重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺

摘要

本发明公开了一种重卡变速箱同步器内锥环及其制造工艺。所述内锥环基体为粉末冶金材料，并由以下重量百分比的原料成份制成：铜粉0.5～5％，石墨粉0.1～1.5％，易切削剂0.1～1.5％，润滑剂0.2～2％，粘结剂0.01～1.5％，余量为铁粉88.5～99.09％。所述内锥环制造工艺步骤是：混料；成形；烧结；辅助机械加工；水蒸汽处理；粘结。本发明采用粉末冶金工艺并在烧结过程中进行渗铜处理，从而使内锥环毛坯受力大位置的强度明显提高，从而增加了产品在同步器中的使用性能；因而具有制造工艺简单可靠，生产效率高、材料利用率高，适于大批量生产且产品质量稳定、强度高、加工精度高、制造成本低等优点。

权利要求

1.一种重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，该内锥环的基体为粉末冶金材料，该粉末冶金材料由以下重量百分比的原料成份制成：铜粉0.5～5％，石墨粉0.1～1.5％，易切削剂0.1～1.5％，润滑剂0.2～2％，粘结剂0.01～1.5％，余量为铁粉88.5～99.09％；

其特征是，步骤如下：

(1)混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合10～70分钟；

(2)成形：利用内锥环压制模具和压力机将步骤(1)中的混合料冷压成形，形成内锥环2

毛坯，压力为5～8T/cm ；成形时，在与锁止销形成过盈配合的小孔位置处一次成形出放置渗铜块的标记；

(3)烧结：将渗铜块放置于粉末冶金本体的渗铜块标记位置处，并和本体一起入连续式烧结炉进行烧结热处理；在烧结过程中铜块熔化，在粉末冶金本体毛细管力作用下吸入到本体中；烧结温度为1080～1200℃，在烧结带保温30～90分钟，冷却至室温；

(4)辅助机械加工：采用辅助机械加工，使产品达到图纸规定要求；

(5)水蒸汽处理：根据不同使用状况，产品表面做水蒸汽防锈处理；

(6)在锥面上粘结非金属摩擦材料。

2.如权利要求1所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述步骤(3)中的渗铜块由以下重量百分比的原料成份制成：石墨粉0.05～1.2％，铁粉1～10％，锰粉1～10％，润滑剂0.1～1％，余量为铜粉77.8～97.85％；

所述渗铜块的生产工艺如下：

步骤一、混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合10～50分钟；

步骤二、成形：利用渗铜块压制模具和压力机将步骤一中的渗铜剂混合料冷压成形，形2

成渗铜块毛坯，压力为2～7T/cm。

3.如权利要求1所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述步骤(4)中的辅助机械加工为：内锥环车削渗铜烧结毛坯的渗铜端面和内孔以形成内锥面、在渗铜位置加工出与锁止销形成过盈配合的孔和孔倒角，以及加工横向孔。

4.如权利要求1所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述步骤(2)中的内锥环压制模具，包括压型阴模(1)、上模冲I(2)、上模冲II(3)、下模冲I(4)、下模冲II(5)和芯棒(6)；

处于装料状态时，所述压型阴模的内型与贯穿于压型阴模内型腔中心的芯棒外型之间形成一个环形的内型腔，该内型腔与由下模冲I(4)和多个下模冲II(5)拼装而成的外型形成间隙配合；

压制成型时，上模冲I(2)和上模冲II(3)向下滑动，上模冲I(2)的外型下部进入压型阴模(1)的内腔型上部，同时下模冲II(5)上部的扁形凸台(51)伸入上模冲I上的扁孔(22)中，二者形成间隙配合；并由上模冲II(3)挤压芯棒(6)向下运动，使上模冲II(3)的下部外型进入下模冲I(4)的内型腔上部，二者形成间隙配合；

压制完成后，位于压型阴模(1)的内型与上模冲II(3)的外型以及上模冲I(2)、下模冲I(4)和下模冲II(5)之间的内型腔的内型与内锥环毛坯(8)的外型相近似。

5.如权利要求4所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述压型阴模(1)，其内型腔为圆柱形型腔(11)；

所述芯棒(6)，其外型为圆柱形结构；

所述下模冲I(4)，其内型腔为圆柱形通孔(41)，与芯棒(6)外型对应设置，装配时二者形成间隙配合；其外型是由沿圆周等距分布并沿轴向延伸的多个径向凹槽(45)和多个径向凸起(44)相互连接而成，该径向凹槽与径向凸起间隔设置；在下模冲I(4)的上端面上沿圆周等距设置有多个轴向凸起或轴向凹槽(46)；

所述下模冲II(5)，其数量与下模冲I上设有的径向凹槽(45)的数量相同；该下模冲II的内侧面与下模冲I(4)上的径向凹槽(45)对应设置，装配时二者形成间隙配合，同时，其与下模冲I拼装而成的外型，又与压型阴模(1)的内型腔对应设置，二者形成间隙配合；

