CN106825517A - 一种电极帽高温成型模具及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电极帽高温成型模具,所述电极帽高温成型模具采用模块化设计,且模块可拓展,利用定位销固定连接各个模块,拆装速度快,模块均采用碳化硅材料,所述电极帽高温成型模具适用于制造小批量电极帽。本发明还公开了一种电极帽高温成型方法,所述电极帽高温成型方法基于所述电极帽高温成型模具,先将所述电极帽高温成型模块组装密封好后,向模具型腔中加入铜合金粉末,再将模具进行加温,待加热至铜合金粉末完全融化后,将型芯插入金属液中,型芯端面与金属液面持平后固定模具降温凝固,最后,按顺序拆卸模具模块,取出成形的电极帽即可。制造工艺简单,适用于小批量生产,一次成型。

Description

一种电极帽高温成型模具及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及高温成型模具领域,更准确的说涉及一种电极帽高温成型模具及方 法。
背景技术
[0002] 随着汽车产业的不断发展,对汽车相关焊接工艺的要求也日渐提高。现有的汽车 焊接工艺中电阻点焊工艺应用广泛,其具有操作快捷、生产效率高等优点,是白车身制造的 主要焊接工艺,也是当前汽车用高强钢的主要焊接方法。在汽车制造过程中,白车身约有 4000到5000个焊点,电极帽属于点焊过程中的消耗部件,因此如何快捷高效地加工电极帽 是当今汽车生产领域一项十分重要的问题。目前电极帽的制造工艺主要包括冷挤压成型和 热压铸成型两种。其中冷挤压成型技术在应用中对模具要求比较高,并且需要大吨位的压 力机。冷挤压时电极帽毛坯在模具中受三向压应力而使变形抗力显著增大,这使得模具所 受的应力远比一般冲压模大,冷挤压模具的寿命远低于冲压模。由于冷挤压的模具成本高, 一般只适用于大批量生产的零件,它适宜的最小批量是5〜10万件。经过冷挤压成型的电极 帽残余应力较大,这会引起电极帽的变形和耐腐蚀性的降低。热压铸成型在浇注时,金属液 对金属型工作表面有剧烈的热冲击作用,使金属型温度迅速升高,强度降低。有时受金属液 侵蚀的表面会与铸件粘合在一起,强力取出铸件时会损坏金属型工作表面。且金属型无退 让性,取出铸件时会与包住铸件的金属型产生较大的表面接触摩擦,从而引起破坏。金属型 在预热低,排气不畅的情况下,金属液中的微小气泡在凝固过程中来不及排出就极易产生 气孔缺陷,这对致密度要求严格的导电电极帽来说无疑是致命的。以上两种电极帽制造工 艺只适合大批量生产,且模具成本较高,使用寿命也有待进一步提高。综上,现有的电极帽 生产工艺受限于模具,无法实现小批量生产且安全系数较低,因此如何改进模具是电极帽 生产领域急需解决的一个问题。
发明内容
[0003] 有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种电极帽高温成型模具,所述电极帽高 温成型模具采用模块化设计,且模块可拓展,利用定位销固定连接各个模块,拆装速度快, 模块均采用碳化硅材料,耐腐蚀,耐高温,所述电极帽高温成型模具适用于制造小批量电极 帽,且制造出的电极帽使用性能好。
[0004] 本发明的另一个目的在于提供一种电极帽高温成型方法,所述电极帽高温成型方 法基于所述电极帽高温成型模具,先将所述电极帽高温成型模块组装密封好后,向模具型 腔中加入适量的铜合金粉末,再将盛有铜合金粉末的模具放入中频箱式电阻炉中进行加 温,待加热到一'定温度铜合金粉末完全融化后,将型芯插入到融化的铜合金金属液中,型心 端面与金属液面持平后固定模具降温凝固,最后,按顺序拆卸模具模块,取出成形的电极帽 即可。制造工艺简单,适用于小批量生产,一次成型。
[0005] 为了达到上述目的,本发明提供一种电极帽高温成型模具,包括:
[0006] 一第一模块,所述第一模块具有至少三个第一定位孔,且所述第一定位孔均匀分 布于所述第一模块;
[0007] 一第二模块,所述第二模块设置于所述第一模块上,所述第二模块具有一凹坑和 至少三个第二定位孔,所述凹坑位于所述第二模块中部,所述第二定位孔环绕所述凹坑均 匀分布,且所述第二定位孔与所述第一定位孔的位置相同且一一对应;
