权利要求
1.一种
粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、原料制备：以雾化铁粉为基粉，添加200目
铜粉、石墨及润滑剂，混合搅拌40分钟，出料经筛粉机过筛，获得均匀粉料;
步骤S2、成型工序：将步骤S1的粉料投入粉末冶金压力成型设备，采用适配超高大角度异形内孔螺旋齿轮的专用模具压制，获得螺旋角度≥18°、高度≥35mm且内孔为异形孔的生坯;
步骤S3、渗铜烧结与浸油：将生坯分为基体与渗铜片，碳板摆料后单层送入粉末冶金烧结炉，采用适配的渗铜烧结程序烧结，冷却后浸入防锈油;
步骤S4、机加工：车削烧结后齿轮的外径与标记点面，控制同心度≤0.04-A，加工后采用防碰伤的方式摆放;
步骤S5、清洗与热处理：采用白电油对机加工后的齿轮进行清洗，清洗后采用防生锈的周转方式;随后进行热处理，控制齿轮全长、段长及硬度为HRC25-35;
步骤S6、抛光与浸油：采用适配的抛光介质对热处理后的齿轮进行抛光处理，抛光后浸入防锈油，形成均匀油膜;
步骤S7、终检与包装：检测齿轮尺寸、强度及外观，合格产品采用适配的包装结构进行包装。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，其特征在于：步骤S1中，200目铜粉添加量为1.5-5.0wt%，石墨添加量为0.5-1.5wt%，润滑剂添加量为0.8-1.0wt%;所述润滑剂为降低原料压制摩擦力、提升成型性能的适配润滑剂。
3.根据权利要求1所述的粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，其特征在于：步骤S2中，粉末冶金压力成型设备的压制压力为19-21T，生产机台转速10件/min成型;产品单件重量控制在84.5-86.5g成形压制;生坯采用防崩缺的摆料方式，避免上层承载结构接触下层生坯。
4.根据权利要求1所述的粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，其特征在于：步骤S3中，渗铜烧结前需吹尽生坯表面残粉，摆料时基体平面朝上，渗铜片覆盖基体待渗铜区域;防锈油浸油时间≥5分钟，烧结后齿轮致密度≥7.2g/cm³。
5.根据权利要求1所述的粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，其特征在于：步骤S4中，车削后齿轮外径为Φ19.95±0.01mm，倒角为C0.3mm;同心度通过适配的检测手段检测，加工后需吹净齿轮表面铁屑。
6.根据权利要求1所述的粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，其特征在于：步骤S5中，热处理后齿轮全长为38.94-39.04mm，段长为13(+0.1/0)mm及8(+0.1/0)mm，内孔尺寸满足Φ16(+0.1/0)mm、Φ10(+0.1/0)mm的适配要求。
7.根据权利要求1所述的粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，其特征在于：步骤S6中，抛光时间为10-15分钟，抛光过程中采用适配的抛光液;防锈油浸油时间≥8分钟，抛光后齿轮表面光洁度Ra≤1.8μm。
8.根据权利要求1所述的粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，其特征在于：步骤S7中，终检项目包括：高度39±0.3mm、齿顶径Φ28.3(+0.05/-0.10)mm、跨齿厚11.66(+0.02/-0.04)mm、齿轮强度≥1000kgf;各项指标通过适配的检测工具检测。
9.根据权利要求1所述的粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，其特征在于：步骤S3中，渗铜烧结程序需适配超高大角度异形内孔结构，避免高温烧结导致齿轮齿形变形;烧结炉为满足粉末冶金渗铜工艺的适配设备。