该下模冲II(5)的上部设有一扁形凸台(51)，该扁形凸台(51)的外型与上模冲I(2)上的扁孔(22)的内型腔对应设置，压制成型时二者形成间隙配合；

所述上模冲I(2)，其内型为圆柱形通孔(23)，与上模冲II(3)上部的圆柱形外圆对应设置，二者形成间隙配合；其外型与压型阴模(1)的圆柱形型腔(11)对应设置，二者形成间隙配合；所述上模冲I(2)下端面的外圆部位设有环形倒角(24)；

所述上模冲II(3)，其外型从上到下依次为上圆柱面、锥面(32)和下圆柱面。

6.如权利要求5所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述上模冲I(2)下端面上的环形倒角(24)的轴向高度为X＝0～2mm，径向宽度为W＝0～1.5mm；

该倒角(24)的内圆周面为锥面，该锥面与水平面之间的夹角为α＝1°～80°。

7.如权利要求6所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述上模冲I(2)上的扁孔(22)为多个且沿同一圆周均匀分布，该扁孔的数量与扁形凸台(51)的数量相同；上述扁孔(22)与上模冲I下端面的交接处为扁孔倒角(221)，该扁孔倒角的形状与环形倒角(24)完全相同。

8.如权利要求5所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述上模冲II(3)沿同一圆周均匀分布着多个连通的沉孔(31)和通孔(33)，其上设有的锥面(32)与中心轴线之间的夹角为β＝0.1°～15°。

9.如权利要求5所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述下模冲I(4)的下部外圆设有底座(42)；所述下模冲I(4)的下端面上设有定位槽(43)。

10.如权利要求9所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述下模冲I(4)上的轴向凸起或轴向凹槽(46)的横截面形状为圆形、棱形、方形、圆点中的任一种。

11.如权利要求5所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述下模冲II(5)上的扁形凸台(51)与下模冲II本体(52)的连接处为圆倒角(54)；在下模冲II本体(52)的下端部设有固定座(53)。

12.如权利要求5所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述压型阴模(1)的外型中间设有一台阶(12)；所述压型阴模(1)的内型腔面与其上、下端面的交接处为圆倒角(13、14)，该圆倒角(13、14)的半径为R0.01～5mm。

13.如权利要求5所述的重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其特征是，所述芯棒(6)上设有连通的沉孔(61)和中心孔(62)；所述芯棒(6)的圆柱形外圆与其上、下端面的接合处为圆倒角(63、64)，该圆倒角(63、64)的半径为R0.01～5mm。

说明书

重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺

技术领域

[0001] 本发明属于重型卡车变速箱零部件制造技术领域，具体是涉及双中间轴变速箱副箱同步器中使用的内锥环及其制造工艺。

背景技术

[0002] 重卡用双中间轴变速箱副箱内装有锁销式惯性同步器，其作用是在换档时，通过锥体与内锥环、外锥环之间的摩擦，使两个具有一定转速差的旋转体迅速达到同步从而便于挂档。

[0003] 锁销式汽车同步器包括位于滑动齿套两侧的内锥环和外锥环，内锥环的一侧固连有3个高挡锁止销，外锥环的一侧固连有3个低挡锁止销，滑动齿套上分别设有与内锥环锁止销和外锥环锁止销对应的销孔。内锥环和外锥环的锥面上分别粘有高摩擦性能的非金属材料。

[0004] 现有的内锥环采用铸造工艺生产出内锥环毛坯，再通过大量机械加工，才能形成内锥环产品。其存在以下不足：

[0005] (1)因内锥环形状复杂，有时机械加工困难甚至无法实现，并且材料利用率低，因而难以实现大批量生产出质量稳定的内锥环产品，铸铁材料还因材料成份不均匀导致产品强度局部过低，使用中存在断裂的风险。

[0006] (2)内锥环毛坯加工到成品后，其端面上分布有3个孔，3个锁止销就过盈压装在这3个孔内，由于3个小孔周围部分的密度差、材料强度过低，使本体对锁止销的抱紧力过低，使用过程中会发生锁止销从本体中脱落或者锁止销折断的情况，严重影响同步器甚至变速箱的使用功能和使用寿命。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，而提供一种重卡变速箱同步器内锥环及其制造工艺，本发明采用粉末冶金工艺，将粉末冶金材料通过压制模具直接成型为内锥环压坯，并在与锁止销形成过盈配合的小孔位置处进行渗铜烧结形成内锥环毛坯，从而提高了小孔位置处的强度和密度，进而提高了内锥环本体对销止销的抱紧力，并且制造工艺简单可靠、生产效率高、材料利用率高、适于大批量生产和产品质量稳定。

