CN103008655B - 一种粉末冶金模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉末冶金模具，包括阳模和阴模，阴模包括阴模外套(11)和阴模模芯(12)，所述阴模外套(11)套在所述阴模模芯(12)上形成一整体结构，在阴模外套(11)的环形内部表面处开有螺旋油槽(13)，所述螺旋油槽(13)与外接的可控温热油形成一热油回路，其特征在于：阳模和阴模之间设有支撑装置(7)。本发明通过连接旋转框架两端将安装孔将支撑块和支撑基座连接，并且可以使得支撑块位于支撑基座上方或者进行分离，在模具不工作时可以很好的保护下模具不受力，也可以在工作时避免支撑装置丢失，并且操作简单方便。

Description

一种粉末冶金模具

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金模具，尤其是涉及一种粉末冶金模具。

背景技术

粉末冶金是制取金属粉末并通过成型和烧结等工艺将金属粉末或非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。

为了模具给存在粉末冶金模具内腔的原料加热，或起到控温的作用，需要给粉末冶金模具进行加热或控温。至目前为止，粉末冶金行业中主要有两种模具加热的方式：采用加热棒或电磁感应加热的方式和采用热油外套的加热方式。

具体来说，现有技术中采用以下几种结构：

如图1所示，第一种结构为：在阴模1上开沉孔并内镶嵌加热棒2，通过加热棒2发热的方式使模具逐渐升温。电加热失效方式主要有以下几个方面：1)电热棒在拆卸时易损坏，数个热棒中的某个线路被烧断需要有诊断方式和更换；2)热电偶固定在模具上，易受震动、冲击、拆卸而损坏。

如图2所示，第二种结构为：在阴模1底面镶嵌电磁加热系统3，通过电磁感应使模具升温。

如图3所示，第三种结构为：在阴模1上设置一外套4，给外套4中注入热油。热油通过热传导的方式给阴模1加热。

如图4所示，第四种结构为：在阴模1下部设有一托架5，在托架5中设有热油沟槽，热油通过托架5的热油沟槽与阴模1进行热交换。阴模1与托架5之间的密封通过沟槽沿上的密封圈和阴模1的自重实现。

从加热源、热传导效率、温度梯度分布以及温度反馈来分析以上几种方式的特点：

第一种结构和第二种结构技术缺陷在于：阴模上需要增加热电偶进行温度的测量与反馈，加热结构复杂；模具的温度梯度很大；温度反馈难于精确控制导致温度波动较大。

第三种通过热油模套加热的结构存在以下缺陷：热传导距离较远，模套与阴模之间存在间隙，因此热传导率较低，升温较慢；加热模套与阴模之间存在较大温差；加热模套与模架直接接触，会导致模架产生热变形等不良影响。

第四种通过热油模底槽加热的结构存在以下缺陷：这种方式不仅有第一种方式的所有缺点，还需要密封圈，存在密封圈老化问题。另外，在需要更换或者修复中模时，沟槽将完全暴露，容易落入杂物。

此外，现有的粉末冶金模具还存在一个技术缺陷：压坯从阴模模芯脱出时，保留在压坯内部的残余应力会得到释放，线性比例在0.2％左右，应力会在压坯脱出中模口部时的瞬间得到释放，模具模口的形状将影响应力和应变的释放速率，特别是对于产品外形尺寸较大的和密度较高的(ρ＞6.8g/cm³)产品。因此，压坯从模具脱出时，残余应力会导致压坯产生裂纹，严重影响到压坯产品的质量。

此外，支撑装置是模具在存放过程中用于将模具阳模支撑起来的零部件，以保证模具在存放过程中阴模不受力。模具存放和装模前需要把支撑装置放上和取出，这个过程中支撑装置很容易丢失，支撑装置因为常常容易丢失，对模具的使用和保养都造成极大的不便。

