CN110976856A - 一种金属粉末成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种金属粉末成形装置，涉及成形装置技术领域，包括模具、上套筒、下套筒、胚件外壳、上冲头和下冲头，模具内部设有上下连通的圆柱形孔和圆锥形孔，上套筒为与圆柱形孔相配合的圆柱形筒，上套筒中央设有通孔，下套筒为与圆锥形孔相配合的圆锥形筒，下套筒由多个套筒部件可拆卸连接而成，下套筒上表面能够与上套筒下表面相接触，下套筒上表面中央设有第一圆柱形凹槽，胚件外壳为与第一圆柱形凹槽相配合的圆柱形壳体，胚件外壳中央设有第二圆柱形凹槽，第二圆柱形凹槽与通孔直径相等，上冲头为与通孔配合的圆柱体冲头且能够上下移动，下冲头用于支撑下套筒且能够上下移动。降低脱模时产生的脱模力，提高产品成形的安全性和产品的完整性。

Description

一种金属粉末成形装置

技术领域

本发明涉及成形装置技术领域，特别是涉及一种金属粉末成形装置。

背景技术

粉末成形是使金属粉末体密实成具有一定形状、尺寸、密度和强度的坯块的工艺过程。它是粉末冶金工艺的基本工序之一。

粉末成形前一般要将金属粉末进行粉末预处理以符合成形的要求。混料时，一般须加入一定量的粉末成形添加剂。

粉末成形分粉末压制成形和粉末特殊成形两大类。

粉末压制成形又称粉末模压成形，简称压制，它是粉末冶金生产中最早采用的成形方法。18世纪末和19世纪初，俄国和英国就用钢模压制制造铂制品。随后，粉末压制成形方法逐渐完善，用来压制各种含油轴承、粉末冶金减摩制品、粉末冶金金机械结构零件等的压坯。20世纪30年代以来，粉末压制成形得到更大发展，压力机和模具设计等方面不断改进，能压制形状复杂零件，机械化和自动化程度更高。

一般的压制圆柱形胚件时，所采用的为圆形内孔，直上直下的模具，压制时配件在模具内直接压制成形，退模时直接用冲头顶出。该模具在压制一些特殊的金属粉末，如：纳米铝粉时，会产生大量的热，具有一定危险性。且该种压制方式在压制一些长度较长的胚件时会产生很大的退模力，有时甚至会超过压机的最大载荷，导致无法脱模。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属粉末成形装置，以解决上述现有技术存在的问题，大幅度降低脱模时产生的脱模力，提高了产品成形的安全性和产品的完整性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种金属粉末成形装置，包括模具、上套筒、下套筒、胚件外壳、上冲头和下冲头，所述模具内部设有上下连通的圆柱形孔和圆锥形孔，所述上套筒为与所述圆柱形孔相配合的圆柱形筒，所述上套筒中央设有通孔，所述下套筒为与所述圆锥形孔相配合的圆锥形筒，所述下套筒由多个套筒部件可拆卸连接而成，所述下套筒上表面能够与所述上套筒下表面相接触，所述下套筒上表面中央设有第一圆柱形凹槽，所述胚件外壳为与所述第一圆柱形凹槽相配合的圆柱形壳体，所述胚件外壳中央设有第二圆柱形凹槽，所述第二圆柱形凹槽与所述通孔直径相等，所述上冲头为与所述通孔配合的圆柱体冲头且能够上下移动，所述下冲头用于支撑所述下套筒且能够上下移动。

优选的，所述第一圆柱形凹槽侧壁上端设有环状凸起，所述环状突起的内径与所述通孔直径相等，所述胚件外壳上表面与所述环状突起下表面相接触。

优选的，各所述套筒部件包括底板和侧板，所述底板为扇形板，所述扇形板内水平设有与所述扇形板同轴的扇形凹槽，所述侧板固定连接在所述扇形板的圆弧端，当所述扇形板拼接为一圆形板时，各所述扇形凹槽拼接为一圆柱形凹槽且各所述侧板拼接为一圆锥形侧板。

优选的，所述扇形板的圆心角为90°，四个所述扇形板拼接为一圆形板。

优选的，所述金属粉末成形装置还包括定位件，所述定位件为圆柱体，所述圆柱体高度与所述扇形凹槽高度相等，所述圆柱体的底面半径与所述扇形凹槽的扇形半径相等，所述定位件用于将多个所述套筒部件连接为所述下套筒。

