一種硬質合金工模具的製作方法

2023-07-24 05:11:51

一種硬質合金工模具的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種硬質合金工模具的製作方法，它是在硬質合金工模具毛坯製作時，先把形狀結構和尺寸大小相近的多個燒結前硬質合金工模具毛坯歸為同一類，每類只設計一個相應的模具通用，在液壓機上經過填料、加壓、卸壓和脫模，製作與產品的外徑、高度及內孔相同或相近的簡單毛胚，然後採用聚晶金剛石PCD複合刀具對該類簡單毛胚按各產品的形狀尺寸逐個進行精加工修型，再進行燒結，完成硬質合金工模具毛坯的製作。該硬質合金工模具的製作方法，使硬質合金工模具毛坯製作時通過大量減少模具的使用數量，以減少製作模具的昂貴費用和時間，降低生產成本，縮短生產周期，同時提升產品的品質。
【專利說明】一種硬質合金工模具的製作方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及硬質合金製品的製作方法，具體涉及一種硬質合金工模具毛坯的製作 方法。

【背景技術】
[0002] 硬質合金工模具毛坯的傳統生產工藝有以下三種：第一種是根據所需硬質合金工 模具產品尺寸和形狀，設計相應的模具，在液壓機上經過填料、加壓、卸壓和脫模後，再經過 燒結生產出硬質合金毛坯；該生產工藝適用於普通結構形狀的硬質合金工模具製作。第二 種方法是對於結構形狀複雜的硬質合金工模具異形件，由於很難使用模具一次成型，其毛 坯的製作方法是按上述第一種方法的工序先生產簡單的合金胚料，經燒結後再進行精加工 來達到所需工模具的尺寸和形狀。第三種方法也是針對結構形狀複雜的硬質合金工模具異 形件，先按上述第一種方法的工序生產簡單的合金胚料，經過600?900°C預燒後再機加工 修型來實現較複雜產品的製作，再進行燒結完成硬質合金工模具毛坯製作(若在燒結前直 接進行機加工修型，則由於硬質合金的混合料含有一定比例的石蠟等成型劑，加之普通刀 具硬度較低、導熱性差和磨擦係數大，加工時產生的熱量會使成型劑部分熔化而導致刀具 粘料，造成加工困難和加工件表面掉塊、粗糙，產品不合格等缺陷)。
[0003] 第一種方法由於每一件硬質合金工模具產品均對應一副模具，產品的尺寸和形狀 不同，所需的模具也將不同，且由於不同牌號合金混合料的收縮係數是不同的，因此存在以 下缺陷：一是因產品品種繁多，由此需要設計生產諸多的模具與之對應，特別是當型號多數 量少的時候，眾多的模具使生產成本非常高；二是因模具的製作準備需要較長時間而影響 到生產周期；三是模具成型還存在因模具死角填料不均、接觸面與磨擦力不同影響產生的 壓力不均等因素導致生產的胚體密度不均，對有孔度、強度等性能指標不利，影響到硬質合 金工模具產品的內在質量和使用壽命。
[0004] 第二種方法除了包含第一種方法的缺陷外，由於硬質合金工模具產品形狀複雜， 很難使用模具一次成型，採用燒結後精加工來製作，不僅造成材料的浪費，還由於硬質合金 燒結後的硬度高，此時的精加工難度很大，耗時耗材又耗能，生產成本很高。
[0005] 第三種方法除了包含第一種方法的缺陷外，經過600?900°C預燒以脫去成型劑 並增加一定硬度後再加工，則又增多了工序和消耗，增加了生產成本。


【發明內容】

[0006] 本發明的目的是提供一種硬質合金工模具的製作方法，使硬質合金工模具毛坯制 作時通過大量減少模具的使用數量，以減少製作模具的昂貴費用和時間，降低生產成本，縮 短生產周期，同時提升產品的品質。
[0007] 為實現以上目的，本發明一種硬質合金工模具的製作方法是在硬質合金工模具毛 坯製作時，先把形狀結構和尺寸大小相近的多個燒結前硬質合金工模具毛坯歸為同一類， 每類只設計一個相應的模具通用，在液壓機上經過填料、加壓、卸壓和脫模，製作與產品的 外徑、高度及內孔相同或相近的簡單毛胚，然後採用聚晶金剛石PCD複合刀具對該類簡單 毛胚按各產品的形狀尺寸逐個進行精加工修型，再進行燒結，完成硬質合金工模具毛坯的 製作。
