CN110449480B - 一种用于加工气门嘴毛坯件的模具及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于加工气门嘴毛坯件的模具，包括有凹模、冲针以及与冲针相配合的冲头，凹模内制有内腔，内腔包括有从上至下设置的第一型腔、第二型腔以及第三型腔，第二型腔与第一型腔之间设置有第一缓冲型腔，第三型腔的直径小于第二型腔的直径，第一缓冲型腔和第二缓冲型腔的外周均为上大下小的锥面，内腔的表面经抛光形成镜面抛光层，凹模的表面经渗氮处理形成渗氮层；冲针包括有上端的撞击部和下部的针状部，针状部的外表面呈上大下小的锥面；其制造方法包括以下步骤：锻压、车削成型、热处理、镜面抛光、渗氮处理。其优点在于：结构简单，模具使用寿命长，能够有效提高工件质量和降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及铜材工件加工技术领域，尤其指一种用于加工气门嘴毛坯件的模具及其制造方法。
背景技术
气门嘴毛坯件用于精加工成气门嘴，其呈细长形的杆状结构，中心设置有通孔，加工采用铜材通过模具热挤压成型；
铜材热挤压成型加工先将要加工的铜件胚体在高频加热炉中加热至500-600度，将铜件胚体放入模具的凹模中，根据热挤压的原理将产品挤压成型。现有模具没有经过处理，造成模具寿命短，工件尺寸达不到设计要求，工件表面不光滑，外观不良。这不仅影响铜材工件的质量和品相，也会提高后续精加工的成本，更会造成模具成本的大幅度提高，从而增加生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供结构简单，模具使用寿命长，能够有效提高工件质量和降低生产成本的一种用于加工气门嘴毛坯件的模具及其制造方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种用于加工气门嘴毛坯件的模具，包括有凹模、冲针以及与冲针相配合的冲头，凹模内制有内腔，内腔包括有从上至下设置的第一型腔、第二型腔以及第三型腔，第二型腔的直径小于第一型腔的直径，第二型腔与第一型腔之间设置有第一缓冲型腔，第三型腔的直径小于第二型腔的直径，第三型腔与第二型腔之间设置有第二缓冲型腔，第一缓冲型腔和第二缓冲型腔的外周均为上大下小的锥面，内腔的表面经抛光形成镜面抛光层，凹模的表面经渗氮处理形成渗氮层；冲针包括有上端的撞击部和下部的针状部，针状部的外表面呈上大下小的锥面。
优化的技术措施还包括：
上述的第一缓冲型腔的外周锥面的锥度为60°；第二缓冲型腔的外周锥面的锥度为60°。
上述的撞击部呈圆柱形结构。
上述的渗氮层的厚度为10μm至20μm。
一种用于加工气门嘴毛坯件的模具的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、锻压：模具原材料在车削加工前经过锻压处理；
步骤二、车削成型：将模具原材料按照模具图纸尺寸车削成型，制成模具：凹模、冲针以及冲头；
步骤三、热处理：将模具进行热处理，使其硬度达到HRC52-54；
步骤四、镜面抛光：对凹模的内腔进行粗抛、半精抛、精抛形成镜面抛光层，抛光精度达到Ra0.2以下；
步骤五、渗氮处理：对凹模进行渗氮处理，使表面硬度达到HRC65-72。
上述的模具原材料采用H13高耐热工具钢。
上述的步骤三中，热处理的具体步骤为：模具随炉升温至840℃～850℃，保温后，继续将模具升温到980℃～1000℃，保温二小时后油冷，模具进入回火炉后，在550±10℃，保温4小时后空冷，空冷到模具表面温度相对稳定在200℃～150℃时，进行第二次回火，在550℃保温4小时空冷。
上述的步骤四中，镜面抛光的具体步骤为：
步骤a、粗抛：用电磨头进行抛光，用直径Φ5mm、WA#400的砂轮去除白色热处理层，然后是手工油石研磨，条状油石加煤油作为润滑剂，按照#180、#240、#320、#400、#600、#800、#1000的顺序以70度的角位均衡的依次进行研磨；
步骤b、半精抛：砂纸配合较硬的木棒以70度角交叉地进行研磨，砂纸的号数依次为：#220、#320、#400、#600、#800、#1000；
步骤c、精抛：用抛光布轮混合钻石研磨粉或研磨膏进行研磨，研磨顺序是9#1800、#3000、#8000，接着用粘毡和钻石研磨膏进行抛光，顺序为#14000、#60000、#100000。
上述的步骤五中，渗氮处理的具体步骤为：将凹模放入温度为530℃～580℃的渗氮炉中，用煤油+氨气作为共渗剂；炉压为0.1006～0.1010MPa，氮化时间为4～6h，氮化后采用油冷，在模具表面形成渗氮层。
