CN104057271B - 一种硬质合金工模具的制作方法 - Google Patents

一种硬质合金工模具的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硬质合金工模具的制作方法，它是在硬质合金工模具毛坯制作时，先把形状结构和尺寸大小相近的多个烧结前硬质合金工模具毛坯归为同一类，每类只设计一个相应的模具通用，在液压机上经过填料、加压、卸压和脱模，制作与产品的外径、高度及内孔相同或相近的简单毛胚，然后采用聚晶金刚石PCD复合刀具对该类简单毛胚按各产品的形状尺寸逐个进行精加工修型，再进行烧结，完成硬质合金工模具毛坯的制作。该硬质合金工模具的制作方法，使硬质合金工模具毛坯制作时通过大量减少模具的使用数量，以减少制作模具的昂贵费用和时间，降低生产成本，缩短生产周期，同时提升产品的品质。

Description

一种硬质合金工模具的制作方法
技术领域
本发明涉及硬质合金制品的制作方法，具体涉及一种硬质合金工模具毛坯的制作方法。
背景技术
硬质合金工模具毛坯的传统生产工艺有以下三种：第一种是根据所需硬质合金工模具产品尺寸和形状，设计相应的模具，在液压机上经过填料、加压、卸压和脱模后，再经过烧结生产出硬质合金毛坯；该生产工艺适用于普通结构形状的硬质合金工模具制作。第二种方法是对于结构形状复杂的硬质合金工模具异形件，由于很难使用模具一次成型，其毛坯的制作方法是按上述第一种方法的工序先生产简单的合金胚料，经烧结后再进行精加工来达到所需工模具的尺寸和形状。第三种方法也是针对结构形状复杂的硬质合金工模具异形件，先按上述第一种方法的工序生产简单的合金胚料，经过600～900℃预烧后再机加工修型来实现较复杂产品的制作，再进行烧结完成硬质合金工模具毛坯制作（若在烧结前直接进行机加工修型，则由于硬质合金的混合料含有一定比例的石蜡等成型剂，加之普通刀具硬度较低、导热性差和磨擦系数大，加工时产生的热量会使成型剂部分熔化而导致刀具粘料，造成加工困难和加工件表面掉块、粗糙，产品不合格等缺陷）。
第一种方法由于每一件硬质合金工模具产品均对应一副模具，产品的尺寸和形状不同，所需的模具也将不同，且由于不同牌号合金混合料的收缩系数是不同的，因此存在以下缺陷：一是因产品品种繁多，由此需要设计生产诸多的模具与之对应，特别是当型号多数量少的时候，众多的模具使生产成本非常高；二是因模具的制作准备需要较长时间而影响到生产周期；三是模具成型还存在因模具死角填料不均、接触面与磨擦力不同影响产生的压力不均等因素导致生产的胚体密度不均，对有孔度、强度等性能指标不利，影响到硬质合金工模具产品的内在质量和使用寿命。
第二种方法除了包含第一种方法的缺陷外，由于硬质合金工模具产品形状复杂，很难使用模具一次成型，采用烧结后精加工来制作，不仅造成材料的浪费，还由于硬质合金烧结后的硬度高，此时的精加工难度很大，耗时耗材又耗能，生产成本很高。
第三种方法除了包含第一种方法的缺陷外，经过600～900℃预烧以脱去成型剂并增加一定硬度后再加工，则又增多了工序和消耗，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种硬质合金工模具的制作方法，使硬质合金工模具毛坯制作时通过大量减少模具的使用数量，以减少制作模具的昂贵费用和时间，降低生产成本，缩短生产周期，同时提升产品的品质。
为实现以上目的，本发明一种硬质合金工模具的制作方法是在硬质合金工模具毛坯制作时，先把形状结构和尺寸大小相近的多个烧结前硬质合金工模具毛坯归为同一类，每类只设计一个相应的模具通用，在液压机上经过填料、加压、卸压和脱模，制作与产品的外径、高度及内孔相同或相近的简单毛胚，然后采用聚晶金刚石PCD复合刀具对该类简单毛胚按各产品的形状尺寸逐个进行精加工修型，再进行烧结，完成硬质合金工模具毛坯的制作。
具体操作步骤如下：
第一步：计算产品烧结前的各加工尺寸；根据各牌号的收缩比计算出产品烧结前的加工尺寸，包括外径、高度、角度；
第二步：压制成型；根据产品烧结前的外径、内孔尺寸选择相应的模具，压制简单的毛胚，高度成型到位，外径和内孔可根据现有的模具先预成型，有相同的模具则选用该模具，没有相同的模具可选择形状尺寸相近的模具压制出简单的毛坯；
第三步：修型加工；在车床上，利用PCD复合刀具对脱模后的简单毛坯按产品尺寸进行修型加工，对同规格数量多的可选择在数控车床加工，效率更高，尺寸精度更好；
第四步：检测、吹风、烧结；修型加工制作完毕后，按取样的标准对首件、中间和末件产品的尺寸和外观进行自主检测，将产品表面附着的粉末次干净后,送下一烧结工序,烧结完成后,对成品进行尺寸检测，检测合格即完成硬质合金工模具毛坯的制作。
上述硬质合金工模具毛坯的制作方法具有以下特点：
一是打破每个产品配一个加工模具的传统思维，把形状结构和尺寸大小相近的多个烧结前的硬质合金工模具毛坯归类为一组，每组只设计一个相应的模具通用，从而不仅可大幅度减少硬质合金工模具产品的加工模具，降低生产成本；由于采用了形状简单的通用模具，在模具成型时可减轻因模具死角填料不均、接触面与磨擦力不同影响产生的压力不均等因素导致生产的胚体密度不均的缺陷，有利于提高有孔度、强度等性能指标，从而提高硬质合金工模具产品的内在质量和使用寿命。
