一种轻型电动修枝剪用传动偏心块及其制作方法与流程

本发明涉及一种轻型电动修枝剪用传动偏心块及其制作方法，属于粉末冶金技术领域。

背景技术：

修枝剪是园林绿化过程中修剪花草及灌木枝常用的园林工具之一。普通修枝剪一般需要手动操作，使用起来费时费力，劳动强度大，效率低下，已经无法满足现代园艺从业者的工作需求。随着时代发展，电动园林工具快速发展，并且人们更亲耐操作简洁、可靠性好、使用寿命长、一机多用、低噪声、轻量化、高蓄电能力的产品，园林工具更是向小型化发展，力求产品简单、轻巧、实用、皮实耐用。

轻型修枝剪是基于上述要求开发出来的一款适合单人操作的新型机型，其在零件的选用与构造上力求科技化，轻量化，因此其所有传动零件都要求轻巧、高强度，同时为降低噪音，对零件的精度也提出了很高的要求。其所用的高强度传动偏心块如图1所示，由双圆偏心板和2个销柱组成，为减轻重量，双圆偏心板很薄，其厚度仅3mm，此结构特征使其用机加工方法生产时难以加工，精度和产品一致性难以保证，无法形成稳定的批量化生产，此外，机加工的生产成本较高，不利于企业的市场竞争。

经检索，类似偏心块的粉末冶金的工艺及装置已有公开，例如专利文献：中国申请号为201822214786.3，公开日为2019年9月13日公开了一种涡轮式空调压缩机粉末冶金主轴偏心块，包括定位杆、偏心块和主轴，所述主轴固定安装在偏心块的一端表面边缘，所述定位杆固定安装在偏心块的另一端表面边缘，所述主轴的内部固定安装有连接杆，所述连接杆的顶端固定连接有固定块，所述固定块的顶端边缘开设有卡接槽，所述固定块的顶端中心开设有第一螺纹孔，所述偏心块的内部上表面开设有固定槽，偏心块的底面开设有插接槽，所述偏心块的上表面转动连接有第一螺栓，所述偏心块的上表面远离固定槽的另一端开设有第二螺纹孔，所述定位杆的下端外表面有外螺纹。

再如，中国申请号为201420020765.7，公开日为2014年7月2日公开了一种粉末冶金偏心轮，其包括齿轮盘和中央轴销以及偏心轴销，所述齿轮盘周面上设有轮齿，所述齿轮盘上设有中央轴销孔和偏心轴销孔，所述中央轴销装配在中央轴销孔中，其位于齿轮盘一侧；所述偏心轴销装配在偏心轴销孔中，其位于齿轮盘另一侧；所述齿轮盘一半圆侧面上设有凸出配重块，另一半圆上设有配重槽孔，齿轮盘、中央轴销、偏心轴销三者组成偏心机构，当齿轮盘绕中央轴销做圆周运动时，通过偏心轴销以及与其配合的连杆机构实现往复运动。

再如，中国申请号为201721336247.6，公开日为2018年5月22日公开了一种粉末冶金偏心轮，包括联运轮、偏心轮、电池片、固定块、旋转电机、润滑脂存储箱、喷嘴槽、喷嘴、轴流泵以及出脂管，联运轮安装在偏心轮下端面，偏心轮下端面设有内腔，电池片安装在偏心轮内后侧，固定块固定在偏心轮内部上侧，旋转电机安装在固定块下端面。

上述的专利公开了偏心轮的结构与本专利的传动偏心块结构完全不同，且并未公开传动偏心块的粉末冶金工艺，因此，如何开发一种传动偏心块的制备工艺是现下亟需解决的问题。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有传动偏心轮机加工精度和产品一致性难以保证的问题，本发明提供了一种轻型修枝剪用传动偏心块及其制作方法，通过粉末冶金粉料配方设计、模压成形工艺及高温烧结工艺的优化，可以生产出精度高，高强度，高耐磨性，且产品一致性好的传动偏心块。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

