CN112720799B - 一种匣钵压制成型方法、设备及匣钵 - Google Patents

一种匣钵压制成型方法、设备及匣钵 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种匣钵压制成型方法，其包括：将匣钵粉料按照预设高度布料在模框、底部下模芯和侧部下模形成的模腔中；底部下模芯和侧部下模将位于其上方的匣钵粉料分为底部粉料集合体和侧边粉料集合体；上模芯向所述模腔压下，底部下模芯保持不动，侧部下模向上顶起，通过上模芯、底部下模芯和侧部下模的相对运动压制形成匣钵；压制过程中，所述底部粉料集合体和侧边粉料集合体的压缩比保持相同。相应的，本发明还公开了一种匣钵压制成型设备和一种匣钵。实施本发明，可有效提升匣钵不同位置的均匀性，防止其成型断裂，减少成型裂纹等缺陷。

Description

一种匣钵压制成型方法、设备及匣钵
技术领域
本发明涉及压机及压机成型技术领域，尤其涉及一种匣钵压制成型方法、设备及匣钵。
背景技术
匣钵是一种常见的窑具，其一般具备底部和侧边，其底部一般为矩形或圆形。在使用时，一般需要匣钵具备较优的耐火度、高温结构强度和热稳定性。这些特性的保证依赖于良好的压制，一者匣钵需要压制均匀，致密度一致；二者匣钵不应有裂纹等缺陷。
现有技术中，为了保证均匀性、致密度，一般采用等静压成型工艺成型匣钵(如CN109551612A)；但等静压成型效率低，且设备结构复杂，维护成本高。另一种常用的方法是采用干压成型法进行成型，具体的，选用特定形状的模具，并通过上模芯或上、下模芯共同压制得到匣钵。如在CN111574227A中，其用特定形状的模具、上压头和下压头压制成型匣钵，在压制时，采用上下对压的形式压制，然后采用下压头顶出。然而，这种压制形式难以确保侧边与底部具有相同的压缩比，难以保证均匀性。此外，这种成型工艺在压成过程中往往容易造成侧边与底部连接处破裂或形成裂纹缺陷，导致匣钵的高温结构强度下降。此外，这种模具形式固定，难以适用于多种尺寸的匣钵生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种匣钵压制成型方法，其可有效提升匣钵的均匀性，提升其强度。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种匣钵压制成型设备。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种匣钵。
为了解决上述问题，本发明公开了一种匣钵压制成型方法，其包括：
将匣钵粉料按照预设高度布料在模框、底部下模芯和侧部下模形成的模腔中；底部下模芯和侧部下模将位于其上方的匣钵粉料分为底部粉料集合体和侧边粉料集合体；
将所述上模芯向所述模腔压下，所述底部下模芯保持不动，所述侧部下模向上顶起，通过上模芯、底部下模芯和侧部下模的相对运动压制形成匣钵；
压制过程中和压制结束后，所述底部粉料集合体和侧边粉料集合体的压缩比保持相同。
作为上述技术方案的改进，还包括：
压制结束后，提起上模芯，降下模框，取出匣钵。
作为上述技术方案的改进，包括：
(1)确定匣钵底部的厚度Ts、侧边的高度Hs和压缩比ε；
(2)将侧部下模和模框移动至初始位置，以使底部下模芯、侧部下模和模框围合形成模腔；所述模腔包括容纳底部粉料集合体的第一模腔和容纳侧边粉料集合体的第二模腔；
其中，第一模腔的深度Hp和第二模腔的深度Tp为：
Hp＝εTs
Tp＝εHs
其中，Hp为第一模腔的深度，Tp为第二模腔的深度，ε为压缩比，Ts为匣钵底部的厚度，Hs为侧边的高度；