10.根据权利要求1所述的粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，其特征在于：步骤S4、S5、S7的物流周转中，均采用防碰伤的无间隙摆放方式，避免上层承载结构压覆下层产品;包装结构需包含产品信息标识与环保标识。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及粉末冶金制造技术领域，具体涉及一种粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法。
背景技术
[0002]在机械传动领域，螺旋齿轮是影响设备运行效率与稳定性的核心部件。目前常规粉末冶金压制工艺存在显著技术局限：仅能生产螺旋角度≤15°、高度≤10mm的普通螺旋齿轮，无法制造螺旋角度≥18°、高度≥35mm且内孔为异形孔的复杂结构齿轮。
[0003]为满足高端装备对这类复杂齿轮的需求，现有技术只能采用滚齿加工工艺——需先锻造毛坯再经多次切削加工，不仅材料利用率低(仅60%-70%)，且工序繁琐、生产周期长，导致制造成本比粉末冶金工艺高30%以上、生产效率低2-3倍。这种现状严重限制了此类齿轮在高端装备制造领域的规模化应用，也制约了粉末冶金工艺在复杂齿轮制造领域的技术突破。
[0004]基于此，亟需开发一种适配超高大角度异形内孔结构的粉末冶金制造方法，突破成型瓶颈，同时实现降本增效。
发明内容
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，解决常规粉末冶金工艺无法成型“螺旋角度≥18°、高度≥35mm且内孔异形”的螺旋齿轮以及现有滚齿加工工艺成本高、效率低，难以满足批量生产需求的问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1、原料制备：以雾化铁粉为基粉(100wt%)，添加200目铜粉、石墨及润滑剂，混合搅拌40分钟(正转20分钟+反转20分钟)，出料经筛粉机过筛，获得均匀粉料;
[0008]步骤S2、成型工序：将步骤S1的粉料投入粉末冶金压力成型设备，采用适配超高大角度异形内孔螺旋齿轮的专用模具压制，获得螺旋角度≥18°、高度≥35mm且内孔为异形孔的生坯;
[0009]步骤S3、渗铜烧结与浸油：将生坯分为基体与渗铜片，碳板摆料后单层送入粉末冶金烧结炉，采用适配的渗铜烧结程序烧结，冷却后浸入防锈油;
[0010]步骤S4、机加工：车削烧结后齿轮的外径与标记点面，控制同心度≤0.04-A，加工后采用防碰伤的方式摆放;
[0011]步骤S5、清洗与热处理：采用白电油对机加工后的齿轮进行清洗，清洗后采用防生锈的周转方式;随后进行外协热处理，控制齿轮全长、段长及硬度为HRC25-35;
[0012]步骤S6、抛光与浸油：采用适配的抛光介质对热处理后的齿轮进行抛光处理，抛光后浸入防锈油，形成均匀油膜;
[0013]步骤S7、终检与包装：检测齿轮尺寸、强度及外观，合格产品采用适配的包装结构进行包装。
[0014]进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S1中，200目铜粉添加量为1.5-5.0wt%，石墨添加量为0.5-1.5wt%，润滑剂添加量为0.8-1.0wt%;所述润滑剂为降低原料压制摩擦力、提升成型性能的适配润滑剂。
[0015]进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S2中，粉末冶金压力成型设备的压制压力为19-21T，生产机台转速10件/min以下成型;产品单件重量控制在84.5-86.5g成形压制;生坯采用防崩缺的摆料方式，避免上层承载结构接触下层生坯。
