CN111203534A - 金刚石钻头生产模具及金刚石钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热压金刚石钻头制造设备技术领域，尤其是涉及一种金刚石钻头生产模具及金刚石钻头。金刚石钻头生产模具包括底模、芯模和钢体；底模用于放置金刚石切削体和胎体合金粉末；芯模包括圆柱段和圆台段，圆柱段与底模固定连接，圆台段与圆柱段固定连接，圆台段的下底与圆柱段的上表面重合；钢体能够套设在圆台段上，且钢体配置成在初始状态下，其下端位于圆台段的两端之间，在烧结后降至常温状态下，其下端位于圆台段与圆柱段的连接处；圆台段的锥度为K，K＝2X常规高温:H降。通过设计具有合适锥度的圆台段，能够尽可能地减小高温阶段钢体和芯模之间的间隙的实际大小，从而能够有效缓解烧结压力的泄漏现象，减少胎体中粘结材料的大量流失。
Description
技术领域
本发明涉及热压金刚石钻头制造设备技术领域，尤其是涉及一种金刚石钻头生产模具及金刚石钻头。
背景技术
热压金刚石钻头是目前钻探中应用最为广泛的工具，保径能力则是金刚石钻头性能的重要方面。
目前，常规热压金刚石钻头生产中，采用石墨做成圆柱状的芯模，采用45号钢做成空心圆柱形的钢体，在底模和芯模之间装入金刚石切削体和胎体粉末后，压入钢体，此时，钢体完全套在芯模上，且钢体与芯模之间具有装配间隙，然后进行热压烧结。热压烧结过程是随着温度上升，逐步增大烧结压力，直到最后保持恒温恒压烧结。随着温度升高，压力也逐步升高，被烧结的胎体粉末逐步收缩，高度降低，钢体沿压力方向下行；而钢体随着温度升高逐步膨胀，内径逐渐增大，由于45号钢的热膨胀系数远大于石墨，钢体和芯模之间的间隙随着温度升高而增大，造成烧结压力严重泄漏和胎体中粘结材料大量流失，胎体的成分变化严重，最终造成钻头成品内径强度和耐磨性降低，影响对金刚石和超硬保径材料的粘结能力。
现有技术中，芯模的直径为d芯模，
其中，d0为待生产的金刚石钻头的内径，α胎体为胎体合金膨胀系数，α石墨为石墨膨胀系数，t凝固为热压烧结降温阶段的钻头胎体合金凝固点温度，t常温为常温温度；
在常温下，钢体的下端的内径为d常规钢体，d常规钢体＝d芯模+2X装配，其中，X装配为升温烧结前钢体内壁与芯模外壁之间的装配间隙；
钢体在热压烧结最高保温阶段发生热膨胀后的直径为d钢体高温，d钢体高温＝d常规钢体[1+α钢体(t烧结-t常温)]，其中，α钢体为钢体膨胀系数，t烧结为热压烧结最高保温阶段的温度；芯模在热压烧结最高保温阶段发生热膨胀后的直径为d芯模高温，d芯模高温＝d芯模[1+α石墨(t烧结-t常温)]；热压烧结最高保温阶段下，钢体与芯模之间的间隙为X常规高温，
2X常规高温＝d钢体高温-d芯模高温
＝d芯模(α钢体-α石墨)·(t烧结-t常温)+2X装配·α钢体·(t烧结-t常温)
由此可知，随着t烧结的增大，X常规高温会明显增大。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种金刚石钻头生产模具，以缓解现有技术中存在的在烧结过程中，钢体和芯模之间的间隙随着温度升高而增大，导致烧结压力严重泄漏和胎体中粘结材料大量流失的技术问题。
本发明的第二目的在于提供一种金刚石钻头，以缓解现有技术中存在的因在烧结过程中，钢体和芯模之间的间隙随着温度升高而增大，导致烧结压力严重泄漏和胎体中粘结材料大量流失而造成所生产的金刚石钻头的内径强度和耐磨性降低的技术问题。
基于上述第一目的，本发明提供了一种金刚石钻头生产模具，包括底模、芯模和钢体；所述底模用于放置金刚石切削体和胎体合金粉末；所述芯模包括圆柱段和圆台段，所述圆柱段与所述底模固定连接，所述圆台段与所述圆柱段固定连接，所述圆台段的下底与所述圆柱段的上表面重合；所述钢体能够套设在所述圆台段上，且所述钢体配置成在初始状态下，其下端位于圆台段的两端之间，在烧结后降至常温状态下，其下端位于所述圆台段与所述圆柱段的连接处；
