CN101830030A - 氮化硅生坯球径向压制模具装置及生产氮化硅生坯球方法 - Google Patents

氮化硅生坯球径向压制模具装置及生产氮化硅生坯球方法 Download PDF

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Abstract

氮化硅生坯球径向压制模具装置，有固定设置的下模杆和与中模升降机构相接的中模，中模上设有中模孔，下模的上部插入中模孔内，与中模孔相配有上模杆，上模杆与上底板相接，在上模杆的下端和下模杆的上端设有半球状模腔。生产氮化硅生坯球的方法，先向下模腔和中模孔组成的空间内加入规定量的氮化硅粉，氮化硅粉的粒度≤0.4mm；上模杆下移并插入中模孔内与下模杆合模，压制氮化硅生坯球；卸压；上模杆上移脱模，中模下移脱模，然后回位，重复上述步骤。与现有技术相比具有如下优点：生坯类球体致密度较高，圆度好，质量稳定，产量大，节省原材料，生产成本低，适合于批量化和规模化生产，模具使用寿命长。

Description

氮化硅生坯球径向压制模具装置及生产氮化硅生坯球方法
技术领域
本发明涉及一种模具装置及生产方法，特别是一种氮化硅生坯球径向压制模具装置及生产氮化硅生坯球的方法。
背景技术
目前，轴承或其他机构的滚动体的生产，是先将氮化硅粉末置于模具内，再利用压制的方式压制成球状形成生坯球，然后再进入下道工序。现有的氮化硅生坯球压制模具装置均为橡胶单模结构或钢制组合模结构，工作时，将氮化硅粉填装其中，利用冷等静压设备压制成生坯类球体。现有的这种模具装置及生产方法具有如下缺点：
1、在受到巨大压制力条件下形变量较大，以及氮化硅粉受粒度分布和级配等因素的影响在受压位移后形成的坯体应力分布不均，所以，制成的生坯类球体圆度很不理想，必须为下几道工序(烧结、粗磨、精磨、抛光等)保留足够的预留工差，因此，为达到质量要求和外形尺寸要求，材料耗用和浪费很大，制造成本高。
2、在正常生产过程中，必须保持相当数量的模具用于生产周转，同时，由于氮化硅粉硬度极高，冷等静压工序压力大于200MPa以上，造成模具损耗比较严重，使用寿命短，不但增加了生产成本，也会影响生坯球生产质量。
3、不适合批量化生产，在生产过程中将模具分批次投入冷等静压机内压制，压制周期长(压制周期40分钟左右)，生产数量少，工作效率低下，为了达到批量化和规模化生产，必须相应增加压制设备，同时增加了设备的投入。
发明内容
本发明的目的是提供一种氮化硅生坯球的圆度好、节省原材料、模具损耗小、模具使用寿命长、适合于批量规模化生产、生产成本低的氮化硅生坯球径向压制模具装置及生产氮化硅生坯球的方法，克服现有技术的不足。
本发明的氮化硅生坯球径向压制模具装置，有固定设置的下模杆和与中模升降机构相接的中模，中模上设有中模孔，下模杆的上部插入中模孔内，与中模孔相配有上模杆，上模杆与上底板相接，在上模杆的下端设有半球状上模腔，在下模杆的上端设有半球状下模腔，所述的上模杆和下模杆与中模孔之间的间隙为0.02毫米-0.05毫米，所述的中模的材料为氮化硅并洛氏硬度HRA至少为92，所述的上模杆和下模杆由洛氏硬度HRC至少为74的钢材加工成型。
本发明的氮化硅生坯球径向压制模具装置，其中所述的下模杆的下端与下模体固定连接，下模体与基板固定连接。
本发明的氮化硅生坯球径向压制模具装置，其中所述的中模固定在中模体的中心孔内，中模体与中模架导柱的上端固定连接，中模架导柱插装在基板上的导柱孔内，中模架导柱的下端与中模架底板固定连接，中模架底板接升降油缸。
本发明的氮化硅生坯球径向压制模具装置，其中所述的上底板与上模导柱的上端相接，上模导柱插装在中模体上的导柱孔内。
一种利用氮化硅生坯球径向压制模具装置生产氮化硅生坯球的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、先向下模腔和中模孔组成的空间内加入规定量的氮化硅粉，氮化硅粉的粒度≤0.4mm；