[0008] 具體操作步驟如下： 第一步：計算產品燒結前的各加工尺寸；根據各牌號的收縮比計算出產品燒結前的加 工尺寸，包括外徑、高度、角度； 第二步：壓製成型；根據產品燒結前的外徑、內孔尺寸選擇相應的模具，壓制簡單的毛 胚，高度成型到位，外徑和內孔可根據現有的模具先預成型，有相同的模具則選用該模具， 沒有相同的模具可選擇形狀尺寸相近的模具壓製出簡單的毛坯； 第三步：修型加工；在車床上，利用PCD複合刀具對脫模後的簡單毛坯按產品尺寸進行 修型加工，對同規格數量多的可選擇在數控車床加工，效率更高，尺寸精度更好； 第四步：檢測、吹風、燒結；修型加工製作完畢後，按取樣的標準對首件、中間和末件產 品的尺寸和外觀進行自主檢測，將產品表面附著的粉末次乾淨後，送下一燒結工序，燒結 完成後，對成品進行尺寸檢測，檢測合格即完成硬質合金工模具毛坯的製作。
[0009] 上述硬質合金工模具毛坯的製作方法具有以下特點： 一是打破每個產品配一個加工模具的傳統思維，把形狀結構和尺寸大小相近的多個燒 結前的硬質合金工模具毛坯歸類為一組，每組只設計一個相應的模具通用，從而不僅可大 幅度減少硬質合金工模具產品的加工模具，降低生產成本；由於採用了形狀簡單的通用模 具，在模具成型時可減輕因模具死角填料不均、接觸面與磨擦力不同影響產生的壓力不均 等因素導致生產的胚體密度不均的缺陷，有利於提高有孔度、強度等性能指標，從而提高硬 質合金工模具產品的內在質量和使用壽命。
[0010] 二是採用聚晶金剛石P⑶複合刀具對燒結前的簡單毛胚按各產品的形狀尺寸逐 個進行精加工修型，充分利用了 PCD刀具的硬度高、磨擦係數小、導熱性好、耐磨性好和與 有色金屬和非金屬材料間的親和力很小等特性，解決了普通刀具加工時出現粘料和加工表 面掉塊粗糙等問題，實現了成型後不需預燒直接加工修型，減少了工序，降低了生產成本。 [0011] 本發明提供了製作工模硬質合金毛胚的一種新方法，靈活有效，解決了品種多數 量少和結構形狀複雜的硬質合金關門就將計就計產品生產成本高和交貨期長等問題，同時 提商了廣品的質量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明一種硬質合金工模具的製作方法採用的聚晶金剛石P⑶膛孔刀主視 結構示意圖。
[0013] 圖2是本發明一種硬質合金工模具的製作方法採用的聚晶金剛石P⑶膛孔刀左視 結構示意圖。
[0014] 圖3是本發明一種硬質合金工模具的製作方法採用的聚晶金剛石P⑶車刀主視結 構示意圖。
[0015] 圖4是本發明一種硬質合金工模具的製作方法採用的聚晶金剛石P⑶車刀左視結 構示意圖。
[0016] 附圖標記：刀刃1、刀柄2。
[0017] 刀刃1採用聚晶金剛石P⑶材質，焊接在合金刀柄2上，構成P⑶複合刀具。
[0018] 圖1-圖2中刀具的長度（L)、刀柄的外徑（D)、刀具的角度（α )、刀柄厚度（H)、 PCD刀刃厚度（Η1)等尺寸須依加工產品的尺寸、角度不同和車床型號作選擇。
[0019] 圖3-圖4中刀具的長度（L)、角度（α )、刀柄厚度（T)、P⑶刀刃厚度（T1)、刀柄寬 度（W)、刀具總寬度（Wl)、PCD刀刃寬度（W2)等尺寸須依加工產品的尺寸、角度不同和車床 型號選擇。

【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明一種硬質合金工模具的製作方法作進一 步詳細說明。
[0021] 以下列舉三個實施例，每個實施例以三種具有相近形狀結構和尺寸的燒結前硬質 合金工模具毛述為一組。
