣、溫度和時(shí)間對(duì)應(yīng)的金相組織模型和預(yù)測(cè)，預(yù)見(jiàn)畸變和殘余應(yīng)力的模型。

　　（6）環(huán)保和能源：燃燒產(chǎn)物中盡可能減少Nox的方法，含氰廢水高效、經(jīng)濟(jì)無(wú)害處理方法，無(wú)污染溶劑和脫脂劑，高效油水分離、廢油回收方法。低熱量的低成本回收方法，熱處理廢熱的多次利用。

　　3.3其它技術(shù)：

　　機(jī)械各行各業(yè)，除采用共用裝備和加工手段外，一般都有本行業(yè)的專(zhuān)業(yè)用裝備和加工手段，研發(fā)、制造、使用高精度、高效率的專(zhuān)用設(shè)備是鏈條行業(yè)提升整體技術(shù)質(zhì)量水平的重要課題之一。

　　走“產(chǎn)學(xué)研”之路，研發(fā)數(shù)控高精度卷管機(jī)（卷制零件的尺寸精度不低于IT8，形狀公差等級(jí)10-11級(jí)，位置公差等級(jí)7-8級(jí)），數(shù)控高精度銷(xiāo)軸切斷機(jī)（長(zhǎng)度尺寸精度不大于IT10，形狀公差等級(jí)8級(jí)，位置公差等級(jí)7-8級(jí)），多工位高精度滾子冷擠機(jī)，高精度多功能高速鏈條裝配自動(dòng)線(xiàn)（應(yīng)具有整機(jī)傳動(dòng)精度高、定位準(zhǔn)確、剛性好，采用機(jī)械手夾持送件、內(nèi)孔定位、鋼球擠孔等技術(shù)，集組裝、鉚頭、予拉跑合檢測(cè)、拆節(jié)等功能），高效自動(dòng)鏈板整列機(jī)，高效自動(dòng)銷(xiāo)軸、套筒、滾子分選機(jī)等。

　　在拋光工序上要開(kāi)展電化學(xué)光飾的研究，推廣應(yīng)用振動(dòng)拋光機(jī)械和行星拋光機(jī)，推廣應(yīng)用環(huán)保型除污、光亮、去毛刺、清洗、烘干自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，逐步改善目前滾筒光飾的作業(yè)環(huán)境。

　　4、鏈輪

　　鏈輪產(chǎn)業(yè)近年來(lái)也有新的發(fā)展空間，硬齒面粉末冶金鏈輪、交錯(cuò)齒鏈輪、高精度鏈輪、精沖正時(shí)鏈輪等的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。鏈輪齒形，特別是齒形鏈鏈輪齒形，由于嚙合機(jī)制的變革，產(chǎn)生了一系列新齒形，其變位鏈輪的齒形設(shè)計(jì)方法與檢驗(yàn)方法也正在研究與完善，與之相適應(yīng)的新型齒形鏈鏈輪滾刀的研發(fā)需同步起動(dòng)。

　　作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的鏈傳動(dòng)行業(yè)同樣也有其高層面的前沿研究領(lǐng)域和行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的前瞻性以及多學(xué)科交叉、關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)等重大科技問(wèn)題，上述這些重大科技都需要應(yīng)用CAD/CAE/CAM/CAPP計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，逆向工程，快速原型設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、可靠性技術(shù)、高精度電鏡分析、頻譜分析等原理和技術(shù)來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。

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