二是采用聚晶金刚石PCD复合刀具对烧结前的简单毛胚按各产品的形状尺寸逐个进行精加工修型，充分利用了PCD刀具的硬度高、磨擦系数小、导热性好、耐磨性好和与有色金属和非金属材料间的亲和力很小等特性，解决了普通刀具加工时出现粘料和加工表面掉块粗糙等问题，实现了成型后不需预烧直接加工修型，减少了工序，降低了生产成本。
本发明提供了制作工模硬质合金毛胚的一种新方法,灵活有效，解决了品种多数量少和结构形状复杂的硬质合金关门就将计就计产品生产成本高和交货期长等问题，同时提高了产品的质量。
附图说明
图1是本发明一种硬质合金工模具的制作方法采用的聚晶金刚石PCD膛孔刀主视结构示意图。
图2是本发明一种硬质合金工模具的制作方法采用的聚晶金刚石PCD膛孔刀左视结构示意图。
图3是本发明一种硬质合金工模具的制作方法采用的聚晶金刚石PCD车刀主视结构示意图。
图4是本发明一种硬质合金工模具的制作方法采用的聚晶金刚石PCD车刀左视结构示意图。
附图标记：刀刃1、刀柄2。
刀刃1采用聚晶金刚石PCD材质，焊接在合金刀柄2上，构成PCD复合刀具。
图1-图2中刀具的长度（L）、刀柄的外径（D）、刀具的角度（α）、刀柄厚度（H）、PCD刀刃厚度(H1)等尺寸须依加工产品的尺寸、角度不同和车床型号作选择。
图3-图4中刀具的长度（L）、角度（α）、刀柄厚度（T）、PCD刀刃厚度(T1)、刀柄宽度（W）、刀具总宽度（W1）、PCD刀刃宽度(W2)等尺寸须依加工产品的尺寸、角度不同和车床型号选择。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明一种硬质合金工模具的制作方法作进一步详细说明。
以下列举三个实施例，每个实施例以三种具有相近形状结构和尺寸的烧结前硬质合金工模具毛坯为一组。
为了获得更好的产品表面，根据所加工产品的牌号的特性选择合适的车削速度，如YG6X等细粒度的选转速为每分钟1000转，切削速度为每转0.13mm；YG6或YG8中粒度的选转速为每分钟1000转，切削速度为每转0.18mm。
实施例一：制作材质YG6的拉管模φ34*21*d15、材质YG8的粉末冶金模φ34*30*d20和材质YG20C的螺帽模φ24*20*d15×5O三种硬质合金工模具毛坯产品。
1、制作材质YG6的φ34*21*d15硬质合金拉管模毛坯产品的具体操作步骤如下：
（1）计算烧结前的加工尺寸：以收缩系数1.225计算该产品烧结前的加工尺寸为φ41.65×25.75×d18.38。
（2）简单毛胚的压制成型：选择内孔为41.65㎜,芯棒为18.38㎜的压制模具,称取235.3克YG6混合料(含2%石蜡),压制出高度25.8㎜的毛胚。
（3）修型加工：把PCD膛孔刀装夹在数控车床刀架上，写入程序后启动机台对压制出简单的毛坯进行加工。
（4）检测：车床运行结束，取出产品进行尺寸的检测合格后，把表面的粉尘吹干净，加工完成。
（5）烧结：把修型加工后的毛坯进行烧结，烧结后量测合金的实际尺寸为：外径34.1㎜,高度21.2㎜,内14.9㎜,符合产品的要求,且外观正常。
2、制作材质YG8的φ34*30*d20粉末冶金模毛坯产品的具体操作步骤如下：
（1）计算烧结前的加工尺寸：以收缩系数1.225计算该产品烧结前的加工尺寸为φ41.65×36.75×d24.5。
（2）简单毛胚的压制成型：选择内孔为41.65㎜,芯棒为18.38㎜的压制模具,称取330.0克YG8混合料(含2.0%石蜡),压制出高度36.8㎜的毛胚。
（3）修型加工：在车床上采用PCD膛孔刀将压制出简单的毛坯内径加工到24.5㎜。
（4）检测：车床运行结束，取出产品进行尺寸的检测合格后，把表面的粉尘吹干净，加工完成。
（5）烧结：把修型加工后的毛坯进行烧结，烧结后量测合金的实际尺寸为：外径34.2㎜,高度30.0㎜,内19.9㎜,符合产品的要求,且外观正常。
3、制作材质YG20C的φ24*20*d15×5O硬质合金螺帽模毛坯产品的具体操作步骤如下：
（1）计算烧结前的加工尺寸：以收缩系数1.22计算烧结前的加工尺寸。
（2）简单毛胚的压制成型：选择内孔为41.65㎜,芯棒为18.38㎜的压制模具,称取202.1克YG20混合料(含2%石蜡),高度24.4㎜的毛胚。
（3）修型加工：在车床上采用PCD车刀,旋转刀架角度5O将产品加工锥度为5O.
（4）检测：车床运行结束，取出产品进行尺寸的检测合格后，把表面的粉尘吹干净，加工完成。
（5）烧结：经烧结后量测合金的实际尺寸为上径24.2㎜,下径34.1,高度20.2㎜,内14.8㎜,符合产品的要求,且外观正常。
实施例二：制作材质YG6X的金属管材拉伸用芯头φ22/25*32*d0、材质YG6X的金属管材拉伸用芯头φ20/25*35*d0和YG15实芯圆棒φ25×45。
1、制作材质YG6X的φ22/25*32*d0金属管材拉伸用芯头毛坯产品的具体操作步骤如下：
（1）计算烧结前的加工尺寸：以收缩系数1.26计算出烧结前加工尺寸φ27.72/31.50*40.32。