[0016]进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S3中，渗铜烧结前需吹尽生坯表面残粉，摆料时基体平面朝上，渗铜片覆盖基体待渗铜区域;防锈油浸油时间≥5分钟，烧结后齿轮致密度≥7.2g/cm³。
[0017]进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S4中，车削后齿轮外径为Φ19.95±0.01mm，倒角为C0.3mm;同心度通过适配的检测手段检测，加工后需吹净齿轮表面铁屑。
[0018]进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S5中，热处理后齿轮全长为38.94-39.04mm，段长为13(+0.1/0)mm及8(+0.1/0)mm，内孔尺寸满足Φ16(+0.1/0)mm、Φ10(+0.1/0)mm的适配要求。
[0019]进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S6中，抛光时间为10-15分钟，抛光过程中采用适配的抛光液;防锈油浸油时间≥8分钟，抛光后齿轮表面光洁度Ra≤1.8μm。
[0020]进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S7中，终检项目包括：高度39±0.3mm、齿顶径Φ28.3(+0.05/-0.10)mm、跨齿厚11.66(+0.02/-0.04)mm、齿轮强度≥1000kgf;各项指标通过适配的检测工具检测。
[0021]进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S3中，渗铜烧结程序需适配超高大角度异形内孔结构，避免高温烧结导致齿轮齿形变形;烧结炉为满足粉末冶金渗铜工艺的适配设备。
[0022]进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S4、S5、S7的物流周转中，均采用防碰伤的无间隙摆放方式，避免上层承载结构压覆下层产品;包装结构需包含产品信息标识与环保标识，确保产品从加工到交付的质量稳定。
[0023]本发明的有益效果如下：
[0024]突破技术瓶颈：本方法通过“优化原料配方+专用模具+适配烧结程序”的组合设计，实现粉末冶金工艺制造“螺旋角度≥18°、高度≥35mm且内孔异形”的螺旋齿轮，解决了常规粉末冶金无法成型此类复杂结构的问题，生坯合格率达95%以上。
[0025]显著降本增效：相比现有滚齿加工工艺，本方法通过粉末冶金近净成型减少材料浪费，材料利用率提升至95%以上，实现材料成本降低10%;同时省去锻造、多次切削等工序，生产效率提升2倍，制造成本降低20%。
[0026]产品性能达标：通过渗铜烧结(致密度≥7.2g/cm³)、热处理(HRC25-35)、抛光浸油等工序，齿轮尺寸精度达ISO 2786-mk级、表面光洁度Ra≤1.8μm、强度≥1000kgf，完全满足高端装备制造对传动部件的性能要求。
[0027]形成技术体系：本方法覆盖“原料-成型-烧结-加工-检测-包装”全流程，可支撑批量生产。
附图说明
[0028]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0029]图1为本发明一种粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法的示例性流程图;
[0030]图2为本发明实施例1制造的超高大角度异形内孔螺旋齿轮实物图。
具体实施方式
[0031]下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0032]参照图1，一种粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法，包括以下步骤：
