CN110523975B - 一种金属粉末冶金成型工艺 - Google Patents

一种金属粉末冶金成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种金属粉末冶金成型工艺,由机床架、下模具、压制气缸和上模具配合完成的作业，本发明可以解决现有压制成型时，需要对齿轮腔内注入坯粉，但是，齿轮腔由轮齿腔与轮毂腔组成，在对轮齿腔填料时，由于轮齿腔内的空间较小且有较多的死角，填入的坯粉难以完全将其填实，从而导致压制后齿轮的轮齿部分疏密度较小，造成齿轮各位置的疏密度不均的情况，继而导致烧结后的齿轮半成品的强度不均，影响产品质量，残次率较高等问题。

Description

一种金属粉末冶金成型工艺
技术领域
本发明涉及粉末冶金领域，特别涉及一种金属粉末冶金成型工艺。
背景技术
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术，在各类机械以及汽车等行业所用到的粉末冶金零件中，粉末冶金齿轮是占比最大的一类，粉末冶金齿轮生产适用与大批量生产、且材料利用率高、齿轮的尺寸均一性非常好，其中，直齿轮属于齿轮的一种，在对直齿轮制造时通常使用粉末冶金法，齿轮制造中，压制成型是非常关键的一步，但是现有的压制成型时可能会遇到以下问题：
压制成型时，需要对齿轮腔内注入坯粉，但是，齿轮腔由轮齿腔与轮毂腔组成，在对轮齿腔填料时，由于轮齿腔内的空间较小且有较多的死角，填入的坯粉难以完全将其填实，从而导致压制后齿轮的轮齿部分疏密度较小，造成齿轮各位置的疏密度不均的情况，继而导致烧结后的齿轮半成品的强度不均，影响产品质量，残次率较高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种金属粉末冶金成型工艺，可以解决现有压制成型时，需要对齿轮腔内注入坯粉，但是，齿轮腔由轮齿腔与轮毂腔组成，在对轮齿腔填料时，由于轮齿腔内的空间较小且有较多的死角，填入的坯粉难以完全将其填实，从而导致压制后齿轮的轮齿部分疏密度较小，造成齿轮各位置的疏密度不均的情况，继而导致烧结后的齿轮半成品的强度不均，影响产品质量，残次率较高等问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种金属粉末冶金成型工艺,具体成型方法如下：
S1、混料：将所需的粉末按比例混合，使其均匀化制成坯粉；
S2、成型：将坯粉放入下模具内，通过压制气缸带动上模具下降，从而与下模具之间形成合模，合模状态的上模具、下模具对坯粉进行压制从而得成齿轮毛坯件；
S3、烧结：将齿轮毛坯件放入真空烧结炉中进行烧结成型，从而得到齿轮半成品；
S4、浸油：将齿轮半成品放入防护油中浸泡，之后，将浸泡的齿轮半成品取出进行静放沥干，从而得到齿轮成品。
上述齿轮成型过程中还涉及一种成型设备，所述的成型设备包括机床架、下模具、压制气缸和上模具，机床架的下端中部安装有下模具，机床架的上端中部安装有压制气缸，压制气缸的顶出端安装在上模具上。
所述的下模具包括下模座、齿轮腔、顶出气缸、顶出架和定位孔，下模座的中部开设有齿轮腔，齿轮腔上沿其周向开设有有进出槽，下模座内部通过顶出气缸与顶出架相连，下模座上均匀开设有定位孔，具体工作时，下模具与上模具合模后将坯粉压制得到齿轮毛坯件后，通过顶出气缸带动顶出架将齿轮毛坯件向上顶出，从而方便了人工取出。
所述的上模具包括连接柱、上模座、挤压板、吹料机构、挤压架、出料机构、压制板、定位模组和定位柱，连接柱通过滑动配合的方式与上模座相连，连接柱的中部沿其周向均匀安装有挤压板，连接柱的下端安装有压制板，且压制板与挤压板之间设有挤压架，挤压架沿其周向均匀安装在连接柱上，上模座的内部上端均匀安装有吹料机构，上模座的中部安装有出料机构，上模座的内部下端均匀安装有定位模组，上模座的下端均匀安装有定位柱，且定位柱与定位孔之间的位置相对应。
具体工作时，通过压制气缸带动上模具下降从而与下模具形成合模，上模具下降时，带动定位柱插入定位孔内从而对上模座起到导向的作用，下降状态的挤压架通过挤压的方式打开出料机构，同步下降的挤压板通过压气的方式将气体挤入吹料机构从而将少量坯粉吹出，少量坯粉落下后，继续下降的压制板对坯粉层进行压制成型，从而得到齿轮毛坯件。
