CN101549523A - 一种汽车尾气净化用蜂窝陶瓷成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车尾气净化用蜂窝陶瓷的新型结构成型模具，由模芯、定径模、定位套、进料圈和定位螺丝组成，定径模与定位套组成模套，采用一个固定尺寸的模芯配备多个不同尺寸的定径模；模芯与上部的进料圈在尺寸上匹配；将圆柱或椭圆柱形模芯底端的外缘圈出口加工成与出料水平方向成20～70°角；定径模置于定位套内，处于与模芯底端外缘出口处的贴合部位，其斜度与出料水平方向成向内收一锥形斜面相同，设有若干锥形斜面相同、锥形斜面长度不同的定径模与模芯底端的外缘圈出口的锥形斜面组合。本发明不仅可大大节省模具费用，而且新结构模具的使用操作也十分方便。

Description

一种汽车尾气净化用蜂窝陶瓷成型模具

技术领域

本发明涉及一种公开的汽车尾气净化用蜂窝陶瓷成型模具，尤其是使用同一模芯与大小不同内径的定径模组合，得到合适尺寸的蜂窝陶瓷载体。

技术背景

利用蜂窝陶瓷做为载体负载催化剂对汽车尾气进行净化又称三元催化净化技术，是目前治理汽车尾气最成熟的方法。随着汽车产销量大幅度增加和国家对尾气排放标准的不断提高，十分需要热膨胀系数低、孔密度高、壁薄和强度高的蜂窝陶瓷载体。为了得到高性能的蜂窝陶瓷载体，除了原料因素外，生产工艺也很重要，其核心工序之一是蜂窝陶瓷坯体的挤压成形工序，而挤压成形模具又是该工序的核心技术。因此国内外对蜂窝陶瓷挤压成形模具的制备开展了比较深入的研究，并形成了一些专利：

CN86209661蜂窝催化剂载体挤压成型模具。该实用新型专利公开了一种可制作内孔道为圆形的高孔密度薄壁蜂窝催化剂载体剂挤压成型模具，该模具采用实心材料制作模芯，且模芯和进料孔为圆形并分别错位，按品字形排列。该模具结构简单，易于加工，操作方便，可制作大载面、内孔为圆形的薄壁高孔密度蜂窝催化剂载体，其正面开口率为60～80％，每平方厘米为30～15孔。

CN85202492催化剂蜂窝载体泥料成型模具。该实用新型专利公开了一种成型模具，包括压制模具和挤压模具。用热压铸成型制备陶瓷蜂窝催化剂载体，耗能大、成本高、生产能力较低，现有的泥料挤压模具制造费用高。该专利采用多根开有多个出料孔的型芯管进料，从而提供一种适用于泥料压制成型的模具，并提供一种制造成本低的泥料挤压成型模具，以克服现有技术的缺点。

CN1496299制造挤出蜂窝体的方法和挤出模具。该发明专利公开了一种用来制造带有通道、特别是作为净化内燃机废气的蜂窝陶瓷基体的挤出模具。其中通道由局部设有特别构造的壁区围成，蜂窝陶瓷体用挤出模具挤出，使蜂窝体和挤出模具之间发生附加相对运动，造成通道壁区变形。该专利还推荐一种包含多个固定的成形销和壳体、用于制造挤出蜂窝陶瓷体的挤出模具，其中挤出掩模由成形销和壳体构成，并在制造过程中可变，使之可以形成带有构造的壁区，因此可以用简单工艺制造适合内部具有气流影响构造的蜂窝陶瓷挤出体。

CN1376563陶瓷插芯毛坯的挤出成型模具及成型工艺。该发明专利公开了一种制备二氧化锆陶瓷光纤插芯毛坯的模具及工艺，挤出成型模具包括有壳体、螺旋进料器、加热器、多孔板、带冷却装置的挤出变径管、软芯针支架及芯针软丝。成型工艺是将原料经螺旋进料器送入，料在螺旋轴的推动下，经加热熔化，经多孔板后在挤压腔内形成熔融高压流体，流体在变径管冷却、变径，并在芯针软丝的作用下形成同心度极高的通心棒，再经切断、脱蜡、预烧结、端头加工得陶瓷插芯毛坯。本发明的成型模具结构简单合理、成型工艺精确可靠，能连续工作，可连续制备出同心度极高的、通孔孔径为(0.10～0.7)±0.003mm陶瓷插芯毛坯。

由于蜂窝陶瓷坯体因泥料成分、水分含量差异，往往尺寸相同的湿坯体因收缩率不同，烘干和烧成后尺寸大小有偏差，产品质量不能保证。通常的做法是针对一批原料使用一套模具，因此使用的模具数量多。由于制造模芯的材料和加工费用高，尽管定径模的费用低，但综合成本也高。目前国内外蜂窝陶瓷成型模具是由同种尺寸外径的模芯与同种尺寸内径的定径模构成，因而成型尺寸固定。考虑到这一因素，需要有多个尺寸的模芯和定芯模。