发明内容

本发明设计了一种粉末冶金模具，其解决的技术问题是(1)现有粉末冶金模具的加热结构复杂、加热温度不均匀、热传导率较低以及模架因受热不均变形等；(2)现有粉末冶金成形模具中的压坯从模具脱出时，残余应力会导致压坯产生裂纹，严重影响到压坯产品的质量；(3)现有模具在更换时，需要将阳模和阴模全部更换，导致更换时间长、劳动强度大以及更换质量不稳定等问题。(4)阴阳模具之间的支撑装置因为常常容易丢失，对模具的使用和保养都造成极大的不便。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种粉末冶金模具，包括阳模和阴模，阴模包括阴模外套(11)和阴模模芯(12)，所述阴模外套(11)套在所述阴模模芯(12)上形成一整体结构，在阴模外套(11)的环形内部表面处开有螺旋油槽(13)，所述螺旋油槽(13)与外接的可控温热油形成一热油回路，其特征在于：阳模和阴模之间设有支撑装置(7)。

进一步，所述支撑装置(7)包括支撑块(71)、连接旋转框架(72)以及支撑基座(73)，在支撑块(71)和支撑基座(73)上开设有安装孔，连接旋转框架(72)两端通过安装孔将支撑块(71)和支撑基座(73)连接，并且连接旋转框架(72)与支撑基座(73)的连接端做为旋转轴，使得支撑块(71)位于支撑基座(73)顶部支撑整体上模(1)或与支撑基座(73)分离方便所述粉末冶金模具工作。

进一步，所述连接旋转框架(72)由第一连接部(721)、第二连接部(722)以及第三连接部(723)组成，其中第一连接部(721)和第二连接部(722)为L形状支架机构，第三连接部(723)为直杆结构，第三连接部(723)的两端分别通过螺接的方式与第一连接部(721)和第二连接部(722)固定。

进一步，在阴模模芯(12)开口处设有脱模导角(β)。

进一步，所述脱模导角(β)在所述阴模模芯(12)的轴向截面形成一个倒梯形结构，10.5°≤脱模导角(β)＜11.5°，所述脱模导角(β)的一条边与阴模模芯(12)的轴线平行，所述脱模导角(β)的另一条边为倒梯形结构的斜边。

进一步，所述热油回路还包括进油嘴(14)、进油管路(16)、出油嘴(15)以及出油管路(17)，外接的可控温热油依次流经进油嘴(14)、进油管路(16)、螺旋油槽(13)、出油管路(17)以及出油嘴(15)。

进一步，进油嘴(14)、进油管路(16)、出油嘴(15)以及出油管路(17)都设置在阴模外套(11)上。

进一步，进油管路(16)连通在最高位置的螺旋油槽(13)上，出油管路(17)连通在最低位置的螺旋油槽(13)上。

进一步，所述阳模由基础阳模和快换阳模组合而成，快换阳模为可拆卸替换结构；和/或所述阴模由基础阴模和快换阴模组合而成，快换阴模为可拆卸替换结构。

该粉末冶金模具与现有粉末冶金模具相比，具有以下有益效果：

(1)本发明由于在阴模模芯开口处设有脱模导角，该脱模导角可以降低压坯从模具脱出过程中因弹性释放而产生的巨大剪切力，此剪切力是导致压坯产生横向裂纹的主要原因，因而保护了生坯不发生裂纹。

(2)本发明中的热油在螺旋油槽中循环，直接作用于阴模模芯，加热效率高，并且整个系统的附件减少到了极限，因此可以理想的控制需要的模具温度。

(3)与传统热油加热相比，本发明由于在阴模外套的内部直径表面处设计一螺旋油槽并形成热油回路，因而热传导效率高，加热速度快，阴模模芯的温度梯度小，几乎不存在温差；同时，热能的浪费少。

(4)本发明由于在阴模外套的内部直径表面处设计一螺旋油槽并形成热油回路，与传统电加热相比具有：一是温度梯度小，均匀性极好；二是温度的可控制范围非常恒定，温度波动小；三是可以起到阴模冷却的作用，防止外因导致的模具过热现象。