所述圆台段的锥度为K，K＝2X常规高温:H降，其中，X常规高温为热压烧结最高保温阶段所述钢体与所述芯模之间的间隙，H降为所述钢体在热压烧结后下降的高度，H降＝aH胎体，H胎体为待加工的金刚石钻头的工作层的高度，a为系数，a的范围为1.5～2。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述钢体包括一体成型设置的等径段和扩径段，所述等径段位于所述扩径段的上方，且所述等径段的内径与所述扩径段的最小内径相等，在所述初始状态下，所述扩径段的最大内径小于所述芯模的圆台段的最大外径，且所扩径段的内壁与所述圆台段的外壁之间具有装配间隙。
进一步地，在某些可选的实施方案中，在所述初始状态下，所述钢体的下端的内径为d'钢体，d'钢体＝d常规钢体-2X常规高温；其中，
其中，d0为待生产的金刚石钻头的内径，α胎体为胎体合金膨胀系数，α石墨为石墨膨胀系数，t凝固为热压烧结降温阶段的钻头胎体合金凝固点温度，t常温为常温温度；X常规高温为热压烧结最高保温阶段下，所述钢体与所述芯模之间的间隙；X装配为升温烧结前钢体内壁与芯模外壁之间的装配间隙；d常规钢体为现有技术中在初始状态下的钢体的下端的内径；
在所述初始状态下，所述芯模的圆柱段的直径为d圆柱段，d圆柱段＝d芯模，所述芯模在热压烧结最高保温阶段发生热膨胀后的直径为d'芯模高温，d'芯模高温＝d芯模高温＝d芯模[1+α石墨(t烧结-t常温)]；
所述钢体在热压烧结最高保温阶段发生热膨胀后的直径为d'钢体高温，d'钢体高温＝[1+α钢体(t烧结-t常温)]×(d芯模+2X装配-2X常规高温)，其中α钢体为钢体膨胀系数，t烧结为热压烧结最高保温阶段的温度；
2X专利高温＝d'钢体高温-d'芯模高温；
2X专利高温＝d'钢体高温-d'芯模高温＝2X装配[1+α钢体(t烧结-t常温)]-2X常规高温×α钢体(t烧结-t常温)。
进一步地，在某些可选的实施方案中，在热压烧结最高保温阶段，所述钢体的扩径段的内壁与所述芯模的圆台段的外壁之间间隙设置。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述底模为圆形槽，所述圆柱段固定安装在所述圆形槽的槽底的上表面；
还包括底环，所述底环固定安装在所述圆形槽的槽底的上表面，所述芯模的外壁、所述底环的上表面与所述圆形槽的内壁之间形成用于放置金刚石切削体和胎体粉末的环形槽。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述圆柱段的中心线穿过所述底模的圆心。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述钢体的下端端面呈锯齿状。
进一步地，在某些可选的实施方案中，所述圆台段的上端面设置有倒角，所述钢体的下端面设置有倒角。
基于上述第二目的，本发明还提供了一种金刚石钻头，所述金刚石钻头采用所述的金刚石钻头生产模具制备。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要在于：
基于该结构，本发明提供的金刚石钻头生产模具，在使用时，将金刚石切削体和胎体粉末放置在底模中，压实，然后将钢体套设在圆台段上，在初始状态下，也就是在未进行高温烧结状态下，钢体的下端位于圆台段的两端之间，随着温度升高，压力也逐步升高，被烧结的胎体粉末逐步收缩，高度降低，钢体烧结后下降的高度为H降，同时，随着温度升高，钢体膨胀，钢体的内径增大，使得钢体能够沿着圆台段的侧壁向靠近圆柱段的方向移动，也就是说，随着钢体的内径增大，钢体的内壁贴着圆台段的侧壁向靠近圆柱段的方向移动，直到在烧结后降至常温状态下，钢体的下端位于圆台段与圆柱段的连接处。根据生产要求，例如，根据待生产的金刚石钻头的内径、胎体性能及原材料特性，估算出理论上的X常规高温和H降，然后根据K＝2X常规高温:H降，计算得出圆台段的锥度，因此，在采用本发明提供的金刚石钻头生产模具生产金刚石钻头的高温烧结过程中，通过设计具有合适锥度的圆台段，能够尽可能地减小高温阶段钢体和芯模之间的间隙的实际大小，从而能够有效缓解烧结压力的泄漏现象，减少胎体中粘结材料的大量流失。