[0008] 一第三模块,所述第三模块设置于所述第二模块上,所述第三模块具有一第三通 孔和至少三个第三定位孔,所述第三通孔位于所述第三模块中部,所述第三定位孔环绕所 述第三通孔均匀分布,且所述第三定位孔与所述第二定位孔的位置相同且一一对应;
[0009] 一第四模块,所述第四模块设置于所述第三模块上,所述第四模块具有一第四通 孔和至少三个第四定位孔,所述第四通孔位于所述第四模块中部,所述第四定位孔环绕所 述第四通孔均匀分布,且所述第四定位孔与所述第三定位孔的位置相同且一一对应;
[0010] 至少三个定位销钉,所述定位销钉依次旋转穿过所述第四定位孔,所述第三定位 孔,所述第二定位孔以及所述第一定位孔对所述第四模块,所述第三模块,所述第二模块以 及所述第一模块进行限位固定。
[0011] —型腔,所述型腔由所述凹坑,所述第三通孔以及所述第四通孔共同组成;
[0012] 一型芯,所述型芯在铸造电极帽时插入所述型腔。
[0013] 优选地,所述第一模块,所述第二模块,所述第三模块以及所述第四模块采用碳化 硅材料。
[0014] 本发明还提供一种电极帽高温成型方法,基于权利要求1或2的电极帽高温成型模 具,其特征在于,包括步骤:
[0015] 组装电极帽高温成型模具;
[0016] 使用电极帽高温成型模具进行电极帽冶炼成型;
[0017] 拆卸电极帽高温成型模具并取出电极帽。
[0018] 优选地,所述步骤㈧具体为:从下到上按照第一模块,第二模块,第三模块,第四 模块的顺序依次叠加排列,并将第一定位孔,第二定位孔,第三定位孔,第四定位孔一一对 齐,之后将定位销钉依次插入第一定位孔,第二定位孔,第三定位孔以及第四定位孔,对第 一模块,第二模块,第三模块以及第四模块进行固定限位。
[0019] 优选地,所述步骤⑻具体包括:
[0020] (B1)在电极帽高温成型模具的型腔内壁和型芯外壁上涂一层脱模碳粉;
[0021] (B2)在电极帽高温成型模具的型腔内加入铜合金粉末;
[0022] (B3)对电极帽高温成型模具进行升温,待铜合金粉末完全熔化后保持温度稳定, 将型芯放入金属液中制造电极帽的内腔,当金属液面与型芯上端面平齐时,对型芯进行固 定,之后降温至室温凝固成型。
[0023] 优选地,所述步骤(B1)具体为:采用点燃的蜡烛对模具腔壁和型芯进行熏燎的方 式在电极帽高温成型模具的型腔内壁和型芯外壁上涂一层脱模碳粉。
[0024] 优选地,所述步骤(B3)中采用中频箱式电阻炉对所述电极帽高温成型模具按照8 tVmiri的速率进行缓慢升温。
[0025] 优选地,所述步骤(〇具体包括:
[0026] (C1)将定位销钉和型芯按顺序取出电极帽高温成型模具;
[0027] (C2)将弟一検块、第二模块、第三模块固定,旋转第四模块至脱模,并取出第四模 块;
[0028] (C3)将第一模块和第二模块固定,旋转第三模块至脱模,取出第三模块;
[0029] (C4)将第一模块固定,旋转第二模块至脱模,取出第二模块;
[0030] (C5)取出电极帽。
[0031 ]与现有技术2目比,本发明公开的一种电极帽高温成型模具即方法的优点在于:模 块化模具便于拆装,采用碳化硅材料使得模具更加耐腐蚀和耐高温,使用所述电极帽高温 成型模具生产电极帽工艺简单,一次成型,安全系数高,材料利用率高,生产的电极帽使用 性能良好。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0033]如图1所^为本发明的一种电极帽高温成型模具的立体结构示意图。
[0034]如图2所示为本发明的一种电极帽高温成型模具的侧面剖视图。
[0035]如图3所示为本发明的一种电极帽高温成型方法的流程图。
[0036]如图4所示为本发明的一种电极帽高温成型方法步骤⑻的流程图。
[0037]如图5所述为本发明的一种电极帽高温成型方法步骤(〇的流程图
具体实施方式
