CN105234406A - 一种新型粉末冶金模具及应用该模具的粉末冶金工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种新型粉末冶金模具及应用该模具的粉末冶金工艺，模具包括上模、下模、包围于所述上模和下模之外的阴模以及穿过所述上模中心和下模中心的芯棒，所述上模包括筒状的上一冲，所述上一冲前部分裂成若干齿成型部，相邻的齿成型部被沟槽隔开，每个齿成型部顶端具有用于成型侧齿的平面和用于成型中齿的凹面，所述凹面相对所述平面凹陷；工艺步骤包括充填、压制、烧结和精整。本发明通过上一冲结构改进，避免了齿轮件毛坯局部疏松带来的烧结后强度不足问题，同时缩小了精整中刀具的车削面积，加工相同数量的齿轮件，刀具消耗量更少，节省了大量的工艺成本。

Description

一种新型粉末冶金模具及应用该模具的粉末冶金工艺

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，特别涉及一种能够节约加工成本和工艺的新型粉末冶金模具以及应用该模具的粉末冶金工艺。

背景技术

粉末冶金由于材料利用率高，低碳环保的特性，以及模具生产的一致性高的特点，现在的使用越来越广。但是粉末冶金工艺需要后续的机加工来提升产品的尺寸精度，相对于形状规则的产品，齿形件在端面车削时由于断续切削的冲击，极易的造成刀具的崩损。

在加工一种齿轮件的粉末冶金工艺中发现还存在着新的问题，如图8所示，齿轮件的结构上存在很多隔断槽53，这会带来模具型腔内增加了原料粉末较难填实的角落，带来填充疏密不均，继而导致烧结固化后的齿轮件毛坯53后的强度不均，影响产品质量。

因此，有必要提供一种新的粉末冶金技术来解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种能够节约加工成本和工艺的新型粉末冶金模具以及应用该模具的粉末冶金工艺。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种新型粉末冶金模具，包括上模、下模、包围于所述上模和下模之外的阴模以及穿过所述上模中心和下模中心的芯棒，所述上模包括筒状的上一冲，所述上一冲前部分裂成若干齿成型部，相邻的齿成型部被沟槽隔开，每个齿成型部顶端具有用于成型侧齿的平面和用于成型中齿的凹面，所述凹面相对所述平面凹陷。

具体的，所述凹面的边缘呈坡面结构。

具体的，所述上模还包括紧贴所述上一冲内侧的上二冲以及夹持固定所述上一冲的上模压盖和上模压板。

进一步的，所述上一冲外侧套设有保护套，所述保护套固定于上模压盖上。

进一步的，所述上二冲外壁开设有平行于上二冲轴线的导槽，所述上一冲后部设有后缺口，所述后缺口与上模压板之间夹持有一导块，所述导块部分伸入所述导槽内。

进一步的，所述上二冲外壁设有两条导槽，两条导槽在所述上二冲外壁上互隔180°，所述上一冲对应的设有两个后缺口，每个后缺口处均设有一导块。

一种粉末冶金工艺，步骤包括：

①充填步骤：将原料粉末充填到阴模内，其上下两端被上模和下模压紧，芯棒将中部多余的原料粉末挤出；

②压制步骤：在加压条件下，把原料粉末压制成齿轮件毛坯；

③烧结步骤：将齿轮件毛坯脱脂后置于密封体系内，然后加热烧结成型；

④精整步骤：利用刀具对齿轮件毛坯上齿部凸出的中齿端面进行切削以达到需求精度。

采用上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：

1、本发明通过上一冲结构改进，避免了齿轮件毛坯局部疏松带来的烧结后强度不足问题；

2、缩小了精整中刀具的车削面积，加工相同数量的齿轮件，刀具消耗量更少，节省了大量的工艺成本；

3、凹面边缘的坡面结构使齿轮件毛坯的中齿边缘呈斜面，能够降低对刀具的冲撞，进一步降低刀具消耗量，还能避免毛刺产生，免去刷毛刺步骤，节省了加工时间和成本；

4、导块和导槽的配合能够使上二冲在伸缩的时候无法绕轴转动，避免齿轮件毛坯产生结构畸变；

5、两条导槽可以使导向效果更好。

附图说明

图1为粉末冶金模具在工作状态下的剖视示意图；

图2为上模的立体图；

图3为上模的爆炸图；

图4为上一冲的立体图；

图5为图4中A位置的局部放大图；

图6为下模的立体图；

图7为下模的爆炸图；

图8为齿轮件的立体图。

图中数字表示：

1-上模，11-上一冲，111-齿成型部，1111-平面，1112-凹面，1113-坡面，112-沟槽，113-后缺口，12-上二冲，121-导槽，13-上模压盖，14-上模压板，15-保护套，151-颈部，152-肩部，16-导块；

2-下模，21-标识模，211-外台阶，212-第一凹槽，22-基体模，221-内台阶，222-第二凹槽，23-下模压盖，24-螺丝，25-定位针；

3-阴模；

4-芯棒；

5-齿轮件毛坯，51-齿部，511-中齿，512-侧齿，52-标识部，53-隔断槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图3所示，一种粉末冶金模具，包括上模1、下模2、包围于上模1和下模2之外的阴模3以及穿过上模1中心和下模2中心的芯棒4。上模1包括筒状的上一冲11、紧贴上一冲11内侧的上二冲12、夹持固定上一冲11的上模压盖13和上模压板14以及套设于上一冲11外侧的保护套15，颈部151紧贴上一冲11的外侧，保护套15具有一体成型的颈部151和肩部152，肩部152固定于上模压盖13上。上一冲11内外分别被上二冲12和保护套13的颈部151限制，因此上一冲11不易发生挠度变形，延长了模具寿命，保障了加工安全。保护套15通过肩部152固定在上模压盖13上，可避免固定方式影响上一冲11外形。