本发明提供的金刚石钻头，由于是采用本发明提供的金刚石钻头生产模具所制备的，在制备过程中能够尽可能地减小高温阶段钢体和芯模之间的间隙，从而能够有效缓解烧结压力的泄漏现象，减少胎体中粘结材料的大量流失，所制备的金刚石钻头具有较强的内径强度和耐磨性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明实施例一提供的金刚石钻头生产模具的结构示意图(初始状态)；
图2为本发明实施例一提供的金刚石钻头生产模具的结构示意图(高温高压烧结状态)；
图3为本发明实施例一提供的金刚石钻头生产模具的结构示意图(烧结后降至常温状态)；
图4为本发明实施例一提供的金刚石钻头生产模具中的钢体的结构示意图；
图5为采用本发明实施例一提供的金刚石钻头生产模具生产的金刚石钻头在未加工状态下的示意图；
图6为本发明实施例二提供的金刚石钻头的结构示意图。
图标：100-底环；101-底模；102-芯模；103-钢体；104-圆柱段；105-圆台段；106-等径段；107-扩径段；108-锯齿。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
实施例一
参见图1至图5所示，本实施例提供了一种金刚石钻头生产模具，包括底模101、芯模102和钢体103；底模101用于放置金刚石切削体和胎体合金粉末；芯模102包括圆柱段104和圆台段105，圆柱段104与底模101固定连接，圆台段105与圆柱段104固定连接，圆台段105的下底与圆柱段104的上表面重合；钢体103能够套设在圆台段105上，且钢体103配置成在初始状态下，其下端位于圆台段105的两端之间，在烧结后降至常温状态下，其下端位于圆台段105与圆柱段104的连接处；圆台段105的锥度为K，K＝2X常规高温:H降，其中，X常规高温为热压烧结最高保温阶段钢体103与芯模102之间的间隙，H降为钢体103在热压烧结后下降的高度，H降＝aH胎体，H胎体为待加工的金刚石钻头的工作层的高度，a为系数，a的范围为1.5～2。
基于该结构，本发明实施例提供的金刚石钻头生产模具，在使用时，将金刚石切削体和胎体粉末放置在底模101中，压实，然后将钢体103套设在圆台段105上，在初始状态下，也就是在未进行高温烧结状态下，钢体103的下端位于圆台段105的两端之间，随着温度升高，压力也逐步升高，被烧结的胎体粉末逐步收缩，高度降低，钢体103烧结后下降的高度为H降，同时，随着温度升高，钢体103膨胀，钢体103的内径增大，使得钢体103能够沿着圆台段105的侧壁向靠近圆柱段104的方向移动，也就是说，随着钢体103的内径增大，钢体103的内壁贴着圆台段105的侧壁向靠近圆柱段104的方向移动，直到在烧结后降至常温状态下，钢体103的下端位于圆台段105与圆柱段104的连接处。根据生产要求，例如，根据待生产的金刚石钻头的内径、胎体性能及原材料特性，估算出理论上的X常规高温和H降，然后根据K＝2X常规高温:H降，计算得出圆台段105的锥度，因此，在采用本发明提供的金刚石钻头生产模具生产金刚石钻头的高温烧结过程中，通过设计具有合适锥度的圆台段105，能够尽可能地减小高温阶段钢体103和芯模102之间的间隙的实际大小，从而能够有效缓解烧结压力的泄漏现象，减少胎体中粘结材料的大量流失。
应该理解的是，本实施例中的钢体103不是重复利用的，而是每生产一个金刚石钻头，就需要用一个钢体103，在烧结之后，钢体103与胎体形成一体，从而构成金刚石钻头。下次再生产金刚石钻头时，需要使用新的钢体103。
在某些可选的实施方案中，钢体103包括一体成型设置的等径段106和扩径段107，等径段106位于扩径段107的上方，且等径段106的内径与扩径段107的最小内径相等，在初始状态下，扩径段107的最大内径小于芯模102的圆台段105的最大外径，且所扩径段107的内壁与圆台段105的外壁之间具有装配间隙。