[0008] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

[0009] 一种重卡变速箱同步器内锥环，其基体为粉末冶金材料，该粉末冶金材料由以下重量百分比的原料成份制成：铜粉0.5～5％，石墨粉0.1～1.5％，易切削剂0.1～1.5％，润滑剂0.2～2％，粘结剂0.01～1.5％，余量为铁粉88.5～99.09％。

[0010] 一种重卡变速箱同步器内锥环的制造工艺，其工艺步骤如下：

[0011] (1)混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合10～70分钟；

[0012] (2)成形：利用内锥环压制模具和压力机将步骤(1)中的混合料冷压成形，形成内2
锥环毛坯，压力为5～8T/cm ；成形时，在与锁止销形成过盈配合的小孔位置处一次成形出放置渗铜块的标记；

[0013] (3)烧结：将渗铜块放置于粉末冶金本体的渗铜块标记位置处，并和本体一起入连续式烧结炉进行烧结热处理；在烧结过程中铜块熔化，在粉末冶金本体毛细管力作用下吸入到本体中；烧结温度为1080～1200℃，在烧结带保温30～90分钟，冷却至室温；

[0014] (4)辅助机械加工：采用辅助机械加工，使产品达到图纸规定要求；

[0015] (5)水蒸汽处理：根据不同使用状况，产品表面做水蒸汽防锈处理。

[0016] (6)在锥面上粘结非金属摩擦材料。

[0017] 所述步骤(3)中的渗铜块由以下重量百分比的原料成份制成：石墨粉0.05～1.2％，铁粉1～10％，锰粉1～10％，润滑剂0.1～1％，余量为铜粉77.8～97.85％；所述渗铜块的生产工艺如下：步骤一、混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合10～
50分钟；步骤二、成形：利用渗铜块压制模具和压力机将步骤一中的渗铜剂混合料冷压成
2
形，形成渗铜块毛坯，压力为2～7T/cm。

[0018] 所述步骤(4)中的辅助机械加工为：内锥环车削渗铜烧结毛坯的渗铜端面和内孔以形成内锥面、在渗铜位置加工出与锁止销形成过盈配合的孔和孔倒角，以及加工横向孔。

[0019] 所述步骤(2)中的内锥环压制模具，包括压型阴模、上模冲I、上模冲II、下模冲I、下模冲II和芯棒；处于装料状态时，所述压型阴模的内型与贯穿于压型阴模内型腔中心的芯棒外型之间形成一个环形的内型腔，该内型腔与由下模冲I和多个下模冲II拼装而成的外型形成间隙配合；压制成型时，上模冲I和上模冲II向下滑动，上模冲I的外型下部进入压型阴模的内腔型上部，同时下模冲II上部的扁形凸台伸入上模冲I上的扁孔中，二者形成间隙配合；并由上模冲II挤压芯棒向下运动，使上模冲II的下部外型进入下模冲I的内型腔上部，二者形成间隙配合；压制完成后，位于压型阴模1的内型与上模冲II的外型以及上模冲I、下模冲I和下模冲II之间的内型腔的内型与内锥环毛坯的外型相近似。

[0020] 所述压型阴模，其内型腔为圆柱形型腔；所述芯棒，其外型为圆柱形结构；所述下模冲I，其内型腔为圆柱形通孔，与芯棒外型对应设置，装配时二者形成间隙配合；其外型是由沿圆周等距分布并沿轴向延伸的多个径向凹槽和多个径向凸起相互连接而成，该径向凹槽与径向凸起间隔设置；在下模冲I的上端面上沿圆周等距设置有多个轴向凸起或轴向凹槽；所述下模冲II，其数量与下模冲I上设有的径向凹槽的数量相同；该下模冲II的内侧面与下模冲I上的径向凹槽对应设置，装配时二者形成间隙配合，同时，其与下模冲I拼装而成的外型，又与压型阴模的内型腔对应设置，二者形成间隙配合；该下模冲II的上部设有一扁形凸台，该扁形凸台的外型与上模冲I上的扁孔的内型腔对应设置，压制成型时二者形成间隙配合；所述上模冲I，其内型为圆柱形通孔，与上模冲II上部的圆柱形外圆对应设置，二者形成间隙配合；其外型与压型阴模的圆柱形型腔对应设置，二者形成间隙配合；所述上模冲I下端面的外圆部位设有环形倒角；所述上模冲II，其外型从上到下依次为上圆柱面、锥面和下圆柱面。

[0021] 所述上模冲I下端面上的环形倒角的轴向高度为X＝0～2mm，径向宽度为W＝0～1.5mm；该倒角的内圆周面为锥面，该锥面与水平面之间夹角α＝1°～80°。

[0022] 所述上模冲I上的扁孔为多个且沿同一圆周均匀分布，该扁孔的数量与扁形凸台的数量相同；上述扁孔与上模冲I下端面的交接处为扁孔倒角，该扁孔倒角的形状与环形倒角完全相同。