所述的出料机构包括弧形开关板、挤压块、复位弹簧和转动门，弧形开关板通过滑动配合的方式与放料槽的右端连接，弧形开关板的上端紧贴在挤压块的外端面，挤压块通过复位弹簧与上模座连接，上模座的侧壁上通过销轴与转动门连接，且转动门紧贴在放料槽的左端，转动门的下端通过嵌入件与上模座连接，具体工作时，下降状态的挤压架将挤压块向外侧挤动，从而挤压弧形开关板下降，此时，出料口与出料槽处于同一水平位置，少量坯粉从出料口出去。
其中，所述的顶出架的上端设有顶出圆板，且顶出圆板位于进出槽内，且顶出圆板与进出槽之间无缝贴合。
其中，所述的齿轮腔由轮齿腔与轮毂腔组成，且轮毂腔上沿其周向均匀连有轮齿腔；
其中，所述的上模座的内部上端均匀开设有连通腔，上模座的中部均匀开设有放料槽，且放料槽的下端设有出料口，且出料口由外向内为逐渐向下倾斜的结构。
其中，所述的吹料机构包括胶帽、气管和出气管，出气管安装在连通腔内，出气管的上端通过气管与胶帽连接，胶帽位于连通腔内。
其中，所述的出气管的下端设有弯折管道，且弯折管道从上往下为向内倾斜的结构，且弯折管道的内端均匀开设有出气孔。
其中，所述的挤压架包括连接杆、角度杆、限位板和内置弹簧，连接杆的外侧壁上端安装有限位板，连接杆的外侧壁中部通过销轴安装有角度杆，角度杆与限位板之间连有内置弹簧。
其中，所述的弧形开关板的中部开设有出料槽，弧形开关板的上端从左往右为逐渐向下倾斜的结构，挤压块的右端上侧从左往右为逐渐向下倾斜的结构，弧形开关板通过操作弹簧与上模座连接。
其中，所述的定位模组由若干个定位模环形布置在上模座内壁上，且定位模的上端为锥形结构，且定位模组与压制板的结构相对应。
本发明的有益效果在于：
(一)、本发明提供的一种金属粉末冶金成型工艺,采用二次少量送料的方式对轮齿腔部分进行针对性填料，之后通过压制气缸带动上模具下降从而与下模具合模对坯粉进行压制成型，提高了齿轮腔各位置的疏密均匀度，避免了烧结后的齿轮半成品的强度不均的情况；
(二)、本发明提供的一种金属粉末冶金成型工艺,所述的出料机构通过挤压的方式将弧形开关板向下挤压，直到出料口与出料槽相对准，坯粉可从出料口进行少量落下，坯粉落下的位置位于轮齿腔部分，二次填料的位置针对性较强；
(三)、本发明提供的一种金属粉末冶金成型工艺,所述的吹料机构通过挤压气体的方式推动了出料口坯粉的输送，减小了坯粉的下落的难度，避免了因坯粉未能二次送料而造成的部分轮齿腔仍未填实的情况；
(四)、本发明提供的一种金属粉末冶金成型工艺,所述的上模座、定位模组的设置为坯粉二次送料时提供了密封环境，避免了外泄的情况。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明直齿轮的粉末冶金成型流程图；
图2是本发明的整体剖视图；
图3是本发明下模具的结构示意图；
图4是本发明上模具的结构示意图；
图5是本发明图2的X向局部放大图；
图6是直齿轮的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
如图1至图6所示，一种金属粉末冶金成型工艺,具体成型方法如下：
S1、混料：将所需的粉末按比例混合，使其均匀化制成坯粉；
S2、成型：将坯粉放入下模具2内，通过压制气缸3带动上模具4下降，从而与下模具2之间形成合模，合模状态的上模具4、下模具2对坯粉进行压制从而得成齿轮毛坯件；
S3、烧结：将齿轮毛坯件放入真空烧结炉中进行烧结成型，从而得到齿轮半成品；
S4、浸油：将齿轮半成品放入防护油中浸泡，之后，将浸泡的齿轮半成品取出进行静放沥干，从而得到齿轮成品。
上述齿轮成型过程中还涉及一种成型设备，所述的成型设备包括机床架1、下模具2、压制气缸3和上模具4，机床架1的下端中部安装有下模具2，机床架1的上端中部安装有压制气缸3，压制气缸3的顶出端安装在上模具4上。
所述的下模具2包括下模座21、齿轮腔22、顶出气缸23、顶出架24和定位孔25，下模座21的中部开设有齿轮腔22，齿轮腔22上沿其周向开设有有进出槽，下模座21内部通过顶出气缸23与顶出架24相连，下模座21上均匀开设有定位孔25，具体工作时，下模具2与上模具4合模后将坯粉压制得到齿轮毛坯件后，通过顶出气缸23带动顶出架24将齿轮毛坯件向上顶出，从而方便了人工取出。