本实施例中，扩径段107为空心圆台，该空心圆台的锥度与圆台段105的锥度相等。在初始状态下，扩径段107的最大内径小于芯模102的圆台段105的最大外径，且所扩径段107的内壁与圆台段105的外壁之间具有装配间隙，这样的方式能够保证钢体103的下端位于芯模102的圆台段105的两端之间。
在初始状态下，钢体的下端的内径为d'钢体，d'钢体＝d常规钢体-2X常规高温；其中，
其中，d0为待生产的金刚石钻头的内径，α胎体为胎体合金膨胀系数，α石墨为石墨膨胀系数，t凝固为热压烧结降温阶段的钻头胎体合金凝固点温度，t常温为常温温度；X常规高温为现有技术中热压烧结最高保温阶段下，钢体与芯模之间的间隙；X装配为升温烧结前钢体内壁与芯模外壁之间的装配间隙；d常规钢体为现有技术中在初始状态下的钢体的下端的内径；在初始状态下，芯模的圆柱段的直径为d圆柱段，d圆柱段＝d芯模，芯模在热压烧结最高保温阶段发生热膨胀后的直径为d'芯模高温，d'芯模高温＝d芯模高温＝d芯模[1+α石墨(t烧结-t常温)]；钢体在热压烧结最高保温阶段发生热膨胀后的直径为d'钢体高温，d'钢体高温＝[1+α钢体(t烧结-t常温)]×(d芯模+2X装配-2X常规高温)，其中，α钢体为钢体膨胀系数，t烧结为热压烧结最高保温阶段的温度；2X专利高温＝d'钢体高温-d'芯模高温。
α胎体＝Σ(α元素×wt％)，计算后与α钢体接近，t凝固通常为820℃～880℃，t常温按20℃计算，α石墨为2×10-6/℃，α钢体为15.5×10-6/℃，t烧结通常控制在900℃～950℃，但是由于温控往往达不到理想状态，瞬间的温度超出保温范围20℃左右非常普遍，因此，理论计算时，t烧结按960℃计算。
在现有技术中，随着金刚石钻头内径的增大，X常规高温增大较多。例如，采用现有的模具生产d0为80mm的金刚石钻头，X装配设定为0.1mm，在烧结高温阶段，钢体103与芯模102之间的间隙就会由0.1mm增大至0.618mm，这种情况会发生较大的烧结压力粉料泄漏。
而本实施例中，通过设计具有合适锥度的圆台段105，并配合设计在常温下，钢体103的下端的内径d'以及钢体103在热压烧结最高保温阶段发生热膨胀后的直径d'钢体高温，能够尽可能地减小高温阶段钢体103和芯模102之间的间隙的实际大小，从而能够有效缓解烧结压力的泄漏现象，减少胎体中粘结材料的大量流失。
本实施例中，2X专利高温＝d'钢体高温-d'芯模高温，代入计算后，得到：
2X专利高温＝2X装配·[1+α钢体(t烧结-t常温)]-2X常规高温·α钢体(t烧结-t常温)，实际上，由于α钢体为15.5×10-6/℃，α钢体(t烧结-t常温)的数量级为103，目前热压金刚石钻头的内径通常都在300mm以内，使X常规高温小于4。因此，本实施例中的2X专利高温近似等于2.03X装配-3×10-2X常规高温，即X专利高温＝1.015X装配-0.015X常规高温，其中，X装配>X专利高温>0。
钻头烧结前装配过程中，一般对粉末颗粒群施加轻锤击，使粉末达到最大堆积密度，称为粉末压实密度，记作ρ粉末；烧结后形成胎体合金密度增大，记作ρ胎体。粉末压实密度除了取决于原料的密度外，很大程度上与粉末颗粒的形状、粒度与粒度分布、干燥程度(含水率)、粉末颗粒的表面状态等因素。形状不规则的粉末比形状规则的粉末松装密度小；粉末的形状越不规则，松装密度越低，其原因之一是粉末越不规则，其比表面积越大，颗粒间的摩擦力越大，因而松装密度较低；同样，粉末颗粒越小，其比表面积越大，所以越细的粉末松装密度就越低。因此ρ粉末与ρ胎体之间的关系不一而同。ρ粉末与ρ胎体之间的变化体现在胎体粉末烧结体高度的变化，称为高度收缩比，高度收缩比＝装配后胎体粉末烧结体高度：烧结后的胎体的高度。
根据多年钻头制作经验，高度收缩比＝2.5～3，代入具体参数后，得到K＝(0.013d芯模+2.03X装配):H降。
应当理解的是，在实际生产中，由于钻头胎体性能要不同地层和钻进要求，钻头胎体配方很多，其组分构成变化较多，同时购料渠道变化导致粉末特性变化，H降应随实际合金烧结前后密度关系及H胎体作调整，X装配应随实际加工精度做调整，即生产每种特定的钻头，需要对芯模102进行具体设计。
