粉末冶金棒材毛坯產品一模多孔成型模具的製作方法

2023-10-17 23:03:44 3

本發明涉及一種粉末冶金產品的成型模具，具體是粉末冶金棒材毛坯產品一模多孔成型模具。

背景技術：

目前，在生產粉末冶金產品時，對於長徑比大於8:1的棒材毛坯，一般採用擠壓成型(混合料在塑流狀態下加壓，通過擠壓嘴而成型)。對於長徑比小於8:1的棒材毛坯，擠壓和模壓成型都在採用，但通過生產實踐發現，擠壓成型的產品要通過「壓制—外圓打磨—切斷—平頭」等工序來實現，工序繁多，而且投入產出率及生產效率低下，粉末廢料損失大、粉末流動不均勻，導致產品局部緻密性差，擠壓速度低，輔助時間長、模具損耗大，成本高且每件長度尺寸和直徑尺寸一致性較差。而使用模壓成型方式壓制棒材(將混合料裝在鋼製壓模內通過模衝對粉末加壓，卸壓後，壓坯從陰模內壓出)，壓製成型的產品，局部密度均勻，強度好，每件產品長度尺寸和直徑尺寸互差小，模具使用壽命長。但模壓成型模具為一模一孔結構(即上下衝頭採用焊合金或全鋼的單一整體結構)，上、下衝與陰模間的一個壓制過程完成，由下衝從陰模模腔中推送出一件產品，壓制效率低。

由於受15T和20T DORST壓機模具架尺寸的限制，對於長徑比大於8:1的棒材產品，無法實現產品的正常壓制。在200T DORST大型壓機上要實現長徑比大於8:1的棒材產品的正常壓制，需要一套多孔模具的支撐，但一模多孔的模具在粉末冶金行業至今仍是空白。

技術實現要素：

本發明的目的在於：提供一種操作簡單、運行可靠，適合棒材毛坯產品大 規模生產的粉末冶金棒材毛坯產品一模多孔成型模具。

為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：

粉末冶金棒材毛坯產品一模多孔成型模具,包括陰模、上衝、下衝和底座；陰模由模腔和鋼套組成，模腔與鋼套過盈配合；上衝和下衝採用組合分體結構；上衝由上衝頭、上壓蓋和上基座組成；下衝由下衝頭、下壓蓋和下基座組成；上壓蓋和下壓蓋的頂面有沉臺孔，中部有長方通孔，底部有方通槽；上衝頭和下衝頭分別通過長方通孔與上壓蓋和下壓蓋間隙配合；上衝頭的上端和下衝頭的下端分別與上基座和下基座連接；陰模設置上衝與下衝之間；上衝頭的下端和下衝頭的上端設置在陰模的模腔中；下衝與底座緊固聯接。

本發明提供一種能夠實現雙向壓制的一模多孔模具。採用上壓蓋、下壓蓋和多件上衝頭和下衝頭，用螺釘緊固聯接，固定在其相應連接的基座和底座上，然後裝配到200T DORST壓機各連接部位，進行棒材毛坯產品的壓制。上衝頭和下衝頭採用組合分體結構。陰模設置上衝與下衝之間，通過壓機連接件固定在壓機中部。下衝與壓機下底板通過T形螺栓固定。上衝與壓機上頂板通過T形螺栓固定。由於模具為一模多孔，在一個壓制過程結束後，由下衝頭從陰模模腔中推送出多件產品，有效的提高了生產效率。

進一步的改進是：所述陰模的鋼套與模腔的過盈配合量為0.24～0.28。在此過盈配合量內鋼套與模腔的配合更好。

進一步的改進是：所述的上衝頭底部有通槽。由於上衝頭在壓制過程結束後，要退出陰模模腔，為保證上衝頭的滑動面與上基座接觸平面垂直度，在上衝頭底部加工一通槽，以免接觸面過大，影響垂直度，使上衝頭無法在第二次壓制動作中順利進入陰模模腔。

進一步的改進是：所述的上衝頭和下衝頭的底部有臺階；上壓蓋和下壓蓋 有臺階；上衝頭底部臺階高於上壓蓋臺階0.05～0.1；下衝頭底部臺階低於下壓蓋臺階0.10～0.15。由於在壓制過程中，上衝頭不允許有晃動，因此要求上衝頭與上壓蓋，四個上一衝(2)底部臺階h4應高於上壓蓋(3)h臺階處0.05～0.1(見附圖4、5)；與上壓蓋(3)裝配好後，然後