发明内容

本发明的目的是：提出一种汽车尾气净化用蜂窝陶瓷成型模具，避免制备一系列尺寸的模芯而导致材料和加工费用高，仅采用系列可变定径模与之组合。本发明的目的还在于利用同一模芯配以尺寸不同的定径模，可在一定范围内调节成型模具的尺寸，因而能大大降低模具的成本，方便操作，从而消除蜂窝陶瓷在烘干、烧成后其成品大小受所用原料成分、水分的影响。

本发明的技术方案是：汽车尾气净化用蜂窝陶瓷成型模具，由模芯、定径模、定位套、进料圈和定位螺丝组成，定径模与定位套组成模套，采用一个固定尺寸的模芯配备多个不同的尺寸定径模；模芯与上部的进料圈在尺寸上匹配，定径模置于定位套内；将圆柱或椭圆柱形模芯底端的外缘圈出口加工成与出料水平方向成20～70°度角；定径模亦为装在模芯底端外缘出口处的贴合部位，其斜度与出料水平方向成向内收一锥形斜面相同，设有若干锥形斜面相同、锥形斜面长度不同的定径模与模芯底端的外缘圈出口的锥形斜面组合。

定径模内缘的锥形斜面角度与模芯底端外缘圈出口处相同，定径模内缘的斜面长度根据挤出坯体实际尺寸的需要在一定范围内确定。

最好将进料圈直接覆盖模芯的上端进料口；当定径模的锥形斜面长短改变时，挤出的蜂窝陶瓷坯体直接随之变化，因此需要改变进料圈内径大小便于控制进入挤压模具的泥量。

锥形斜面长度不同定径模固定与定位套上。将定径模固定于定位套上，并将进料圈、模芯、定位套以定位螺杆连接固定，组合成一组蜂窝陶瓷成型模具。

为了实现蜂窝陶瓷成型模具的一个模芯分别与多个尺寸的定径模组合使用，使挤压出的蜂窝陶瓷湿坯体尺寸在小范围内不同，本发明采用将模具中圆柱或椭圆柱形(也可能是圆角矩形的形状)的模芯底端的外缘圈加工成与水平方向成一角度的倒置锥形斜面，以便与角度相同、长度不同的定径模锥形斜面配合。模芯采用淬透性高、抗热裂能力和韧兼强的模具钢制作，模芯表面镀覆钛合金耐磨材料，以提高使用寿命。将与模芯接触的定径模内缘加工成顺置的锥形斜面。

本模具的制造方法是常规的精密机械加工方法：根据蜂窝型陶瓷载体产品规格要求，设计各结构与尺寸的模具；采用高淬透性和抗热裂能力、强韧兼具的热作模具用钢材；使用精密机床及高精度电火花、线切割机床进行加工，并对模芯进行热处理和对表面镀覆钛合金耐磨材料；根据设计要求，对定位套、定位螺丝、进料圈及定径模进行选材、精密机床加工、热处理等；待所有部件制作完成后进行检验和组合，并进行上机调试，以得到高品质的组合模具。

本发明的特点：为了使一个模芯能与外径略有不同的定径模组合，使挤压出的蜂窝陶瓷湿坯体直径略有不同，本发明采用将模具中圆柱或椭圆柱形的模芯底端的外缘圈加工成与水平方向成一角度的倒置锥形斜面，同时将与模芯接触的定径模内缘加工成顺置的锥形斜面，其斜面角度与模芯的斜面角度互补(形成一个均匀的通道，但对整个坯体有一定的尺寸压缩作用)，斜面长度可在模芯锥形斜面范围内根据需要挤出坯体的实际尺寸确定。这样，更换锥形定径模可在一定范围内调整蜂窝陶瓷湿坯体成型尺寸。本发明公开的模具是利用一个模芯可以与多个尺寸的定径模组合，生产出不同尺寸的蜂窝陶瓷坯体，大大节约了模芯的生产成本，方便了实际操作。

附图说明

图1是本发明蜂窝陶瓷成型模具的截面结构示意图

图2是图1的局部放大示意图

1-定位套，2-定径模，3-模芯，4-进料圈，5-定位螺丝，6-进料孔，7-出料槽。其中：a进料圈内径，b成型最小尺寸，c成型最大尺寸，d模芯与定径模锥形面距离，e定径模锥形面最小长度，f模芯锥形面长度，g定径模锥形面最大长度。

具体实施方案

整套蜂窝陶瓷成型模具由模芯、定径模、定位套、进料圈和定位螺丝等部件组成。定径模置于定位套中，模芯上有进料孔和出料槽，更换进料圈也可调节进泥量，定位螺丝用于固定整套模具。本发明定径模与定位套组成模套，采用一个固定尺寸的模芯配备多个不同的尺寸定径模；模芯与上部的进料圈在尺寸上匹配，定径模置于定位套内；将圆柱或椭圆柱形模芯底端的外缘圈出口加工成与出料水平方向尤其是成40～50°度角；定径模亦为装在模芯底端外缘出口处的贴合部位，其斜度与出料水平方向成向内收一锥形斜面相同，设有若干锥形斜面相同、锥形斜面长度不同的定径模，这些定径模与模芯底端的外缘圈出口的锥形斜面组合。定径模锥形斜面长度的范围是根据需要挤出坯体的实际尺寸确定，一个模芯分别与2个-8个尺寸的定径模配合，锥形斜面长度可分级为每0.5-1.3mm设一个定径模，可用于各种收缩配方的产品。