[0033]步骤S1、原料制备：以雾化铁粉为基粉(100wt%)，添加200目铜粉、石墨及润滑剂，混合搅拌40分钟(正转20分钟+反转20分钟)，出料经筛粉机过筛，获得均匀粉料;
[0034]步骤S2、成型工序：将步骤S1的粉料投入粉末冶金压力成型设备，采用适配超高大角度异形内孔螺旋齿轮的专用模具压制，获得螺旋角度≥18°、高度≥35mm且内孔为异形孔的生坯;
[0035]步骤S3、渗铜烧结与浸油：将生坯分为基体与渗铜片，碳板摆料后单层送入粉末冶金烧结炉，采用适配的渗铜烧结程序烧结，冷却后浸入防锈油;
[0036]步骤S4、机加工：车削烧结后齿轮的外径与标记点面，控制同心度≤0.04-A，加工后采用防碰伤的方式摆放;
[0037]步骤S5、清洗与热处理：采用白电油对机加工后的齿轮进行清洗，清洗后采用防生锈的周转方式;随后进行外协热处理，控制齿轮全长、段长及硬度为HRC25-35;
[0038]步骤S6、抛光与浸油：采用适配的抛光介质对热处理后的齿轮进行抛光处理，抛光后浸入防锈油，形成均匀油膜;
[0039]步骤S7、终检与包装：检测齿轮尺寸、强度及外观，合格产品采用适配的包装结构进行包装。
[0040]本发明突破现有粉末冶金无法制造“螺旋角度≥18°、高度≥35mm且内孔异形”齿轮的技术瓶颈;通过全流程标准化(原料-成型-烧结-加工-检测)，保障产品尺寸精度、结构强度达标，实现材料成本降10%、制造成本降20%。
[0041]具体的，本实施例方案中，步骤S1中，200目铜粉添加量为1.5-5.0wt%，石墨添加量为0.5-1.5wt%，润滑剂添加量为0.8-1.0wt%;所述润滑剂为降低原料压制摩擦力、提升成型性能的适配润滑剂。本发明通过精准控制铜粉(1.5-5.0wt%)、石墨(0.5-1.5wt%)、润滑剂(0.8-1.0wt%)配比及100目筛粉，进一步降低原料压制摩擦力、提升粉料均匀性，减少生坯开裂/密度不均问题，为后续工序奠定质量基础。
[0042]具体的，本实施例方案中，步骤S2中，粉末冶金压力成型设备的压制压力为19-21T，生产机台转速10件/min以下成型;产品单件重量控制在84.5-86.5g成形压制;生坯采用防崩缺的摆料方式，避免上层承载结构接触下层生坯。需要说明的是，生产机台转速10件/min以下成型;产品单件重量控制在84.5-86.5g生坯密度的参数设计，可稳定生产螺旋角度≥18°、高度≥35mm的生坯;“防崩缺摆料方式(避免上层承载结构接触下层生坯)”减少生坯崩缺、变形损耗，提升生坯合格率。
[0043]具体的，本实施例方案中，步骤S3中，渗铜烧结前需吹尽生坯表面残粉，摆料时基体平面朝上，渗铜片覆盖基体待渗铜区域;防锈油浸油时间≥5分钟，烧结后齿轮致密度≥7.2g/cm³。需要说明的是，渗铜烧结前需吹尽生坯表面残粉避免烧结后产生杂质，基体朝上、渗铜片全覆盖的摆料方式确保渗铜均匀，烧结后致密度≥7.2g/cm³的指标提升齿轮结构强度与抗变形能力，防锈油浸油时间≥5分钟增强表面抗锈蚀性能;最终保障齿轮在高端装备中长期可靠运转。
[0044]具体的，本实施例方案中，步骤S4中，车削后齿轮外径为Φ19.95±0.01mm，倒角为C0.3mm;同心度通过适配的检测手段检测，加工后需吹净齿轮表面铁屑，避免加工毛刺、同心度偏差导致的传动误差，提升齿轮装配适配性;最终保障齿轮在高端装备中传动稳定。
[0045]具体的，本实施例方案中，步骤S5中，热处理后齿轮全长为38.94-39.04mm，段长为13(+0.1/0)mm及8(+0.1/0)mm，内孔尺寸满足Φ16(+0.1/0)mm、Φ10(+0.1/0)mm的适配要求。
[0046]具体的，本实施例方案中，步骤S6中，抛光时间为10-15分钟，抛光过程中采用适配的抛光液;防锈油浸油时间≥8分钟，抛光后齿轮表面光洁度Ra≤1.8μm。需要说明的是，10-15分钟抛光时间可去除齿部微小毛刺，提升表面光洁度，适配的抛光液确保抛光后无二次损伤;防锈油浸油时间≥8分钟形成均匀防锈油膜，增强抗锈蚀性能;最终延长齿轮使用寿命，提升使用体验。
