CN103480840A - 圆筒形零件粉末冶金成形模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆筒形零件粉末冶金成形模具，涉及粉末冶金技术领域，提供一种双向压制成形的圆筒形零件粉末冶金成形模具。圆筒形零件粉末冶金成形模具包括模具筒、上压实圈、下压实圈和芯轴；模具筒内部沿轴向设置有通孔，芯轴贯穿通孔；上压实圈和下压实圈分别位于模具筒轴向两端，上压实圈的内孔和外圆分别与芯轴和通孔间隙配合，下压实圈的内孔和外圆分别与芯轴和通孔间隙配合；模具筒、上压实圈、下压实圈和芯轴之间形成的空间为模具型腔。本发明尤其适用于加工例如太阳能热水器集热管这样的圆筒薄壁零件。

Description

圆筒形零件粉末冶金成形模具

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种粉末冶金成形模具的结构和组成以及其使用方法。

背景技术

粉末冶金技术是一种精密成型技术，它可以将粉末原料直接压制为少余量、无余量的毛坯或净形零件，从而使产品生产过程得以简化，减少工时，同时可使材料的组织均匀，性能得到提高。由于粉末冶金技术的种种优点，如今也可以制造出具有优良磁学、电学、力学性能和光学性能的不平衡材料，如微晶、纳米晶、非晶、准晶和过饱和固溶体等，从而满足各种使用性能。而模具设计是粉末成形的重要环节，粉末冶金零件的尺寸精度主要由模具的精度来保证，它关系到粉末冶金制品生产的质量、成本、安全、生产率和自动化等问题。

一些圆筒体零件，其长度较长，厚度较薄，因而导致高厚比较大，当模具型腔中的粉末受到压缩时，粉末体产生柱式流动，几乎不产生明显的横向流动，从而导致粉末分布的不均匀。相关技术资料表明，对于单向压制，受力是单向的，模壁与粉末之间的摩擦导致靠近压制力一端压坯密度较大，远离压制力方向的压坯密度较小，未被充分压实，压坯密度分布很不均匀，且这种不均匀性随着高度与直径之比以及高度与厚度之比值的增大而越加明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种双向压制成形的圆筒形零件粉末冶金成形模具。

为解决上述问题采用的技术方案是：圆筒形零件粉末冶金成形模具包括模具筒、上压实圈、下压实圈和芯轴；模具筒内部沿轴向设置有通孔，芯轴贯穿通孔；上压实圈和下压实圈分别位于模具筒轴向两端，上压实圈的内孔和外圆分别与芯轴和通孔间隙配合，下压实圈的内孔和外圆分别与芯轴和通孔间隙配合；模具筒、上压实圈、下压实圈和芯轴之间形成的空间为模具型腔。

进一步的是：模具筒包括两件模具筒半体，两件模具筒半体拼合并可拆卸连接。

进一步的是：圆筒形零件粉末冶金成形模具包括两件包套半体，两件包套半体拼合并可拆卸连接形成包套，包套包裹模具筒。

进一步的是：圆筒形零件粉末冶金成形模具包括下压实圈底座和两件模具筒底座半体，下压实圈底座设置于下压实圈端部并与下压实圈制成一体，两件模具筒底座半体设置于模具筒半体靠近下压实圈一端并分别与两件模具筒半体制成一体。

进一步的是：圆筒形零件粉末冶金成形模具包括两件下垫圈半体，两件下垫圈半体拼合形成下垫圈，下垫圈套在下压实圈外部。

进一步的是：孔两端小中间大，通孔由两个对称设置的锥孔组成，锥孔锥度小于1度。

进一步的是：圆筒形零件粉末冶金成形模具包括套在上压实圈外部的上压实圈座和上垫圈，上压实圈座与上压实圈制成一体，上垫圈位于上压实圈端部并与上压实圈座贴合。

本发明的有益效果是：上压实圈和下压实圈都能相对模具筒滑动，从而实现双向压制，可以显著改善压坯密度分布的不均匀性的问题。本发明能压出合格的薄壁圆筒体，产品质量好，尺寸精度高，几乎无切削加工，节约了工时，利用本发明提供的模降低成本，适用于大批量生产。

附图说明

图1是圆筒形零件粉末冶金成形模具轴向剖视图；

图2是圆筒形零件粉末冶金成形模具外观视图；

图中标记为：上垫圈1、上压实圈座2、上压实圈3、芯轴4、模具筒5、通孔6、包套7、模具型腔8、模具筒底座半体9、下垫圈10、下压实圈11、下压实圈底座12、模具筒半体13、包套半体14、下垫圈半体15。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

圆筒形零件粉末冶金成形模具包括模具筒5、上压实圈3、下压实圈11和芯轴4；模具筒5内部沿轴向设置有通孔6，芯轴4贯穿通孔6；上压实圈3和下压实圈11分别位于模具筒5轴向两端，上压实圈3的内孔和外圆分别与芯轴4和通孔6间隙配合，下压实圈11的内孔和外圆分别与芯轴4和通孔6间隙配合；模具筒5、上压实圈3、下压实圈11和芯轴4之间形成的空间为模具型腔8。上压实圈3和下压实圈11都能相对模具筒5滑动，从而实现双向压制，可以显著改善压坯密度分布的不均匀性的问题。

