CN101664769B - 带孔硬质合金型材挤压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带孔硬质合金型材挤压装置，其模具系统由活动装配在模架(1)内的芯杆支架(11)、挤压芯杆(12)、模具(13)和模套(14)组成，压缸系统包括前压缸(3)、后压缸(4)、挤压推杆(7)和后端盖(6)，后压缸(4)上设排气孔，排气孔上方抽气口(5)联接抽真空系统，挤压推杆(7)穿过后端盖接液压系统；模架(1)、前压缸(3)、后压缸(4)和后端盖(6)通过紧固螺丝和拉杆机构实现密封联接，形成挤压装置整体。该装置挤压的硬质合金型材长度和内孔孔径不受限制，在真空状态下完成挤压过程确保挤压件内部质量好，解决了目前带孔高性能硬质合金挤压成型时型材长度短、孔径尺寸大、内部有气孔缺陷的难题。

Description

带孔硬质合金型材挤压装置

一、技术领域

本发明涉及机械加工之挤压成形设备，具体涉及带孔硬质合金型材挤压装置。

二、背景技术

由于硬质合金刀具价格昂贵，如何提高其使用寿命是业内一项重要课题。在硬质合金整体刀具的中心部位增加冷却孔，机械加工时通入冷却液冷却刀具，能及时有效地降低刀具和工件的切削热，减轻刀具和工件的热膨胀现象，减小刀具的磨损，在提高工件加工精度的同时，延长了刀具的使用寿命。制备带孔硬质合金刀具，目前是通过对合金型材压坯进行机械加工的方法制得的，这种制备方法限制了型材的长度进而限制了刀具的长度，使硬质合金整体刀具的发展受到限制。

ZL01273093.9公开了一种多孔金属载体挤压成型模具，它适用于多孔金属材料的挤压成型，因该发明不带挤压芯棒，不具备挤压长型材的条件，无法制备出带孔的硬质合金型材，该发明也未设抽真空系统，不能避免型材内部产生气孔，无法获得高质量的型材。

ZL99222119.6公开了一种挤压成型机，该专利适用于将含可燃物质的工业废料加工成固体燃料的挤压成型机。如果把该装置用于挤压硬质合金型材，会存在以下缺陷：一是该装置虽然设有芯棒，但由于其芯棒设计太长，造成芯棒的刚性差，只能挤压成型出较大的孔，无法挤出小于Φ2.0mm的小孔；二是由于该装置敞开加料，空气会带入毛坯中形成型材内部气孔，无法制备出内部质量合格的合金；三是挤压成型可燃物质的工业废料的整个装置精度较低，无法满足硬质合金细颗粒粉料的挤压成型；四是机械施压的方式无法满足硬质合金粉料挤压的均匀加压的要求，难以控制挤压出料速度。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种带孔硬质合金型材挤压装置，用该装置挤压成形的硬质合金型材长度和内孔孔径尺寸不受限制，在真空状态下完成挤压过程确保挤压件内部质量好，解决目前带孔高性能硬质合金挤压成型时型材长度短、孔径尺寸大、内部有气孔缺陷的难题。

为实现以上目的，本发明带孔硬质合金型材挤压装置包括模具系统和压缸系统；模具系统由活动装配在模架内的芯杆支架、挤压芯杆、模具和模套组成，芯杆支架与模套通过圆锥面、垂直平面和圆柱面间隙配合装配，芯杆支架、挤压芯棒和模套采取间隙配合装配；压缸系统包括前压缸、后压缸、挤压推杆和后端盖，前压缸和后压缸在密封圈一的作用下通过拉杆机构拉紧实现密封联接，后压缸上设有排气孔，排气孔上方抽气口联接抽真空系统，后端盖通过紧固螺丝和密封圈二安装在后压缸上，并通过密封圈三使后端盖内孔与挤压推杆密封配合，形同活塞杆的挤压推杆穿过后端盖安装在液压系统上；模架和前压缸在密封圈四作用下通过紧固螺丝密封联接，从而形成挤压装置整体。

所述密封圈一为截面为圆形的O型密封圈。

上述芯杆支架采用了汽车方向盘的形状设计，盘中均匀分布的三根刚性骨架与外圆环形成三个扇形孔，在刚性骨架的顶端和侧面采用圆弧和斜角，在挤压过程中，粉料从三个扇形孔通过，由于骨架顶端的圆弧和侧面的斜角设计，高效地分流了粉料，大大减小了挤压阻力，也大大减轻了芯杆支架承受的载荷，延长了芯杆支架的使用寿命。