在某些可选的实施方案中，在热压烧结最高保温阶段，钢体103的扩径段107的内壁与芯模102的圆台段105的外壁之间间隙设置。
可选地，本实施例中，在热压烧结最高保温阶段，钢体103的扩径段107的内壁与芯模102的圆台段105的外壁之间的间隙不大于X装配。
采用本实施例提供的金刚石钻头生产模具进行生产时，在热压烧结最高保温阶段，钢体103的扩径段107的内壁与芯模102的圆台段105的外壁之间的间隙与X装配近似相等，也就是说，在采用本实施例提供的金刚石钻头生产模具生产金刚石钻头的高温烧结过程中，能够保证高温阶段钢体103和芯模102之间的间隙的实际大小与X装配的大小近似相等，从而能够有效缓解烧结压力的泄漏现象，减少胎体中粘结材料的大量流失。
可选地，采用本实施例提供的金刚石钻头生产模具生产金刚石钻头时，在热压烧结最高保温阶段，钢体103的扩径段107的内壁与芯模102的圆台段105的外壁之间的间隙能够控制在0.1mm以内，相对于现有技术而言，间隙明显减小。
在某些可选的实施方案中，钢体103的外壁与底模101的内壁之间间隙设置，可选地，钢体103的外壁与底模101的内壁之间的间隙X外圈为0.1mm～0.2mm。
由于烧结后钢体103会发生热膨胀，为了保证钢体103能够顺利进入底模101和芯模102之间的环形槽中，且在烧结膨胀后外径不会挤压底模101的内壁，钢体103的外壁与底模101的内壁之间的间隙要根据两者不同的膨胀系数进行计算后设置，且在高温烧结阶段一般保证在0.1mm～0.2mm。低温阶段的间隙是根据高温间隙推算出来的。
需要说明的是，X外圈的大小不仅局限于以上数值范围，也可以根据实际生产需要自由选择其他数值。
在某些可选的实施方案中，底模101为圆形槽，圆柱段104固定安装在圆形槽的槽底的上表面，本实施例提供的金刚石钻头生产模具还包括底环100，底环100固定安装在圆形槽的槽底的上表面，芯模102的外壁、底环100的上表面与圆形槽的内壁之间形成用于放置金刚石切削体和胎体粉末的环形槽。
在某些可选的实施方案中，圆柱段104的中心线穿过底模101的圆心。这样的方式能够保证生产出来的金刚石钻头的横截面的形状为圆环形。
在某些可选的实施方案中，钢体103的下端端面呈锯齿状。这种锯齿基本形状要与底环100形状相匹配，以保证粉末合金烧结体各部分烧结高度基本相同，从而保证形成的胎体合金都能达到理想的致密程度，保证胎体性能符合设计要求。同时，钢体103的下端端面要设计小锯齿，用来增大钢体103的下端端面与金刚石切削体及胎体合金粉末的接触面积，从而能够保证烧结后钢体103与胎体合金结合得更加紧密，并且在烧结完成后的冷却过程中，锯齿108产生足够结构阻力抵抗胎体和钢体103因膨胀系数不同而产生的局部应力，防止在钢体103与胎体结合面上产生分层和裂纹。
在某些可选的实施方案中，芯模圆台段105的上端面设置有倒角，钢体103的下端面设置有倒角。
本实施例中，钢体103的下端表面与内壁之间设置有倒角，钢体103的下端表面与外壁之间也设置有倒角。
通过设置倒角，便于将钢体103装配套设在芯模102的圆台段105上，并防止钢体刮擦芯模时刮下石墨粉落入合金粉末烧结体上形成杂质，影响胎体质量和性能。
参见图3所示，在烧结后降至常温状态时，钢体103收缩，箍紧芯模102，对胎体产生挤压作用，使得胎体超出钢体103内壁的台阶部分的宽度W台阶进一步减小，即W台阶<X专利高温，从而使得生产出的金刚石钻头具有较强的内径强度和耐磨性。
实施例二
参见图6所示，本实施例提供了一种金刚石钻头，本实施例提供的金刚石钻头是采用本发明实施例一提供的金刚石钻头生产模具制备的。
本实施例提供的金刚石钻头，由于是采用本发明实施例一提供的金刚石钻头生产模具所制备的，在制备过程中能够尽可能地减小高温阶段钢体103和芯模102之间的间隙，从而能够有效缓解烧结压力的泄漏现象，减少胎体中粘结材料的大量流失，所制备的金刚石钻头具有较强的内径强度和耐磨性。
