CN104070163B - 一种硬质合金自动压制成型模具及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硬质合金自动压制的成型模具以及采用该模具的自动成型方法。该成型模具包括上冲、下冲、阴模和芯杆；上冲为柱锥复合体，由上内冲和上外冲构成，上外冲套在上内冲外，置于阴模内壁上部；下冲为直筒状，由下内冲和下外冲构成；下外冲套在下内冲外，置于阴模内壁下部；成型模具的上外冲、上内冲、阴模、下外冲、下内冲之间形成模腔。芯杆穿置于下内冲芯孔内，芯杆的下端设有弹簧。采用该模具，通过装料、上冲下压、上冲预加载、脱模的成型方法可生产复杂形状的硬质合金产品，生产效率高、产品质量稳定。

Description

一种硬质合金自动压制成型模具及成型方法

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金产品的成型模具及成型方法，具体涉及一种硬质合金产品的自动压制成型模具及成型方法。

背景技术

在用粉末冶金成型工艺压制在上下方向具有向外凸起的两个台阶环（截面为环形）的产品时，采用的是由上内冲和上外冲组成的上冲、由下内冲、下外冲组成的下冲、阴模及芯杆组成的模具。其上内冲、上外冲、底垫、下冲、套筒的工作面与芯杆构成成型模腔，将粉末装入模腔内，压机从上部施加压制力，使上外冲与套筒及底垫相互位移，成型模腔内的粉末受到从上部往下部传递的压制压力，此时下冲会相对底垫产生一个向上的位移，使下冲上部的下端部台阶环受到压制压力，使下端部的台阶环密度较次。由于上内冲与上外冲形成的空间始终是不变的，所以进入上内冲与上外冲形成的空间的硬质合金粉末较少，只是在压制过程中粉末间相互挤压导致一少部分进入上内冲与上外冲形成的空间，因此压制品上端部台阶环的密度相对压制品其它部位差很多。由于上端面的台阶环密度与中部圆环密度相差很大，在压制品烧结后的弹性后效差别就大，在压制品上台阶环的台阶处极容易形成裂纹。

针对上述问题，中国专利“一种模具及其自动成型压机和成型方法”（专利申请号：2012103746984）通过改变模具上内冲与上外冲形成的空腔大小，使模具上内冲与上外冲可做相对位移，改变上台阶空腔容积，即提高粉末压制过程的压缩比来调节压制品上台阶部位的密度。模具下内冲与下外冲可做相对位移，改变下台阶空腔容积。模具上内冲、上外冲、芯杆构成模腔的上台阶空腔，阴模与芯杆之间构成模腔的环腔，模具下内冲、下外冲与芯杆构成模腔的下台阶空腔。通过模具上内冲与上外冲的相对位移，改变模具下内冲与下外冲形成的空间来调节产品下部台阶部位的密度。可以使中部为环形体并具有上下两个台阶环的硬质合金产品成型时，上下部与中部的密度均匀。将该模具用于自动成型压机上，可以实现对复杂产品的机械化成型，调节压制品各部位密度，解决了由于密度不均造成压制品裂纹和内孔葫芦状的问题，提高了生产效率和产品质量。

但由于上述模具的上内冲、下内冲均为直筒状，具有一定的局限性，只能生产内孔为直孔，无锥孔或直台孔的产品。当需生产有锥孔或直台孔的产品时，由于脱模阶段芯杆随阴模下移，压制品内孔锥面无模具保护，压坯本身粉末颗粒的弹性后效集中在内孔锥面释放，导致锥孔面出现了裂纹而无法生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬质合金自动压制的成型模具以及采用该模具的自动成型方法。该成型模具和成型方法可生产由中间环形体、上台阶环、下台阶环、内孔由锥孔或直孔组成的复杂形状的硬质合金产品。

本发明的技术方案如下：

一种硬质合金自动压制成型模具，包括上冲、下冲、阴模和芯杆；上冲由上外冲和上内冲构成；上外冲套在上内冲外，置于阴模内壁上部；下冲由下外冲和下内冲构成；下外冲套在下内冲外，置于阴模内壁下部；芯杆穿置于下内冲的芯孔内；所述成型模具的上内冲的上部为柱状，中部为锥状，下部为柱状，组成柱锥复合体上冲；所述的芯杆的下端设有弹簧，弹簧的上端与芯杆的下端相连，弹簧的下端固定在芯杆座上。