[0022] 為了獲得更好的產品表面，根據所加工產品的牌號的特性選擇合適的車削速度， 如YG6X等細粒度的選轉速為每分鐘1000轉，切削速度為每轉0. 13mm ;YG6或YG8中粒度的 選轉速為每分鐘1000轉，切削速度為每轉〇. 18mm。
[0023] 實施例一：製作材質YG6的拉管模Φ 34*21*dl5、材質YG8的粉末冶金模 Φ 34*30*d20和材質YG20C的螺帽模Φ 24*20*dl5 X 5°三種硬質合金工模具毛坯產品。
[0024] 1、製作材質YG6的Φ 34*21*dl5硬質合金拉管模毛坯產品的具體操作步驟如下： (1)計算燒結前的加工尺寸：以收縮係數1.225計算該產品燒結前的加工尺寸為 Φ41. 65X25. 75Xd 18. 38。
[0025] (2)簡單毛胚的壓製成型：選擇內孔為41. 65醒，芯棒為18. 38醒的壓制模具，稱 取235. 3克YG6混合料（含2%石蠟），壓製出高度25. 8 mm的毛胚。
[0026] (3)修型加工：把P⑶膛孔刀裝夾在數控車床刀架上，寫入程序後啟動機臺對壓制 出簡單的毛坯進行加工。
[0027] (4)檢測：車床運行結束，取出產品進行尺寸的檢測合格後，把表面的粉塵吹乾淨， 加工完成。
[0028] (5)燒結：把修型加工後的毛坯進行燒結，燒結後量測合金的實際尺寸為：外徑 34. 1醒，高度21. 2醒，內14. 9醒，符合產品的要求，且外觀正常。
[0029] 2、製作材質YG8的Φ 34*30*d20粉末冶金模毛坯產品的具體操作步驟如下： (1)計算燒結前的加工尺寸：以收縮係數1.225計算該產品燒結前的加工尺寸為 Φ41. 65X36. 75Xd 24. 5。
[0030] (2)簡單毛胚的壓製成型：選擇內孔為41. 65醒，芯棒為18. 38醒的壓制模具，稱 取330. 0克YG8混合料（含2. 0%石蠟），壓製出高度36. 8醒的毛胚。
[0031] (3)修型加工：在車床上採用P⑶膛孔刀將壓製出簡單的毛坯內徑加工到24. 5mm。
[0032] (4)檢測：車床運行結束，取出產品進行尺寸的檢測合格後，把表面的粉塵吹乾淨， 加工完成。
[0033] (5)燒結：把修型加工後的毛坯進行燒結，燒結後量測合金的實際尺寸為：外徑 34. 2醒，高度30. 0醒，內19. 9醒，符合產品的要求，且外觀正常。
[0034] 3、製作材質YG20C的Φ24*20*(115Χ5°硬質合金螺帽模毛坯產品的具體操作步驟 如下： (1)計算燒結前的加工尺寸：以收縮係數1. 22計算燒結前的加工尺寸。
[0035] (2)簡單毛胚的壓製成型：選擇內孔為41. 65醒，芯棒為18. 38醒的壓制模具，稱 取202. 1克YG20混合料（含2%石蠟），高度24. 4 mm的毛胚。
[0036] (3)修型加工：在車床上採用P⑶車刀，旋轉刀架角度5°將產品加工錐度為5°. (4)檢測：車床運行結束，取出產品進行尺寸的檢測合格後，把表面的粉塵吹乾淨，加工 完成。
[0037] (5)燒結：經燒結後量測合金的實際尺寸為上徑24. 2醒，下徑34. 1，高度20. 2 mm，內14.8 mm，符合產品的要求，且外觀正常。
[0038] 實施例二：製作材質YG6X的金屬管材拉伸用芯頭Φ 22/25*32*d0、材質YG6X的金 屬管材拉伸用芯頭Φ20/25*35*(10和YG15實芯圓棒Φ25Χ45。
[0039] 1、製作材質YG6X的Φ22/25*32*(10金屬管材拉伸用芯頭毛坯產品的具體操作步 驟如下： (1)計算燒結前的加工尺寸：以收縮係數1. 26計算出燒結前加工尺寸 Φ 27. 72/31. 50*40. 32。