所述的上模具4包括连接柱41、上模座42、挤压板43、吹料机构44、挤压架45、出料机构46、压制板47、定位模组48和定位柱49，连接柱41通过滑动配合的方式与上模座42相连，连接柱41的中部沿其周向均匀安装有挤压板43，连接柱41的下端安装有压制板47，且压制板47与挤压板43之间设有挤压架45，挤压架45沿其周向均匀安装在连接柱41上，上模座42的内部上端均匀安装有吹料机构44，上模座42的中部安装有出料机构46，上模座42的内部下端均匀安装有定位模组48，上模座42的下端均匀安装有定位柱49，且定位柱49与定位孔25之间的位置相对应。
具体工作时，通过压制气缸3带动上模具4下降从而与下模具2形成合模，上模具4下降时，带动定位柱49插入定位孔25内从而对上模座42起到导向的作用，下降状态的挤压架45通过挤压的方式打开出料机构46，同步下降的挤压板43通过压气的方式将气体挤入吹料机构44从而将少量坯粉吹出，少量坯粉落下后，继续下降的压制板47对坯粉层进行压制成型，从而得到齿轮毛坯件。
所述的出料机构46包括弧形开关板461、挤压块462、复位弹簧463和转动门464，弧形开关板461通过滑动配合的方式与放料槽的右端连接，弧形开关板461的上端紧贴在挤压块462的外端面，挤压块462通过复位弹簧463与上模座42连接，上模座42的侧壁上通过销轴与转动门464连接，且转动门464紧贴在放料槽的左端，转动门464的下端通过嵌入件与上模座42连接，具体工作时，下降状态的挤压架45将挤压块462向外侧挤动，从而挤压弧形开关板461下降，此时，出料口与出料槽处于同一水平位置，少量坯粉从出料口出去。
所述的顶出架24的上端设有顶出圆板，且顶出圆板位于进出槽内，且顶出圆板与进出槽之间无缝贴合，避免了坯粉从顶出圆板与进出槽的间隙处漏出。
所述的齿轮腔22由轮齿腔与轮毂腔组成，且轮毂腔上沿其周向均匀连有轮齿腔；
所述的齿轮腔22由轮齿腔与轮毂腔组成，且轮毂腔上沿其周向均匀连有轮齿腔；
所述的上模座42的内部上端均匀开设有连通腔，上模座42的中部均匀开设有放料槽，且放料槽的下端设有出料口，且出料口由外向内为逐渐向下倾斜的结构，减小了坯粉滑落的难度。
所述的吹料机构44包括胶帽441、气管442和出气管443，出气管443安装在连通腔内，出气管443的上端通过气管442与胶帽441连接，胶帽441位于连通腔内，下降的挤压板43将胶帽441内的气体从出气管443挤出。
所述的出气管443的下端设有弯折管道，且弯折管道从上往下为向内倾斜的结构，且弯折管道的内端均匀开设有出气孔，出气管443内的气体从出气孔挤出从而对出料口上的坯粉进行辅助吹落的作用，减小了坯粉的输送难度。
所述的挤压架45包括连接杆451、角度杆452、限位板453和内置弹簧454，连接杆451的外侧壁上端安装有限位板453，连接杆451的外侧壁中部通过销轴安装有角度杆452，角度杆452与限位板453之间连有内置弹簧454，挤压架45整体下降时，角度杆452在限位板453的挤压下状态保持不变，从而将挤压块462向外挤动，挤压架45整体回升时，角度杆452与挤压块462接触后受压变形，此时，角度杆452角度调节后，挤压架45才能继续回升。
所述的弧形开关板461的中部开设有出料槽，弧形开关板461的上端从左往右为逐渐向下倾斜的结构，挤压块462的右端上侧从左往右为逐渐向下倾斜的结构，减小了挤压块462与弧形开关板461之间的挤压难度，弧形开关板461通过操作弹簧与上模座42连接，使得弧形开关板461在无挤压状态下复位上升，从而关闭出料口。
所述的定位模组48由若干个定位模环形布置在上模座42内壁上，且定位模的上端为锥形结构，减小了坯粉下落受阻的可能性，且定位模组48与压制板47的结构相对应，定位模组48的设置对压制板47起到导向的作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种金属粉末冶金成型工艺,具体成型方法如下：
S1、混料：将所需的粉末按比例混合，使其均匀化制成坯粉；
S2、成型：将坯粉放入下模具(2)内，通过压制气缸(3)带动上模具(4)下降，从而与下模具(2)之间形成合模，合模状态的上模具(4)、下模具(2)对坯粉进行压制从而得成齿轮毛坯件；