[0047]具体的，本实施例方案中，步骤S7中，终检项目包括：高度39±0.3mm、齿顶径Φ28.3(+0.05/-0.10)mm、跨齿厚11.66(+0.02/-0.04)mm、齿轮强度≥1000kgf;各项指标通过适配的检测工具检测。
[0048]具体的，本实施例方案中，步骤S3中，渗铜烧结程序需适配超高大角度异形内孔结构，避免高温烧结导致齿轮齿形变形;烧结炉为满足粉末冶金渗铜工艺的适配设备。
[0049]具体的，本实施例方案中，步骤S4、S5、S7的物流周转中，均采用防碰伤的无间隙摆放方式，避免上层承载结构压覆下层产品;包装结构需包含产品信息标识与环保标识，确保产品从加工到交付的质量稳定。
[0050]本发明具体实现时，具体包括以下步骤：
[0051]原料制备：以雾化铁粉为基粉(100wt%)，添加200目铜粉、石墨及润滑剂(润滑剂需适配降低压制摩擦力、提升成型性能的需求);混合搅拌40分钟(正转20分钟+反转20分钟)，确保原料均匀混合，出料后经筛粉机过筛去除结块，获得均匀粉料。其中，200目铜粉添加量为1.5-5.0wt%，石墨添加量为0.5-1.5wt%，润滑剂添加量为0.8-1.0wt%。
[0052]成型工序：将步骤1制备的粉料投入粉末冶金压力成型设备，采用适配超高大角度异形内孔螺旋齿轮的专用模具进行压制——模具结构需满足“避免生坯开裂、保证尺寸精度”的需求。压制参数设定为：压制压力19-21T，生产机台转速10件/min以下成型;产品单件重量控制在84.5-86.5g成形压制;最终获得螺旋角度≥18°、高度≥35mm且内孔为异形孔的生坯。生坯采用防崩缺的摆料方式(如纸板/粗网盘搭配胶框)，避免上层承载结构直接接触下层生坯，防止生坯崩缺或变形。
[0053]渗铜烧结与浸油：将成型生坯分为基体与渗铜片，采用碳板摆料(摆料时基体平面朝上，渗铜片完全覆盖基体待渗铜区域)，摆料前需吹尽生坯表面残粉，避免烧结后产生杂质;随后将生坯单层送入适配的粉末冶金烧结炉，采用适配超高大角度异形内孔结构的渗铜烧结程序(程序需控制升温速率、保温时间，避免高温导致齿轮齿形变形)。烧结完成后冷却至室温，将齿轮浸入防锈油中，浸油时间≥5分钟，确保油膜均匀覆盖。验收报告显示，该工序可使齿轮致密度≥7.2g/cm³，同时提升表面抗锈蚀能力。
[0054]机加工(外协)：对渗铜烧结后的齿轮进行外协车削加工，车削目标为：两处外径均加工至Φ19.95±0.01mm，标记点面单次车削至无台阶，同时加工C0.3mm倒角。加工后需通过适配的检测手段(如磁铁吸合V型块搭配测高计、圆测头)检测同心度，确保同心度≤0.04-A;并吹净齿轮表面铁屑，避免残留毛刺影响后续装配。机加工后的齿轮采用防碰伤的方式(如胶框无间隙摆放)，防止齿部碰伤。
[0055]清洗与热处理：采用白电油对机加工后的齿轮进行清洗，去除表面油污与铁屑;清洗后采用防生锈的周转方式(如24孔吸塑盘搭配铁框)，避免齿轮受潮生锈。随后进行外协热处理，热处理参数需控制：齿轮全长38.94-39.04mm，两段段长分别为13(+0.1/0)mm及8(+0.1/0)mm，硬度为HRC25-35。热处理过程中齿轮需无间隙摆放，避免上层承载结构压覆下层产品导致变形。
[0056]抛光与浸油：采用适配的抛光介质(如4×4mm钢珠)对热处理后的齿轮进行抛光处理，抛光时间10-15分钟，抛光过程中添加适配的抛光液(如防锈型抛光液)，确保去除齿部微小毛刺;抛光后直接将齿轮浸入防锈油中，浸油时间≥8分钟，形成均匀防锈油膜。验收报告显示，该工序可使齿轮表面光洁度达Ra≤1.8μm，同时增强抗锈蚀性能。
[0057]终检与包装：对抛光浸油后的齿轮进行全项终检，检测项目及标准如下：
[0058]高度：39±0.3mm(采用百分尺检测);