（2）简单毛胚的压制成型：选择内孔为35.69㎜,芯棒为0㎜的压制模具,称取307.7克YG6X混合料(含2.0%石蜡),压制高度40.4㎜的毛胚。
（3）修型加工：因高度已成型到位，只需车外径的修型加工。拟以三爪卡盘定位及夹紧外圆来加工大外径，再夹加工好的大外径来倒1.3㎜的45度角、27.72㎜的小外径和11度角的斜面。把专用的PCB刀具装夹在数控车床刀架上，装好刀后进行对刀。写入程序后启动机台进行加工。
（4）检测：车床运行结束，取出产品进行尺寸的检测合格后，把表面的粉尘吹干净，加工完成。
（5）烧结：经烧结后量测合金的实际尺寸为：上外径22.1㎜,下外径25.1㎜,高度32.0㎜,符合产品的要求,且外观正常。
2、制作材质YG6X的φ20/25*35*d0金属管材拉伸用芯头毛坯产品的具体操作步骤如下：
（1）计算烧结前的加工尺寸：以收缩系数1.26为例,烧结前的尺寸为φ25.2/31.5×44.1×d0
（2）简单毛胚的压制成型：选择内孔为35.69㎜,芯棒为0㎜的压制模具,称取335.2克YG6X混合料(含2.0%石蜡),压制高度44.1㎜的毛胚。
（3）修型加工：在数控车床上,采用PCB膛孔刀,写入程序后启动机台进行加工。
（4）检测：车床运行结束，取出产品进行尺寸的检测合格后，把表面的粉尘吹干净，加工完成。
（5）烧结：经烧结后量测合金的实际尺寸为：上外径20.1㎜,下外径25.1㎜,高度35.0㎜,符合产品的要求,且外观正常。
3、制作YG15实芯圆棒φ25×45×0毛坯产品的具体操作步骤如下：
（1）计算烧结前的加工尺寸：以收缩系数1.22为例,烧结前的尺寸为φ30.5×54.9
（2）简单毛胚的压制成型：选择内孔为35.69㎜,芯棒为0㎜的压制模具,称取430.5克YG15混合料(含2.0%石蜡),压制高度54.9㎜的毛胚。
（3）修型加工：在车床上采用PCD车刀,将外径加工到φ20.5㎜.
（4）检测：车床运行结束，取出产品进行尺寸的检测合格后，把表面的粉尘吹干净，加工完成。
（5）烧结：经烧结后量测合金的实际尺寸为：外径φ25.0㎜,高度45.2㎜,符合产品的要求,且外观正常。
实施例三：制作YG10X30.5/16×55的T型刀、YG10X30.5/20×55的T型刀和YG10X25.5/20×55的T型刀。
1、制作YG10X30.5/16×55的T型刀毛坯产品的具体操作步骤如下：
（1）计算烧结前的加工尺寸：以收缩系数1.25计算出烧结前的各尺寸为39.35/20.64×70.95。
（2）简单毛胚的压制成型：选择内孔为39.35㎜,实芯的压制模具,称取676.80克YG10X混合料(含2.5%石蜡),压制高度78.70㎜的毛胚。
（3）修型加工：以三爪卡盘定位夹紧外圆来加工，先加工顶尖头和小外径部分后,再掉头加工另一端的顶尖头。把PCD车刀装夹在车床刀架上，依烧结前的加工尺寸，调整刀具的角度先加工顶尖头，接着车外径，到位后掉头再加工另一端的顶尖头。
（4）检测：车床运行结束，取出产品进行尺寸的检测合格后，吹风把表面的粉尘吹干净，加工完成。
（5）烧结：经烧结后量测合金的实际尺寸为：大外径30.62㎜,小外径16.11㎜,高度55.1㎜,符合产品的要求,且外观正常。
2、制作YG10X30.5/20×55的T型刀毛坯产品的具体操作步骤如下：
（1）计算烧结前的加工尺寸：以收缩系数1.25计算出烧结前的尺寸为:38.43/25×69.3
（2）简单毛胚的压制成型：选择内孔为39.35㎜,实芯的压制模具,称取676.80克YG10X混合料(含2.5%石蜡),压制高度78.70㎜的毛胚。
（3）修型加工：以三爪卡盘定位夹紧外圆来加工，先加工顶尖头和小外径部分(25㎜)后,再掉头加工另一端的顶尖头。把PCD车刀装夹在车床刀架上，依烧结前的加工尺寸，调整刀具的角度先加工顶尖头，接着车外径，到位后掉头再加工另一端的顶尖头。
（4）检测：车床运行结束，取出产品进行尺寸的检测合格后，吹风把表面的粉尘吹干净，加工完成。
（5）烧结：经烧结后量测合金的实际尺寸为：大外径30.62㎜,小外径20.20㎜,高度55.11㎜,符合产品的要求,且外观正常。
3、制作YG10X25.5/20×55的T型刀毛坯产品的具体操作步骤如下：
（1）计算烧结前的加工尺寸：以收缩系数1.25为例,烧结前的尺寸为:31.88/25.0×69.3。
（2）简单毛胚的压制成型：选择内孔为39.35㎜,实芯的压制模具,称取676.80克YG10X混合料(含2.5%石蜡),压制高度78.70㎜的毛胚。
（3）修型加工：以三爪卡盘定位夹紧外圆来加工，先加工顶尖头和小外径部分(25㎜)后,再掉头加工另一端的外径和顶尖头。把PCD车刀装夹在车床刀架上，依烧结前的加工尺寸，调整刀具的角度先加工顶尖头，接着车外径，到位后掉头再加工另一端的外径和顶尖头。
（4）检测：车床运行结束，取出产品进行尺寸的检测合格后，吹风把表面的粉尘吹干净，加工完成。
（5）烧结：经烧结后量测合金的实际尺寸为：大外径25.5㎜,小外径20.10㎜,高度55.11㎜,符合产品的要求,且外观正常。