本发明的轻型修枝剪用传动偏心块的制作方法，包括以下具体步骤：

a、粉料的配制

选用铁粉、石墨、铬粉、钼粉、铜粉、润滑剂混合，其中各组分质量分数为铁粉91.3-94.05％、石墨0.4-0.65％、铬粉2.8-3.2％、钼粉0.45-0.55％、铜粉1.8-2.2％、超级润滑剂0.4-0.6％，其他0.1-1.5％，其质量百分比为100％。配料时，首先将铬粉、钼粉、铁粉进行粘接预合金化，制成crm基粉，然后将crm基粉与石墨、铜粉、脱模剂在双锥混料机中混合60分钟；

石墨(碳)在烧结过程中溶入铁中形成间隙固溶体，起到固溶强化作用，同时改善材料显微组织，与铁素体形成珠光体，强化效果好，提高力学性能；铬同样能溶入铁中起到固溶强化，具有优异的淬透性，对粉末压制性能影响小，环保无污染，同时铬与石墨在1160-1260℃形成液相烧结，提高粉末冶金产品的密度、强度和耐磨性，热处理后材料组织均匀，细长板条状马氏体组织能达到99％以上；钼易与碳形成碳化物，沉淀强化，增加耐磨性，推迟珠光体转变，细化珠光体组织并增加珠光体含量，提高淬透性，同时热处理后形成碳化钼强化晶界，具有高的高温强度和高温硬度，在高温时能保持足够的强度和抗蠕变能力，提高红硬性，抑制材料回火脆性；铜在1083℃左右开始熔化，产生瞬时液相，润滑基体促进烧结，铜与铬同时添加，提高材料强度和硬度，还可以改善烧结钢组织均匀性，断面敏感性，改善产品机加工性能；而本发明配料中没有使用贵金属合金元素镍，并且镍具有生物毒性，一定程度上降低了生产成本，且材料配方更环保更安全。

b、双圆偏心板的制作

s101、模压成形：采用针对传动偏心块结构特征设计的模具，置于100-120吨机械压力机上，一次性压制出双圆偏心板；

s102、1250℃高温烧结：因材料中含有铬、钼等合金元素，普通粉末冶金件烧结炉烧结温度一般在1120℃左右，无法完成铬-碳液相烧结。同时，在高温烧结中原子的扩散力加强，促进烧结过程，能形成更多的烧结颈，提高材料强度；同时高温烧结能使部分氧化物还原，提高原子扩散速率，使成分更加均匀，孔隙充分求化，从而提高强度和韧性。采用专用网带式高温烧结炉，在氮氢比为90：10的氮氢混合气保护气氛中，于1250℃温度下烧结35-40分钟；

s103、热处理：在井式碳氮共渗热处理炉内进行表面碳氮共渗热处理，碳势0.7-0.8，温度850℃，时间80min；油冷100℃/10min；200℃回火2小时，保证双圆块各部位硬度在hrc48-58，而普通铁基材质和普通烧结工艺生产的粉末冶金工件热处理硬度一般hrc30-45；通过金相组织可以看到，细长板条状马氏体组织能达到99％以上，产品强度、硬度和韧性更优越；

s104、平磨：将产品整齐摆放在平面磨床工作台面上，对产品端面进行平磨，保证高度尺寸和平行度0.03mm要求；

c、销柱的制作

选用gcr15材质，要求硬度hrc50-60，外径公差在0.005mm以内，通过精制坯料-倒角-热处理-磨外圆-研磨工序加工制造，销柱直径比所要组配的双圆偏心板(300)的基孔大0.005-0.015mm；

d、压销组配：在1-2吨气动压力机上，用工装将双圆偏心板与销柱进行组配；

e、表面处理：通过螺旋振动抛光机抛光20-30分钟，去除表面油污、飞边毛刺；磨料选择10mm×10mm正六面体刚玉，光饰油选择ft-10gs光饰油，且配有光饰油循环过滤系统，可以重复回收再利用，不会造成环境污染，满足环保要求；

f、清洗：通过履带式超声波清洗机，将产品清洗干净，再通过浸油防锈工艺，完成整个产品的生产，超声波清洗机所使用的清洗剂为ft-1970qx环保碳氢清洗溶剂，70℃闪点，不属于危险化学品，且配有碳氢溶剂再生回收系统，对脏的碳氢清洗剂通过蒸馏装置可以重新提纯回收利用，不会造成环境污染。