[0059]齿顶径：Φ28.3(+0.05/-0.10)mm(采用千分尺检测);
[0060]跨齿厚：11.66(+0.02/-0.04)mm(采用公法线千分尺检测);
[0061]齿轮强度：≥1000kgf(采用万能试验机检测)。
[0062]合格产品采用适配的包装结构(如吸塑盘+塑料袋+纸箱)，包装需包含产品信息标识与环保标识，确保产品从加工到交付的质量稳定。
[0063]以下将通过各个实施例对本发明进一步进行说明：
[0064]实施例1(优化验证方案)：
[0065]原料制备：以雾化铁粉为基粉(100wt%)，添加6.0wt%200目铜粉、1.1wt%石墨、0.9wt%润滑剂(适配降低压制摩擦力需求);投入混粉机正转20分钟+反转20分钟，经100目筛粉机过筛，获得无结块的均匀粉料，装入带标示卡的料桶。
[0066]成型工序：采用150吨粉末冶金压力成型设备，搭配适配的超高大角度异形内孔专用模具;机台速度10pcs/分钟以下，压制压力20T，生坯单个重量84.5-86.5;获得生坯参数：螺旋角度18.5°(右旋)、高度38±0.2mm，内孔含Φ16.05±0.03mm、Φ10.05±0.025mm台阶孔;采用“纸板+粗网盘+胶框”摆料，生坯无崩缺、裂纹，合格率96%。
[0067]渗铜烧结与浸油：基体平面朝上，叠放渗铜片(完全覆盖待渗铜区域)，吹净残粉后用碳板摆料，单层送入粉末冶金烧结炉;采用适配的渗铜烧结程序(升温速率5℃/min，保温温度1120℃，保温时间2小时);冷却后浸入防锈油6分钟，烧结后致密度7.2g/cm³，段长39.8-40.0mm，硬度HRB75-85。
[0068]机加工(外协)：车削两处外径至Φ19.94-19.96mm，标记点面车削无台阶，倒角C0.3mm;用“磁铁吸合V型块+测高计+圆测头”检测同心度0.035-0.04mm，吹净铁屑后胶框无间隙摆放。
[0069]清洗与热处理：白电油清洗后，用24孔吸塑盘+铁框周转;外协热处理后检测：全长38.94-39.02mm，段长13.00-13.08mm及8.00-8.08mm，硬度HRC26-31，内孔Φ16.08-16.10mm、Φ10.02-10.04mm(通规通过)。
[0070]抛光与浸油：用4×4mm钢珠抛光12分钟，添加防锈型抛光液;抛光后浸入防锈油8分钟，表面光洁度Ra≤1.7μm，无毛刺、滴油现象。最终得到如图2所示的超高大角度异形内孔螺旋齿轮。
[0071]终检与包装：终检结果：高度38.9-39.2mm、齿顶径28.20-28.30mm、跨齿厚11.62-11.66mm、齿轮强度1050-1200kgf，合格率98%;采用48孔吸塑盘(32pcs/盘)+塑料袋(4盘/袋)+纸箱包装，纸箱外贴产品信息标识与环保标识。
[0072]实施例2(批量生产方案)：
[0073]原料制备：以雾化铁粉为基粉(100wt%)，添加7.0wt%200目铜粉、1.3wt%石墨、0.85wt%润滑剂;混粉机正转20分钟+反转20分钟，100目筛粉后装入料桶，粉料均匀性达99%，原料成本较常规配方降低10%(达成验收目标)。
[0074]成型工序：150吨压力成型设备，专用模具;机台速度10pcs/分钟以下，压制压力20.5T，生坯单个重量88.2~90.2g;生坯参数：螺旋角度19.0°(右旋)、高度40.3±0.2mm，内孔异形结构尺寸达标;“纸板/粗网盘+胶框”摆料，生坯合格率99%，成型效率较滚齿加工提升2倍。
[0075]渗铜烧结与浸油：基体+渗铜片碳板摆料，吹净残粉后送入烧结炉;采用批量适配的渗铜烧结程序(升温速率6℃/min，保温温度1130℃，保温时间1.8小时);冷却后浸防锈油5分钟，烧结后致密度7.25g/cm³，段长40.0-40.2mm，硬度HRB78-88，烧结废品率<1%。
[0076]机加工(外协)：车削外径Φ19.95±0.01mm，倒角C0.3mm;同心度0.03-0.038mm，吹净铁屑后胶框无间隙摆放，机加工成本较滚齿加工降低20%(达成验收目标)。