上述模具系统设计上利用芯杆支架与模套在斜面、垂直面和水平面的配合下，使芯杆的装配达到较高的位置精度；芯杆支架、挤压芯棒和模套采取间隙配合装配，实现了简单的安装操作；工作时，模具系统在挤压压力的作用下能实现挤压芯杆的自动找正；大大缩短的挤压芯杆的长度提高了芯杆的刚性，为合金型材的小孔成型创造了条件。

根据需要，上述模具和芯杆可作设计改变：改变模具的模腔形状和芯杆结构，可挤压成型出带各种不同数量不同形状内孔的任意形状合金毛坯；卸下芯杆支架和芯杆后，可挤压不带孔的合金型材。

上述排气孔上方抽气口联接抽真空系统，完成装料后，用胶粘带封住模具的出料口，体系抽真空，由于挤压推杆与压缸内腔存在配合间隙，装料腔的气体经配合间隙由抽气口抽出，使整个压缸内腔形成真空状态，使粉料在真空状态下完成挤压过程，获得内部质量好的带孔硬质合金型材。

圆形截面的O型密封圈有利于前压缸和后压缸装配时的自动对位。

本发明在挤压模具中增加了芯棒设计，挤压时真空系统把整个内腔抽成真空，使粉料在真空状态下完成挤压过程，由于整个内腔和挤压模具均具有很高的精度和光洁度，因此，利用液压系统提供的均匀易控的压力，挤出的各类带孔合金型材表面光亮、毛坯的密度高，不含气孔；通过真空压力烧结所制成的型材具有密度高、力学性能好的特点，有效地提高机械加工精度，延长了硬质合金刀具的使用寿命，推进了硬质合金整体刀具的发展。

四、附图说明

图1为本发明带孔硬质合金型材挤压装置装配示意图；

图2为本发明带孔硬质合金型材挤压装置模架主视图；

图3为本发明带孔硬质合金型材挤压装置密封圈四主视图；

图4为本发明带孔硬质合金型材挤压装置压缸前端主视图；

图5为本发明带孔硬质合金型材挤压装置压缸后端主视图；

图6为本发明带孔硬质合金型材挤压装置密封圈一主视图；

图7为本发明带孔硬质合金型材挤压装置真空抽气口主视图；

图8为本发明带孔硬质合金型材挤压装置后端盖主视图；

图9为本发明带孔硬质合金型材挤压装置后端盖A向视图；

图10为本发明带孔硬质合金型材挤压装置挤压推杆主视图；

图11为本发明带孔硬质合金型材挤压装置模套主视图；

图12为本发明带孔硬质合金型材挤压装置密封圈三主视图；

图13为本发明带孔硬质合金型材挤压装置模具主视图；

图14为本发明带孔硬质合金型材挤压装置芯杆支架主视图；

图15为本发明带孔硬质合金型材挤压装置芯杆支架B向视图；

图16为本发明带孔硬质合金型材挤压装置芯杆支架C向视图。

图17为本发明带孔硬质合金型材挤压装置挤压芯杆主视图；

五、具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

图1所示本发明带孔硬质合金型材挤压装置包括模具系统和压缸系统；模具系统由活动装配在模架1内的芯杆支架11、挤压芯杆12、模具13和模套14组成，芯杆支架11与模套14通过圆锥面11-1、垂直平面11-2和圆柱面11-3间隙配合装配，芯杆支架11、挤压芯棒12和模套14采取间隙配合装配；压缸系统包括前压缸3、后压缸4、挤压推杆7和后端盖6，前压缸3和后压缸4在O型密封圈一9的作用下通过拉杆机构拉紧实现密封联接，后压缸4上设有排气孔，排气孔上方抽气口5联接抽真空系统，后端盖6通过紧固螺丝和密封圈二安装在后压缸4上，并通过密封圈三8使后端盖6内孔与挤压推杆密封配合，挤压推杆7穿过后端盖安装在液压系统上；模架1和前压缸3在密封圈四2作用下通过紧固螺丝10密封联接，从而形成挤压装置整体。

图2～图17所示本发明带孔硬质合金型材挤压装置各零部件结构示意图。

本发明带孔硬质合金型材挤压装置按工作流程是：装模、装料、抽真空、挤压，各步骤的操作如下：

装模：将热装好模具13的模套14安装到模架1上，再将装好芯杆的芯杆支架装入模套14；然后将模架1安装在前压缸3上；模具安装完毕。在制作以上各部件时控制装配间隙至0.01mm；