b、驱动上底板和上模杆下移，使上模杆插入中模孔内并上模杆与下模杆合模，利用上模腔和下模腔压制氮化硅生坯球，其中上模杆的下行速度控制为15-20毫米/秒，当上模杆向下运行到距中模孔上口0-5毫米处，开始压制，压制速度控制为0.5-5毫米/秒，压力控制在220-280MPa之间，并保压20-40秒；
c、卸压，使上模杆向下的压力降为0；
d、上模杆上移脱模，上移速度控制在0.1-0.8毫米/秒之间，当上移1-3毫米后再快速上移到原位，使压制的生坯球位于下模腔内；
e、中模下移，其速度为10-15毫米/秒，当下模杆的上端面比中模孔的上口高出2-5毫米时下移停止并取出压制的生坯球；
f、中模上移回位，重复上述步骤。
本发明的氮化硅生坯球径向压制模具装置及利用氮化硅生坯球径向压制模具装置生产氮化硅生坯球的方法，与现有技术相比具有如下优点：生产的氮化硅生坯类球体致密度较高，圆度好，可实现氮化硅生坯球连续生产，质量稳定，克服了压制腔内模具几何外形对压制后生坯的表层产生应力集中和应力突变现象，提高了氮化硅生坯球的合格率，产量大，节省原材料，生产成本低，适合于批量化和规模化生产，模具使用寿命长。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的结构示意图；
图2是中模、上模杆、下模杆的部局结构示意图；
图3是上模杆与下模杆合模时的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3所示：12为下模杆，4为下模体，3为基板，下模杆12的下端与下模体4的中心部位固定连接，可采用螺纹固定连接方式，或者下模杆12插入下模体4的中心孔内并用压环及螺栓固定连接，只要两者相对固定即可。下模体4与基板3固定连接，即下模体4的下部嵌入基板3上的凹槽内固定。
11为中模，中模11的中心处加工有中模孔16，下模杆12的上部插入中模孔16内。中模11固定在中模体5的中心孔内，并通过固定环7和螺栓固定。中模体5与中模架导柱2的上端固定连接，中模架导柱2插装在基板3上的导柱孔内，中模架导柱2的下端与中模架底板1固定连接，中模架底板1的下面接升降油缸13。6为平板，套装在固定环7外侧并坐落在中模体5上面。
与中模孔16相配有上模杆10，上模杆10的上端与上底板9固定连接。在上模杆10的下端加工有半球状上模腔14，在下模杆12的上端加工有半球状下模腔15。上模腔14和下模腔15合并后形成球状模腔。
上底板9与上模导柱8的上端固定连接，上模导柱8插装在中模体5上的导柱孔内。
上模杆10和下模杆12与中模孔16之间的间隙为0.02毫米-0.05毫米，中模11的材料为氮化硅并洛氏硬度HRA至少为92，上模杆10和下模杆12由洛氏硬度HRC至少为74的钢材加工成型。
安装时，本模具装置中的基板3与液压机机体固定连接，升降油缸13与液压驱动机构相接，上底板9与液压机上方升降体螺栓固定连接。
如图1所示：作业时按如下步骤进行：
a、先向下模腔(15)和中模孔(16)组成的空间内加入规定量的氮化硅粉，氮化硅粉的粒度≤0.4mm；
b、液压机驱动上底板9和上模杆10下移，此时上模导柱8在中模体5上的孔内移动起导向作用，使上模杆10插入中模孔16内并上模杆10与下模杆12合模，上模腔14和下模腔15合并成球腔，利用上模腔14和下模腔15压制出氮化硅生坯球，其中上模杆10的下行速度控制为15-20毫米/秒，当上模杆10向下运行到距中模孔16上口0-5毫米处，开始压制，压制速度控制为0.5-5毫米/秒，压力控制在220-280MPa之间，并保压20-40秒；
c、上模杆10卸压，使上模杆10向下的压力降为0；
d、液压机带动上模杆10上移脱模，上移速度控制在0.1-0.8毫米/秒之间，当上移1-3毫米后再快速上移到原位，使压制的生坯球位于下模腔15内；
e、升降油缸13动作，带动中模架底板1、中模架导柱2、中模体5下移，下移速度为10-15毫米/秒，当下模杆12的上端面比中模孔16的上口高出2-5毫米时下移停止并取出压制的生坯球；
f、升降油缸13动作，带动中模架底板1、中模架导柱2、中模体5上移回位，重复上述步骤即可连续生产出氮化硅生坯球。