优选的，所述下冲头为圆柱体冲头，所述下冲头的底面直径小于所述圆锥形孔的顶端直径。

优选的，所述下冲头与所述通孔同轴心。

优选的，所述上冲头与所述通孔为过盈配合。

优选的，所述上冲头与所述通孔的过盈值为0.1～0.2mm。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供一种金属粉末成形装置，利用下套筒与模具的锥面结构，在胚件压制成形后进行脱模时，能够大幅降低脱模力，并在下套筒内设置一胚件外壳，将胚件通过上冲头压制到胚件外壳内，在胚件外壳内成形，脱模时，胚件与模具是分离的，没有接触，不会产生相对摩擦，极大地提高了作业的安全性，由于胚件是压制在胚件外壳内，避免了原有胚件脱模时与模具相对摩擦而对胚件造成损坏的弊端，提高了产品的完整性。

附图说明

图1是本发明提供的金属粉末成形装置的剖面结构图；

图2是本发明提供的金属粉末成形装置中套筒部件的剖面结构图。

图中：1-模具、2-上套筒、3-下套筒、4-胚件外壳、5-上冲头、6-下冲头、7-圆柱形孔、8-圆锥形孔、9-通孔、10-套筒部件、11-第一圆柱形凹槽、12-第二圆柱形凹槽、13-环状凸起、14-底板、15-侧板、16-扇形凹槽、17-定位件、18-金属粉末。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种金属粉末成形装置，以解决现有技术存在的问题，大幅度降低脱模时产生的脱模力，提高了产品成形的安全性和产品的完整性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1～2所示，本实施例提供一种金属粉末成形装置，包括模具1、上套筒2、下套筒3、胚件外壳4、上冲头5和下冲头6，模具1内部设有上下连通的圆柱形孔7和圆锥形孔8，上套筒2为与圆柱形孔7相配合的圆柱形筒，上套筒2中央设有通孔9，下套筒3为与圆锥形孔8相配合的圆锥形筒，下套筒3由多个套筒部件10可拆卸连接而成，下套筒3上表面能够与上套筒2下表面相接触，下套筒3上表面中央设有第一圆柱形凹槽11，胚件外壳4为与第一圆柱形凹槽11相配合的圆柱形壳体，胚件外壳4中央设有第二圆柱形凹槽12，第二圆柱形凹槽12与通孔9直径相等，上冲头5为与通孔9配合的圆柱体冲头且能够上下移动，下冲头6用于支撑下套筒3且能够上下移动。

工作前调试压机上冲头5和模具1、上套筒2、下套筒3以及胚件外壳4之间的位置关系，使上冲头5与模具1、上套筒2、下套筒3以及胚件外壳4的轴线在同一直线上。

将下套筒3拆开，将胚件外壳4放入至下套筒3内后将下套筒3组装好，用二甲基硅油涂抹下套筒3的外侧壁和模具1的内壁，将组装好的下套筒3放到下冲头6上，并保证两者同轴，启动压机，设置参数压制力150吨，开始压制，下冲头6上升，直至下套筒3的外锥面与圆锥形孔8的锥面完全贴合时停止；从模具1上面装入上套筒2，至上套筒2的底面与下套筒3的顶面完全接触；倒入金属粉末18，上冲头5向下压，上冲头5底面推动金属粉末18上表面，使金属粉末18逐渐压缩至胚件外壳4内，直至上冲头5上的压力值达到预设压力值150吨，开始保压；保压结束后，上冲头5和下冲头6同时同速向下运动，上冲头5推动下套筒3向下运动，下套筒3的外锥面逐渐脱离圆锥形孔8的锥面，直至下套筒3的顶面完全脱离模具1的下表面时停止；取出下套筒3和上套筒2，将下套筒3拆开，取出胚件外壳4，胚件已经完整的压制在胚件外壳4内。下套筒3由多个套筒部件10可拆卸连接而成的结构设计可以有效消除压制时产生的残余应力，胚件能够更好地成形。工作过程中，脱模力由原始模具的70吨下降至6吨，极大地减小了脱模力，提高了作业的安全性，并且，胚件外表面在胚件外壳4内，未与模具1内壁接触，不会与模具1产生相对摩擦而对胚件造成损坏，提高了产品的完整性。

如图1所示，第一圆柱形凹槽11侧壁上端设有环状凸起13，环状凸起13的内径与通孔9直径相等，胚件外壳4上表面与环状凸起13下表面相接触。环状凸起13的设置，使胚件外壳4安放在第一圆柱形凹槽11内更加稳定。

如图2所示，各套筒部件10包括底板14和侧板15，底板14为扇形板，扇形板内水平设有与扇形板同轴的扇形凹槽16，侧板15固定连接在扇形板的圆弧端，当扇形板拼接为一圆形板时，各扇形凹槽16拼接为一圆柱形凹槽且各侧板15拼接为一圆锥形侧板。