所述成型模具的上外冲、上内冲、阴模、下外冲、下内冲之间形成模腔。

所述的上外冲、上内冲构成模腔的上台阶锥形空腔；所述的阴模、上外冲、下外冲与芯杆之间构成模腔的环腔；所述的下外冲下内冲与上内冲构成模腔的下台阶空腔。

一种硬质合金自动压制成型方法包括以下步骤：

步骤一装料

将物料填充于由下冲、阴模、芯杆构成空腔内；芯杆的上端与阴模的上端面齐平；

步骤二上冲下压

模具其它部位不动，在上压柱传递的压力作用下，上冲沿着上导柱下移进入阴模，物料进入由上外冲与上内冲之间构成的上台阶锥形空腔；芯杆的上端面与上内冲的下端面接触，在上内冲的作用下，芯杆下端的弹簧被压缩，芯杆随上内冲一起下移，上内冲相对上外冲上移；

步骤三上冲继续下压

下内冲底座与底座连接，下内冲连接在下内冲底座上不动，阴模、芯杆及上冲一起沿着下导柱向下移动，在此过程中物料受到压制力被压缩成型，下外冲在物料反作用下往下移动,直到下外冲脱模位置装置中的楔块接触下外冲压制位置装置的上端面为止；上冲向下移动的过程中，上外冲在物料反作用下往上移动，直到上外冲与上内冲之间的物料与其它部位的物料的密度相近为止，模腔内的物料被压制成在上下方向具有上台阶环、下台阶环、中间为环形体、内孔为锥孔和直孔构成的硬质合金压制品；

步骤四上冲预加载

阴模继续向下移动，在弹簧的作用下，芯杆始终与上内冲的下端面接触，下外冲与下内冲固定不动，上冲在预加载作用下压住产品，上外冲在压机气缸作用下向下移动，上内冲在压机气缸作用下向下移动。当下外冲上端面与阴模齐平时，下外冲随阴模、芯杆一起向下移动，直到下内冲的上端面与阴模齐平；

步骤五脱模

当上外冲离开阴模的上端面时，此时预加载力全部作用在压制品上，上内冲仍然压着压制品，同时上内冲继续向下移动，将压制品从上外冲内向下顶出，压制品下端面与阴模齐平时，卸除上冲预加载力，上内冲上升至最高位置，上外冲下移，使上外冲与上内冲的下端面齐平，回复到初始位置，压制品脱模，取出压制品。

本发明的原理如下：

在压制成型过程中，上外冲、下外冲在被压缩物料的反作用下，上外冲相对上内冲往上移动，下外冲相对下内冲往下移动，通过上外冲与上内冲的相对移动，改变上外冲与上内冲之间物料的压缩比，通过下外冲与下内冲的相对移动，改变下外冲与下内冲之间物料的压缩比，从而使压制品上台阶锥形圆环、中间圆环和下台阶圆环密度一致。在脱模过程中，阴模下移后，上冲仍然压着压制品，使压制品在脱模过程中无弹性后效集中释放处，压制品锥孔无裂纹。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：

1、通过将上冲设计为柱锥复合体，在芯杆的下端设置弹簧，使芯杆可伸缩。在原有模具其他部件的配合下，采用本发明的自动压制成型方法，可压制各有两个端面的由中间环形体、上台阶环、下台阶环、内孔由锥孔和直孔组成的硬质合金产品。

2、由于在脱模过程中，下冲、阴模、芯杆向下移动，上冲始终压着压制品，使压制品在脱模过程中无弹性后效集中释放处，压制品柱锥孔无裂纹。提高了生产效率、产品质量稳定。

附图说明

图1是本发明的自动压制模具结构示意图。

图2是自动压机与模具连接示意图。

图3是本发明的自动压制方法示意图。

图4是采用本发明的自动压制模具和自动压制方法压制的产品结构示意图。

图中：1、上外冲；2、上内冲；3、阴模；4、下外冲；5、下内冲；6、芯杆；7、弹簧；8、上压柱；9、上连接板；10、上内冲活塞；11、上冲活塞；12、上外冲浮动距离螺母；13、上导柱、14、凹模板；15、下导柱；16、下外冲脱模位置装置；17、浮动板；18、下外冲压制位置装置；19、下内冲底座；20、底座；21、为下连接板；22、凹模板复位装置；23、芯杆座；24、上台阶环；25、环形体；26、下台阶环；27、锥孔；28、直孔

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

如图1所示，本发明的自动压制成型模具由上冲、下冲、阴模和芯杆组成。其中：上冲由上外冲1和上内冲2构成。上内冲2的上部为柱状，中部为锥状，下部为柱状，组成柱锥复合体。上外冲1套在上内冲2外，置于阴模3内壁上部。下冲为直筒状，由下外冲4和下内冲5构成。下外冲4套在下内冲5外，置于阴模3内壁下部。芯杆6穿置于下内冲5的芯孔内，芯杆6的下端设有弹簧7，弹簧7的上端与芯杆6的下端相连，弹簧7的下端固定在芯杆座23上。上外冲1、上内冲2、阴模3、下外冲4、下内冲5之间形成模腔。其中上外冲1、上内冲2构成模腔的上台阶锥形空腔；上外冲1、阴模3、下外冲4与芯杆6之间构成模腔的环腔；下外冲4、下内冲5与上内冲2构成模腔的下台阶空腔。

