本发明属于粉末冶金生产技术领域，具体涉及一种粉末冶金斜齿轮的全自动专用生产设备及生产方法。
背景技术：
在机械传动中,齿轮系统是一种重要的传动系统,随着科技的不断发展和机械工业水平的提高,各种各样工程中广泛使用齿轮传动,在汽车工业中,齿轮是汽车变速器的重要零部件之一。斜齿轮是一种新颖传动部件，它的优点很多，例如：体积小、重量轻、传递的转矩增大，传动比分级精细，并且承载能力增强，使用持久，经济性好。
随着我国国民经济的高速发展和机械制造市场的日益成熟，对齿轮的性能要求也越来越高，现有技术中，齿轮也可通过粉末冶金制备而成，但是现有粉末冶金制备而成的斜齿轮由于制备工艺及设备的原因，制备的齿轮在后期需要进行精整、切削加工时废品率高，导致制备得到的粉末冶金斜齿轮无法满足经济快速发展的需要。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述问题和缺陷，提供一种粉末冶金斜齿轮的生产设备及生产方法。解决了现有生产技术中，齿轮在后期需要进行精整、切削加工时废品率高的技术缺陷。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种粉末冶金斜齿轮的全自动专用生产设备包括原料混合单元、斜齿轮成型单元、斜齿轮烧结单元、斜齿轮表面致密单元、斜齿轮淬火单元和若干机械手；
所述原料混合单元出料口与斜齿轮成型单元进料口连接，斜齿轮成型单元出料口与斜齿轮烧结单元进料口连接，斜齿轮烧结单元和斜齿轮表面致密单元之间设置有机械手用于将半成品由上一单元转运至下一单元，斜齿轮表面致密单元和斜齿轮淬火单元之间设置有机械手用于将半成品由上一单元转运至下一单元；
所述的斜齿轮成型单元内设有成型磨具，所述的斜齿轮淬火单元内设有致密装置；所述致密装置包括第1级阴模、第2级阴模、第3级阴模、第4级阴模和上冲模；第1级阴模、第2级阴模、第3级阴模金和第4级阴模由上至下顺次排列构成致密装置的阴模，上冲模位于阴模上方，且可推动斜齿轮半成品通过所述阴模完成表面致密。
作为本发明的优选方案，所述的斜齿轮淬火单元的加热室内的加热区外侧交替布置有冷却喷头和淬火喷头，解决温度过高铜管熔融的问题。
作为本发明的优选方案，所述的斜齿轮成型单元的压制模具包括阴模、上模和下模，其中下模固定不动，上模和阴模连接有旋转电机，可进行旋转，且上模和阴模的旋转方向相反。
本发明还公开了一种粉末冶金斜齿轮的生产方法，包括以下步骤：
(1)按预设的质量百分比，在原料混合单元中将各原料组分的粉末混合均匀，得到粉末原料；
(2)将所述粉末原料置于斜齿轮成型单元的压制模具中，在压力125～130t下压制成型，得到成型坯；所述压制模具为多层模板粉末压制设备，其模架由上一下三共四层模板组成；
(3)将所述成型坯在氮氢烧结气氛保护作用下，通过三段烧结工艺，得到密度6.9g/cm3的烧结制品；
(4)将所述烧结制品置于致密装置中，通过四级阴膜模具进行致密处理，得到密度7.0g/cm3的斜齿轮。
(5)将合金进行渗碳工艺，再进行整形、去毛刺，得到所述粉末冶金斜齿轮。
作为本发明的优选方案，所述的步骤2)得到成型坯的过程中，通过保持下模固定，阴模和上模往相反的方向旋转进行脱模。
作为本发明的优选方案，所述的步骤(2)中在压力125～130t下，进行温模压制成型。
作为本发明的优选方案，所述的步骤(3)通过三段烧结工艺具体为：在氮氢烧结气氛保护作用下，经550℃、650℃、750℃、850℃四阶段的预热处理，将成型坯预热至850℃，各预热阶段预热20min，将预热制品在氮氢烧结气氛保护作用下，经1080℃高温烧结20min，之后将初次烧结制品在氮氢烧结气氛保护作用下，经1130～1140℃高温烧结20min，得到密度6.9g/cm3的烧结制品。