Claims (5)

1.一种氮化硅生坯球径向压制模具装置，其特征在于：有固定设置的下模杆(12)和与中模升降机构相接的中模(11)，中模(11)上设有中模孔(16)，下模杆(12)的上部插入中模孔(16)内，与中模孔(16)相配有上模杆(10)，上模杆(10)与上底板(9)相接，在上模杆(10)的下端设有半球状上模腔(14)，在下模杆(12)的上端设有半球状下模腔(15)，所述的上模杆(10)和下模杆(12)与中模孔(16)之间的间隙为0.02毫米-0.05毫米，所述的中模(11)的材料为氮化硅并洛氏硬度HRA至少为92，所述的上模杆(10)和下模杆(12)由洛氏硬度HRC至少为74的钢材加工成型。
2.根据权利要求1所述的氮化硅生坯球径向压制模具装置，其特征在于：所述的下模杆(12)的下端与下模体(4)固定连接，下模体(4)与基板(3)固定连接。
3.根据权利要求2所述的氮化硅生坯球径向压制模具装置，其特征在于：所述的中模(11)固定在中模体(5)的中心孔内，中模体(5)与中模架导柱(2)的上端固定连接，中模架导柱(2)插装在基板(3)上的导柱孔内，中模架导柱(2)的下端与中模架底板(1)固定连接，中模架底板(1)接升降油缸(13)。
4.根据权利要求3所述的氮化硅生坯球径向压制模具装置，其特征在于：所述的上底板(9)与上模导柱(8)的上端相接，上模导柱(8)插装在中模体(5)上的导柱孔内。
5.一种利用权利要求1所述的氮化硅生坯球径向压制模具装置生产氮化硅生坯球的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、先向下模腔(15)和中模孔(16)组成的空间内加入规定量的氮化硅粉，氮化硅粉的粒度≤0.4mm；
b、驱动上底板(9)和上模杆(10)下移，使上模杆(10)插入中模孔(16)内并上模杆(10)与下模杆(12)合模，利用上模腔(14)和下模腔(15)压制氮化硅生坯球，其中上模杆(10)的下行速度控制为15-20毫米/秒，当上模杆(10)向下运行到距中模孔(16)上口0-5毫米处，开始压制，压制速度控制为0.5-5毫米/秒，压力控制在220-280MPa之间，并保压20-40秒；
c、卸压，使上模杆(10)向下的压力降为0MPa；
d、上模杆(10)上移脱模，上移速度控制在0.1-0.8毫米/秒之间，当上移1-3毫米后再快速上移到原位，使压制的生坯球位于下模腔(15)内；
e、中模(11)下移，其速度为10-15毫米/秒，当下模杆(12)的上端面比中模孔(16)的上口高出2-5毫米时下移停止并取出压制的生坯球；
f、中模(11)上移回位，重复上述步骤。
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