(3)将匣钵粉料填充到所述模腔中；
(4)移动上模芯和侧部下模，并保持底部下模芯不动，对所述匣钵粉料进行压制；压制过程中，控制所述上模芯和侧部下模的位移，以使压制过程中和压制结束后所述底部粉料集合体和侧边粉料集合体的压缩比保持相同；
其中，当上模芯的下移位移为x时，侧部下模的下移位移y为：
Figure BDA0002839524800000021
其中，Hp为第一模腔的深度，Tp为第二模腔的深度，x为上模芯在接触匣钵粉料后的下移位移，y为侧部下模的上移位移；
(5)压制结束后，提起上模芯，向下移动模框；
其中，所述模框的下移位移z为：
z＝(ε-1)Ts+Hs
其中，z为压制结束后模框的下移位移，Ts为匣钵底部的厚度，Hs为侧边的高度，ε为压缩比；
(6)取出匣钵，并将模框、侧部下模恢复至初始位置。
作为上述技术方案的改进，包括：
(1)确定匣钵底部的厚度Ts和压缩比ε；根据非等高侧边的高度将非等高侧边划分为多个侧边单元，记录每个侧边单元的高度Hsi；并根据侧边单元将侧部下模划分为多个侧部下模芯；
(2)将多个侧部下模芯和模框移动至初始位置，以使底部下模芯、侧部下模和模框围合形成模腔；所述模腔包括容纳底部粉料集合体的第一模腔和容纳多组侧边粉料集合体的多个第二模腔；
其中，第一模腔的深度Hp和第二模腔的深度Tpi为：
Hp＝εTs
Tpi＝εHsi
其中，Hp为第一模腔的深度，Tpi为第i个第二模腔的深度，ε为压缩比，Ts为匣钵底部的厚度，Hsi为第i个侧边单元的高度；
(3)将匣钵粉料填充到所述模腔中；
(4)移动上模芯和多个侧部下模芯，并保持底部下模芯不动，对所述匣钵粉料进行压制；压制过程中，控制所述上模芯和多个侧部下模芯的位移，以使压制过程中和压制结束后所述底部粉料集合体和多组侧边粉料集合体的压缩比保持相同；
其中，当上模芯的下移位移为x时，第i个侧部下模芯的下移位移yi为：
Figure BDA0002839524800000031
其中，Hp为第一模腔的深度，Tpi为第i个第二模腔的深度，x为上模芯在接触匣钵粉料后的下移位移，yi为第i个侧部下模芯的上移位移；
(5)压制结束后，提起上模芯，向下移动模框；
其中，所述模框的下移位移z为：
z＝(ε-1)Ts+Hsmax
其中，z为压制结束后模框的下移位移，Ts为匣钵底部的厚度，Hsmax为最大高度侧边单元的高度，ε为压缩比；
(6)取出匣钵，并将模框、侧部下模恢复至初始位置。
作为上述技术方案的改进，所述匣钵底部厚度：匣钵侧边高度＝1：(5～20)；所述匣钵底部宽度：匣钵侧边厚度＝(20～100)：1。
作为上述技术方案的改进，所述侧部下模包括2～12个侧部下模芯。
相应的，本发明还公开了一种匣钵压制成型设备，其包括模框、上模芯、底部下模芯和侧部下模，所述模框、底部下模芯和侧部下模形成用于容纳匣钵粉料的模腔，底部下模芯和侧部下模将位于其上方的匣钵粉料分为底部粉料集合体和侧边粉料集合体；
压制时，所述上模芯整体压下，所述底部下模芯保持不动，所述侧部下模向上顶起，通过上模芯、底部下模芯和侧部下模的相对运动压制形成匣钵；
压制过程中和压制结束后，所述底部粉料集合体和侧边粉料集合体的压缩比保持相同。
作为上述技术方案的改进，所述模框可移动，以在压制结束后取出所述匣钵。
作为上述技术方案的改进，所述侧部下模包括多个可单独移动的侧部下模芯，其将位于其上方的匣钵粉料划分为多组侧边粉料集合体；
压制时，多组所述侧边下模芯单独移动，以使在压制过程中和压制结束后不同组侧边粉料集合体的压缩比保持相同。