[0040] (2)簡單毛胚的壓製成型：選擇內孔為35. 69 mm，芯棒為〇 mm的壓制模具，稱取 307. 7克YG6X混合料（含2. 0%石蠟），壓制高度40. 4 mm的毛胚。
[0041] (3)修型加工：因高度已成型到位，只需車外徑的修型加工。擬以三爪卡盤定位及 夾緊外圓來加工大外徑，再夾加工好的大外徑來倒1. 3 mm的45度角、27. 72 mm的小外徑和 11度角的斜面。把專用的PCB刀具裝夾在數控車床刀架上，裝好刀後進行對刀。寫入程序 後啟動機臺進行加工。
[0042] (4)檢測：車床運行結束，取出產品進行尺寸的檢測合格後，把表面的粉塵吹乾淨， 加工完成。
[0043] (5)燒結：經燒結後量測合金的實際尺寸為：上外徑22. 1醒，下外徑25. 1醒，高 度32.0 mm，符合產品的要求，且外觀正常。
[0044] 2、製作材質YG6X的Φ 20/25*35*d0金屬管材拉伸用芯頭毛坯產品的具體操作步 驟如下： (1) 計算燒結前的加工尺寸：以收縮係數1. 26為例，燒結前的尺寸為 Φ 25. 2/31. 5X44. IX d0 (2) 簡單毛胚的壓製成型：選擇內孔為35. 69 mm，芯棒為〇 mm的壓制模具，稱取335. 2 克YG6X混合料（含2. 0%石蠟），壓制高度44. 1醒的毛胚。
[0045] (3)修型加工：在數控車床上，採用PCB膛孔刀，寫入程序後啟動機臺進行加工。
[0046] (4)檢測：車床運行結束，取出產品進行尺寸的檢測合格後，把表面的粉塵吹乾淨， 加工完成。
[0047] (5)燒結：經燒結後量測合金的實際尺寸為：上外徑20. 1醒，下外徑25. 1醒，高 度35.0 mm，符合產品的要求，且外觀正常。
[0048] 3、製作YG15實芯圓棒Φ 25X45X0毛坯產品的具體操作步驟如下： (1) 計算燒結前的加工尺寸：以收縮係數1. 22為例，燒結前的尺寸為Φ 30. 5X54. 9 (2) 簡單毛胚的壓製成型：選擇內孔為35. 69 mm，芯棒為〇 mm的壓制模具，稱取430. 5 克YG15混合料（含2. 0%石蠟），壓制高度54. 9醒的毛胚。
[0049] (3)修型加工：在車床上採用P⑶車刀，將外徑加工到Φ 20. 5 mm . (4)檢測：車床運行結束，取出產品進行尺寸的檢測合格後，把表面的粉塵吹乾淨，加工 完成。
[0050] (5)燒結：經燒結後量測合金的實際尺寸為：外徑Φ 25. 0醒，高度45. 2醒，符合 產品的要求，且外觀正常。
[0051] 實施例三：製作 YG10X 30. 5/16X55 的 T 型刀、YG10X 30. 5/20X55 的 T 型刀和 YG10X 25. 5/20X55 的 T 型刀。
[0052] 1、製作YG10X 30. 5/16X55的T型刀毛坯產品的具體操作步驟如下： (1)計算燒結前的加工尺寸：以收縮係數1.25計算出燒結前的各尺寸為 39. 35/20. 64X70. 95。
[0053] (2)簡單毛胚的壓製成型：選擇內孔為39. 35 mm，實芯的壓制模具，稱取676. 80 克YG10X混合料（含2. 5%石蠟），壓制高度78. 70醒的毛胚。
[0054] (3)修型加工：以三爪卡盤定位夾緊外圓來加工，先加工頂尖頭和小外徑部分後， 再掉頭加工另一端的頂尖頭。把PCD車刀裝夾在車床刀架上，依燒結前的加工尺寸，調整刀 具的角度先加工頂尖頭，接著車外徑，到位後掉頭再加工另一端的頂尖頭。
[0055] (4)檢測：車床運行結束，取出產品進行尺寸的檢測合格後，吹風把表面的粉塵吹 乾淨，加工完成。
[0056] (5)燒結：經燒結後量測合金的實際尺寸為：大外徑30. 62 mm，小外徑16. 11 mm， 高度55. 1 mm，符合產品的要求，且外觀正常。