上述的渗氮处理中，煤油滴量为8～12mL/min。
本发明的一种用于加工气门嘴毛坯件的模具，通过在第二型腔与第一型腔之间设置第一缓冲型腔，第三型腔与第二型腔之间设置第二缓冲型腔，第一缓冲型腔和第二缓冲型腔的外周均为上大下小的锥面，使气门嘴毛坯件热挤压成型时，使铜料能够更流畅快速地流入到模具型腔中，减少了冷隔的风险；通过渗氮处理形成渗氮层，能够提高模具的表面硬度，从而提高模具的使用寿命；在型腔表面经抛光形成镜面抛光层，利于脱模，也能够提高产品表面的光滑度，提高产品质量和品相，减少后期的加工余量，对后续加工带来方便。
模具的制造方法简单，模具原材料在车削加工前经过锻压处理，保证材料分子结构紧实，通过镜面抛光提高模具型腔表面光滑度，通过热处理和渗氮处理提高模具的硬度，从而提高模具的使用寿命，从整体上降低生产成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A部放大图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图2所示为本发明的结构示意图，
其中的附图标记为：凹模1、镜面抛光层1a、渗氮层1b、第一型腔11、第二型腔12、第三型腔13、第一缓冲型腔14、第二缓冲型腔15、冲针2、撞击部21、针状部22、冲头3。
一种用于加工气门嘴毛坯件的模具，包括有凹模1、冲针2以及与冲针2相配合的冲头3，所述的凹模1内制有内腔，所述的内腔包括有从上至下设置的第一型腔11、第二型腔12以及第三型腔13，所述的第二型腔12的直径小于第一型腔11的直径，所述的第二型腔12与第一型腔11之间设置有第一缓冲型腔14，所述的第三型腔13的直径小于第二型腔12的直径，所述的第三型腔13与第二型腔12之间设置有第二缓冲型腔15，所述的第一缓冲型腔14和第二缓冲型腔15的外周均为上大下小的锥面，所述的内腔的表面经抛光形成镜面抛光层1a，所述的凹模1的表面经渗氮处理形成渗氮层1b；所述的冲针2包括有上端的撞击部21和下部的针状部22，所述的针状部22的外表面呈上大下小的锥面。
所述的第一缓冲型腔14的外周锥面的锥度(锥面与水平面之间的夹角)为60°；所述的第二缓冲型腔15的外周锥面的锥度为60°。
所述的撞击部21呈圆柱形结构。
所述的渗氮层1b的厚度为10μm至20μm。
冲头3下部的直径小于第一型腔11的直径。
本发明的模具，在第二型腔12与第一型腔11之间设置有第一缓冲型腔14，第三型腔13与第二型腔12之间设置有第二缓冲型腔15，且第一缓冲型腔14和第二缓冲型腔15的外周均为锥度为60°的锥面；如此结构使气门嘴毛坯件热挤压成型时，使铜料能够更流畅快速地流入到模具型腔中，减少了冷隔的风险。
模具经过渗氮处理在模具表面形成厚度为10um至20um的渗氮层1b，能够大大提高模具的表面硬度，从而提高模具的使用寿命(使模具寿命较以前增加了3倍)。并通过抛光在内腔的表面形成镜面抛光层1a，以提高内腔表面的光滑度，有利于脱模，也能够提高产品表面的光滑度，提高产品质量和品相，减少后期的加工余量，对后续加工带来方便，从整体上降低生产成本。
一种用于加工气门嘴毛坯件的模具的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、锻压：模具原材料在车削加工前经过锻压处理，保证材料分子结构紧实。模具原材料采用H13高耐热工具钢。
步骤二、车削成型：将模具原材料按照模具图纸尺寸车削成型，制成模具：凹模1、冲针2以及冲头3。
步骤三、热处理：将模具进行热处理，具体步骤为：模具随炉升温至840℃～850℃，保温后，继续将模具升温到980℃～1000℃，保温二小时后油冷，模具进入回火炉后，在550±10℃，保温4小时后空冷，空冷到模具表面温度相对稳定在200℃～150℃时，进行第二次回火，在550℃保温4小时空冷，使其硬度达到HRC52-54。
步骤四、镜面抛光：对凹模1的内腔进行粗抛、半精抛、精抛形成镜面抛光层1a，抛光精度达到Ra0.2以下；具体步骤为：
步骤a、粗抛：用电磨头进行抛光，用直径Φ5mm、WA#400的砂轮去除白色热处理层，然后是手工油石研磨，条状油石加煤油作为润滑剂，按照#180、#240、#320、#400、#600、#800、#1000的顺序以70度的角位均衡的依次进行研磨；
步骤b、半精抛：砂纸配合较硬的木棒以70度角交叉地进行研磨，砂纸的号数依次为：#220、#320、#400、#600、#800、#1000；