相应的，本发明还公开了一种匣钵，其采用上述的压制成型方法成型而得。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明充分考虑匣钵的结构特点，在成型时，设置了固定的底部下模芯和可单独移动的上模芯、侧部下模；在压制成型时，通过控制上模芯和侧部下模的运动，保证了匣钵底部与侧边的压缩比相同，从而有效增强了匣钵不同位置的均匀性，提升了其强度；同时有效防止了其成型断裂，减少了成型裂纹等缺陷。
附图说明
图1是本发明一实施例中匣钵压制成型方法的流程图；
图2是步骤S102后压制成型设备的状态图；
图3是步骤S103后压制成型设备的状态图；
图4是步骤S104后压制成型设备的状态图；
图5是步骤S105后压制成型设备的状态图；
图6是本发明另一实施例中匣钵压制成型方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
作为本发明的第一个方面，本发明公开了一种匣钵压制成型方法，其包括：
(1)将匣钵粉料按照预设高度布料在模框、底部下模芯和侧部下模形成的模腔中；底部下模芯和侧部下模将位于其上方的匣钵粉料分为底部粉料集合体和侧边粉料集合体；
(2)上模芯向所述模腔压下，底部下模芯保持不动，侧部下模向上顶起，通过上模芯、底部下模芯和侧部下模的相对运动压制形成匣钵；
压制过程中和压制结束后，底部粉料集合体和侧边粉料集合体的压缩比保持相同。
进一步的，还包括：
(3)压制结束后，提起上模芯，降下模框，取出匣钵。
具体的，参见图1，在本发明的一个实施例之中，匣钵压制成型方法包括以下步骤：
S101：确定匣钵底部的厚度、侧边的高度和压缩比；
具体的，在本实施例之中，匣钵具有一个或多个高度一致的侧边。且匣钵底部厚度：匣钵侧边高度＝1：(5～20)；底部宽度：匣钵侧边厚度＝(20～100)：1。这种匣钵侧边窄，更加难以通过常规干法压制成型。优选的，底部厚度：匣钵侧边高度＝1：(15～20)，底部宽度：匣钵侧边厚度＝(80～100)：1；这种类型的匣钵侧边高度过高，采用侧边下模和上模芯共同施加作用力，更有利于匣钵侧边均匀化。
具体的，侧边高度Hs是指从匣钵底部的外表面至匣钵侧边顶面的高度。
具体的，根据匣钵粉料配方、颗粒度确定压缩比ε，具体的，压缩比可为1.5～3，但不限于此。需要说明的是，在本发明中，压缩比不仅指成型前后填料深度与目标厚度/高度的比例，也指在压制中的任一时刻，匣钵底部填料深度与该时刻匣钵底部厚度的比例、匣钵侧边填料深度与该时刻匣钵侧边高度的比例。
S102：将侧部下模和模框移动至初始位置，以使底部下模芯、侧部下模和模框围合形成模腔；
其中，参见图2，模腔包括容纳底部粉料集合体的第一模腔和容纳侧边粉料集合体的第二模腔；
其中，第一模腔的深度Hp和第二模腔的深度Tp为：
Hp＝εTs
Tp＝εHs
其中，Hp为第一模腔的深度，Tp为第二模腔的深度，ε为压缩比，Ts为匣钵底部的厚度，Hs为侧边的高度；
S103：将匣钵粉料填充到模腔中；
具体的，参见图3，底部下模芯和侧部下模将位于其上方的匣钵粉料划分为底部粉料集合体和侧边粉料集合体。其中，底部粉料集合体的厚度(填料深度)与第一模腔的深度Hp相同；侧边粉料集合体的厚度(填料深度)与第二模腔的深度Tp相同。
S104：移动上模芯和侧部下模，并保持底部下模芯不动，对匣钵粉料进行压制；压制过程中，控制上模芯和侧部下模的位移，以使压制过程中和压制结束后底部粉料集合体和侧边粉料集合体的压缩比保持相同；
