CN112935435A - 一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头及其制备方法 - Google Patents

一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头，所述复合片硬质合金基片的端面设有齿形或槽形，所述复合片硬质合金基片的边缘设有倒角，冲头包括内芯及外套，所述内芯设有用于冲制所述齿形或槽形的冲面a，所述外套设有用于冲制所述倒角的冲面b，所述内芯采用弹性变形小的硬质材质，所述外套采用韧性好的材质。本发明内芯采用硬质合金材质，主要制作齿形与槽型，便于齿形与槽型部位的脱膜，外套选用粉末高速钢，主要用于成型产品的倒角，粉末高速钢韧性较好，其制作成刀口后与硬质合金材质相比，不易崩口与掉角；冲头制作简单，使用寿命长。

Description

一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种成型模具设计与加工技术领域，尤其是涉及一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头及其制备方法。
背景技术
传统的模具材料基本采用模具钢，如1Cr18Ni9Ti，或日本的SKD系列或欧美的粉末高速钢，这些钢材在制作异性模具冲头时，往往碰到最大的难点就是产品无法脱膜，即使抛光到镜面，依然出现断齿、粘膜的现象，其根本问题是钢材在压力作用下的塑性变形，当模具在高压下膨胀，产品在模具膨胀状态下成型，而当压力释放后，模具又收缩，收缩后直接将产品突出部位卡断，造成产品粘膜，因此，对于异性件产品，成型模具逐渐改为以硬质合金为主，但硬质合金也有缺陷，根本问题是材料太脆，如果模具有尖角或刀口设计，极易出现崩口、掉角现象，模具损耗较大，模具寿命低。
目前需要制作的复合片硬质合金基片主要有两个特征，一是平面中间部位有许多齿形、槽型，且齿形槽型的深宽比较大，影响齿形槽型部位脱膜，二是基片端面有倒角，表面结构复杂，在这种情况下，如果采用传统的钢制冲头，由于钢材受力后弹性变形较大，内部的齿形与槽型受压变形，压力释放后又复位，导致产品齿形、槽型压制部位被模具卡断，造成粘膜，齿形与槽型便无法成型，而如果采用硬质合金材质，其弹性变形小，可以解决中间齿形与槽型的脱膜问题，但是硬质合金脆性较大，基片端面的倒角需要在冲头的圆周上设计刀口，此刀口较锋利，一般尖端要求小于0.05mm，脆性材料做成刀口后，在使用过程中极容易造成崩口、掉角。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种新型硬质合金球齿模具”，其公告号CN202804179U，其包括：压坯和模套；其还包括：上冲合金头、下冲合金头和模套合金内衬，所述模套为中空的圆柱型，其由模套合金内衬和模具钢套构成，模具钢套位于模套合金内衬外侧，上冲和下冲分别从模套的两端伸入模套合金内衬里面，上冲顶部设有上冲合金头，下冲顶部设有下冲合金头，模套合金内衬、上冲合金头和下冲合金头形成中空腔，压坯位于中空腔内。其主要用于压制硬质合金球齿产品，减少合金冲头崩口的方法是增加边缘倒角，以提高倒角部位厚度，但该发明并不能解决脱膜与崩口掉角问题。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的复合片基片成型冲头的脱膜存在粘膜与倒角是存在崩口掉角等问题，提供一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头及其制备方法，结构简单，解决复合片基片成型冲头的脱膜与崩口掉角问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头，所述复合片硬质合金基片的端面设有齿形或槽形，所述复合片硬质合金基片的边缘设有倒角，冲头包括内芯及外套，所述内芯设有用于冲制所述齿形或槽形的冲面a，所述外套设有用于冲制所述倒角的冲面b，所述内芯采用弹性变形小的硬质材质，所述外套采用韧性好的材质。
冲面a用于成型复合片硬质合金基片表面齿形或槽形，内芯采用弹性变形小的硬质材质，减少内芯受力后的弹性变形，避免内芯的冲面a受压变形在压力释放后又复位，导致产品齿形、槽型压制部位被冲头卡断，造成粘膜，齿形或槽型无法成型的情况；冲面b用于成型复合片硬质合金基片的边缘倒角，外套采用韧性较好的材质，避免在成型复合片硬质合金基片边缘倒角时，外套出现崩口、掉角现象；减少模具的损耗，延长模具的使用寿命。
作为优选，所述冲面a包括与所述齿形或槽形相适配的齿形a或凹槽，所述冲面b包括用于成型所述倒角的刀口及环形平面。冲面a的齿形a或凹槽与复合片硬质合金基片表面齿形或槽形相适配，用于成型复合片硬质合金基片表面齿形或槽形；冲面b的刀口用于成型复合片硬质合金基片边缘的倒角，冲面b的环形平面用于成型齿形与倒角之间的过渡平面。
作为优选，所述刀口尖端长度小于0.05mm。减少成型复合片硬质合金基片边缘倒角时产生的剪切力，防止刀口发生断裂。
作为优选，所述刀口的横截面为直角三角形。
作为优选，所述内芯与外套过盈配合。依靠过盈配合将内芯与外套固定在一起，无需采用其他连接部件，简化冲头结构。