[0023] 所述上模冲II沿同一圆周均匀分布着多个连通的沉孔和通孔，其上设有的锥面与中心轴线之间的夹角为β＝0.1°～15°。

[0024] 所述下模冲I的下部外圆设有底座，所述下模冲I的下端面上设有定位槽。

[0025] 所述下模冲I上的轴向凸起或轴向凹槽的横截面形状为圆形、棱形、方形、圆点中的任一种。

[0026] 所述下模冲II上的扁形凸台与下模冲II本体的连接处为圆倒角；在下模冲II本体的下端部设有固定座。

[0027] 所述压型阴模的外型中间设有一台阶；所述压型阴模的内型腔面与其上、下端面的交接处为圆倒角，该圆倒角的半径为R0.01～5mm。

[0028] 所述芯棒上设有连通的沉孔和中心孔；所述芯棒的圆柱形外圆与其上、下端面的接合处为圆倒角，该圆倒角的半径为R0.01～5mm。

[0029] 本发明与已有技术相比，具有以下优点和积极效果：

[0030] (1)本发明采用粉末冶金工艺、粉末冶金材料进行生产，配方设计合理，并根据产品使用条件和粉末冶金工艺特点，专门设计了内锥环的压制模具，因而能使内锥环通过压制模具直接成型；产品中心孔处的锥面也由压型模具直接成型，减少了后续机加工时的加工余量，提高了加工效率，减少了对切削刀具的磨损，提高了刀具寿命。总之，本发明具有工艺简单可靠，生产效率高、材料利用率高，适于大批量生产且内锥环的产品质量稳定、强度高、加工精度高、制造成本低、能源消耗低等优点。

[0031] (2)在渗铜位置用压制模具直接成型出放置渗铜块的标识，避免渗铜时将渗铜块放错位置。在烧结过程中，对受力大且与锁止销形成过盈配合的3个小孔位置进行渗铜处理，使产品局部强度得到明显提高，从而增加内锥环产品在同步器中的使用性能。

附图说明

[0032] 图1为内锥环压制模具装料示意图；

[0033] 图2a为内锥环压制模具成型终了时的示意图；图2b为图2a沿E-E线方向的剖视图；图2c为图2a沿F-F线方向的剖视图；

[0034] 图3为压型阴模的轴向剖视图；

[0035] 图4a为上模冲I的仰视图；图4b为图4a沿Y-Y线方向的剖视图；图4c为上模冲I中N部放大图；

[0036] 图5a为上模冲II的轴向剖视图；图5b为图5a的俯视图；

[0037] 图6a为下模冲I的轴向剖视图；图6b为图6a的俯视图；

[0038] 图7a为下模冲II的侧视图；图7b为图7a的俯视图；

[0039] 图8为芯棒的轴向剖视图；

[0040] 图9a为图2a中由压制模具直接成型的内锥环毛坯的结构示意图；图9b为内锥环毛坯的轴向剖视图；图9c为图9b中I处的放大图；图9d为图9b中II处的放大图；图9e为图9a沿K-K线方向的剖视图。

[0041] 图中标记说明：

[0042] 1、压型阴模；11、圆柱形型腔；12、台阶；13、圆倒角；14、圆倒角；

[0043] 2、上模冲I；21、固定座；22、扁孔；221、扁孔倒角；23、圆柱形通孔；24、倒角；

[0044] 3、上模冲II；31、沉孔；32、锥面；33、通孔；

[0045] 4、下模冲I；41、圆柱形通孔；42、底座；43、定位槽；44、径向凸起；45、径向凹槽；46、轴向凸起或轴向凹槽；

[0046] 5、下模冲II；51、扁形凸台；52、下模冲II本体；53、固定座；54、圆倒角；

[0047] 6、芯棒；61、沉孔；62、中心孔；63、圆倒角；64、圆倒角；

[0048] 7、粉末状的粉末冶金材料；

[0049] 8、内锥环毛坯；81、毛坯本体；811、上端面；812、下端面；82、凹台；821、凹台圆倒角；83、扁孔；831、扁孔圆倒角；84、渗铜标记；85、锥面；86、上部的圆柱面；87、下部的圆柱面。

具体实施方式

[0050] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细描述：

[0051] 实施例1

[0052] 配方1：重卡变速箱同步器内锥环的原料组成及其重量百分比分别是：提高材料强度性能的铜粉1.6％、石墨粉0.6％，提高切削加工性能的易切削剂0.3％，提高脱模润滑性能的润滑剂0.7％，提高铁粉铜粉石墨粉混合均匀性的粘结剂0.1％，余量为铁粉96.7％。