装料：退出挤压推杆，通过拉杆机构将前压缸3前移，同时将前压缸3的后端口向上顶起朝上，倒入合金粉料后，将前压缸3复位，然后将挤压推杆送入压缸前端，完成装料。

抽真空：完成装料后，用胶粘带封住模具的出料口，在排气孔上方抽气口5的H处抽真空；由于挤压推杆与压缸内腔存在配合间隙，装料腔的气体经配合间隙由抽气口抽出，使整个压缸内腔形成真空状态。

挤压：压缸内腔的真空度达到一定值时开始挤压，通过液压系统提供的压力完成挤压动作，并在液压系统的控制下实现往复运动。挤压时，挤压推杆在液压系统提供的压力作用下向前推进，推进过程装料腔体积逐渐被压缩减小。这样，合金粉料即向模具的出料口移动，经芯杆支架、芯杆和模腔后顶开胶粘带挤出模腔，当挤出的合金毛坯达到需要的长度后(毛坯长度可根据需要任意调整)，停机、截断毛坯，即完成挤压操作。继续挤压时，由于模具出料口已被毛坯堵住，因此不再用胶粘带封堵模具出料口了。

实施例一：Φ14mm×Φ1.5mm×300mm单孔合金圆棒的挤压成型

本发明带孔硬质合金型材挤压装置按装模、装料、抽真空、挤压工作流程操作：

(1)根据合金圆棒的外圆和内孔尺寸设计制作好模具、芯杆及芯杆支架，并将上述工件的工作表面研磨至镜面；然后按步骤安装好模具模架。

(2)用胶粘带封住模具出料口；退出挤压推杆；移出前压缸3并将装料口向上顶起，向前压缸内倒入合金粉料；将压缸和挤压推杆复位。

(3)抽真空，使压缸内腔真空度达到70Pa~80Pa。

(4)开机将合金粉料挤出模腔，先试挤一段进行检验，观察合金圆棒是否满足要求。挤压毛坯调至合格后正式挤压，控制长度达到预定尺寸后截断挤压坯；如此反复进行，成功挤压出Φ14mm×Φ1.5mm×300mm单孔合金圆棒毛坯。

实施例二：Φ14mm×Φ1.5mm×300mm双孔合金圆棒的挤压成型

挤压操作步骤、压缸内腔真空度与实施例一一致。

挤压模具沿用实施例一的模具，制作芯棒时，将两根芯棒分型制作，套在芯棒支承座上，芯棒支架则根据芯棒支座的尺寸配合制作。工作面光洁度仍然达到镜面。

按装模步骤安装好模具，按实施例一的工艺流程操作，成功挤压出Φ14mm×Φ1.5mm×300mm双孔合金圆棒。

实施例三：8mm×8mm×Φ1.0mm×300mm方型单孔型材的挤压成型

挤压操作步骤、压缸内腔真空度与实施例一一致。

制作模具时，根据工艺参数计划好方型模腔和芯棒的尺寸，模具和芯棒的工作面研磨到镜面。按装模步骤安装好模具，按实施例一的工艺流程操作，成功挤压出8mm×8mm×Φ1.0mm×300mm方型单孔型材。

Claims (3)

1.一种带孔硬质合金型材挤压装置，包括模具系统和压缸系统，其特征是：模具系统由活动装配在模架(1)内的芯杆支架(11)、挤压芯杆(12)、模具(13)和模套(14)组成，芯杆支架(11)与模套(14)通过圆锥面(11-1)、垂直平面(11-2)和圆柱面(11-3)间隙配合装配，芯杆支架(11)、挤压芯棒(12)和模套(14)采取间隙配合装配；压缸系统包括前压缸(3)、后压缸(4)、挤压推杆(7)和后端盖(6)，前压缸(3)和后压缸(4)在密封圈一(9)的作用下通过拉杆机构拉紧实现密封联接，后压缸(4)上设有排气孔，排气孔上方抽气口(5)联接抽真空系统，后端盖(6)通过紧固螺丝和密封圈二安装在后压缸(4)上，并通过密封圈三(8)使后端盖(6)内孔与挤压推杆密封配合，挤压推杆(7)穿过后端盖安装在液压系统上；模架(1)和前压缸(3)在密封圈四(2)作用下通过紧固螺丝(10)密封联接，从而形成挤压装置整体。

2.根据权利要求1所述带孔硬质合金型材挤压装置，其特征是：所述密封圈一(9)为截面为圆形的O型密封圈。

3.根据权利要求1所述带孔硬质合金型材挤压装置，其特征是：所述芯杆支架(11)呈汽车方向盘形状，盘中均匀分布的三根刚性骨架与外圆环形成三个扇形孔，在刚性骨架的顶端和侧面采用圆弧和斜角。

Images