Claims (2)

1.一种硬质合金工模具的制作方法，其特征是：在硬质合金工模具毛坯制作时，先把形状结构和尺寸大小相近的多个烧结前硬质合金工模具毛坯归为同一类，每类只设计一个相应的模具通用，在液压机上经过填料、加压、卸压和脱模，制作与产品的外径、高度及内孔相同或相近的简单毛胚，然后采用聚晶金刚石PCD复合刀具对该类简单毛胚按各产品的形状尺寸逐个进行精加工修型，再进行烧结，完成硬质合金工模具毛坯的制作。
2.根据权利要求1所述一种硬质合金工模具的制作方法，其特征是：所述硬质合金工模具毛坯的具体操作步骤如下：
第一步：计算产品烧结前的各加工尺寸；根据各牌号的收缩比计算出产品烧结前的加工尺寸，包括外径、高度、角度；
第二步：压制成型；根据产品烧结前的外径、内孔尺寸选择相应的模具，压制简单的毛胚，高度成型到位，外径和内孔可根据现有的模具先预成型，有相同的模具则选用该模具，没有相同的模具可选择形状尺寸相近的模具压制出简单的毛坯；
第三步：修型加工；在车床上，利用PCD复合刀具对脱模后的简单毛坯按产品尺寸进行修型加工，对同规格数量多的可选择在数控车床加工，效率更高，尺寸精度更好；
第四步：检测、吹风、烧结；修型加工制作完毕后，按取样的标准对首件、中间和末件产品的尺寸和外观进行自主检测，将产品表面附着的粉末次干净后,送下一烧结工序,烧结完成后,对成品进行尺寸检测，检测合格即完成硬质合金工模具毛坯的制作。
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Granted publication date: 20160518

Termination date: 20200704

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