進一步的改進是：所述的上衝頭和下衝頭分別至少有4件，每件高度互差±0.01，頂槽高度通過線切割加工控制在±0.02。本發明的一模多孔模具，選取一模四孔，所以上衝頭和下衝頭分別有4件，每件的高度應等高，互差應在上述控制範圍內。

更進一步的改進是：所述的上衝頭與下衝頭等高，且能夠互換。由於衝頭滑動面與陰模模腔配合段需採用座標磨加工，如果衝頭無互換性，則衝頭成型區域只要有一個衝頭斷裂或者壓缺，整個衝頭報廢，模具消耗過高，由於上衝頭和下衝頭可以互換，不僅維修更換迅速，而且降低了製作成本。

進一步的改進是：所述的上壓蓋和下壓蓋頂面的沉臺孔至少有4個，中部長方通孔至少有4個。由於上衝頭和下衝頭有4件，上衝頭和下衝頭是分別通過長方通孔與上壓蓋和下壓蓋間隙配合的，所以上壓蓋和下壓蓋頂面的沉臺孔、中部長方通孔有4個。上衝頭和下衝頭與上壓蓋和下壓蓋間隙配合是採用方孔定位，限制上衝頭和下衝頭在X向和Y向的自由度，由上壓蓋和下壓蓋控制上衝頭和下衝頭的壓制重心。

更進一步的改進是：所述的上衝頭底部和上壓蓋有臺階，上衝頭底部臺階高於上壓蓋臺階0.05～0.1；上衝頭與上壓蓋長方通孔配合段公差為0～+0.02，上衝頭與上壓蓋長方通孔的配合間隙為0.01～0.03。由於在壓制過程中，上衝頭不允許有晃動，因此要求上衝頭與上壓蓋的配合公差和配合間隙控制在上述範圍內。

更進一步的改進是：所述的下衝頭底部和下壓蓋有臺階；下衝頭底部臺階低於下壓蓋臺階0.10～0.15。下衝頭與下壓蓋的長方通孔的配合段公差為0～+0.02，下衝頭與下壓蓋長方通孔的配合間隙為0.08～0.1。在壓制過程中，為保證裝模的可靠性，可以允許下衝頭有少許鬆動，因此要求下衝頭與下壓蓋的配合公差和配合間隙控制在上述範圍內。

進一步的改進是：所述底座的頂面和中部有通孔。頂面通孔用來連接下衝頭和壓機，中部通孔為減少底座重量。

進一步的改進是：所述的上衝頭和下衝頭在陰模模腔的非成型區域倒角1.5×45°。為保障操作的安全性，非成型區域需倒角1.5×45°。

進一步的改進是：所述的上衝頭和下衝頭在陰模模腔的成型區域為反R過渡。即在上衝頭與下衝頭的成型頂槽採用反R過渡，以保證壓制時上衝頭與下衝頭的壓制強度，避免壓制過程中產品出現裂紋和分層的現象。

本發明的效果在於：解決了長徑比大於8:1的棒材毛坯在擠壓成型方面的缺陷，實現了在200T大型壓機上一次成功雙向壓製出多根棒材毛坯產品，提高了生產效率。可採用不同牌號的混合料，壓製出強度高、尺寸互差小、磨削餘量控制好的棒材毛坯產品，提高了產品的耐用度，產品尺寸的一致性及緻密性好，減少了成品磨削率。由於上衝頭與下衝頭可互換，降低了製作成本，且使維修更換更加迅速。本發明操作簡單、運行可靠，適合粉末冶金棒材毛坯產品的大規模生產。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明的陰模示意圖。

圖3是本發明上衝頭的結構示意圖。

圖4是圖3的俯視圖。

圖5是本發明上壓蓋的結構示意圖。

圖6是圖5的俯視圖。

圖7是本發明底座的結構示意圖。

圖8是圖7的俯視圖。

圖中：1、陰模；2、上衝頭；3、上壓蓋；4、上基座；5、下衝頭；6、下壓蓋；7、下基座；8、通孔；9、底座；10、模腔；11、鋼套；

具體實施方式

下面，結合附圖對本發明作進一步描述：

在本實施方式中本發明的模具以一模四孔為例。

本發明的成型部件採用分體組合結構，通過上、下壓蓋的長方通孔作為裝配定位孔，與基座通過內六角圓柱頭螺釘緊固聯接，組合成上、下衝，根據粉末冶金壓製機理，實現雙向壓製成型。