[0053] 使用配方1的内锥环制造工艺步骤如下：

[0054] (1)混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合50分钟。

[0055] (2)成形：采用内锥环压制模具和压力机将步骤(1)中的混合料冷压成形，形成内2
锥环的粉末冶金本体毛坯，压力为6T/cm ；成形时在与3个锁止销形成过盈配合的3个小孔位置处一次成形出放置渗铜块的标记，以防止渗铜烧结时将渗铜块放错位置。

[0056] (3)烧结：在步骤(2)中形成的3个渗铜标记处安置渗铜块，和本体一起放入连续式烧结炉进行烧结热处理；在烧结过程中铜块熔化，在粉末冶金本体毛细管力作用下吸入到本体中，铜渗入后与锁止销形成过盈配合的3个小孔周围密度提高；烧结温度1120℃，在烧结带保温50分钟，冷却至室温。

[0057] 所述渗铜块由以下重量百分比的原料成份制成：石墨粉0.3％，铁粉1.6％，锰粉2.3％，润滑剂0.5％，余量为铜粉95.3％。所述渗铜块的生产工艺如下：步骤一、混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合15分钟；步骤二、成形：利用渗铜块压制模具和压
2
力机将步骤一中的渗铜剂混合料冷压成形，形成渗铜块毛坯，压力为3.5T/cm。

[0058] (4)辅助机械加工：采用辅助机械加工，使产品达到图纸规定要求。

[0059] (5)水蒸汽处理：根据不同使用状况，产品表面做水蒸汽防锈处理。

[0060] (6)在锥面上粘结非金属摩擦材料。

[0061] 实施例2

[0062] 配方2：内锥环的原料组成及其重量百分比分别是：提高材料强度性能的铜粉0.5％、石墨粉0.75％，提高切削加工性能的易切削剂0.4％，提高脱模润滑性能的润滑剂
0.8％，提高铁粉铜粉石墨粉混合均匀性的粘结剂0.15％，余量为铁粉97.4％。

[0063] 使用配方2的内锥环制造工艺步骤如下：

[0064] (1)混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合70分钟。

[0065] (2)成形：采用内锥环压制模具和压力机将步骤(1)中的混合料冷压成形，形成内2
锥环的粉末冶金本体毛坯，压力为6.5T/cm ；成形时在与3个锁止销形成过盈配合的3个小孔位置处一次成形出放置渗铜块的标记，以防止渗铜烧结时将渗铜块放错位置。

[0066] (3)烧结：在步骤(2)中形成的3个渗铜标记处安置渗铜块，和本体一起放入连续式烧结炉进行烧结热处理；在烧结过程中铜块熔化，在粉末冶金本体毛细管力作用下吸入到本体中，铜渗入后与锁止销形成过盈配合的3个小孔周围密度提高；烧结温度1130℃，在烧结带保温50分钟，冷却至室温。

[0067] 所述渗铜块由以下重量百分比的原料成份制成：石墨粉0.05％，铁粉1％，锰粉1％，润滑剂0.1％，余量为铜粉97.85％。所述渗铜块的生产工艺如下：步骤一、混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合12分钟；步骤二、成形：利用渗铜块压制模具和压
2
力机将步骤一中的渗铜剂混合料冷压成形，形成渗铜块毛坯，压力为4T/cm。

[0068] (4)辅助机械加工：采用辅助机械加工，使产品达到图纸规定要求。

[0069] (5)水蒸汽处理：根据不同使用状况，产品表面做水蒸汽防锈处理。

[0070] (6)在锥面上粘结非金属摩擦材料。

[0071] 实施例3

[0072] 配方3：内锥环的原料组成及其重量百分比分别是：提高材料强度性能的铜粉2.5％、石墨粉0.9％，提高切削加工性能的易切削剂0.45％，提高脱模润滑性能的润滑剂
0.85％，提高铁粉铜粉石墨粉混合均匀性的粘结剂0.2％，余量为铁粉95.1％。

[0073] 使用配方3的内锥环制造工艺步骤如下：

[0074] (1)混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合45分钟。

[0075] (2)成形：采用内锥环压制模具和压力机将步骤(1)中的混合料冷压成形，形成内2
锥环的粉末冶金本体毛坯，压力为5.8T/cm ；成形时在与3个锁止销形成过盈配合的3个小孔位置处一次成形出放置渗铜块的标记，以防止渗铜烧结时将渗铜块放错位置。

[0076] (3)烧结：在步骤(2)中形成的3个渗铜标记处安置渗铜块，和本体一起放入连续式烧结炉进行烧结热处理；在烧结过程中铜块熔化，在粉末冶金本体毛细管力作用下吸入到本体中，铜渗入后与锁止销形成过盈配合的3个小孔周围密度提高；烧结温度1160℃，在烧结带保温50分钟，冷却至室温。