上压实圈3应能够拔出通孔6，这样才能往模具型腔8中装填粉末冶金材料。模具筒5、上压实圈3、下压实圈11和芯轴4的径向尺寸根据需压制的零件径向尺寸确定，轴向尺寸根据压制前粉末装填高度和压制的零件轴向尺寸确定，压制前粉末装填高度根据粉末密度、压坯密度以及压制力确定。模具筒5、上压实圈3、下压实圈11和芯轴4材料推荐为Cr12MoV，它是一种高碳高铬莱氏体钢，由于含有少量的钼和钒，能细化晶粒，提高钢的韧性，具有高的淬透性、耐磨性、热硬性和抗压强度。

使用时往模具型腔8中装填粉末冶金材料后装配好模具，将模具竖直放置在压力机内，压力机提供的压力使上压实圈3和下压实圈11向通孔6中部运动，将粉末冶金材料压制成形。

为了便于压制成形后产品脱模，模具筒5包括两件模具筒半体13，两件模具筒半体13拼合并可拆卸连接。即模具筒半体13沿其轴线剖切为两部分，用螺纹连接或夹持的方式将两部分连接。产品成形后拆卸掉螺纹连接或夹持部件即可将模具筒半体13分开。芯轴4可由直径小于芯轴4的零件顶出。

为了提高两件模具筒半体13的连接强度，圆筒形零件粉末冶金成形模具包括两件包套半体14，两件包套半体14拼合并可拆卸连接形成包套7，包套7包裹模具筒5。

模具需要竖直放置在压力机内，为了提高模具的稳定性，减小倾倒的可能性，圆筒形零件粉末冶金成形模具包括下压实圈底座12和两件模具筒底座半体9，下压实圈底座12设置于下压实圈11端部并与下压实圈11制成一体，两件模具筒底座半体9设置于模具筒半体13靠近下压实圈11一端并分别与两件模具筒半体13制成一体。下压实圈底座12和模具筒底座半体9直径较大，可提高模具竖直放置的稳定性。

压力机压制时，上压实圈3和下压实圈11可能某个先移动（移动为相对移动即相对模具筒5移动），某个后移动，也可能两个一起移动，具有随机性，可能导致压制零件质量不一，为了避免这种情况，圆筒形零件粉末冶金成形模具包括两件下垫圈半体15，两件下垫圈半体15拼合形成下垫圈10，下垫圈10套在下压实圈11外部。下垫圈10用于限制下压实圈11的位移，压制时先装配好下垫圈10，则下压实圈11不能移动，上压实圈3先移动，等上压实圈3移动到极限位置时，拆卸下垫圈10，继续压制，则下压实圈11移动，消除上压实圈3和下压实圈11移动的随机性。

粉末冶金材料可能与模具筒半体13粘连，使模具筒半体13不容易产品分离，为了进一步便于产品脱模，通孔6两端小中间大，通孔6由两个对称设置的锥孔组成，锥孔锥度小于1度。该锥度相当于其他模具的拔模斜度，有利于模具筒半体13与产品分离。同时锥度很小，不影响上压实圈3和下压实圈11与通孔6的间隙配合，上压实圈3和下压实圈11不会明显摆动。

进一步的，圆筒形零件粉末冶金成形模具包括套在上压实圈3外部的上压实圈座2和上垫圈1，上压实圈座2与上压实圈3制成一体，上垫圈1位于上压实圈3端部并与上压实圈座2贴合。上压实圈座2可用于限位上压实圈，上垫圈1可以缓冲压力机对上压实圈3的压力。

Claims (7)

1.圆筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于：包括模具筒（5）、上压实圈（3）、下压实圈（11）和芯轴（4）；模具筒（5）内部沿轴向设置有通孔（6），芯轴（4）贯穿通孔（6）；上压实圈（3）和下压实圈（11）分别位于模具筒（5）轴向两端，上压实圈（3）的内孔和外圆分别与芯轴（4）和通孔（6）间隙配合，下压实圈（11）的内孔和外圆分别与芯轴（4）和通孔（6）间隙配合；模具筒（5）、上压实圈（3）、下压实圈（11）和芯轴（4）之间形成的空间为模具型腔（8）。

2.根据权利要求1所述的圆筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于：模具筒（5）包括两件模具筒半体（13），两件模具筒半体（13）拼合并可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的圆筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于：包括两件包套半体（14），两件包套半体（14）拼合并可拆卸连接形成包套（7），包套（7）包裹模具筒（5）。

4.根据权利要求3所述的圆筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于：包括下压实圈底座（12）和两件模具筒底座半体（9），下压实圈底座（12）设置于下压实圈（11）端部并与下压实圈（11）制成一体，两件模具筒底座半体（9）设置于模具筒半体（13）靠近下压实圈（11）一端并分别与两件模具筒半体（13）制成一体。

5.根据权利要求4所述的圆筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于：包括两件下垫圈半体（15），两件下垫圈半体（15）拼合形成下垫圈（10），下垫圈（10）套在下压实圈（11）外部。

6.根据权利要求5所述的圆筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于：通孔（6）两端小中间大，通孔（6）由两个对称设置的锥孔组成，锥孔锥度小于1度。

7.根据权利要求6所述的圆筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于：包括套在上压实圈（3）外部的上压实圈座（2）和上垫圈（1），上压实圈座（2）与上压实圈（3）制成一体，上垫圈（1）位于上压实圈（3）端部并与上压实圈座（2）贴合。

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