如圖1～圖8所示，本發明包括陰模1、上衝、下衝和底座9。

陰模1由模腔10和鋼套11組成，鋼套11與模腔10過盈配合，過盈配合量為0.24～0.28。因陰模1過重，為便於操作，在其端面加工螺紋吊裝孔，為減重，在其底面加工有空刀孔。

上衝和下衝採用組合分體結構：上衝由上衝頭2、上壓蓋3和上基座4組成；下衝由下衝頭5、下壓蓋6和下基座7組成。上衝頭2和下衝頭5是壓製成型的主要部件，分別有4件，每件高度互差±0.01，頂槽高度通過線切割加工控制在±0.02。上衝頭2的下端和下衝頭5的上端設置在陰模1的模腔10中，上衝頭2的上端和下衝頭5的下端分別與上基座4和下基座7連接。上壓蓋3和下壓蓋6的頂面有4個沉臺孔，中部有4個長方通孔，底部有方通槽。上衝頭2 和下衝頭5分別通過長方通孔與上壓蓋3和下壓蓋6採用方孔定位間隙配合，以限制上衝頭2和下衝頭5在X向和Y向的自由度，由上壓蓋3和下壓蓋6控制上衝頭2和下衝頭5的壓制重心。上壓蓋3與上基座4主要起連接上衝頭2的作用；下壓蓋6與下基座7主要起連接下衝頭5的作用。為減少上衝和下衝的重量，上基座4和下基座7在保證強度的情況下，底部加工有盲孔。上衝頭2與上壓蓋3和下衝頭5與下壓蓋6長方通孔的配合段公差為0～+0.02，上衝頭2與上壓蓋3長方通孔的配合間隙為0.01～0.03，上衝頭2的底部臺階高於上壓蓋3臺階0.05～0.1。下衝頭5與下壓蓋6長方通孔的配合間隙為0.08～0.1，下衝頭5底部臺階低於下壓蓋6臺階0.10～0.15。上衝頭2與上壓蓋3裝配好後與上基座4通過內六角圓柱頭螺釘和止松墊圈緊固聯接。下衝頭5與下壓蓋6裝配好後與下基座7通過內六角圓柱頭螺釘和止松墊圈緊固聯接。為保障操作的安全性，上衝頭2和下衝頭5在陰模1的模腔10的非成型區域需倒角1.5×45°。上衝頭2和下衝頭5在陰模1的模腔10的成型區域為反R過渡。即在上衝頭2和下衝頭5的成型頂槽採用反R過渡，以保證壓制時上衝頭2與下衝頭5的壓制強度，避免壓制過程中產品出現裂紋和分層現象。

底座9與下衝緊固聯接。底座9的頂面有4個通孔8，通過內六角圓柱頭螺釘和止松墊圈與下衝頭5緊固聯接，為減少重量，底座9的中部加工有通孔。

本發明的工作原理：將本發明與200T大型壓機連接，陰模1回復到裝料位置，模腔10進入裝料狀態，將原料填入模腔10，上衝頭2下降並進入模腔10一小段距離(無頂壓)，上衝頭2和陰模1同步下降完成壓制行程。陰模1停止下降；若有頂壓時，上衝頭2繼續下壓一小段，完成頂壓行程。若無頂壓時，上衝頭2不再下降。無預負荷時，陰模1下拉，壓坯開始從模腔10脫出的同時上衝頭2抬起離開壓坯；若有預負荷時，陰模1下拉，壓坯從模腔10脫出，上 衝頭壓在壓坯上直至完全脫出模腔10後，上衝頭2才離開壓坯，陰模1復位。在整個壓制過程中，下衝頭5固定不動。通過模具各部件相互之間的壓制動作，將粉末冶金混合料壓製成具有一定形狀和尺寸，一定密度和強度的粉末冶金棒材毛坯產品。

本發明解決了長徑比大於8:1的棒材毛坯在擠壓成型方面的缺陷，實現了在大型壓機一次性壓製出多根棒材產品，提高了生產效率。壓製出來的毛坯各部位密度均勻，產品尺寸的一致性和緻密性好，減少了成品磨削率。半成品磨削餘量得到有效控制，提高了刀具的耐用度。由於上衝頭與下衝頭可互換，降低了製作成本，且使維修更換更加迅速。本發明可生產一模多孔板材、一模多孔管材、一模多孔合金球齒等，對於一些尺寸小的產品也可以在15T、20T、50T等DORST壓機上進行一模多孔粉末冶金產品的壓制。本發明的一模多孔模具結構簡單、運行可靠，製造成本低。

以上所述僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。凡在本發明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。