[0077] 所述渗铜块由以下重量百分比的原料成份制成：石墨粉0.95％，铁粉7.5％，锰粉8.5％，润滑剂0.7％，余量为铜粉82.35％。所述渗铜块的生产工艺如下：步骤一、混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合23分钟；步骤二、成形：利用渗铜块压制模具和
2
压力机将步骤一中的渗铜剂混合料冷压成形，形成渗铜块毛坯，压力为5.1T/cm。

[0078] (4)辅助机械加工：采用辅助机械加工，使产品达到图纸规定要求。

[0079] (5)水蒸汽处理：根据不同使用状况，产品表面做水蒸汽防锈处理。

[0080] (6)在锥面上粘结非金属摩擦材料。

[0081] 实施例4

[0082] 配方4：内锥环的原料组成及其重量百分比分别是：提高材料强度性能的铜粉5％、石墨粉1％，提高切削加工性能的易切削剂0.5％，提高脱模润滑性能的润滑剂0.9％，提高铁粉铜粉石墨粉混合均匀性的粘结剂0.25％，余量为铁粉92.35％。

[0083] 使用配方4的内锥环制造工艺步骤如下：

[0084] (1)混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合60分钟。

[0085] (2)成形：采用内锥环压制模具和压力机将步骤(1)中的混合料冷压成形，形成内2
锥环的粉末冶金本体毛坯，压力为5.5T/cm ；成形时在与3个锁止销形成过盈配合的3个小孔位置处一次成形出放置渗铜块的标记，以防止渗铜烧结时将渗铜块放错位置。

[0086] (3)烧结：在步骤(2)中形成的3个渗铜标记处安置渗铜块，和本体一起放入连续式烧结炉进行烧结热处理；在烧结过程中铜块熔化，在粉末冶金本体毛细管力作用下吸入到本体中，铜渗入后与锁止销形成过盈配合的3个小孔周围密度提高；烧结温度1100℃，在烧结带保温50分钟，冷却至室温。

[0087] 所述渗铜块由以下重量百分比的原料成份制成：石墨粉1.2％，铁粉10％，锰粉10％，润滑剂1％，余量为铜粉77.8％。所述渗铜块的生产工艺如下：步骤一、混料：将各种原料按配方比例投入到混料机中，混合43分钟；步骤二、成形：利用渗铜块压制模具和压力
2
机将步骤一中的渗铜剂混合料冷压成形，形成渗铜块毛坯，压力为6.5T/cm。

[0088] (4)辅助机械加工：采用辅助机械加工，使产品达到图纸规定要求。

[0089] (5)水蒸汽处理：根据不同使用状况，产品表面做水蒸汽防锈处理。

[0090] (6)在锥面上粘结非金属摩擦材料。

[0091] 下面表1为根据实施例材料配方，渗铜区域在渗铜前与渗铜后的粉末冶金材料成份与物理机械性能对比表。

[0092] 表1

[0093]时间 渗铜前 渗铜后
C化合(％) 0.1～1.5 0.6～1.0
Cu(％) 0.5～5.0 9～13
Fe(％) 余量 余量
其它元素总和(％) 2 2
密度(g/cm3) 6.5～6.9 7.2～7.6
硬度(HRB) 50～75 80～95
抗拉强度(MPa) 350～450 ≥600
压缩屈服强度(MPa) 380～450 ≥490
横向断裂强度(MPa) 700～900 ≥1140
延伸率(％) ≤1 ≥3

[0094] 表1中的部分数据说明：

[0095] (1)、C化合，是指材料中的化合碳，化合碳能提高材料强度。在烧结过程中，配料中加入的石墨粉(主要成份是C)大部分转化为化合碳，少部分在烧结工序中损耗掉。

[0096] (2)、其它元素总和，指材料中的杂质元素和易切削剂总和。杂质元素指Mn、Si、S、P等。

[0097] (3)、内锥环制造工艺中，混料工序中所加入的润滑剂和粘结剂在烧结工序中被烧除掉了。渗铜块中的润滑剂在烧结时也会被烧除掉。

[0098] (4)、从表1中可以看出，渗铜后密度、硬度、抗拉强度、压缩屈服强度、横向断裂强度和延伸率都比渗铜前有了很大地提高，从而使渗铜后的粉末冶金毛坯受力大的位置的强度明显提高，对锁止销抱紧力大，增加了产品在同步器中的使用性能。

[0099] (5)、材料性能对比表的描述：

[0100] 铁基粉末冶金材料因存在空隙，其密度都低于致密钢材料，使得材料强度普遍较低。提高材料密度是提高粉末冶金材料机械性能的关键，而渗铜处理是提高粉末冶金材料密度最主要的方法之一。渗铜处理的基本原理是：在高于铜熔点的温度下进行烧结，此时铜处于熔化状态，利用粉末冶金坯体内的孔隙产生的毛细管力把铜液吸入坯体，吸入的铜填入坯体中的空隙内，使坯体密度大大提高，从而提高烧结毛坯的机械性能。另外渗铜处理时，铜液可在短时间内渗入到坯体中，并扩散到孔隙周围的铁基体中产生固溶强化，而固溶强化的作用也能提高材料的机械强度。