如图1、图3和图4所示，上二冲12外壁开设有平行于上二冲轴线的两条导槽121，两条导槽121在上二冲12外壁上互隔180°，上一冲11后部设有两个后缺口113，每个后缺口113与上模压板14之间夹持有一导块16，导块16部分伸入导槽121内。上二冲12能够沿上一冲11伸缩，但上一冲11和上二冲12都为圆筒状，可能发生绕轴转动，这会带来齿轮件毛坯5结构畸变，导块16和导槽121的配合能够使上二冲12在伸缩的时候无法绕轴转动。两条导槽121可以使导向效果更好。

如图1、图6和图7所示，下模2包括标识模21、套设于标识模21外的基体模22以及用螺丝24固定于基体模22背面的下模压盖23，基体模22后部设有内台阶221，标识模21后部设有外台阶211，外台阶211被下模压盖23封闭于内台阶221内。当粉末冶金模具需要给齿轮件毛坯5打上不同的标识时，只需要重铸标识模21一个部分，结构复杂的基体模22可以延续使用，因此节省了开模成本。

如图1和图7所示，外台阶211外壁设有第一凹槽212，内台阶221内壁设有第二凹槽222，第一凹槽212与第二凹槽222之间收容一定位针25。下模2组装完成后，定位针25被封闭于标识模21和基体模22之间，由于定位针25卡住第一凹槽212和第二凹槽222，所以标识模21和基体模22互相不能绕轴转动，确保了一批齿轮件毛坯5产品外形一致。

如图3、图4和图8所示，上一冲11前部分裂成若干齿成型部111，相邻的齿成型部111被沟槽112隔开，每个齿成型部111顶端具有用于成型侧齿512的平面1111和用于成型中齿511的凹面1112，凹面1112相对平面1111凹陷。当原料粉末充填入阴模3之间后，靠近沟槽112处的原料粉末会比较疏松，而远离沟槽112处的原料粉末会比较密实，平面1111对应了疏松部分，能够形成厚度较薄的侧齿512，而凹面1112对应了密实部分，能够形成厚度较厚的中齿511。

如图5和图8所示，凹面1112的边缘呈坡面1113结构。这样在加工出齿轮件毛坯5的时候，中齿511的边缘呈斜面，在车削作业中，斜面能够降低对刀具的冲撞，使刀具的消耗量进一步降低，同时斜面能降低毛刺的产生，免去了刷毛刺的处理步骤而能达到工艺改进前的表面效果，节省了加工时间和成本。

粉末冶金工艺步骤包括：

①充填步骤：将原料粉末充填到阴模3内，其上下两端被上模1和下模2压紧，芯棒4将中部多余的原料粉末挤出；

②压制步骤：模具加压，把原料粉末压制成齿轮件毛坯5；

③烧结步骤：将齿轮件毛坯5脱脂后置于密封体系内，然后加热烧结成型；

④精整步骤：利用刀具对齿轮件毛坯5上齿部51凸出的中齿511端面进行切削以达到需求精度。

由于上一冲11结构改进，所以在压制步骤中，平面1111和凹面1112对应的料厚差异适应了原本存在的松紧差异，令压制出来的齿轮件毛坯5密度更趋均匀，避免了齿轮件毛坯5局部疏松带来烧结后强度不足问题；而且成型出来的齿轮件毛坯5在进行端面的车削加工时，只要针对凸出的中齿511而不用针对侧齿512，缩小了车削面积，加工相同数量的齿轮件，刀具消耗量更少，节省了大量的工艺成本。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型粉末冶金模具，包括上模、下模、包围于所述上模和下模之外的阴模以及穿过所述上模中心和下模中心的芯棒，所述上模包括筒状的上一冲，其特征在于：所述上一冲前部分裂成若干齿成型部，相邻的齿成型部被沟槽隔开，每个齿成型部顶端具有用于成型侧齿的平面和用于成型中齿的凹面，所述凹面相对所述平面凹陷。

2.根据权利要求1所述的一种新型粉末冶金模具，其特征在于：所述凹面的边缘呈坡面结构。

3.根据权利要求1所述的一种新型粉末冶金模具，其特征在于：所述上模还包括紧贴所述上一冲内侧的上二冲以及夹持固定所述上一冲的上模压盖和上模压板。

4.根据权利要求3所述的一种新型粉末冶金模具，其特征在于：所述上一冲外侧套设有保护套，所述保护套固定于上模压盖上。

5.根据权利要求4所述的一种新型粉末冶金模具，其特征在于：所述上二冲外壁开设有平行于上二冲轴线的导槽，所述上一冲后部设有后缺口，所述后缺口与上模压板之间夹持有一导块，所述导块部分伸入所述导槽内。

6.根据权利要求5所述的一种新型粉末冶金模具，其特征在于：所述上二冲外壁设有两条导槽，两条导槽在所述上二冲外壁上互隔180°，所述上一冲对应的设有两个后缺口，每个后缺口处均设有一导块。

7.一种应用权利要求1-6任一所述模具的粉末冶金工艺，其步骤包括：

①充填步骤：将原料粉末充填到阴模内，其上下两端被上模和下模压紧，芯棒将中部多余的原料粉末挤出；

②压制步骤：在加压条件下，把原料粉末压制成齿轮件毛坯；

③烧结步骤：将齿轮件毛坯脱脂后置于密封体系内，然后加热烧结成型；

④精整步骤：利用刀具对齿轮件毛坯上齿部凸出的中齿端面进行切削以达到需求精度。