其中，当上模芯的下移位移为x时，侧部下模的下移位移y为：
Figure BDA0002839524800000061
其中，Hp为第一模腔的深度，Tp为第二模腔的深度，x为上模芯在接触匣钵粉料后的下移位移，y为侧部下模的上移位移。
S105：压制结束后，提起上模芯，向下移动模框；
具体的，模框的下移位移z为：
z＝(ε-1)Ts+Hs
其中，z为压制结束后模框的下移位移，Ts为匣钵底部的厚度，Hs为侧边的高度，ε为压缩比。
具体的，由于匣钵结构脆弱，若通过底部下模芯直接顶起，可能会损伤匣钵，因此，采用匣钵整体下降的方案(参图5)。
具体的，上模芯的提起位移大于其在接触匣钵粉料后的最大下移位移，以在上模芯与模框上表面之间形成一定的空间，方便布料。
S106：取出匣钵，并将模框、侧部下模恢复至初始位置。
具体的，参见图6，在本发明的另一实施例之中，匣钵压制成型方法包括以下步骤：
S201：确定匣钵底部的厚度和压缩比；根据非等高侧边的高度将非等高侧边划分为多个侧边单元，记录每个侧边单元的高度；并根据侧边单元将侧部下模划分为多个侧部下模芯；
其中，匣钵具有不同高度的侧边。且匣钵底部厚度：匣钵侧边高度(最大高度)＝1：(5～20)；底部宽度：匣钵侧边厚度＝(20～100)：1。这种匣钵侧边窄，难以有效通过常规的干法压制成型。优选的，底部厚度：匣钵侧边高度＝1：(15～20)；这种类型的匣钵侧边高度过高，采用侧边下模和上模芯共同施加作用力，更有利于匣钵侧边均匀化。其中，侧边单元的高度Hsi是指从匣钵底部的外表面至匣钵侧边单元顶面的高度。
具体的，根据侧边单元的位置、形状将侧部下模划分为多个侧部下模芯，每个下模芯均可单独驱动，也可是某两个或多个下模芯同时驱动，但不限于此。
具体的，在本实施例中，侧边下模包括2～12个侧部下模芯；下模芯过多时，难以密封。
S202：将多个侧部下模芯和模框移动至初始位置，以使底部下模芯、侧部下模和模框围合形成模腔；
其中，模腔包括容纳底部粉料集合体的第一模腔和容纳多组侧边粉料集合体的多个第二模腔；
其中，第一模腔的深度Hp和第二模腔的深度Tpi为：
Hp＝εTs
Tpi＝εHsi
其中，Hp为第一模腔的深度，Tpi为第i个第二模腔的深度，ε为压缩比，Ts为匣钵底部的厚度，Hsi为第i个侧边单元的高度；
S203：将匣钵粉料填充到模腔中；
具体的，底部下模芯和侧部下模将位于其上方的匣钵粉料划分为底部粉料集合体和多组侧边粉料集合体。其中，底部粉料集合体的厚度(填料深度)与第一模腔的深度Hp相同；第i组侧边粉料集合体的厚度(填料深度)与第i个第二模腔的深度Tpi相同。
S204：移动上模芯和多个侧部下模芯，并保持底部下模芯不动，对匣钵粉料进行压制；压制过程中，控制上模芯和多个侧部下模芯的位移，以使压制过程中和压制结束后底部粉料集合体和多组侧边粉料集合体的压缩比保持相同；
其中，当上模芯的下移位移为x时，第i个侧部下模芯的下移位移yi为：
Figure BDA0002839524800000081
其中，Hp为第一模腔的深度，Tpi为第i个第二模腔的深度，x为上模芯在接触匣钵粉料后的下移位移，yi为第i个侧部下模芯的上移位移；
S205：压制结束后，提起上模芯，向下移动模框；
其中，所述模框的下移位移z为：
z＝(ε-1)Ts+Hsmax
其中，Ts为匣钵底部的厚度，Hsmax为最大高度侧边单元的高度，ε为压缩比。
具体的，由于匣钵结构脆弱，若通过底部下模芯直接顶起，可能会损伤匣钵，因此，采用匣钵整体下降的方案。
具体的，上模芯的提起位移大于其在接触上模芯在接触匣钵粉料后上模芯的最大下移位移，以在上模芯与模框上表面之间形成一定的空间，方便布料。