[0101] 下面是内锥环制造工艺中采用的内锥环压制模具的结构及其工作过程。

[0102] 一、内锥环压制模具的具体结构：参照图1-图8。

[0103] 一种粉末冶金内锥环的压制模具，包括压型阴模1、上模冲I2、上模冲II3、下模冲I4、下模冲II5和芯棒6，其中：

[0104] (一)、压型阴模，如图3所示，其内型腔为圆柱形型腔11，压型阴模1的内型腔面与上、下端面的交接处为圆倒角13、14，该圆倒角13、14的半径为R0.01～5mm。在压型阴模1的外型中间设有台阶12，用于将压型阴模固定在压机模架上。

[0105] 所述压型阴模的圆柱形型腔11与上模冲I的外型、以及由下模冲I和三个下模冲II共同拼装而成的外型，在装配时形成间隙配合。

[0106] (二)上模冲是由上模冲I2和上模冲II3组装而成的，其中：

[0107] 所述上模冲I，如图4a、图4b、图4c所示，其内型腔为圆柱形通孔23，与上模冲II上部的圆柱形外圆对应设置，装配时二者形成间隙配合；其外型与压型阴模1上部的圆柱形型腔11对应设置，压制成型时二者形成间隙配合。所述上模冲I外圆的上部设有底座21，用于安装固定在压机模架上。

[0108] 如图4a所示，所述上模冲I上沿同一圆周均匀分布有沿轴向的3个扁孔22，上述扁孔22与上模冲I下端面的交接处为扁孔倒角221，该扁孔倒角221的形状与压制模具上的环形倒角24完全相同。装配时，扁孔内型腔与下模冲II上的扁形凸台的外型对应设置，二者形成间隙配合。所述扁孔22的数量与下模冲II上的扁形凸台51的数量相同。

[0109] 如图4c所示，在上模冲I下端面的外圆部位设有环形倒角24，该环形倒角的轴向高度为X＝0～2mm，径向宽度为W＝0～1.5mm；该倒角24的内圆周面为锥面，该锥面与水平面之间的夹角为α＝1°～80°。该倒角24的作用是：用于成型内锥环毛坯上端面外圆部位的平台与锥台相连接的环形倒角结构。

[0110] 所述上模冲II，如图5a、图5b所示，其外型从上到下依次设有上圆柱面、锥面32和下圆柱面；该锥面32与其中心轴线之间的夹角为β＝0.1°～15°，其用来成型内锥环毛坯的内孔锥面，减少机械加工时的加工余量。上模冲II3沿同一圆周均匀分布着多个连通的沉孔31和通孔33，可以是2～6个，本实施例中为4个，其作用是将上模冲II安装在模架上。

[0111] (三)下模冲是由下模冲I4和三个下模冲II5拼装而成的，其拼装后的外型与压型阴模1的内型对应设置、形状相吻合，装配时二者形成间隙配合。其中：

[0112] 所述下模冲I，如图6a、图6b所示，其内型腔为圆柱形通孔41，其外型是由沿圆周等距分布并沿轴向延伸的多个径向凹槽45和多个径向凸起44相互连接而成，所述径向凹槽45与径向凸起44间隔设置。该下模冲I4的下部外圆设有底座42，用于固定于压机模架上。

[0113] 由图6a所知，所述下模冲I4的上端面上沿圆周等距设置有多个轴向凸起或轴向凹槽46，其作用是：在内锥环成品上的3个小孔区域要进行渗铜，为方便渗铜工艺的操作，在内锥环的上端面渗铜区域用上模冲直接成型了3个放置渗铜块的标记，防止将渗铜块放错位置。具体地是，压制模具上的轴向凸起或轴向凹槽结构，可以对应压制成型的渗铜块标记为轴向凹槽或轴向凸起，其横截面形状可以是圆形、棱形、方形、圆点等任何形状。

[0114] 所述下模冲I4的内型腔为圆柱形通孔41，其与芯棒外型对应设置，装配时二者形成间隙配合；又与上模冲II的下部外型对应设置，压制完成时二者形成间隙配合。所述下模冲I4的上部外型分别与压型阴模的下部内型和下模冲II上部的内型对应设置，分别形成间隙配合。在下模冲I的下端面上设有径向定位槽43。

[0115] 所述下模冲II，如图7a、图7b所示。其上部为扁形凸台51，其中部和下部为下模冲II本体52；该扁形凸台与下模冲II本体52的连接处为圆倒角54。该扁形凸台的外型与下模冲I上的扁孔内型腔的内型对应设置。在下模冲II本体52的下端部设有固定座53，用于固定于压机模架上。