(5)本发明涉及的模具结构简单，不需要额外的加热元件或导热配件，并且密封是通过阴模外套与阴模模芯过盈配合产生的，因而在较高的压力下，密封性极好，不会产生泄漏的现象。

(6)本发明由于在阴模外套的内部直径表面处设计一螺旋油槽并形成热油回路，导致加热后的阴模的尺寸稳定性要比电加热与传统油加热要稳定的多，从而制作出的产品尺寸稳定和质量好。

(7)本发明通过连接旋转框架两端将安装孔将支撑块和支撑基座连接，并且可以使得支撑块位于支撑基座上方或者进行分离，在模具不工作时可以很好的保护下模具不受力，也可以在工作时避免支撑装置丢失，并且操作简单方便。

(8)本发明由于阳模和/或阴模为可拆分结构，更换冶金工件品种时，只需要换快换模具，而基础模具不需要更换，阴阳模具相互之间的平行度不需要重新调整，操作非常简便，成本低，同时也提高了更换效率和节省了人力。

附图说明

图1是现有技术中第一种粉末冶金模具加热结构的示意图；

图2是现有技术中第二种粉末冶金模具加热结构的示意图；

图3是现有技术中第三种粉末冶金模具加热结构的示意图；

图4是现有技术中第四种粉末冶金模具加热结构的示意图；

图5是本发明粉末冶金模具的示意图；

图6是本发明粉末冶金模具中的脱模导角位置示意图；

图7是本发明中支撑装置设置位置示意图；

图8是本发明中支撑装置工作原理示意图；

图9是本发明中连接旋转框架的结构示意图。

附图标记说明：

1-阴模；2-加热棒；3-电磁加热系统；4-外套；5-托架；51-沟槽；11-阴模外套；12-阴模模芯；13-螺旋油槽；14-进油嘴；15-出油嘴；16-进油管路；17-出油管路；β-脱模导角；7-支撑装置；71-支撑块；72-连接旋转框架；721-第一连接部；722-第二连接部；723-第三连接部；73-支撑基座。

具体实施方式

下面结合图5至图9，对本发明做进一步说明：

如图5所示，本发明粉末冶金模具，包括阴模外套11和阴模模芯12，阴模外套11与阴模模芯12过盈配合。在阴模外套11的环形内部表面设置螺旋油槽13，螺旋油槽13与外接的可控温热油形成一热油回路。

热油回路还包括进油嘴14、进油管路16、出油嘴15以及出油管路17，进油嘴14、进油管路16、出油嘴15以及出油管路17都设置在阴模外套11上。进油管路16连通在最高位置的螺旋油槽13上。出油管路17连通在最低位置的螺旋油槽13上。

工作原理如下：

外接的可控温热油依次流经进油嘴14、进油管路16、螺旋油槽13、出油管路17以及出油嘴15，并且循环往复。热油直接作用在模具的阴模模芯12材料上，实现直接热传导加热。具有快速、均匀、稳定的加热效果，可以有效的提高模具的强韧性、提高模具的尺寸精度及稳定性、稳定原料坯件对模具摩擦界面的一致性，从而提高模具寿命及产品的质量。

如图6所示，在阴模模芯12开口处设有脱模导角β。脱模导角β在阴模模芯12的轴向截面形成一个倒梯形结构，10.5°≤脱模导角β＜11.5°，脱模导角β的一条边与阴模模芯12的轴线平行，所述脱模导角β的另一条边为倒梯形结构的斜边。该脱模导角可以降低压坯从模具脱出过程中因弹性释放而产生的巨大剪切力，此剪切力是导致压坯产生横向裂纹的主要原因，因而保护了生坯不发生裂纹。