[0077]清洗与热处理：白电油清洗后24孔吸塑盘+铁框周转;外协热处理后：全长38.96-39.04mm，段长13.03-13.09mm及8.02-8.08mm，硬度HRC28-34，内孔尺寸达标，热处理废品率<0.5%。
[0078]抛光与浸油：4×4mm钢珠抛光15分钟，防锈型抛光液;浸防锈油8分钟，表面光洁度Ra≤1.5μm，抗锈蚀性能达标。
[0079]终检与包装：批量抽样1000件检测，高度38.9-39.3mm、齿顶径28.22-28.32mm、跨齿厚11.63-11.67mm、齿轮强度1100-1350kgf，合格率99.5%;48孔吸塑盘+塑料袋+纸箱(128pcs/箱)包装，贴标识后稳定交付。
[0080]实施例3(中配比原料验证方案)：
[0081]原料制备：以雾化铁粉为基粉(100wt%)，添加4.0wt%200目铜粉(取配比中间值，验证中铜含量成型适配性)、1.2wt%石墨、0.95wt%润滑剂(适配降低压制摩擦需求);投入混粉机正转20分钟+反转20分钟，确保原料混合均匀，经100目筛粉机过筛去除结块，获得无氧化、无杂质的均匀粉料，装入带标示卡的料桶(避免原料混淆，保障后续工序稳定性)。
[0082]成型工序：采用“适配超高大角度异形内孔结构的专用模具”，搭配粉末冶金压力成型设备;设定压制压力19.5T(介于19-21T区间，平衡成型密度与模具损耗)，机台速度10pcs/分钟以下，生坯单个重量83.2-85.2;最终获得生坯参数：螺旋角度18.2°(右旋，满足≥18°)、高度36±0.2mm(满足≥35mm)，内孔为Φ16.04±0.03mm、Φ10.05±0.025mm的异形台阶孔;生坯采用“纸板+粗网盘+胶框”摆料，上层胶框不接触下层生坯，避免崩缺，生坯合格率96%(为后续原料配比优化提供数据支撑)。
[0083]渗铜烧结与浸油：将生坯分为基体与渗铜片，基体平面朝上，渗铜片完全覆盖待渗铜区域，吹净表面残粉后用碳板摆料(避免烧结杂质);单层送入粉末冶金烧结炉，采用适配的渗铜烧结程序(升温速率4.5℃/min，保温温度1110℃，保温时间2.1小时，防止齿形变形);烧结冷却后浸入防锈油7分钟(≥5分钟验收标准)，烧结后检测：致密度7.15g/cm³(接近≥7.2g/cm³目标)、段长39.7-39.9mm，硬度HRB72-86(符合基础强度要求)。
[0084]机加工(外协)：车削齿轮两处外径至Φ19.945-19.955mm(满足±0.01mm公差)，标记点面车削后无台阶，加工C0.3mm倒角;用“磁铁吸合V型块+测高计+圆测头”检测同心度，结果为0.036-0.039mm(≤0.04-A)，吹净表面铁屑后用胶框无间隙摆放，避免齿部碰伤。
[0085]清洗与热处理：采用白电油清洗齿轮表面油污与铁屑，清洗后用24孔吸塑盘+铁框周转(防生锈);外协热处理参数控制：全长38.95-39.01mm，段长13.01-13.07mm及8.01-8.07mm，硬度HRC26-31(满足25-35范围);热处理后内孔Φ16.07-16.09mm、Φ10.02-10.03mm(通规通过，符合装配需求)。
[0086]抛光与浸油：用4×4mm钢珠抛光11分钟，添加适配的防锈抛光液;抛光后浸入防锈油9分钟(≥8分钟)，形成均匀油膜，表面光洁度Ra≤1.7μm，无毛刺、滴油现象。
[0087]终检与包装：终检项目及结果：高度38.9-39.2mm(百分尺检测)、齿顶径28.22-28.29mm(千分尺检测)、跨齿厚11.63-11.65mm(公法线千分尺检测)、齿轮强度1060-1180kgf(万能试验机检测，≥1000kgf);合格率97%，合格产品用48孔吸塑盘(32pcs/盘+塑料袋+纸箱包装，贴产品信息与环保标识，验证中配比原料工艺的可行性，材料成本较常规配方降低9%(接近10%目标)。
[0088]实施例4(低成本量产优化方案)：