如图2所示，将中国专利“一种模具及其自动成型压机和成型方法”（专利申请号：2012103746984）中所述的自动压机与本发明的模具连接，将模具装配在自动压机内。将芯杆6连接在芯杆座23上，下内冲5套在芯杆6上并连接在下内冲底座19上，要求下内冲5可以转动及上下窜动，但不能太松。在自动压机安装下外冲的位置，将下外冲4套在下内冲5上并连接在压机的浮动板17上，要求其可以转动及上下窜动，但不能太松。在自动压机安装阴模的位置，将阴模3套在下外冲4上并连接紧固在压机的凹模板14上。在自动压机的压制成型位置，测量下内冲5至阴模3上端面距离，要求比压制品高度大5～8mm，如果不合适可以通过升降凹模板14，直到合适为止。在自动压机安装上内冲的位置，将上内冲2连接在上内冲活塞10上，要求其可以转动及上下窜动，但不能太松。在自动压机安装上外冲的位置，将上外冲1套在上内冲2上，手动使上连接板9下降，在上外冲1的上端面接触到上外冲活塞11，且其外圆面进入阴模3的内壁6～10mm后，将上外冲1紧固在上外冲活塞11上。手动使自动压机的上连接板9上升到距离阴模3的上端面15mm的位置，在压制过程中，上外冲1进入阴模3的深度为6～8mm。

如图3所示，采用本发明的自动压制成型模具的自动压制成型方法，具体步骤如下：

步骤一装料

设备状态处于A位置：将料靴覆盖在模具上，并开启自动送料。芯杆6的上端与阴模3的上端面齐平，将物料填充于由下冲、阴模3、芯杆6构成空腔内；步骤二上冲下压

Ａ-B阶段：模具其它部位不动，在上压柱8传递的压力作用下，上冲沿着上导柱13下移进入阴模3，物料进入由上外冲1与上内冲2之间构成的上台阶锥形空腔；芯杆6的上端面与上内冲2的下端面接触，在上内冲2的作用下，芯杆6下端的弹簧7被压缩，芯杆6随上内冲2一起下移，上内冲2相对上外冲1上移；

步骤三上冲继续下压

B-C阶段：下内冲底座19与底座20连接，下内冲5连接在下内冲底座19上不动，阴模3、芯杆6及上冲一起沿着下导柱15向下移动，在此过程中物料受到压制力被压缩成型，下外冲4在物料反作用下往下移动,直到下外冲脱模位置装置16中的楔块接触下外冲压制位置装置18的上端面为止；上冲向下移动的过程中，上外冲1在物料反作用下往上移动，直到上外冲1与上内冲2之间的物料与其它部位的物料的密度相近为止，模腔内的物料被压制成在上下方向具有上台阶环24、下台阶环26、中间为环形体25、内孔为锥孔27和直孔28构成的硬质合金压制品；

步骤四上冲预加载

Ｃ-Ｄ阶段：阴模3继续向下移动，在弹簧7的作用下，芯杆6始终与上内冲2的下端面接触，下外冲4与下内冲5固定不动，上冲在预加载作用下压住产品，上外冲1在压机气缸作用下向下移动，上内冲2在压机气缸作用下向下移动。当下外冲4上端面与阴模3齐平时，下外冲4随阴模3、芯杆6一起向下移动，直到下内冲5的上端面与阴模3齐平；

步骤五脱模

设备状态处于Ｄ位置：当上外冲1离开阴模3的上端面时，此时预加载力全部作用在压制品上，上内冲2仍然压着压制品，同时上内冲2继续向下移动，将压制品从上外冲1内向下顶出，压制品下端面与阴模3齐平时，卸除上冲预加载力，上内冲2上升至最高位置，上外冲1下移，使上外冲1与上内冲2的下端面齐平，回复到初始位置，压制品脱模，取出压制品。

自动压制成型的调试方法：

1、点动压制，在压制过程中观察下外冲脱模位置装置16中的楔块是否接触下外冲压制位置装置18的上端面，要求不能接触太紧，防止因过载压机死机，在压制成型位置，调整下外冲压制位置装置18，使其接触到下外冲脱模位置装置16中的楔块，避免下外冲4在压制位置浮动。