[0038]如图1所示为本发明的一种电极帽高温成型模具的结构示意图,所述电极帽高温 成型模具包括一第一模块11,一第二模块12,一第三模块13,一第四模块14以及三个定位销 钉20。所述第一模块11为底座,且所述第一模块11具有三个第一定位孔1U,三个所述第一 定位孔111均匀分布于所述第一模块11。所述第二模块12设置于所述第一模块11上,所述第 二模块I2具有一凹坑m,所述凹坑121位于所述第二模块12中部,所述第二模块12还具有 三个第二定位孔122,三个所述第二定位孔122环绕所述凹坑121均匀分布,且三个所述第二 定位孔丨22与三个所述第一定位孔111的位置一一对应。所述第三模块13设置于所述第二模 块12上,所述第三模块13具有一第三通孔131,所述第三通孔131与所述凹坑12位置对应,所 述第三模块I3还具有三个第三定位孔132,三个所述第三定位孔132环绕所述第三通孔131 均匀分布,且三个所述第三定位孔132与三个所述第二定位孔122的位置一一对应。所述第 四模块14设置于所述第三模块13上,所述第四模块14具有一第四通孔141,所述第四通孔 141与所述第三通孔131位置对应,所述第四模块14还具有三个第四定位孔142,三个所述第 四定位孔142环绕所述第四通孔141均匀分布,且三个所述第四定位孔142与三个所述第三 定位孔132的位置一一对应。所述定位销钉20依次旋转穿过所述第四定位孔142,所述第三 定位孔132,所述第二定位孔122以及所述第一定位孔111,通过三个所述定位销钉20固定所 述第四模块14,所述第三模块13,所述第二模块12以及所述第一模块11。所述定位销钉20完 全旋入定位孔的状态下,所述定位销钉20的顶端高于所述第四模块14的顶面,便于旋出所 述定位销钉20。所述电极帽高温成型模具中各模块的通孔或凹坑形状可以根据需要制造的 电极帽进行调整,模块化设计便于拆装,尤其是在铸造过程后便于铸件的取出。所述电极帽 高温成型模具可以根据所需制造电极帽的长度增加或减少模块数量。
[0039]值得注意的是,所述电极帽高温成型模具的所述第一模块U,第二模块12,第三模 块13以及第四模块14均采用碳化硅材料制成。碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨 胀系数小、抗冲击、耐磨性能好,用以制成的高级耐火材料,耐热震、体积小、重量轻而强度 高,节能效果好。因其3 • 2g/cm3的比重及较高的升华温度(约2700。〇,碳化硅很适合做为轴 承或高温炉之原料物件。在任何己能达到的压力下,它都不会熔化,且具有相当低的化学活 性。所述电极帽高温成型模具的各模块采用碳化硅材料制成,能够有效地提高模具的性能, 适用于高温高腐蚀的环境。
[0040]如图2所示为所述电极帽高温成型模具的侧面剖视图。所述电极帽高温成型模具 具有一型腔40,所述型腔40由所述凹坑12,所述第三通孔131以及所述第四通孔141共同组 成。所述电极帽高温成型模具还包括一型芯30,所述型芯30在使用时插入由各模组组合形 成的所述型腔4 0中,以制造电极帽的内腔。所述型芯3 0的形状依据所需制造的电极帽的内 腔形状进行选择。
[0041] 如图3所示为本发明的一种电极帽高温成型方法的流程图,所述电极帽高温成型 方法基于所述电极帽高温成型模具,包括如下步骤:
[0042] (A)组装电极帽高温成型模具;
[0043] ⑻使用电极帽高温成型模具进行电极帽冶炼成型;
[0044] ⑹拆卸电极帽高温成型模具并取出电极帽。
[0045]上述步骤(A)具体为:从下到上按照所述第一模块11,所述第二模块12,所述第三 模块13,所述第四模块14的顺序依次叠加排列,并将所述第一定位孔111,所述第二定位孔 122,所述第三定位孔132,所述第四定位孔142—一对齐,之后将所述定位销钉20依次插入 所述第一定位孔111,所述第二定位孔122,所述第三定位孔132以及所述第四定位孔142,对 所述第一模块11,所述第二模块12,所述第三模块13以及所述第四模块14进行固定限位。 [0046] 上述步骤⑻具体包括步骤:
[0047] (B1)在电极帽高温成型模具的型腔内壁和型芯外壁上涂一层脱模碳粉;
[0048] (B2)在电极帽高温成型模具的型腔内加入铜合金粉末;
[0049] (B3)对电极帽高温成型模具进行升温,待铜合金粉末完全熔化后保持温度稳定, 将型芯放入金属液中制造电极帽的内腔,当金属液面与型芯上端面平齐时,对型芯进行固 定,之后降温至室温凝固成型。
[0050] 上述步骤(B1)中所述型腔40外壁和所述型芯3的外壁上的脱模碳粉层采用点燃的 蜡烛对模具腔壁和型芯进行熏燎的方式,使未充分燃烧的碳均匀地敷贴在上面,以形成一 层碳粉膜,来防止金属液与碳化硅模具发生粘连。上述步骤(B3)中采用中频箱式电阻炉对 所述电极帽高温成型模具按照StVmin的速率进行缓慢升温,并在后期按照StVmin的速率 进行缓慢降温至室温凝固成型。