[0089]原料制备：以雾化铁粉为基粉(100wt%)，添加3.0wt%200目铜粉(降低高成本铜粉用量，控制原料成本)、0.8wt%石墨、0.8wt%润滑剂(低成本润滑剂，同时保障成型性能);混粉机正转20分钟+反转20分钟，100目筛粉后装入料桶，粉料均匀性达98.5%(减少批量生产质量波动)，原料成本较常规配方降低10%。
[0090]成型工序：采用专用模具与150吨粉末冶金压力成型设备(提升批量效率)，设定压制压力20.5T，机台速度12pcs/分钟以下(高于基础速率，提升量产效率)，单个重量88.2-90.2g;生坯参数：螺旋角度18.8°(右旋)、高度40±0.2mm，内孔异形结构尺寸达标;“纸板/粗网盘+胶框”摆料，生坯合格率99%，成型效率较滚齿加工提升1.9倍。
[0091]渗铜烧结与浸油：基体+渗铜片碳板摆料，吹净残粉后送入烧结炉，采用批量适配的渗铜烧结程序(升温速率5.5℃/min，保温温度1125℃，保温时间1.9小时，平衡烧结质量与能耗);冷却后浸防锈油5分钟，烧结后致密度7.2g/cm³(满足≥7.2g/cm³验收标准)、段长40.0-40.18mm，硬度HRB77-87，烧结废品率<0.8%(控制量产损耗)。
[0092]机加工(外协)：车削外径Φ19.95±0.01mm，倒角C0.3mm;同心度检测0.032-0.037mm，吹净铁屑后胶框无间隙摆放，机加工效率较滚齿加工提升2倍，制造成本降低20%。
[0093]清洗与热处理：白电油清洗后24孔吸塑盘+铁框周转;外协热处理后：全长38.97-39.03mm，段长13.02-13.08mm及8.02-8.08mm，硬度HRC27-33，内孔尺寸达标，热处理废品率<0.6%(保障批量稳定性)。
[0094]抛光与浸油：4×4mm钢珠抛光14分钟(确保批量产品毛刺去除彻底)，适配防锈抛光液;浸防锈油8分钟，表面光洁度Ra≤1.6μm，抗锈蚀性能达标。
[0095]终检与包装：批量抽样1200件终检，结果：高度38.9-39.3mm、齿顶径28.23-28.31mm、跨齿厚11.64-11.66mm、齿轮强度1080-1320kgf，合格率99.6%;采用48孔吸塑盘(32pcs/盘)+塑料袋(4盘/袋)+340×250×130mm纸箱(128pcs/箱)包装，贴标识后稳定交付。
[0096]综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下显著优势：
[0097]突破技术瓶颈：本方法通过“优化原料配方+专用模具+适配烧结程序”的组合设计，实现粉末冶金工艺制造“螺旋角度≥18°、高度≥35mm且内孔异形”的螺旋齿轮，解决了常规粉末冶金无法成型此类复杂结构的问题，生坯合格率达95%以上。
[0098]显著降本增效：相比现有滚齿加工工艺，本方法通过粉末冶金近净成型减少材料浪费，材料利用率提升至95%以上，实现材料成本降低10%;同时省去锻造、多次切削等工序，生产效率提升2倍，制造成本降低20%。
[0099]产品性能达标：通过渗铜烧结(致密度≥7.2g/cm³)、热处理(HRC25-35)、抛光浸油等工序，齿轮尺寸精度达ISO 2786-mk级、表面光洁度Ra≤1.8μm、强度≥1000kgf，完全满足高端装备制造对传动部件的性能要求。
[0100]形成技术体系：本方法覆盖“原料-成型-烧结-加工-检测-包装”全流程，可支撑批量生产。
[0101]以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
说明书附图(2)
声明：
“粉末冶金大角度异形内孔螺旋齿轮制造方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：广州市光铭金属制品有限责任公司
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