于本发明一种可能的实施方式中，所述模具包括上一模冲、上二模冲、下一模冲、下二模冲、下三模冲、下芯棒和中间模，所述上一模冲与上一模冲套装配合置于中间模上方；所述下芯棒置于下三模冲内，下二模冲呈圆柱状且外圆周面上开设第一导向凹槽，下三模冲呈圆柱状且外圆周面上开设第二导向凹槽，第一导向凹槽和第二导线凹槽贴合，下一模冲、下二模冲与下三模冲套装配合置于中间模下方。

于本发明一种可能的实施方式中，所述工装包括底座、复位弹簧、第一支撑柱、第二支撑柱、导向轴压销垫和压头垫，所述底座上对称开设有两个沉孔，沉孔用于放置复位弹簧、第一支撑柱和第二支撑柱，所述底部中心开设螺纹孔用于与气动压力机工作台相连，导向轴固定在底座中心的中孔；所述压销垫上开设有用于放导向轴的中孔、用于穿设螺丝与底座相连的第一通孔、用于穿设第一支撑柱和第二支撑柱的第二通孔以及用于放待组配销柱的第三通孔，使用时压头垫置于双圆偏心板上。

于本发明一种可能的实施方式中，所述氮氢混合气中氮氢体积比为90：10。

于本发明一种可能的实施方式中，所述第二通孔的孔径比第一支撑柱或第二支撑柱外径大0.1mm。

于本发明一种可能的实施方式中，所述第三通孔的孔径比销柱直径大0.1mm。

于本发明一种可能的实施方式中，所述导向轴比双圆偏心板中孔直径小0.1mm。

于本发明一种可能的实施方式中，所述第一支撑柱和第二支撑柱下端均设有法兰，第一支撑柱的高度大于第二支撑柱的高度，第一支撑柱与第二支撑柱的端面落差与双圆偏心板边缘厚度一致，且第二支撑柱露出压销垫长度与双圆偏心板总厚度一致。

本发明还提供一种由上述方法得到的轻型修枝剪用传动偏心块。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的轻型修枝剪用传动偏心块的制作方法，高强度传动偏心块上的2个销柱要承受很大的冲击载荷，若通过粉末冶金法直接压制成形，无法承受特定工况下的冲击载荷，结合粉末冶金方法的特点及产品高强度的性能要求，本发明基于传统粉末冶金方法进行改进创新，将产品偏心块拆分为双圆偏心板和销柱两部分，双圆偏心板通过模具直接压制成形，销柱通过工装组配压入，产品强度高，密度均匀；

要求双圆偏心板各部位密度趋于一致，密度7.1-7.2g/cm³,硬度hrc48-58，因锯片在其上面往复运动，需要极强的耐磨性，针对其结构特征及力学性能要求，设计出上二下三模具结构来保证压制时各部位密度可调整，最终实现个部位密度均匀，为实现高精度、高强度、高硬度及耐磨性要求，采用特定配方粉料，通过特定高温烧结炉烧结，使其组织充分合金化，经过井式炉热处理炉工艺等完成双圆偏心板的制造，最后通过专用组配工装将销柱与双圆块组配，完成产品生产；

(2)本发明的轻型修枝剪用传动偏心块的制作方法，将模具设计成“上二下三”结构，在与上二冲对应位置，在下冲位置拆出一个同形状的下二冲，可实现在压制成形过程中，各部位装粉量可调整，从而保证各部位密度均匀一致。同时，产品下端面由下一冲、下二冲、下三冲成型，为了使产品形成整圆，防止三个下冲在模腔内转动，在下二冲和下三冲贴合位置设计有轴向导向槽，便于装模和产品生产，若不这样设计，模具不容易装正，很可能产品双圆不是整圆，密度7.1-7.2g/cm³，产品密度均匀、精度高，一致性好，生产效率高，班产量2500件，是钢件加工效率的10倍，成本只有钢件的50％，材料利用率99％以上，适合大批量稳定生产。

附图说明

图1为本发明的轻型修枝剪用传动偏心块的结构示意图；

图2为本发明的模具结构示意图；

图3为本发明的工装主视图；

图4为图3的侧视图；

图5为本发明工装的压销垫俯视图；

图6为本发明双圆偏心板的金相图。

图中标记说明：

100、模具；110、上一模冲；120、上二模冲；140、下一模冲；150、下二模冲；160、下三模冲；170、下芯棒；180、中间模；

200、工装；210、底座；220、复位弹簧；230、第一支撑柱；240、第二支撑柱；250、导向轴；260、压销垫；261、第一通孔；262、第二通孔；263、第三通孔；264、中孔；270、压头垫；