S206：取出匣钵，并将模框、侧部下模恢复至初始位置。
作为本发明的第二个方面，本发明公开了一种匣钵压制成型设备，参见图2～图5，其包括模框1、上模芯2、底部下模芯3和侧部下模4，模框1、底部下模芯3和侧部下模4形成用于容纳匣钵粉料5的模腔6，底部下模芯3和侧部下模4将位于其上方的匣钵粉料分为底部粉料集合体51和侧边粉料集合体52；压制时，上模芯2整体压下，底部下模芯3保持不动，侧部下模4向上顶起，通过上模芯2、底部下模芯3和侧部下模4的相对运动压制形成匣钵；压制过程中和压制结束后，底部粉料集合体51和侧边粉料集合体52的压缩比保持相同。进一步的，模框1可移动，以在压制结束后取出所述匣钵8。
匣钵压制成型设备还包括驱动装置7，驱动装置可为驱动油缸、气缸或电动驱动装置等，但不限于此。具体的，驱动装置7包括用于驱动上模芯2的第一驱动装置71，用于驱动模框2的第二驱动装置72，用于驱动侧部下模4的第三驱动装置73。其中，第一驱动装置71设置在上模芯2的上方，第二驱动装置72设置在模框1的上方，且为了更加稳定的驱动模框2，在模框2的上方设置2个第二驱动装置72；第三驱动装置73设置在侧部下模4的下方。进一步的，为了更加稳定地驱动侧部下模4，在侧部下模4的下方设置2个或多个第三驱动装置73。
进一步的，为了成型具有侧边高度不一致的匣钵，侧部下模4可包括多个可单独移动的侧部下模芯，在本发明的一实施例中，每个侧部下模芯的下方均设置一个第三驱动装置73，以实现单独移动，不受其他侧部下模芯影响。在本发明的其他实施例中，侧部下模芯可成组移动，即2个或多个下模芯(对应相同高度的侧边单元)可采用同一个第三驱动装置73驱动。通过上述结构，可维持不同组侧边粉料集合体的压缩比相同，提升压制均匀性。
相应的，本发明还公开了一种匣钵，其采用上述的压制方法压制成型。
采用本发明的成型方法，可将匣钵的压制成品率提升至95％以上(传统干压成型法成品率为75％左右)。
以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种匣钵压制成型方法，其特征在于，包括：
将匣钵粉料按照预设高度布料在模框、底部下模芯和侧部下模形成的模腔中；底部下模芯和侧部下模将位于其上方的匣钵粉料分为底部粉料集合体和侧边粉料集合体；
将上模芯向所述模腔压下，所述底部下模芯保持不动，所述侧部下模向上顶起，通过上模芯、底部下模芯和侧部下模的相对运动压制形成匣钵；
压制结束后，提起上模芯，降下模框，取出匣钵；
其中，压制过程中和压制结束后，所述底部粉料集合体和侧边粉料集合体的压缩比保持相同。
2.如权利要求1所述的匣钵压制成型方法，其特征在于，包括：
(1)确定匣钵底部的厚度Ts、侧边的高度Hs和压缩比ε；
(2)将侧部下模和模框移动至初始位置，以使底部下模芯、侧部下模和模框围合形成模腔；所述模腔包括容纳底部粉料集合体的第一模腔和容纳侧边粉料集合体的第二模腔；
其中，第一模腔的深度Hp和第二模腔的深度Tp为：
Hp＝εTs
Tp＝εHs
其中，Hp为第一模腔的深度，Tp为第二模腔的深度，ε为压缩比，Ts为匣钵底部的厚度，Hs为侧边的高度；
(3)将匣钵粉料填充到所述模腔中；
(4)移动上模芯和侧部下模，并保持底部下模芯不动，对所述匣钵粉料进行压制；压制过程中，控制所述上模芯和侧部下模的位移，以使压制过程中和压制结束后所述底部粉料集合体和侧边粉料集合体的压缩比保持相同；
其中，当上模芯的下移位移为x时，侧部下模的下移位移y为：
