本帖最后由 害怕伏枥 于 2011-1-9 10:43 编辑
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& h M+ k" o9 L$ S8 l! z通过“板锻造”成型摆线齿轮，EV减速器成本降至1/10（上）
$ O' a' }7 n! \作为电动汽车（EV）新的驱动动力源，置于车轮内侧的轮内马达被寄予了厚望。面向这种马达用途，日本Syvec Corporation（总部：长野县盐尻市）开发出了低成本小型摆线（Cycloid）减速器。 ( M6 T% D& C3 g$ F
2 J$ B0 ?. u) o1 S1 p: o& S; d 成就此次开发的，是一种被称为“板锻造”的加工技术。借助该技术，仅用冲压机就能高精度地制造出摆线齿轮。目前只有该公司能够加工用于驱动系统减速器的那种既大又厚的齿轮。将目前只能通过切削方式制造、因而成本较高的这种齿轮改为板锻造方式后，加工成本可降至以往的1/10。不仅是摆线齿轮，对于为了降低成本而希望将切削件改为冲压件的需求，板锻造方式也能予以满足。
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比行星齿轮机构更小
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像它的名字一样，摆线减速器由齿形呈摆线形*1的摆线齿轮啮合而成（图1、2）。如果与普通渐开线（Involute）齿轮对比的话，摆线齿轮由于齿面间的滑移量恒定、摩擦损耗较小，因而减速效果较好。由于齿跟的宽度可以加宽，因此，强度及刚性较高，传导扭矩较佳。所以可加大减速比。而且，由于构造简单，因此，部件的个数较少。
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$ r; ~. {1 c, @5 g1 e" p1 o图1 摆线减速器的内部构造! W" _( c0 Q& p& H- a1 i
通过齿形呈摆线形的摆线齿轮“输出齿轮”“二级齿轮”“内齿轮”相互啮合来进行减速。其中，输出齿轮及二级齿轮这两者以板锻造方式成型。另外，内齿轮隐藏在二级齿轮的背面（壳体中），看不到。
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图2 摆线减速器
3 I* u9 B4 u) o面向电动汽车上配备的轮内马达用途开发而成。减速比为1/18.9。最高输入转速为1万5000rpm，最大输出扭矩为250N·m。
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" S9 C( R r2 l& O* ~! G5 K 由于具有上述这些特点，摆线减速器能够造得比现有的行星齿轮机构更小更轻。如果与相同减速比的行星齿轮机构相比，厚度可降至一半，重量及部件个数可减少到1/2以下。正好适用于必需延长平均每次充电的行驶距离（一次充电的续航距离）、并且提高部件布局自由度的电动汽车的需求。还可充分满足需求依然强烈的发动机车及混合动力车的小型及轻量化。
/ z: V( Y) I; c/ | 摆线减速器及摆线齿轮本身并不是新生事物，小型的摆线减速器及摆线齿轮已在机械式钟表等领域得到广泛采用。但是，在需要较大的减速器及齿轮的汽车领域，采用先例却极其稀少。最大的理由是因为成本较高。
+ g/ Q) u/ t- L3 y# e$ e8 P 与渐开线齿轮不同，作为汽车部件使用的摆线齿轮的专用机床及刀具目前尚未普及。因此，此前是利用通用机床等对钢材进行切削，然后加工而成的。这种方法“需要5道工序，1个摆线齿轮（同下面提到的“二级齿轮”）的加工要花5个小时”（日本Syvec Corporation的Value Technology研究所研究员长田直树）。其结果是，加工成本的大幅上升，导致摆线齿轮在汽车领域受到冷遇。
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% P& Y* _$ {$ Y5 g9 P冷锻与板金加工的融合 ! C0 B, l' v; e. t# q4 L' c- H b
& Q$ ^9 A+ t H' L$ Z 摆线齿轮的高成本壁垒，被日本Syvec Corporation的冲压加工技术突破了。该公司用1台冲压机和1个模具（顺序模具）成功地加工出了摆线齿轮。如果能够实现量产化的话，则可以3～4秒1个的工件生产时间来制造摆线齿轮。该公司称，由此可使加工成本降低到切削件的1/10 。*2
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制造摆线齿轮的冲压加工技术，是日本Syvec称为“冷锻顺序冲压”的板锻造技术。用装在冲压机上的顺序模具对板状工件（卷材）进行冷锻，使之成型，这也是“冷锻顺序冲压”名称的由来。 ' { B }8 t# g$ y! u. m$ ]3 G* l
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板锻造是将冷锻以及板金加工两种技术融合而成的加工方法（图3）。两种加工法的长处及短处正好不同。冷锻能够成型厚壁的部件，但由于与板金加工所采用的顺序模具不同，不能在1个模具中嵌入多个工序，因此，难以完成复杂形状部件的成型。而板金加工虽然擅长加工复杂的形状，但却只能成型壁厚较薄的部件。板锻造是只从中吸取双方的长处开发出来的的技术。也就是说，板锻造能够成型复杂形状的厚壁部件。
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图3 板锻造的特点; u+ m6 k% F. P6 Q- n1 F8 k
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图4以具有齿轮形状的样品部件为例，展示了进行板锻造加工的工件在顺序模具中是怎样发生变化的。工序为17道。最初的6道工序进行修整（Trimming），在随后的8道冷锻工序中，前4道工序完成齿轮成型，后4道工序进行孔穴加工。最后，通过3道工序来切除余料，将成型的部件从卷材上切割下来即大功告成。为了保守技术秘密，摆线齿轮的顺序模具没有对外公布，但该公司称，工序数约为20道，加工步骤与该样品部件没有太大差别。1 y5 V% ?3 @0 ^( ]( W+ n$ _
3 T- h' x# P$ X; q) [图4 展示板锻造加工步骤的工件（样品部件）框架2 r& W( s& _ y; T# U& R$ [- g
（a）为全部工序。可以看出，在顺序模具中经过17个工序后成型。（b）为修整工序。切掉不要的部分。（c）为冷锻工序。齿轮成型。（d）仍为冷锻工序。加工各种孔穴。（e）为裁切工序。切下成型的部件。
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图5加工好的零件
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（记者：近冈 裕）
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*1 摆线 沿直线滚动的圆的圆周上的1点所绘出的轨迹。
, M6 [* a/ L# |! S*2 以板锻造方式形成摆线齿轮之后，再进行热处理。这个工序与切削件没有不同。因此，本文所述成本为机械加工的成本。
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楼主: 目成
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发表于 2011-1-9 09:14:10
