专利名称：关节梅花棘轮扳手的连接头及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种关节梅花棘轮扳手，尤其涉及关节梅花棘轮扳手的连接头；本发明还涉及该连接头的制造方法。
背景技术：
图1和图2示出了一种关节梅花棘轮扳手，包括扳手柄1，所述扳手柄1至少一端铰接有连接头2 (参见图幻，所述连接头2可绕铰接轴转动一定角度，以方便安装拆卸螺栓或螺母。所述连接头2上设有圆孔21，所述圆孔21内装有可啮合并驱动螺栓或螺母的环形棘轮3，所述圆孔21的内壁还设有一个半月槽22，所述半月槽22内用于放置棘齿块23，所述棘齿块23上的齿与所述环形棘轮3外周面的棘齿相配合，棘齿块23的尾端被一弹性体 4抵推，以保持棘齿块23跟所述环形棘轮3的啮合接触，所述半月槽22内固定有弹性体支座5 ；连接头2的连接处M跟扳手柄1相匹配，连接处M有一个沉头孔，孔内放一弹簧垫片25，连接处M还有一个通孔，所述通孔内安装有作为铰接轴的螺栓26，所述螺栓沈把连接头2和扳手柄1组配连接后能有180°内任意角度停留的功能。现有技术的连接头采用热锻工艺加工下料一锻造一电炉加热一精锻一切边一喷砂一研磨抛光一冲孔一车一拉孔一钻一铣等二十一道工序完成，其缺点是原材料利用率低，只能利用到40%，其它当做毛边废料卖掉，效率只能达到60%。二十一道工艺过程移转次数多，耗费人力、物力和财力，加工精度差，制程稳定性差，最小控制公差0. Imm,锻的一次成品率90%，加工的一次成品率70%。投资锻造一抛光一加工流程加工连接头，投资大，锻造的设备与相关设备，精锻机配备(含相关设备)需要150万元人民币每条线，一条加工线的液压系统(车铣钻)七台设备需要100万元人民币。一条加工线需要人员十四人，日产 5000件左右，换成国产设备价格略微下降，设备需要70-80万元人民币，产能也随之下降， 精度下降，日产3000件左右，投资大人员多效率低，材料利用低，质量差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、制造快捷、强度高且使用寿命长的关节梅花棘轮扳手的连接头。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是关节梅花棘轮扳手的连接头，所述连接头为粉末冶金连接头。作为优选的技术方案，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍 0. 1-10% ；钼 0. 1-5% ；碳 0. 1-1. 0% ；余量为铁粉。作为优选的技术方案，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍3-5%;铬 15. 5-17. 5% ；碳 0-0. 07% ；铜 3-5% ；铌 + 钽 0. 15-0. 45% ；锰 0-1. 0% ；硅 0-1. 0% ；余量为铁。作为优选的技术方案，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍10-14% ； 铬 16-18% ；钼 2-3% ；碳 0-0. 03% ；锰 0-2. 0% ；硅 0-1. 0% ；余量为铁。
作为优选的技术方案，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍0-2% ； 铬 10-20% ；钼 0-2% ；碳 0. 1-1. 5% ；铌 0-5% ；锰 0-1.0% ；硅 0-1.0% ；磷 0-0. 1% ；硫 0-0. 1% ；余量为铁。作为优选的技术方案，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍0. 1-5% ； 铬 0. 1-2% ；钼 0. 1-1% ；碳 0. 1-1.5% ；余量为铁。本发明还提供了一种制造上述连接头的方法。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是制造关节梅花棘轮扳手的连接头的方法，包括以下步骤准备包含所述化学组分的金属粉末，准备成型用粘结剂，并将所述金属粉末和所述粘结剂均勻混炼并制粒；基于重量百分比，所述金属粉末占混炼后混合物的75-95%，所述粘结剂占混炼后混合物的5-25% ；经制粒后的混合物在加热塑化状态下用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。作为优选的技术方案，所述粘结剂包括流动性好的低熔点组元；具有较好保形性和较高熔点的聚合物组元；注塑成型助剂。作为对上述技术方案的改进，基于重量百分比，所述低熔点组元占混炼后混合物的2-12%，所述聚合物组元占混炼后混合物的2-12%，所述注塑成型助剂占混炼后混合物的 0-1%。作为对上述技术方案的改进，所述低熔点组元为石蜡、微晶蜡、巴西棕榈蜡、琼脂、 磷脂酸、凝胶、甘油、矿物油和硬脂酸中的一种或其中一种以上的组合；所述聚合物组元为聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、乙烯一乙酸乙烯共聚物、聚甲醛、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚丁烯和聚乙烯醚中的一种或其中一种以上的组合；所述注塑成型助剂为分散剂、润滑剂、相容剂和增塑剂的一种或其中一种以上的组合。由于采用了上述技术方案，关节梅花棘轮扳手的连接头为粉末冶金连接头，解决了连接头机加工困难的问题，连接头的尺寸精度及表面粗糙都大大提高，对连接头使用寿命的增加起到决定性作用，本发明连接头的尺寸精度可控在0.05mm的范围内。而且连接头的尺寸控制稳定，后续装配速度效率提高70%以上，优于其它的制造方法。此种制造方法工艺成本低，原材料利用率高可达99%以上；耗能少，设备投入20万，人员1人，一模两腔日产可达3000件以上；将本发明的连接头按照规定的要求装配成产品，根据美国标准ANSI— 2002《工具性能试验法》要求进行系列性能试验，试验结果符合规定要求，且该扳手扭力可达美国标准的1. 4倍，寿命可达美国标准的2倍以上。