[0057] 2、製作YG10X 30. 5/20X55的T型刀毛坯產品的具體操作步驟如下： (1) 計算燒結前的加工尺寸：以收縮係數1. 25計算出燒結前的尺寸 為：38. 43/25X69. 3 (2) 簡單毛胚的壓製成型：選擇內孔為39. 35 mm，實芯的壓制模具，稱取676. 80克 YG10X混合料（含2. 5%石蠟），壓制高度78. 70 mm的毛胚。
[0058] (3)修型加工：以三爪卡盤定位夾緊外圓來加工，先加工頂尖頭和小外徑部分（25 mm)後，再掉頭加工另一端的頂尖頭。把PCD車刀裝夾在車床刀架上，依燒結前的加工尺 寸，調整刀具的角度先加工頂尖頭，接著車外徑，到位後掉頭再加工另一端的頂尖頭。
[0059] (4)檢測：車床運行結束，取出產品進行尺寸的檢測合格後，吹風把表面的粉塵吹 乾淨，加工完成。
[0060] (5)燒結：經燒結後量測合金的實際尺寸為：大外徑30. 62 mm，小外徑20. 20 mm， 高度55. 11 mm，符合產品的要求，且外觀正常。
[0061] 3、製作YG10X 25. 5/20X55的T型刀毛坯產品的具體操作步驟如下： (1)計算燒結前的加工尺寸：以收縮係數1. 25為例，燒結前的尺寸 為：31· 88/25. 0X69. 3。
[0062] (2)簡單毛胚的壓製成型：選擇內孔為39. 35 mm，實芯的壓制模具，稱取676. 80 克YG10X混合料（含2. 5%石蠟），壓制高度78. 70醒的毛胚。
[0063] (3)修型加工：以三爪卡盤定位夾緊外圓來加工，先加工頂尖頭和小外徑部分（25 mm)後，再掉頭加工另一端的外徑和頂尖頭。把PCD車刀裝夾在車床刀架上，依燒結前的 加工尺寸，調整刀具的角度先加工頂尖頭，接著車外徑，到位後掉頭再加工另一端的外徑和 頂尖頭。
[0064] (4)檢測：車床運行結束，取出產品進行尺寸的檢測合格後，吹風把表面的粉塵吹 乾淨，加工完成。
[0065] (5)燒結：經燒結後量測合金的實際尺寸為：大外徑25. 5 mm，小外徑20. 10 mm， 高度55. 11 mm，符合產品的要求，且外觀正常。
【權利要求】
1. 一種硬質合金工模具的製作方法，其特徵是：在硬質合金工模具毛坯製作時，先把 形狀結構和尺寸大小相近的多個燒結前硬質合金工模具毛坯歸為同一類，每類只設計一個 相應的模具通用，在液壓機上經過填料、加壓、卸壓和脫模，製作與產品的外徑、高度及內孔 相同或相近的簡單毛胚，然後採用聚晶金剛石PCD複合刀具對該類簡單毛胚按各產品的形 狀尺寸逐個進行精加工修型，再進行燒結，完成硬質合金工模具毛坯的製作。
2. 根據權利要求1所述一種硬質合金工模具的製作方法，其特徵是：所述硬質合金工 模具毛坯的具體操作步驟如下： 第一步：計算產品燒結前的各加工尺寸；根據各牌號的收縮比計算出產品燒結前的加 工尺寸，包括外徑、高度、角度； 第二步：壓製成型；根據產品燒結前的外徑、內孔尺寸選擇相應的模具，壓制簡單的毛 胚，高度成型到位，外徑和內孔可根據現有的模具先預成型，有相同的模具則選用該模具， 沒有相同的模具可選擇形狀尺寸相近的模具壓製出簡單的毛坯； 第三步：修型加工；在車床上，利用PCD複合刀具對脫模後的簡單毛坯按產品尺寸進行 修型加工，對同規格數量多的可選擇在數控車床加工，效率更高，尺寸精度更好； 第四步：檢測、吹風、燒結；修型加工製作完畢後，按取樣的標準對首件、中間和末件產 品的尺寸和外觀進行自主檢測，將產品表面附著的粉末次乾淨後，送下一燒結工序，燒結 完成後，對成品進行尺寸檢測，檢測合格即完成硬質合金工模具毛坯的製作。
【文檔編號】B23P15/24GK104057271SQ201410316103
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】楊守達, 張文浪, 林定興 申請人:福建金鑫鎢業股份有限公司