[0116] 所述下模冲II的内侧面与下模冲I上的径向凹槽45对应设置，二者结构相吻合。装配时，三个下模冲II的内侧面分别与下模冲I上的三个径向凹槽45相配合，这样由三个下模冲II的外侧面与下模冲I的外型共同拼装好的外型，与压型阴模的内型腔对应设置，装配时形成间隙配合。压制成型时，三个下模冲II上部的扁形凸台伸入上模冲I上的三个扁孔中，二者形成间隙配合。

[0117] (四)芯棒，如图8所示，其外型为圆柱形结构，该芯棒的圆柱形外圆与上下端面的接合处为圆倒角63、64，该圆倒角的半径为R0.01～5mm。该芯棒6上设有连通的沉孔61和中心孔62。

[0118] 二、内锥环压制模具的工作过程：参照图1、图2a、图2b、图2c。

[0119] 把压型阴模1、上模冲I2、上模冲II3、下模冲I4、下模冲II5和芯棒6安装在模架上，该模架固定在压力机上。在压型阴模1的内型与贯穿于压型阴模内型腔中心的芯棒外型之间形成一个环形的内型腔，由下模冲I和三个下模冲II4共同拼装而成的下模冲从下而上伸入上述环形内型腔中，并形成一个装料内型腔。而形成装料内型腔的所有模具零件之间均为间隙配合，相互之间可自由滑动。压制成型时，上模冲I2的外型下部与上述装料内型腔的上部形成间隙配合，相互之间可自由滑动，上模冲II3随上模冲I2下行，挤压芯棒6下行，并与下模冲I形成间隙配合。压制完成后，在压型阴模1的内型与上模冲II3的内型以及上模冲I2、下模冲I4和下模冲II5之间，形成了一个其内型与内锥环毛坯8的外型相近似的内型腔，即内锥环毛坯型腔。具体地是，上述上模冲II3的内型是由部分上圆柱面和部分下圆柱面以及位于二者之间的锥面构成的。

[0120] 装料以前，上模冲I、上模冲II位于压型阴模1的正上方，且其下端部与内型腔的上端敞口相对应。当在上述装料内型腔中填满粉末状的粉末冶金材料7后，上模冲I、上模冲II随压力机上滑块下行，上模冲II首先与芯棒6接触，并挤压芯棒6下行，下行一段距离后，上模冲I的下部进入压型阴模圆柱形型腔11的上部，上模冲II下部进入下模冲I的上部。在规定的压力下压缩粉末冶金材料至规定位置；这时，下模冲II上部的三个扁形凸台已经伸入上模冲I上的三个扁孔中。然后压型阴模1下行，上模冲I、上模冲II上行，下模冲II下行，成型后的内锥环毛坯8从压型阴模1中脱出，完成一个生产过程。依次循环往复。

[0121] 图9a、图9b所表示的是由本压制模具直接成型的内锥环毛坯的结构示意图。所述内锥环毛坯8包括毛坯本体81、沿圆周均匀分布且连接在毛坯本体上的凹台82以及设置在凹台上的扁孔83。内锥环下端面812在3个中心孔区域有防止渗铜块放错位置的渗铜标记84。其中：凹台底面与凹台轴向侧面的连接处为由模具直接成型的凹台圆倒角821，如图9e所示。所述扁孔83与凹台底面的交接处为扁孔圆倒角831，如图9c所示。

[0122] 如图9b所示，所述内锥环毛坯的内型腔是由上部的圆柱面86、中部的锥面85和下部的圆柱面87构成的；其中部的锥面85与其中心孔轴线之间的夹角为γ＝0.1°～15°。

[0123] 如图9d所示，内锥环毛坯的上端面811的外圆部位设有平台与锥台相连接的环形倒角结构，其平台的宽度为L＝0～1.5mm，其锥台沿轴向的高度为H＝0～2mm，该锥台与水平面之间的夹角为β＝1°～80°。

[0124] 内锥环毛坯8需经过车削有渗铜标记的端面，车削内孔锥面，以及在渗铜区域加工出与锁止销过盈配合的3个孔及其孔倒角、在3个扁孔处加工3个横向孔，最后才能得到符合要求的内锥环成品。

[0125] 本发明的附图所表示的是用于成型具有3个凹台、3个渗铜标记的内锥环压制模具。如果压制模具要用于成型具有4个凹台及4个渗铜标记或6个凹台及6个渗铜标记的内锥环，也就是说，内锥环上凹台和渗铜标记的数量在2-10个之间另外选择，就要根据内锥环上凹台的数量对压制模具结构做对应性调整。具体地是，只需要更改以下模具结构即可，即：下模冲I上的径向凹槽和径向凸起的个数、下模冲II的个数、与下模冲II上的扁形凸台相对应的上模冲I上的扁孔的数量、以及下模冲I上的轴向凸起或轴向凹槽的个数等。