作为本发明的优选方案，所述的步骤(5)在气态的渗碳介质中加热到850～900℃，保温处理1小时，油冷却至90～110℃，后回火3小时，得到粉末冶金斜齿轮。
作为本发明的优选方案，以质量百分比计，原料组分组成：碳0.8-1％、铜0.8-1.5％、镍0.9-1.0％、锰0.1-0.3％、微粉蜡0.6-0.8％、余量为铁，其中各组分的粒径如下：碳粉23μm，铜粉48μm，镍粉48μm，锰粉48μm，微粉蜡23μm，铁粉75μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明将原料进行合理配比，使得本发明的粉末冶金锯片上下压板的密度均匀，而且压板的密度可达7.0g/cm3以上，本发明的粉末冶金锯片上下压板的抗拉强度可达960mpa，冲击能量5j，表面硬度hrb30。本发明从原料配比到最终的成品生产，实现了斜齿轮的自动化生产，提高了工作效率，降低了用人成本，而且保证了生产的安全性。
附图说明
图1为本发明的专用设备的连接示意图；
图2为斜齿轮表面致密专用装置示意图；
图中，原料混合单元1、斜齿轮成型单元2、斜齿轮烧结单元3、斜齿轮表面致密单元4、斜齿轮淬火单元5、压制模具6、致密装置7、第1级阴模8、第2级阴模9、第3级阴模10、第4级阴模11、上冲模12。
具体实施方式
如图1所示，一种粉末冶金斜齿轮的全自动专用生产设备包括原料混合单元1、斜齿轮成型单元2、斜齿轮烧结单元3、斜齿轮表面致密单元4、斜齿轮淬火单元5和若干机械手；
所述原料混合单元1出料口与斜齿轮成型单元2进料口连接，斜齿轮成型单元2出料口与斜齿轮烧结单元3进料口连接，斜齿轮烧结单元3和斜齿轮表面致密单元4之间设置有机械手用于将半成品由上一单元转运至下一单元，斜齿轮表面致密单元4和斜齿轮淬火单元5之间设置有机械手用于将半成品由上一单元转运至下一单元；
所述的斜齿轮成型单元2内设有成型磨具，所述的斜齿轮淬火单元5内设有致密装置7；所述致密装置7包括第1级阴模8、第2级阴模9、第3级阴模10、第4级阴模11和上冲模12；第1级阴模8、第2级阴模9、第3级阴模10金和第4级阴模11由上至下顺次排列构成致密装置7的阴模，上冲模12位于阴模上方，且可推动斜齿轮半成品通过所述阴模完成表面致密。
作为本发明的优选方案，所述的斜齿轮淬火单元5的加热室内的加热区外侧交替布置有冷却喷头和淬火喷头，解决温度过高铜管熔融的问题。
作为本发明的优选方案，所述的斜齿轮成型单元2的压制模具6包括阴模、上模和下模，其中下模固定不动，上模和阴模连接有旋转电机，可进行旋转，且上模和阴模的旋转方向相反。
本发明还公开了一种粉末冶金斜齿轮的生产方法，包括以下步骤：
(1)按预设的质量百分比，在原料混合单元1中将各原料组分的粉末混合均匀，得到粉末原料；
(2)将所述粉末原料置于斜齿轮模具斜齿轮成型单元2的压制模具中，在压力125～130t下压制成型，得到成型坯；所述压制模具为多层模板粉末压制设备，其模架由上一下三共四层模板组成；
(3)将所述成型坯在氮氢烧结气氛保护作用下，通过三段烧结工艺，得到密度6.9g/cm3的烧结制品；
(4)将所述烧结制品置于致密装置中，通过四级阴膜模具进行致密处理，得到密度7.0g/cm3的斜齿轮。
(5)将合金进行渗碳工艺，再进行整形、去毛刺，得到所述粉末冶金斜齿轮。
作为本发明的优选方案，所述的步骤(2)得到成型坯的过程中，通过保持下模固定，阴模和上模往相反的方向旋转进行脱模。
作为本发明的优选方案，所述的步骤(2)中在压力125～130t下，进行温模压制成型。