1、模具设计。按照产品要求确定模具的直径，厚度，再按照需要的目数设计模具孔的位置和分布，包括设计孔的直径和切割线的槽宽等，模具齿高为5mm。

2、模具材料选购。模芯材料采用高淬透性和抗热裂能力、强韧兼具的热作模具钢，本发明采用定H13特种钢。而定径模、进料圈、定位套及定位螺丝材料采用合金模具钢，一般为40Cr特种钢。

3、模具的加工，包括预加工、热处理和再加工。预加工的关键是使用雕刻机在模芯上钻孔，确保偏差小于0.02mm。热处理是将模芯进行真空淬火和真空回火，使处理后的硬度为HRC52左右。再加工主要是针对模芯出泥槽的加工，本发明采用高精度电火花、线切割机床进行慢走丝切割，使出泥槽偏差小于0.005mm，光洁度能控制在0.8以内，这样可以提高模具出泥的同步性和产品的圆整度。最后在模芯上镀覆钛合金耐磨材料。

4、模具的组装与调试。

将制造好并经过严格检验合格的模芯、定径模、进料圈、定位套等部件通过定位螺丝进行组装，然后上机进行调试。先采用颗粒较细的泥料对模芯进行挤压研磨，使模芯表面光洁度得到提高，再用进行正常泥料进行模具调试。模具调试完成后清洗干净，浸入防锈油中待生产需要时使用。

采用本实施方案可制造直径为30mm～300mm的蜂窝陶瓷成型模具。

实施例：以生产直径Φ76mm蜂窝陶瓷产品为例，按照上述模具设计、加工、组装和调试的方法，得到一套Φ76mm蜂窝陶瓷成型模具，其主要参数为：

总组合模具外形尺寸：Φ120mm×60mm，其中：

1、定位套1件，Φ_外为120mm，Φ_内为100mm，高度为25mm，材料为40Cr钢材。

2、定径模4件，Φ_外为100mm，高度为20mm，锥形面与轴线的夹角为135度，锥形面的长度分别为7.1mm，6.4mm，5.7mm，4.9mm，对应的成型坯体直径分别为Φ82.5mm，Φ81.5mm，Φ81mm，Φ80.5mm，材料为40Cr钢材。

4、模芯1件，Φ_外为120mm，高度为25mm，槽密度为62孔/cm²，进料孔内径为1.4mm，槽宽为0.17mm，锥形面与轴线的夹角为45度，锥形面的长度6mm，材料为H13特种钢材。

5、进料圈4件，内径分别为Φ94mm、Φ91mm、Φ88mm、Φ85.5mm，厚度为5mm，材料为40Cr。

6、定位螺杆4件，长度为35mm。

本实施例还针对某一成分的泥料，用制成的模具进行了蜂窝陶瓷湿坯体的挤压成型试验。在挑选了长度合适锥形面的定径模后，通过挤压制得的湿坯体经过干燥，坯体的直径为Φ78mm～Φ78.7mm，再通过高温烧成，坯体的直径为Φ75.5mm～Φ76mm。符合产品的允许误差。

Claims (5)

1、汽车尾气净化用蜂窝陶瓷成型模具，由模芯、定径模、定位套、进料圈和定位螺丝组成，定径模与定位套组成模套，其特征是采用一个固定尺寸的模芯配备多个不同尺寸的定径模；模芯与上部的进料圈在尺寸上匹配；将圆柱或椭圆柱形模芯底端的外缘圈出口加工成与出料水平方向成20～70°度角；定径模置于定位套内，处于与模芯底端外缘出口处的贴合部位，其斜度与出料水平方向成向内收一锥形斜面相同，设有若干锥形斜面相同、锥形斜面长度不同的定径模与模芯底端的外缘圈出口的锥形斜面组合。

2、根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷多配型成型模具，其特征是进料圈直接覆盖模芯的上端进料口；当定径模的锥形斜面长短改变时，挤出的蜂窝陶瓷坯体直接随之变化，因此需要改变进料圈内径大小便于控制进入挤压模具的泥量。

3.根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷多配型成型模具，其特征是锥形斜面长度不同定径模固定与定位套上。

4、根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷多配型成型模具，其特征是将圆柱或椭圆柱形模芯底端的外缘圈出口的外圈和相应的定径模内缘圈加工成角度互补的锥形斜面，斜面互相贴合；其斜面角度与模芯底端外缘圈出口的内圈的斜面角度相同。

5、根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷多配型成型模具，其特征是定径模锥形斜面长度的范围是根据需要挤出坯体的实际尺寸确定，一个模芯分别与2个-8个尺寸的定径模配合，锥形斜面长度可分级为每0.5-1.3mm设一个定径模，可用于各种收缩配方的产品。

Images