S3、烧结：将齿轮毛坯件放入真空烧结炉中进行烧结成型，从而得到齿轮半成品；
S4、浸油：将齿轮半成品放入防护油中浸泡，之后，将浸泡的齿轮半成品取出进行静放沥干，从而得到齿轮成品；
上述齿轮成型过程中还涉及一种成型设备，其特征在于：所述的成型设备包括机床架(1)、下模具(2)、压制气缸(3)和上模具(4)，机床架(1)的下端中部安装有下模具(2)，机床架(1)的上端中部安装有压制气缸(3)，压制气缸(3)的顶出端安装在上模具(4)上；
所述的下模具(2)包括下模座(21)、齿轮腔(22)、顶出气缸(23)、顶出架(24)和定位孔(25)，下模座(21)的中部开设有齿轮腔(22)，齿轮腔(22)上沿其周向开设有有进出槽，下模座(21)内部通过顶出气缸(23)与顶出架(24)相连，下模座(21)上均匀开设有定位孔(25)；
所述的上模具(4)包括连接柱(41)、上模座(42)、挤压板(43)、吹料机构(44)、挤压架(45)、出料机构(46)、压制板(47)、定位模组(48)和定位柱(49)，连接柱(41)通过滑动配合的方式与上模座(42)相连，连接柱(41)的中部沿其周向均匀安装有挤压板(43)，连接柱(41)的下端安装有压制板(47)，且压制板(47)与挤压板(43)之间设有挤压架(45)，挤压架(45)沿其周向均匀安装在连接柱(41)上，上模座(42)的内部上端均匀安装有吹料机构(44)，上模座(42)的中部安装有出料机构(46)，上模座(42)的内部下端均匀安装有定位模组(48)，上模座(42)的下端均匀安装有定位柱(49)，且定位柱(49)与定位孔(25)之间的位置相对应；
所述的出料机构(46)包括弧形开关板(461)、挤压块(462)、复位弹簧(463)和转动门(464)，弧形开关板(461)通过滑动配合的方式与放料槽的右端连接，弧形开关板(461)的上端紧贴在挤压块(462)的外端面，挤压块(462)通过复位弹簧(463)与上模座(42)连接，上模座(42)的侧壁上通过销轴与转动门(464)连接，且转动门(464)紧贴在放料槽的左端，转动门(464)的下端通过嵌入件与上模座(42)连接。
2.根据权利要求1所述一种金属粉末冶金成型工艺，其特征在于：所述的顶出架(24)的上端设有顶出圆板，且顶出圆板位于进出槽内，且顶出圆板与进出槽之间无缝贴合。
3.根据权利要求1所述一种金属粉末冶金成型工艺，其特征在于：所述的上模座(42)的内部上端均匀开设有连通腔，上模座(42)的中部均匀开设有放料槽，且放料槽的下端设有出料口，且出料口由外向内为逐渐向下倾斜的结构。
4.根据权利要求1所述一种金属粉末冶金成型工艺，其特征在于：所述的吹料机构(44)包括胶帽(441)、气管(442)和出气管(443)，出气管(443)安装在连通腔内，出气管(443)的上端通过气管(442)与胶帽(441)连接，胶帽(441)位于连通腔内。
5.根据权利要求4所述一种金属粉末冶金成型工艺，其特征在于：所述的出气管(443)的下端设有弯折管道，且弯折管道从上往下为向内倾斜的结构，且弯折管道的内端均匀开设有出气孔。
6.根据权利要求1所述一种金属粉末冶金成型工艺，其特征在于：所述的挤压架(45)包括连接杆(451)、角度杆(452)、限位板(453)和内置弹簧(454)，连接杆(451)的外侧壁上端安装有限位板(453)，连接杆(451)的外侧壁中部通过销轴安装有角度杆(452)，角度杆(452)与限位板(453)之间连有内置弹簧(454)。
7.根据权利要求1所述一种金属粉末冶金成型工艺，其特征在于：所述的弧形开关板(461)的中部开设有出料槽，弧形开关板(461)的上端从左往右为逐渐向下倾斜的结构，挤压块(462)的右端上侧从左往右为逐渐向下倾斜的结构，弧形开关板(461)通过操作弹簧与上模座(42)连接。
8.根据权利要求1所述一种金属粉末冶金成型工艺，其特征在于：所述的定位模组(48)由若干个定位模环形布置在上模座(42)内壁上，且定位模的上端为锥形结构，且定位模组(48)与压制板(47)的结构相对应。
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