图1是关节梅花棘轮扳手的结构示意图；图2是关节梅花棘轮扳手头部的结构原理图；图3是连接头的立体图。图中1-扳手柄；2-连接头；21-圆孔；22-半月槽；23-棘齿块；24-连接处； 25-弹簧垫片；26-螺栓；3-环形棘轮；4-弹性体；5-弹性体支座。
具体实施例方式下面结合图1、图2、图3和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。实施例一关节梅花棘轮扳手的连接头，所述连接头为粉末冶金连接头。所述关节梅花棘轮扳手的连接头，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍 0. 1-10% ；钼 0. 1-5% ；碳 0. 1-1. 0% ；余量为铁。准备包含所述化学组分的金属粉末，基于重量百分比，羰基镍粉占整个金属粉末的0. 1_10%，还原型钼粉占整个金属粉末的0. 1_5%，碳占整个金属粉末的0. 1-1.0%，剩余为羰基铁粉。金属粉末的要求粒度2-8um ；松装密度40-50%;摇实密度50%;粉末形状近球形；长径比1. 2-1. 5。金属粉末羟基法和雾化法生产。准备成型用粘结剂，粘结剂不能与金属粉末发生相离，冷却后粘结剂应具有一定的强度和脆性。粘结剂的作用是粘接金属粉末颗粒，使混合料在注射机料筒中加热具有流变性和润滑性，也就是说带动粉末流动的载体。因此，粘结剂的选择是整个粉末注射成型的关键。对粘结剂要求1.用量少，用较少的粘结剂能使混合料产生较好的流变性；2.不反应，在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应；3.易去除，在制品内不残留。本实施例中，所述粘结剂包括流动性好的低熔点组元；具有较好保形性和较高熔点的聚合物组元；注塑成型助剂。基于重量百分比，所述低熔点组元占混炼后混合物的 2-12%，所述聚合物组元占混炼后混合物的2-12%，所述注塑成型助剂占混炼后混合物的 0-1%。所述低熔点组元为石蜡、微晶蜡、巴西棕榈蜡、琼脂、磷脂酸、凝胶、甘油、矿物油和硬脂酸中的一种或其中一种以上的组合；所述聚合物组元为聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、乙烯一乙酸乙烯共聚物、聚甲醛、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚丁烯和聚乙烯醚中的一种或其中一种以上的组合。所述注塑成型助剂为分散剂、润滑剂、相容剂和增塑剂的一种或其中一种以上的组合；其中分散剂可采用例如脂肪酸类、脂肪族酰胺类和酯类等，或者低分子蜡类；具体可采用硬脂酸或油酸；润滑剂，润滑剂可分为外润滑剂和内润滑剂两种，譬如硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺等；相容剂，又称增容剂、增混剂或界面剂，譬如PP_c—MAH、PP_e—AA(聚丙烯接枝丙烯酸)等；增塑剂分为内增塑剂和外增塑剂，外增塑剂譬如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，内增塑剂譬如氯乙烯一酯酸乙烯共聚物。将所述金属粉末和所述粘结剂均勻混炼并制粒；基于重量百分比，所述金属粉末占混炼后混合物的75-95%，所述粘结剂占混炼后混合物的5-25% ；使混炼后混合物具有均勻性和一致性。混炼装置采用挤出机(例如双螺旋挤出、异型叶轮混料机、单螺旋挤出、柱塞式挤出机、双行星挤出机或双凸轮混料机等)。经制粒后的混合物在加热塑化状态下用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。实施例二
本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于所述关节梅花棘轮扳手的连接头的化学组成不同。在本实施例中，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍3-5%;铬 15. 5-17. 5%;碳 0-0. 07%；铜 3-5%；铌 + 钽 0. 15-0. 45%;锰 0-1. 0%； 硅0-1.0% ；余量为铁。本实施例可制造17-4PH不锈钢连接头，所述17-4PH不锈钢金属粉末为水雾化或气雾化法生产的金属粉末。实施例三本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于所述关节梅花棘轮扳手的连接头的化学组成不同。在本实施例中，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍10-14% ；铬 16-18% ；钼 2-3% ；碳 0-0. 03% ；锰 0-2. 0% ；硅 0-1. 0% ；余量为铁。本实施例可制造316L不锈钢连接头，所述316L不锈钢金属粉末为水雾化或气雾化法生产的金属粉末。实施例四本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于所述关节梅花棘轮扳手的连接头的化学组成不同。在本实施例中，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍0-2% ；铬 10-20%;钼 0-2%;碳 0. 1-1. 5%-M 0-5% M 0-1. 0%;硅 0-1. 0%;磷 0-0. IVo-M 0-0. 1%；