Figure FDA0003587501080000011
其中，Hp为第一模腔的深度，Tp为第二模腔的深度，x为上模芯在接触匣钵粉料后的下移位移，y为侧部下模的上移位移；
(5)压制结束后，提起上模芯，向下移动模框；
其中，所述模框的下移位移z为：
z＝(ε-1)Ts+Hs
其中，z为压制结束后模框的下移位移，Ts为匣钵底部的厚度，Hs为侧边的高度，ε为压缩比；
(6)取出匣钵，并将模框、侧部下模恢复至初始位置。
3.如权利要求1所述的匣钵压制成型方法，其特征在于，包括：
(1)确定匣钵底部的厚度Ts和压缩比ε；根据非等高侧边的高度将非等高侧边划分为多个侧边单元，记录每个侧边单元的高度Hsi；并根据侧边单元将侧部下模划分为多个侧部下模芯；
(2)将多个侧部下模芯和模框移动至初始位置，以使底部下模芯、侧部下模和模框围合形成模腔；所述模腔包括容纳底部粉料集合体的第一模腔和容纳多组侧边粉料集合体的多个第二模腔；
其中，第一模腔的深度Hp和第二模腔的深度Tpi为：
Hp＝εTs
Tpi＝εHsi
其中，Hp为第一模腔的深度，Tpi为第i个第二模腔的深度，ε为压缩比，Ts为匣钵底部的厚度，Hsi为第i个侧边单元的高度；
(3)将匣钵粉料填充到所述模腔中；
(4)移动上模芯和多个侧部下模芯，并保持底部下模芯不动，对所述匣钵粉料进行压制；压制过程中，控制所述上模芯和多个侧部下模芯的位移，以使压制过程中和压制结束后所述底部粉料集合体和多组侧边粉料集合体的压缩比保持相同；
其中，当上模芯的下移位移为x时，第i个侧部下模芯的下移位移yi为：
Figure FDA0003587501080000021
其中，Hp为第一模腔的深度，Tpi为第i个第二模腔的深度，x为上模芯在接触匣钵粉料后的下移位移，yi为第i个侧部下模芯的上移位移；
(5)压制结束后，提起上模芯，向下移动模框；
其中，所述模框的下移位移z为：
z＝(ε-1)Ts+Hsmax
其中，z为压制结束后模框的下移位移，Ts为匣钵底部的厚度，Hsmax为最大高度侧边单元的高度，ε为压缩比；
(6)取出匣钵，并将模框、侧部下模恢复至初始位置。
4.如权利要求2或3所述的匣钵压制成型方法，其特征在于，匣钵底部厚度：匣钵侧边高度＝1：(5～20)；匣钵底部宽度：匣钵侧边厚度＝(20～100)：1。
5.如权利要求1所述的匣钵压制成型方法，其特征在于，所述侧部下模包括2～12个侧部下模芯。
6.一种匣钵压制成型设备，其特征在于，包括模框、上模芯、底部下模芯和侧部下模，所述模框、底部下模芯和侧部下模形成用于容纳匣钵粉料的模腔，底部下模芯和侧部下模将位于其上方的匣钵粉料分为底部粉料集合体和侧边粉料集合体；
压制时，所述上模芯整体压下，所述底部下模芯保持不动，所述侧部下模向上顶起，通过上模芯、底部下模芯和侧部下模的相对运动压制形成匣钵；
压制过程中和压制结束后，所述底部粉料集合体和侧边粉料集合体的压缩比保持相同。
7.如权利要求6所述的匣钵压制成型设备，其特征在于，所述模框可移动，以在压制结束后取出所述匣钵。
8.如权利要求6所述的匣钵压制成型设备，其特征在于，所述侧部下模包括多个可单独移动的侧部下模芯，其将位于其上方的匣钵粉料划分为多组侧边粉料集合体；
压制时，多组所述侧部下模芯单独移动，以使在压制过程中和压制结束后不同组侧边粉料集合体的压缩比保持相同。
9.一种匣钵，其特征在于，其采用如权利要求1～5任一项所述的匣钵压制成型方法成型而得。
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