300、双圆偏心板；

400、销柱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

以下是实施例中所使用的铁粉、石墨、铬粉、钼粉、铜粉均由市场购买得到，此外，庆帆翔qfxskz800润滑剂购买于广州庆帆翔新材料有限公司，本发明的润滑剂并不局限于上述的庆帆翔qfxskz800润滑剂，所有与庆帆翔qfxskz800润滑剂成分相同的润滑剂均可进行替换。

实施例1

本实施例的轻型修枝剪用传动偏心块的制作方法，包括以下具体步骤：

a、粉料的配制

选用铁粉、石墨、铬粉、钼粉、铜粉、润滑剂混合，其中各组分质量分数为铁粉91.3-94.05％、石墨0.4-0.65％、铬粉2.8-3.2％、钼粉0.45-0.55％、铜粉1.8-2.2％、润滑剂0.4-0.6％，其他0.1-1.5％，其质量百分比为100％。配料时，首先将铬粉、钼粉、铁粉进行粘接预合金化，制成crm基粉，然后将crm基粉与石墨、铜粉、脱模剂在双锥混料机中混合60分钟；

需要说明的是：如图6所示，石墨(碳)在烧结过程中溶入铁中形成间隙固溶体，起到固溶强化作用，同时改善材料显微组织，与铁素体形成珠光体，强化效果好，提高力学性能；铬同样能溶入铁中起到固溶强化，具有优异的淬透性，对粉末压制性能影响小，环保无污染，同时铬与石墨在1160-1260℃形成液相烧结，提高粉末冶金产品的密度、强度和耐磨性，热处理后材料组织均匀，细长板条状马氏体组织能达到99％以上；钼易与碳形成碳化物，沉淀强化，增加耐磨性，推迟珠光体转变，细化珠光体组织并增加珠光体含量，提高淬透性，同时热处理后形成碳化钼强化晶界，具有高的高温强度和高温硬度，在高温时能保持足够的强度和抗蠕变能力，提高红硬性，抑制材料回火脆性；铜在1083℃左右开始熔化，产生瞬时液相，润滑基体促进烧结，铜与铬同时添加，提高材料强度和硬度，还可以改善烧结钢组织均匀性，断面敏感性，改善产品机加工性能；而此次配料中没有使用贵金属合金元素镍，并且镍具有生物毒性，一定程度上降低了生产成本，且材料配方更环保更安全。

b、双圆偏心板的制作

s101、模压成形：采用针对传动偏心块结构特征设计的模具100，置于100吨机械压力机上，一次性压制出双圆偏心板300；

如图2所示，所述模具100包括上一模冲110、上二模冲120、下一模冲140、下二模冲150、下三模冲160、下芯棒170和中间模180，所述上一模冲110与上一模冲110套装配合置于中间模180上方；所述下芯棒170置于下三模冲160内，下二模冲150呈圆柱状且外圆周面上开设第一导向凹槽，下三模冲160呈圆柱状且外圆周面上开设第二导向凹槽，第一导向凹槽和第二导线凹槽贴合，下一模冲140、下二模冲150与下三模冲160套装配合置于中间模180下方；

s102、1250℃高温烧结：因材料中含有铬、钼等合金元素，普通粉末冶金件烧结炉烧结温度一般在1120℃左右，无法完成铬-碳液相烧结。同时，在高温烧结中原子的扩散力加强，促进烧结过程，能形成更多的烧结颈，提高材料强度；同时高温烧结能使部分氧化物还原，提高原子扩散速率，使成分更加均匀，孔隙充分求化，从而提高强度和韧性；采用专用网带式高温烧结炉，在氮氢比为90：10的氮氢混合气保护气氛中，于1250℃温度下烧结35-40分钟；

s103、热处理：在井式碳氮共渗热处理炉内进行表面碳氮共渗热处理，碳势0.7-0.8，温度850℃，时间80min；油冷100℃/10min；200℃回火2小时，保证双圆块各部位硬度在hrc48-58，而普通铁基材质和普通烧结工艺生产的粉末冶金工件热处理硬度一般hrc30-45；通过金相组织可以看到，细长板条状马氏体组织能达到99％以上，产品强度、硬度和韧性更优越。