作为本发明的优选方案，所述的步骤(3)通过三段烧结工艺具体为：在氮氢烧结气氛保护作用下，经550℃、650℃、750℃、850℃四阶段的预热处理，将成型坯预热至850℃，各预热阶段预热20min，将预热制品在氮氢烧结气氛保护作用下，经1080℃高温烧结20min，之后将初次烧结制品在氮氢烧结气氛保护作用下，经1130～1140℃高温烧结20min，得到密度6.9g/cm3的烧结制品。
作为本发明的优选方案，所述的步骤(5)在气态的渗碳介质中加热到850～900℃，保温处理1小时，油冷却至90～110℃，后回火3小时，得到粉末冶金斜齿轮。
作为本发明的优选方案，以质量百分比计，原料组分组成：碳0.8-1％、铜0.8-1.0％、镍0.9-1.0％、锰0.1-0.3％、微粉蜡0.6-0.8％、余量为铁，其中各组分的粒径如下：碳粉23μm，铜粉48μm，镍粉48μm，锰粉48μm，微粉蜡23μm，铁粉75μm。
实施例1
本发明提出的一种粉末冶金斜齿轮生产方法，包括以下步骤：
(1)按碳0.9％、铜0.9％、镍0.95％、锰0.2％、微粉蜡0.7％、余量为铁的质量百分比，将各原料组分的粉末混合均匀，其中各原料组分粒径如下：其中碳粉23μm，铜粉48μm，镍粉48μm，微粉蜡23μm，铁粉75μm，得到粉末原料；
(2)将所述粉末原料置于斜齿轮模具中，在压力127t下压制成型，采用多层模板粉末压制设备压制，得到成型坯，成型过程中采用旋转方式完成斜齿轮的压制；
(3)将所述成型坯在氮氢烧结气氛保护作用下，经550℃、650℃、750℃、850℃四阶段的预热处理，将成型坯预热至850℃，各预热阶段预热20min，将预热制品在氮氢烧结气氛保护作用下，经1080℃高温烧结20min，之后将初次烧结制品在氮氢烧结气氛保护作用下，经1135℃高温烧结20min，温度波动控制在±2℃以内，得到密度6.9g/cm3的烧结制品。
(4)将所述烧结制品置于致密装置中，通过四级阴膜模具进行致密处理，得到密度7.0g/cm3的斜齿轮。
(5)将合金进行渗碳工艺，再进行整形、去毛刺，得到所述粉末冶金斜齿轮。
对比例1
本对比例中粉末冶金斜齿轮生产方法如下：碳0.8％、铜0.9％、镍0.9％、锰0.1％、微粉蜡0.6％、余量为铁的质量百分比，将各原料组分的粉末混合均匀，得到粉末原料；其余步骤与实施例1中制备粉末冶金斜齿轮的制备工艺相同。
对比例2
本对比例中粉末冶金斜齿轮生产方法如下：碳1.0％、铜1.0％、镍1.0％、锰0.3％、微粉蜡0.8％、余量为铁的质量百分比，将各原料组分的粉末混合均匀，得到粉末原料；其余步骤与实施例1中制备粉末冶金斜齿轮的制备工艺相同。
对比例3
本对比例中粉末冶金斜齿轮生产方法如下：减小各组分粒径碳粉18μm，铜粉45μm，镍粉45μm，锰粉45μm，微粉蜡18μm，铁粉62μm，得到粉末原料；其余步骤与实施例1中制备粉末冶金斜齿轮的制备工艺相同。
对比例4
本对比例中粉末冶金斜齿轮生产方法如下：增大各组分粒径碳粉25μm，铜粉53μm，镍粉53μm，锰粉53μm，微粉蜡25μm，铁粉80μm，得到粉末原料；其余步骤与实施例1中制备粉末冶金斜齿轮的制备工艺相同。
对比例5
本对比例中粉末冶金斜齿轮生产方法如下：减少实施例1中致密工艺(4)，其余步骤与实施例1中制备粉末冶金斜齿轮的制备工艺相同。
对实施例一与生产的压板进行性能检测，检测结果如下：
检测结果表明，实施例和对比例相比较，实施例的抗拉强度和冲击能量明显优于对比例。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。