如图7所示，阳模与阴模之间设有支撑装置7，该支撑装置7的作用在于：当模具不工作时，整体阳模在重力的作用下会对阴模施加作用力，时间长久就会影响到模具的使用寿命。

如图8所示，支撑装置7包括支撑块71、连接旋转框架72以及支撑基座73，在支撑块71和支撑基座73上开分别设有安装孔，连接旋转框架72两端通过安装孔将支撑块71和支撑基座73连接，并且连接旋转框架72与支撑基座73的连接端做为旋转轴，使得支撑块71位于支撑基座73顶部起到支撑阳模的作用或与支撑基座73分离方便粉末冶金模具工作。如此连接，可以避免支撑块71发生丢失。

如图9所示，连接旋转框架72由第一连接部721、第二连接部722以及第三连接部723组成其中第一连接部721和第二连接部722为L形状支架机构，第三连接部723为直杆结构，第三连接部723的两端分别通过螺接的方式与第一连接部721和第二连接部722固定。具体来说，第三连接部723插入支撑基座73的安装孔后，第三连接部723一端与第二连接部722的长边螺接固定，第三连接部723另一端与第一连接部721的长边螺接固定，第二连接部722的短边和第一连接部721的短边分别插入支撑块71的安装孔中。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种粉末冶金模具，包括阳模和阴模，阴模包括阴模外套(11)和阴模模芯(12)，所述阴模外套（11）套在所述阴模模芯(12)上形成一整体结构，在阴模外套(11)的环形内部表面处开有螺旋油槽(13)，所述螺旋油槽(13)与外接的可控温热油形成一热油回路，其特征在于：阳模和阴模之间设有支撑装置(7)，所述支撑装置(7)包括支撑块(71)、连接旋转框架(72)以及支撑基座(73)，在支撑块(71)和支撑基座(73)上开设有安装孔，连接旋转框架(72)两端通过安装孔将支撑块(71)和支撑基座(73)连接，并且连接旋转框架(72)与支撑基座(73)的连接端做为旋转轴，使得支撑块(71)位于支撑基座(73)顶部支撑整体上模（1）或与支撑基座(73)分离方便所述粉末冶金模具工作；所述连接旋转框架(72)由第一连接部(721)、第二连接部(722)以及第三连接部(723)组成，其中第一连接部(721)和第二连接部(722)为L形状支架机构，第三连接部(723)为直杆结构，第三连接部(723)的两端分别通过螺接的方式与第一连接部(721)和第二连接部(722)固定。

2.根据权利要求1所述粉末冶金模具，其特征在于：在阴模模芯(12)开口处设有脱模导角(β)。

3.根据权利要求2所述粉末冶金模具，其特征在于：所述脱模导角(β)在所述阴模模芯(12)的轴向截面形成一个倒梯形结构，10.5°≤脱模导角(β)＜11.5°，所述脱模导角(β)的一条边与阴模模芯(12)的轴线平行，所述脱模导角(β)的另一条边为倒梯形结构的斜边。

4.根据权利要求1所述粉末冶金模具，其特征在于：所述热油回路还包括进油嘴(14),进油管路(16)、出油嘴(15)以及出油管路(17)，外接的可控温热油依次流经进油嘴(14)、进油管路(16)、螺旋油槽(13)、出油管路(17)以及出油嘴(15)。

5.根据权利要求4所述粉末冶金模具，其特征在于：进油嘴(14)、进油管路(16)、出油

嘴(15)以及出油管路(17)都设置在阴模外套(11)上。

6.根据权利要求4所述粉末冶金模具，其特征在于：进油管路(16)连通在最高位置的螺旋油槽(13)上，出油管路(17)连通在最低位置的螺旋油槽(13)上。

7.根据权利要求1所述粉末冶金模具，其特征在于：所述阳模由基础阳模和快换阳模组合而成，快换阳模为可拆卸替换结构；和/或所述阴模由基础阴模和快换阴模组合而成，快换阴模为可拆卸替换结构。