s104、平磨：将产品整齐摆放在平面磨床工作台面上，对产品端面进行平磨，保证高度尺寸和平行度0.03mm；

c、销柱400的制作

销柱400选用gcr15材质，要求硬度hrc50-60，外径精度要求较高，公差在0.005mm以内，通过精制坯料-倒角-热处理-磨外圆-研磨等工序加工制造，这些工序均为现有常规技术，销柱400直径比所要组配的双圆偏心板300的基孔大0.015mm；

d、压销组配：在1吨气动压力机上，用工装200将双圆偏心板300与销柱400进行组配；

如图3至图5所示，所述工装200包括底座210、复位弹簧220、第一支撑柱230、第二支撑柱240、导向轴250压销垫260和压头垫，所述底座210上对称开设有两个沉孔，沉孔用于放置复位弹簧220、第一支撑柱230和第二支撑柱240，所述底部中心开设螺纹孔用于与气动压力机工作台相连，导向轴250固定在底座210中心的中孔；所述压销垫260上开设有用于放导向轴250的中孔、用于穿设螺丝与底座210相连的第一通孔、用于穿设第一支撑柱230和第二支撑柱240的第二通孔以及用于放待组配销柱400的第三通孔，使用时压头垫置于双圆偏心板300上；

所述第二通孔的孔径比第一支撑柱230或第二支撑柱240外径大0.1mm；所述第三通孔的孔径比销柱400直径大0.1mm；所述导向轴250比双圆偏心板300中孔直径小0.1mm；

所述第一支撑柱230和第二支撑柱240下端均设有法兰，第一支撑柱230的高度大于第二支撑柱240的高度，第一支撑柱230与第二支撑柱240的端面落差与双圆偏心板300边缘厚度一致，且第二支撑柱240露出压销垫260长度与双圆偏心板300总厚度一致；

e、表面处理：通过螺旋振动抛光机抛光30分钟，去除表面油污、飞边毛刺；磨料选择10mm×10mm正六面体刚玉，光饰油选择ft-10gs光饰油，且配有光饰油循环过滤系统，可以重复回收再利用，不会造成环境污染，满足环保要求；

f、清洗：通过履带式超声波清洗机，将产品清洗干净，再通过浸油防锈工艺，完成整个产品的生产，超声波清洗机所使用的清洗剂为ft-1970qx环保碳氢清洗溶剂，70℃闪点，不属于危险化学品，且配有碳氢溶剂再生回收系统，对脏的碳氢清洗剂通过蒸馏装置可以重新提纯回收利用，不会造成环境污染。

工装200安装步骤：

1)、将底座210与气动压力机工作台用m8螺纹相连接；

2)、将2个复位弹簧220放入底座210两个沉孔中；

3)、将2个支撑柱放在弹簧上面；

4)、将压销垫260穿过两个支撑柱；

5)、用螺丝将压销垫260与底座210连接；

6)、将导向轴250轻轻敲入压销垫260与底座210的中孔中，工装200安装完毕。

组配销柱400步骤：

1)、将两个销柱400放入压销垫260的两个孔内(孔比销钉直径大0.1mm)；

2)、将双圆偏心板300中孔套入导向轴250内；

3)、将双圆偏心板300绕导向轴250旋转，使双圆偏心板300整圆部位位于第二支撑柱240一侧，对应的半圆部位位于第一支撑柱230一侧，旋转过程中当两个销柱400顶端正好落入双圆偏心板300的两个孔内时，此时双圆偏心板300由第一支撑柱230和第二支撑柱240平稳托起；

4)、按下气动压力机启动开关，气压机压头下行，压着双圆偏心板300下行，复位弹簧220压缩，两个销柱400被压入双圆偏心板300的孔内，复位弹簧220弹起复位，取出组配好的产品，组配结束。

实施例2

同实施例1方法进行处理，制作方法的工艺参数列于表1中。

实施例3

同实施例1方法进行处理，制作方法的工艺参数列于表1中。

实施例4

同实施例1方法进行处理，制作方法的工艺参数列于表1中。

实施例5

同实施例1方法进行处理，制作方法的工艺参数列于表1中。

表1实施例制作方法的工艺参数

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。