扇形板的圆心角为90°，四个扇形板拼接为一圆形板。但是，在本发明中，扇形板的圆心角并不局限于90°，能够拼接为一圆形板的多个其他角度的扇形板均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，金属粉末成形装置还包括定位件17，定位件17为圆柱体，圆柱体高度与扇形凹槽16高度相等，圆柱体的底面半径与扇形凹槽16的扇形半径相等，定位件17用于将多个套筒部件10连接为下套筒3。通过将定位件17卡接于各扇形凹槽16内，可以便捷的将各套筒部件10组合拼装为下套筒3。

如图1所示，下冲头6为圆柱体冲头，下冲头6的底面直径小于圆锥形孔8的顶端直径，便于下冲头6顶托着下套筒3进入圆锥形孔8。

下冲头6与通孔9同轴心，使得压制过程中下套筒3受力更加均匀，避免对下套筒3造成挤压变形，影响胚件的压制成形质量。

上冲头5与通孔9为过盈配合。

上冲头5与通孔9的过盈值为0.1～0.2mm。

将上冲头5与通孔9设置为过盈配合，其过盈值为0.1～0.2mm，能够保证上冲头5能够较为容易的压制金属粉末同时保证金属粉末不会从通孔9中大量漏出，节省材料，并保证胚件压制成形质量。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

综上所述：本发明公开一种金属粉末成形装置，涉及成形装置技术领域，包括模具、上套筒、下套筒、胚件外壳、上冲头和下冲头，模具内部设有上下连通的圆柱形孔和圆锥形孔，上套筒为与圆柱形孔相配合的圆柱形筒，上套筒中央设有通孔，下套筒为与圆锥形孔相配合的圆锥形筒，下套筒由多个套筒部件可拆卸连接而成，下套筒上表面能够与上套筒下表面相接触，下套筒上表面中央设有第一圆柱形凹槽，胚件外壳为与第一圆柱形凹槽相配合的圆柱形壳体，胚件外壳中央设有第二圆柱形凹槽，第二圆柱形凹槽与通孔直径相等，上冲头为与通孔配合的圆柱体冲头且能够上下移动，下冲头用于支撑下套筒且能够上下移动。降低脱模时产生的脱模力，提高产品成形的安全性和产品的完整性。

Claims (9)

1.一种金属粉末成形装置，其特征在于：包括模具、上套筒、下套筒、胚件外壳、上冲头和下冲头，所述模具内部设有上下连通的圆柱形孔和圆锥形孔，所述上套筒为与所述圆柱形孔相配合的圆柱形筒，所述上套筒中央设有通孔，所述下套筒为与所述圆锥形孔相配合的圆锥形筒，所述下套筒由多个套筒部件可拆卸连接而成，所述下套筒上表面能够与所述上套筒下表面相接触，所述下套筒上表面中央设有第一圆柱形凹槽，所述胚件外壳为与所述第一圆柱形凹槽相配合的圆柱形壳体，所述胚件外壳中央设有第二圆柱形凹槽，所述第二圆柱形凹槽与所述通孔直径相等，所述上冲头为与所述通孔配合的圆柱体冲头且能够上下移动，所述下冲头用于支撑所述下套筒且能够上下移动。

2.根据权利要求1所述的金属粉末成形装置，其特征在于：所述第一圆柱形凹槽侧壁上端设有环状凸起，所述环状突起的内径与所述通孔直径相等，所述胚件外壳上表面与所述环状突起下表面相接触。

3.根据权利要求1所述的金属粉末成形装置，其特征在于：各所述套筒部件包括底板和侧板，所述底板为扇形板，所述扇形板内水平设有与所述扇形板同轴的扇形凹槽，所述侧板固定连接在所述扇形板的圆弧端，当所述扇形板拼接为一圆形板时，各所述扇形凹槽拼接为一圆柱形凹槽且各所述侧板拼接为一圆锥形侧板。

4.根据权利要求3所述的金属粉末成形装置，其特征在于：所述扇形板的圆心角为90°，四个所述扇形板拼接为一圆形板。

5.根据权利要求3所述的金属粉末成形装置，其特征在于：所述金属粉末成形装置还包括定位件，所述定位件为圆柱体，所述圆柱体高度与所述扇形凹槽高度相等，所述圆柱体的底面半径与所述扇形凹槽的扇形半径相等，所述定位件用于将多个所述套筒部件连接为所述下套筒。

6.根据权利要求1所述的金属粉末成形装置，其特征在于：所述下冲头为圆柱体冲头，所述下冲头的底面直径小于所述圆锥形孔的顶端直径。

7.根据权利要求6所述的金属粉末成形装置，其特征在于：所述下冲头与所述通孔同轴心。

8.根据权利要求1所述的金属粉末成形装置，其特征在于：所述上冲头与所述通孔为过盈配合。

9.根据权利要求8所述的金属粉末成形装置，其特征在于：所述上冲头与所述通孔的过盈值为0.1～0.2mm。

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