步骤c、精抛：用抛光布轮混合钻石研磨粉或研磨膏进行研磨，研磨顺序是9#1800(9μm)、#3000(6μm)、#8000(3μm)，接着用粘毡和钻石研磨膏进行抛光，顺序为#14000(1μm)、#60000(1/2μm)、#100000(1/4μm)。
步骤五、渗氮处理：对凹模1进行渗氮处理，具体步骤为：将凹模1放入温度为530℃～580℃的渗氮炉中，用煤油+氨气作为共渗剂，煤油滴量为8～12mL/min；炉压为0.1006～0.1010MPa，氮化时间为4～6h，氮化后采用油冷，在模具表面形成渗氮层1b；使表面硬度达到HRC65-72。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。
Claims (7)
1.一种用于加工气门嘴毛坯件的模具的制造方法，用于加工气门嘴毛坯件的模具包括有凹模(1)、冲针(2)以及与冲针(2)相配合的冲头(3)，所述的凹模(1)内制有内腔，其特征是：所述的内腔包括有从上至下设置的第一型腔(11)、第二型腔(12)以及第三型腔(13) ，所述的第二型腔(12)的直径小于第一型腔(11)的直径，所述的第二型腔(12)与第一型腔(11)之间设置有第一缓冲型腔(14)，所述的第三型腔(13)的直径小于第二型腔(12)的直径，所述的第三型腔(13)与第二型腔(12)之间设置有第二缓冲型腔(15)，所述的第一缓冲型腔(14)和第二缓冲型腔(15)的外周均为上大下小的锥面，所述的内腔的表面经抛光形成镜面抛光层(1a)，所述的凹模(1)的表面经渗氮处理形成渗氮层(1b)；所述的冲针(2)包括有上端的撞击部(21)和下部的针状部(22)，所述的针状部(22)的外表面呈上大下小的锥面；其制造方法包括以下步骤：
步骤一、锻压：模具原材料在车削加工前经过锻压处理；
步骤二、车削成型：将模具原材料按照模具图纸尺寸车削成型，制成模具：凹模(1)、冲针(2)以及冲头(3)；
步骤三、热处理：将模具进行热处理，使其硬度达到HRC52-54；热处理的具体步骤为：模具随炉升温至840℃～850℃，保温后，继续将模具升温到980℃～1000℃，保温二小时后油冷，模具进入回火炉后，在550± 10℃，保温4小时后空冷，空冷到模具表面温度相对稳定在200℃～150℃时，进行第二次回火，在550℃保温4小时空冷；
步骤四、镜面抛光：对凹模(1)的内腔进行粗抛、半精抛、精抛形成镜面抛光层(1a)，抛光精度达到Ra0.2以下；
步骤五、渗氮处理：对凹模(1)进行渗氮处理，使表面硬度达到HRC65-72；渗氮处理的具体步骤为：将凹模(1)放入温度为530℃～580℃的渗氮炉中，用煤油+氨气作为共渗剂；炉压为0 .1006～0 .1010 MPa，氮化时间为4～6h，氮化后采用油冷，在模具表面形成渗氮层(1b)。
2.根据权利要求1所述的一种用于加工气门嘴毛坯件的模具的制造方法，其特征是：所述的第一缓冲型腔(14)的外周锥面的锥度为60°；所述的第二缓冲型腔(15)的外周锥面的锥度为60°。
3.根据权利要求2所述的一种用于加工气门嘴毛坯件的模具的制造方法，其特征是：所述的撞击部(21)呈圆柱形结构。
4.根据权利要求3所述的一种用于加工气门嘴毛坯件的模具的制造方法，其特征是：所述的渗氮层(1b)的厚度为10μm 至20μm。
5.根据权利要求4所述的一种用于加工气门嘴毛坯件的模具的制造方法，其特征是：所述的模具原材料采用H13高耐热工具钢。
6.根据权利要求5所述的一种用于加工气门嘴毛坯件的模具的制造方法，其特征是：所述的步骤四中，镜面抛光的具体步骤为：
步骤a、粗抛：用电磨头进行抛光，用直径Φ5mm、WA # 400的砂轮去除白色热处理层，然后是手工油石研磨，条状油石加煤油作为润滑剂，按照#180 、 #240、#320、 #400 、 #600、#800 、#1000的顺序以70度的角位均衡的依次进行研磨；
步骤b、半精抛：砂纸配合较硬的木棒以70度角交叉地进行研磨，砂纸的号数依次为：#220、#320、#400 、#600 、 #800、 #1000；
步骤c、精抛：用抛光布轮混合钻石研磨粉或研磨膏进行研磨，研磨顺序是#1800、#3000、#8000，接着用粘毡和钻石研磨膏进行抛光，顺序为#14000、#60000、#100000。
7.根据权利要求6所述的一种用于加工气门嘴毛坯件的模具的制造方法，其特征是：所述的渗氮处理中，煤油滴量为8～12 mL/min。
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