2、检测压制品单重、尺寸。

3、压制品单重未满足工艺要求则调整压制行程，压制行程是指阴模3与上冲同步向下移动的距离。

4、压制品高度尺寸未满足工艺要求则升降上冲。

5、压制品上台阶环高度未满足工艺要求则调整上外冲1与上内冲2的落差，同时调整上外冲1与上内冲2在装料位置（凹模板14上升到凹模板复位装置22的最高位置）的落差。

6、压制品下台阶环高度未满足工艺要求则调整下外冲4与下内冲5在压制成型位置的落差，同时调整下外冲4与下内冲5在装料位置（凹模板14上升到凹模板复位装置22的最高位置）的落差。

7、重复以上步骤，直到单重、尺寸满足工艺要求为止。

8、冷等静压处理压制品，测量各部分尺寸，要求各部分尺寸满足工艺要求，如上台阶环尺寸不合适则通过调节上外冲浮动距离螺母12来调整上外冲1与上内冲2在装料位置的落差，如下台阶环尺寸不合适则调整下外冲4与下内冲5在装料位置的落差。直到冷等静压处理的压制品各部分尺寸满足工艺要求为止。

采用本发明的自动压制模具和自动压制方法压制的产品如图4所示，产品在上下方向具有上台阶环24、下台阶环26、中间截面为环形的环形体25，且有锥孔27、直孔28。产品的锥孔面无裂纹，质量稳定。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，在本说明书中公开的所有特征、所有方法或步骤并不局限于上述的具体实施方式。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种硬质合金自动压制成型模具，包括上冲、下冲、阴模和芯杆；上冲由上外冲(1)和上内冲(2)构成；上外冲(1)套在上内冲(2)外，置于阴模(3)内壁上部；下冲由下外冲(4)和下内冲(5)构成；下外冲(4)套在下内冲(5)外，置于阴模(3)内壁下部；芯杆(6)穿置于下内冲(5)的芯孔内，其特征在于：所述成型模具的上内冲(2)的上部为柱状，中部为锥状，下部为柱状，组成柱锥复合体上冲；所述的芯杆(6)的下端设有弹簧(7)，弹簧(7)的上端与芯杆(6)的下端相连，弹簧(7)的下端固定在芯杆座(23)上。

2.根据权利要求1所述的一种硬质合金自动压制成型模具，其特征在于：所述成型模具的上外冲(1)、上内冲(2)、阴模(3)、下外冲(4)、下内冲(5)之间形成模腔。

3.根据权利要求2所述的一种硬质合金自动压制成型模具，其特征在于：所述的上外冲(1)、上内冲(2)构成模腔的上台阶锥形空腔；所述的阴模(3)、上外冲(1)、下外冲(4)与芯杆(6)之间构成模腔的环腔；所述的下外冲(4)、下内冲(5)与上内冲(2)构成模腔的下台阶空腔。

4.一种硬质合金自动压制成型方法，其特征在于：所述的成型方法包括以下步骤：

步骤一装料

将物料填充于由下冲、阴模、芯杆构成空腔内；芯杆的上端与阴模的上端面齐平；

步骤二上冲下压

模具其它部位不动，在上压柱传递的压力作用下，上冲沿着上导柱下移进入阴模，物料进入由上外冲与上内冲之间构成的上台阶锥形空腔；芯杆的上端面与上内冲的下端面接触，在上内冲的作用下，芯杆下端的弹簧被压缩，芯杆随上内冲一起下移，上内冲相对上外冲上移；

步骤三上冲继续下压

下内冲底座与底座连接，下内冲连接在下内冲底座上不动，阴模、芯杆及上冲一起沿着下导柱向下移动，在此过程中物料受到压制力被压缩成型，下外冲在物料反作用下往下移动,直到下外冲脱模位置装置中的楔块接触下外冲压制位置装置的上端面为止；上冲向下移动的过程中，上外冲在物料反作用下往上移动，直到上外冲与上内冲之间的物料与其它部位的物料的密度相近为止，模腔内的物料被压制成在上下方向具有上台阶环、下台阶环、中间为环形体、内孔为锥孔和直孔构成的硬质合金压制品；

步骤四上冲预加载

阴模继续向下移动，在弹簧的作用下，芯杆始终与上内冲的下端面接触，下外冲与下内冲固定不动，上冲在预加载作用下压住产品，上外冲在压机气缸作用下向下移动，上内冲在压机气缸作用下向下移动；当下外冲上端面与阴模齐平时，下外冲随阴模、芯杆一起向下移动，直到下内冲的上端面与阴模齐平；

步骤五脱模

当上外冲离开阴模的上端面时，此时预加载力全部作用在压制品上，上内冲仍然压着压制品，同时上内冲继续向下移动，将压制品从上外冲内向下顶出，压制品下端面与阴模齐平时，卸除上冲预加载力，上内冲上升至最高位置，上外冲下移，使上外冲与上内冲的下端面齐平，回复到初始位置，压制品脱模，取出压制品。