作为优选，所述内芯采用硬质合金材质，所述外套采用粉末高速钢。
一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头的制备方法，包括以下步骤：
制备冲头内芯：
a．下料硬质合金棒，磨加工外圆至限定尺寸要求，光洁度Ra0.8；
b．磨加工硬质合金棒上下两端面，保证上下两端面与外圆垂直，热装备用；
制备冲头外套：
c．下料钢件材料，粗车各个部位留磨量并热处理HRC55-60；
d．磨光外套外圆，保证圆度良好；
e．磨平外套上下端面，与外圆保持垂直；
f．磨外套内圆与冲头内芯合金外圆配过盈，过盈量0.5‰—3‰，保证冲头外套内圆与外圆同心且与端面垂直，热装备用；
g．将冲头外套，加热至350-500℃，使其热涨，然后将冲头内芯合金镶嵌进冲头外套，保温使其缓慢自然冷却，冷却后冲头外套收缩，使冲头外套与冲头内芯合金两件材料紧密镶配在一起；
h．精磨冲头外圆加工尺寸要求；
j．精磨冲头上下端面，使其与冲头外圆垂直；
k．电火花加工齿形a或凹槽、刀口，镜面抛光齿形或凹槽、粉末高速钢部位。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）结构简单；（2）内芯采用硬质合金材质，主要制作齿形与槽型，便于齿形与槽型部位的脱膜，外套选用粉末高速钢，主要用于成型产品的倒角，粉末高速钢韧性较好，其制作成刀口后与硬质合金材质相比，不易崩口与掉角；（3）冲头制作简单，使用寿命长。
附图说明
图1是本发明冲头横截面的一种结构示意图；
图2是本发明冲头的一种结构示意图；
图3是本发明的一种装配示意图；
图4是本发明复合片硬质合金基片的一种结构示意图；
图5是本发明复合片硬质合金基片正视图的一种结构示意图。
图中：1、复合片硬质合金基片 2、倒角 3、齿形 4、凹模 5、冲头 6、上冲 5-1、内芯 5-2、外套 5-3、刀口 5-4、齿形a 5-5、环形平面。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
在图1至图5所示的实施例1中，本发明的一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头，所述复合片硬质合金基片1的端面设有较深的齿形3或槽形，所述复合片硬质合金基片的边缘设有倒角2，冲头5呈圆柱状，所述冲头包括内芯5-1及外套5-2，所述内芯与外套过盈配合，所述内芯设有用于冲制所述齿形或槽形的冲面a，所述外套设有用于冲制所述倒角的冲面b，所述内芯采用硬质合金材质，所述外套采用粉末高速钢。冲面a用于成型复合片硬质合金基片表面齿形或槽形，由于钢材受力后弹性变形较大，内芯的齿形或槽型受压变形，压力释放后又复位，导致产品齿形或槽型压制部位被冲头卡断，造成粘膜，齿形或槽型便无法成型，内芯采用硬质合金材质，减少内芯受力后的弹性变形，避免内芯的冲面a受压变形在压力释放后又复位，导致产品齿形、槽型压制部位被冲头卡断，造成粘膜，齿形或槽型无法成型的情况；冲面b用于成型复合片硬质合金基片的边缘倒角，外套采用高速粉末钢，避免在成型复合片硬质合金基片边缘倒角时，外套出现崩口、掉角现象；减少模具的损耗，延长模具的使用寿命。
所述冲面a包括与所述齿形或槽形相适配的齿形a5-4或凹槽，所述冲面b包括用于成型所述倒角的刀口5-3及环形平面5-5，所述环形平面位于刀口与齿形之间；所述刀口尖端长度为0.4mm，即刀口高于环形平面的高度为0.4mm；所述刀口的横截面为直角三角形，刀口的角度为45°。
实施例1所述冲头的制备方法，包括以下步骤：
制备冲头内芯：
a．下料硬质合金棒，磨加工外圆至限定尺寸要求，光洁度Ra0.8；
b．磨加工硬质合金棒上下两端面，保证上下两端面与外圆垂直，热装备用；
制备冲头外套：
c．下料钢件材料，粗车各个部位留磨量并热处理HRC55-60；
d．磨光外套外圆，保证圆度良好；
e．磨平外套上下端面，与外圆保持垂直；
f．磨外套内圆与冲头内芯合金外圆配过盈，过盈量为2‰，保证冲头外套内圆与外圆同心且与端面垂直，热装备用；
g．将冲头外套，加热至350-500℃，使其热涨，然后将冲头内芯合金镶嵌进冲头外套，保温使其缓慢自然冷却，冷却后冲头外套收缩，使冲头外套与冲头内芯合金两件材料紧密镶配在一起；
h．精磨冲头外圆加工尺寸要求；
j．精磨冲头上下端面，使其与冲头外圆垂直；
k．电火花加工齿形a或凹槽、刀口，镜面抛光齿形或凹槽、粉末高速钢部位。抛光处理，一方面去掉高温氧化层，另一方面提高表面光洁度。
如图3所示，所述冲头为下冲，下冲制作完成后与上冲6、凹模4进行装配，所述凹模为圆筒形，所述上冲与下冲相配于凹模内；所述上冲为常规冲头，两端均为平面，复合片硬质合金基片放置在位于凹模内的下冲上，复合片硬质合金基片一面朝向下冲，一面朝向上冲，上冲在凹模内上下往复运动冲击复合片硬质合金基片，复合片硬质合金基片的下端面与下冲的冲面a发生挤压切削，以此成型复合片硬质合金基片表面的倒角与齿形或槽形。
此种模具冲头结构，较纯粉末高速钢冲头，更加实用，齿形与槽型不易粘膜脱离，较纯硬质合金冲头寿命明显提高，不易出现边角崩裂现象，经过实践对比，其出现刀口崩口掉角的概率至少下降80%。