余量为铁。本实施例可制造马氏体不锈钢系列连接头，所述马氏体不锈钢金属粉末为水雾化或气雾化法生产的金属粉末。实施例五本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于所述关节梅花棘轮扳手的连接头的化学组成不同。在本实施例中，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍0. 1-5% ；铬 0. 1-2% ；钼 0. 1-1% ；碳 0. 1-1. 5% ；余量为铁。本实施例可制造低合金钢系列系列连接头，所述低合金钢系列金属粉末为水雾化或气雾化法生产的金属粉末。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。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。
权利要求
1.关节梅花棘轮扳手的连接头，其特征在于，所述连接头为粉末冶金连接头。
2.如权利要求1所述的关节梅花棘轮扳手的连接头，其特征在于，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍 0. 1-10% ；钼 0. 1-5% ；碳 0. 1-1. 0% ；余量为铁。
3.如权利要求1所述的关节梅花棘轮扳手的连接头，其特征在于，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍 3-5% ；铬 15. 5-17. 5% ；碳 0-0. 07% ；铜 3-5% ；铌 + 钽 0. 15-0. 45% ；锰 0-1. 0% ； 硅0-1.0% ；余量为铁。
4.如权利要求1所述的关节梅花棘轮扳手的连接头，其特征在于，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍 10-14% ；铬 16-18% ；钼 2-3% ；碳 0-0. 03% ；锰 0-2. 0% ；硅 0-1. 0% ；余量为铁。
5.如权利要求1所述的关节梅花棘轮扳手的连接头，其特征在于，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍 0-2% ；铬 10-20% ；钼 0-2% ；碳 0. 1-1. 5% ；铌 0-5% ；锰 0-1. 0% ；硅 0-1. 0% ；磷 0-0. 1% ；硫0-0. 1% ；余量为铁。
6.如权利要求1所述的关节梅花棘轮扳手的连接头，其特征在于，基于重量百分比，所述连接头的化学组成包括镍 0. 1-5% ；铬 0. 1-2% ；钼 0. 1-1% ；碳 0. 1-1.5% ；余量为铁。
7.制造如权利要求2、3、4、5或6所述的关节梅花棘轮扳手的连接头的方法，其特征在于，包括以下步骤准备包含所述化学组分的金属粉末，准备成型用粘结剂，并将所述金属粉末和所述粘结剂均勻混炼并制粒；基于重量百分比，所述金属粉末占混炼后混合物的75-95%，所述粘结剂占混炼后混合物的5-25% ；经制粒后的混合物在加热塑化状态下用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。
8.如权利要求7所述的制造关节梅花棘轮扳手的连接头的方法，其特征在于，所述粘结剂包括流动性好的低熔点组元；具有较好保形性和较高熔点的聚合物组元；注塑成型助剂。
9.如权利要求8所述的制造关节梅花棘轮扳手的连接头的方法，其特征在于，基于重量百分比，所述低熔点组元占混炼后混合物的2-12%，所述聚合物组元占混炼后混合物的 2-12%,所述注塑成型助剂占混炼后混合物的0-1 %。
10.如权利要求8所述的制造关节梅花棘轮扳手的连接头的方法，其特征在于，所述低熔点组元为石蜡、微晶蜡、巴西棕榈蜡、琼脂、磷脂酸、凝胶、甘油、矿物油和硬脂酸中的一种或其中一种以上的组合；所述聚合物组元为聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、乙烯一乙酸乙烯共聚物、聚甲醛、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚丁烯和聚乙烯醚中的一种或其中一种以上的组合；所述注塑成型助剂为分散剂、润滑剂、相容剂和增塑剂的一种或其中一种以上的组合。
全文摘要
本发明公开了一种关节梅花棘轮扳手的连接头及其制造方法，由于连接头采用粉末冶金技术，解决了连接头机加工困难的问题，连接头的尺寸精度及特别是半月槽的表面粗糙都大大提高，对连接头使用寿命的增加起到决定性作用，本发明连接头的尺寸精度可控在0.05mm的范围内。而且连接头的沉头孔尺寸控制稳定，后续装配速度效率比原来提高120％以上，优于其它的制造方法；此种制造方法工艺成本低，原材料利用率高可达99％以上；耗能少，设备投入20万，人员1人，一模两腔日产可达3000件以上，并能实现一模多腔，目前最多可到一模16腔；将本发明的连接头按照规定的要求装配成产品，根据美国标准ANSI—2002《工具性能试验法》要求进行系列性能试验，该扳手扭力可达美国标准的1.4倍，寿命可达美国标准的2倍以上。
文档编号B22F3/22GK102218720SQ20111012064
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者王峰, 高光辉 申请人:王峰