[0051] 上述步骤(C)具体为:
[0052] (C1)将定位销钉和型芯按顺序取出电极帽高温成型模具;
[0053] (C2)将第一模块、第二模块、第三模块固定,旋转第四模块至脱模,并取出第四模 块;
[OOM] (C3)将第一模块和第二模块固定,旋转第三模块至脱模,取出第三模块;
[0055] (C4)将第一模块固定,旋转第二模块至脱模,取出第二模块;
[0056] (C5)取出电极帽。
[0057]对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电极帽高温成型模具,用于制备电极帽,其特征在于,包括: 一第一模块,所述第一模块具有至少三个第一定位孔,且所述第一定位孔均匀分布于 所述第一模块; 一第二模块,所述第二模块设置于所述第一模块上,所述第二模块具有一凹坑和至少 三个第二定位孔,所述凹坑位于所述第二模块中部,所述第二定位孔环绕所述凹坑均匀分 布,且所述第二定位孔与所述第一定位孔的位置相同且一一对应; 一第三模块,所述第三模块设置于所述第二模块上,所述第三模块具有一第三通孔和 至少三个第三定位孔,所述第三通孔位于所述第三模块中部,所述第三定位孔环绕所述第 三通孔均匀分布,且所述第三定位孔与所述第二定位孔的位置相同且一一对应; 一第四模块,所述第四模块设置于所述第三模块上,所述第四模块具有一第四通孔和 至少三个第四定位孔,所述第四通孔位于所述第四模块中部,所述第四定位孔环绕所述第 四通孔均匀分布,且所述第四定位孔与所述第三定位孔的位置相同且一一对应; 至少三个定位销钉,所述定位销钉依次旋转穿过所述第四定位孔,所述第三定位孔,所 述第二定位孔以及所述第一定位孔对所述第四模块,所述第三模块,所述第二模块以及所 述第一模块进行限位固定。 一型腔,所述型腔由所述凹坑,所述第三通孔以及所述第四通孔共同组成; 一型芯,所述型芯在铸造电极帽时插入所述型腔。
2.如权利要求1所述的电极帽高温成型模具,其特征在于,所述第一模块,所述第二模 块,所述第三模块以及所述第四模块采用碳化硅材料。
3. —种电极帽高温成型方法,基于权利要求1或2的电极帽高温成型模具,其特征在于, 包括步骤: (A)组装电极帽高温成型模具; ⑻使用电极帽高温成型模具进行电极帽冶炼成型; (0拆卸电极帽高温成型模具并取出电极帽。
4. 如权利要求3所述的电极帽高温成型方法,其特征在于,所述步骤(A)具体为:从下到 上按照第一模块,第二模块,第三模块,第四模块的顺序依次叠加排列,并将第一定位孔,第 二定位孔,第三定位孔,第四定位孔一一对齐,之后将定位销钉依次插入第一定位孔,第二 定位孔,第三定位孔以及第四定位孔,对第一模块,第二模块,第三模块以及第四模块进行 固定限位。
5. 如权利要求3所述的电极帽高温成型方法,其特征在于,所述步骤⑻具体包括: (B1)在电极帽高温成型模具的型腔内壁和型芯外壁上涂一层脱模碳粉; (B2)在电极帽高温成型模具的型腔内加入铜合金粉末; (B3)对电极帽高温成型模具进行升温,待铜合金粉末完全熔化后保持温度稳定,将型 芯放入金属液中制造电极帽的内腔,当金属液面与型芯上端面平齐时,对型芯进行固定,之 后降温至室温凝固成型。
6. 如权利要求5所述的电极帽高温成型方法,其特征在于,所述步骤(B1)具体为:采用 点燃的蜡烛对模具腔壁和型芯进行熏燎的方式在电极帽高温成型模具的型腔内壁和型芯 外壁上涂一层脱模碳粉。
7. 如权利要求5所述的电极帽高温成型方法,其特征在于,所述步骤(B3)中采用中频箱 式电阻炉对所述电极帽高温成型模具按照8°C/min的速率进行缓慢升温。
8.如权利要求1所述的电极帽高温成型方法,其特征在于,所述步骤⑹具体包括: (C1)将定位销钉和型芯按顺序取出电极帽高温成型模具; (C2)将第一模块、第二模块、第三模块固定,旋转第四模块至脱模,并取出第四模块; (C3)将第一模块和第二模块固定,旋转第三模块至脱模,取出第三模块; (C4)将第一模块固定,旋转第二模块至脱模,取出第二模块; (C5)取出电极帽。
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