Claims (7)

1.一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头，所述复合片硬质合金基片的端面设有齿形或槽形，所述复合片硬质合金基片的边缘设有倒角，其特征是，冲头包括内芯及外套，所述内芯设有用于冲制所述齿形或槽形的冲面a，所述外套设有用于冲制所述倒角的冲面b，所述内芯采用弹性变形小的硬质材质，所述外套采用韧性好的材质。
2.根据权利要求1所述的一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头，其特征是，所述冲面a包括与所述齿形或槽形相适配的齿形a或凹槽，所述冲面b包括用于成型所述倒角的刀口及环形平面。
3.根据权利要求2所述的一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头，其特征是，所述刀口尖端长度小于0.05mm。
4.根据权利要求2所述的一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头，其特征是，所述刀口的横截面为直角三角形。
5.根据权利要求1所述的一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头，其特征是，所述内芯与外套过盈配合。
6.根据权利要求1所述的一种复合片硬质合金基片压制成型用冲头，其特征是，所述内芯采用硬质合金材质，所述外套采用粉末高速钢。
7.一种以权利要求1-6任意一项所述复合片硬质合金基片压制成型用冲头的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
制备冲头内芯：
a．下料硬质合金棒，磨加工外圆至限定尺寸要求，光洁度Ra0.8；
b．磨加工硬质合金棒上下两端面，保证上下两端面与外圆垂直，热装备用；
制备冲头外套：
c．下料钢件材料，粗车各个部位留磨量并热处理HRC55-60；
d．磨光外套外圆，保证圆度良好；
e．磨平外套上下端面，与外圆保持垂直；
f．磨外套内圆与冲头内芯合金外圆配过盈，过盈量0.5‰—3‰，保证冲头外套内圆与外圆同心且与端面垂直，热装备用；
g．将冲头外套，加热至350-500℃，使其热涨，然后将冲头内芯合金镶嵌进冲头外套，保温使其缓慢自然冷却，冷却后冲头外套收缩，使冲头外套与冲头内芯合金两件材料紧密镶配在一起；
h．精磨冲头外圆加工尺寸要求；
j．精磨冲头上下端面，使其与冲头外圆垂直；
k．电火花加工齿形a或凹槽、刀口，镜面抛光齿形或凹槽、粉末高速钢部位。
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