需要说明的是，在实际生产中，当烧结后降温并脱模后，还需要根据所生产的金刚石钻头的标准对钢体103进行进一步加工，包括局部加大内径和减小外径，形成目标内径过渡到钻头内径的平滑锥面，以及目标外径过渡到钻头外径的平滑锥面，还包括加工连接螺纹等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种金刚石钻头生产模具，其特征在于，包括底模、芯模和钢体；所述底模用于放置金刚石切削体和胎体合金粉末；所述芯模包括圆柱段和圆台段，所述圆柱段与所述底模固定连接，所述圆台段与所述圆柱段固定连接，所述圆台段的下底与所述圆柱段的上表面重合；所述钢体能够套设在所述圆台段上，且所述钢体配置成在初始状态下，其下端位于圆台段的两端之间，在烧结后降至常温状态下，其下端位于所述圆台段与所述圆柱段的连接处；
所述圆台段的锥度为K，K＝2X常规高温:H降，其中，X常规高温为现有技术中热压烧结最高保温阶段所述钢体与所述芯模之间的间隙，H降为所述钢体在热压烧结后下降的高度，H降＝aH胎体，H胎体为待加工的金刚石钻头的工作层的高度，a为系数，a的范围为1.5～2。
2.根据权利要求1所述的金刚石钻头生产模具，其特征在于，所述钢体包括一体成型设置的等径段和扩径段，所述等径段位于所述扩径段的上方，且所述等径段的内径与所述扩径段的最小内径相等，在所述初始状态下，所述扩径段的最大内径小于所述芯模的圆台段的最大外径，且所扩径段的内壁与所述圆台段的外壁之间具有装配间隙。
3.根据权利要求2所述的金刚石钻头生产模具，其特征在于，在所述初始状态下，所述钢体的下端的内径为d'钢体，d'钢体＝d常规钢体-2X常规高温；其中，
其中，d0为待生产的金刚石钻头的内径，α胎体为胎体合金膨胀系数，α石墨为石墨膨胀系数，t凝固为热压烧结降温阶段的钻头胎体合金凝固点温度，t常温为常温温度；X常规高温为热压烧结最高保温阶段下，所述钢体与所述芯模之间的间隙；X装配为升温烧结前钢体内壁与芯模外壁之间的装配间隙；d常规钢体是现有技术钢体的下端的内径；
在所述初始状态下，所述芯模的圆柱段的直径为d圆柱段，d圆柱段＝d芯模，所述芯模在热压烧结最高保温阶段发生热膨胀后的直径为d'芯模高温，d'芯模高温＝d芯模高温＝d芯模[1+α石墨(t烧结-t常温)]；
所述钢体在热压烧结最高保温阶段发生热膨胀后的直径为d'钢体高温，d'钢体高温＝[1+α钢体(t烧结-t常温)]×(d芯模+2X装配-2X常规高温)，其中α钢体为钢体膨胀系数，t烧结为热压烧结最高保温阶段的温度；
2X专利高温＝d'钢体高温-d'芯模高温。
4.根据权利要求2所述的金刚石钻头生产模具，其特征在于，在热压烧结最高保温阶段，所述钢体的扩径段的内壁与所述芯模的圆台段的外壁之间的间隙不大于X装配。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的金刚石钻头生产模具，其特征在于，所述底模为圆形槽，所述圆柱段固定安装在所述圆形槽的槽底的上表面；
还包括底环，所述底环固定安装在所述圆形槽的槽底的上表面，所述芯模的外壁、所述底环的上表面与所述圆形槽的内壁之间形成用于放置金刚石切削体和胎体粉末的环形槽。
6.根据权利要求5所述的金刚石钻头生产模具，其特征在于，所述圆柱段的中心线穿过所述底模的圆心。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的金刚石钻头生产模具，其特征在于，所述钢体的下端端面呈锯齿状。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的金刚石钻头生产模具，其特征在于，所述圆台段的上端面设置有倒角，所述钢体的下端面设置有倒角。
9.一种金刚石钻头，其特征在于，所述金刚石钻头采用如权利要求1至8中任一项所述的金刚石钻头生产模具制备。
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