CN116422882A - 一种分体式压制成型模具及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分体式压制成型模具及成型方法，模具包括成型上冲、中模、成型下冲和芯棒，其中，所述成型上冲和成型下冲均由基座与冲头两部分通过螺栓连接构成，所述中模由模芯与模套构成。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明的分体式压制模具结构简单，可以实现易受损模具部件的单独更换；可以通过更换模具的冲头头部，实现带孔与不带孔粉末冶金摩擦材料的压制；可以根据不同部件在工作时的磨损情况，在保证材料强度有足够的安全系数的前提下，合理选用材料；能实现粉末冶金摩擦材料的双向压制，提高压坯的密度均匀性，增加压坯的良品率。

Description

一种分体式压制成型模具及成型方法

技术领域

本发明涉及一种分体式压制成型模具及成型方法。

背景技术

压制成型是传统粉末冶金产品制备的重要工艺环节，主要是指粉末颗粒在成型模具和外力的作用下，通过粉粒间一定的固相扩散和机械咬合作用将粉末密实成具有规定形状和尺寸且具有一定强度的压坯的工艺过程。通常，成型压制模具由模具上冲、模具中模和模具下冲三部分构成。粉末冶金摩擦材料压制成型方式主要分为单向压制和双向压制两种，压制方式不同会导致压坯密度均匀性不一样。不同于双向压制，传统的单向压制压坯密度在压制方向上变化大，压坯密度均匀性差，最终会影响产品性能。除此之外，压制过程中，除了模具上下冲的端头和侧面部位会与中模的内腔发生摩擦外，粉末冶金粉体原材料也会与中模的成型部位产生摩擦。长此以往，模具的成型部位磨损较快，这种情况会造成压坯尺寸不合格等问题，因此需要定期进行模具更换。

现有粉末冶金摩擦材料压制模具的结构多为整体式，模具加工精度技术要求和难度较高，机械加工费用较大。同时，压制模具材质常采用硬质合金钢，材料费用成本高，加工的压制模具重量大，更换时需要多人协作配合，更换繁琐，拆卸工作效率低。通常，压制成型模具只要有极限磨损的机械部件，就须要直接整体拆卸更换，影响产品生产周期；同时模具过早报废会造成严重的物料浪费，增加企业产品制造成本。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种分体式压制成型模具及成型方法，旨在解决粉末冶金材料压制模具磨损速度快、更换拆卸繁琐、更换成本高、压坯密度不均匀等技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分体式压制成型模具，包括成型上冲、中模和成型下冲，其中，所述成型上冲和成型下冲均由基座与冲头两部分通过螺栓连接构成，所述中模由模芯与模套构成。

本发明还提供了一种分体式压制成型方法，包括如下步骤：

步骤一、模具各部分配合组装后安装在压机上：

依次将成型上冲冲头与成型上冲基座连接，成型下冲冲头与成型下冲基座连接；成型下冲与压机下顶缸连接，中模与成型下冲配合组装后，安装在压机下连接板上；成型上冲与中模配合组装后，与压机上主缸连接；

步骤二、调整压机各工作缸位置，设置压制程序及压制压力；

步骤三、压机下顶缸向下运动，在中模留出填料高度，将粉料填入中模模腔内；

步骤四、压机上主缸与下顶缸分别带动成型上冲与成型下冲向中间压制，压机压到设定压力后进行保压；

步骤五、压机保压时间过后，上主缸与下顶缸泄压，压机下顶缸向下运动，使压制好的压坯脱出中模；

步骤六、压机上主缸回程，脱出压制好的坯体。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

1、本发明的分体式压制模具结构简单，设计合理，不仅可以实现受损模具部件的单独更换，避免模具的整体拆卸和过早报废，还能有效降低工作人员模具拆卸工作量，显著提高生产效率，降低制造成本；

2、本发明的分体式模具可以通过更换模具的冲头头部，实现带孔与不带孔粉末冶金摩擦材料的压制，能有效降低生产的模具成本，提高生产效率；

3、本发明的分体式压制模具，根据不同部件在工作时的磨损情况，在保证材料强度有足够的安全系数的前提下，合理选用材料，避免设计浪费，降低加工难度，有效节约模具加工费用；

4、本发明的分体式模具与压制方法能实现粉末冶金摩擦材料的双向压制，提高压坯的密度均匀性，增加压坯的良品率。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为带中心孔模具结构示意图；

图2为不带中心孔模具结构示意图；

图3为模具成型上冲结构示意图；

图4为模具中模结构示意图；

图5为模具成型下冲结构示意图；

图6为模具芯棒结构示意图；

图7为带中心孔模具压制时压坯成型位置示意图；

图8为不带孔中心孔模具压制时压坯成型位置示意图。

具体实施方式

一种分体式压制成型模具，包括成型上冲100，中模200，成型下冲300和芯棒400(见图1)。若制备不含中心孔的摩擦体压坯，不需要使用芯棒400，只需要使用成型上冲100，中模200和成型下冲300即可(见图2)；反之若制备含中心孔的摩擦体压坯，则需要使用芯棒400。

所述成型上冲100主要是由成型上冲基座110与成型上冲冲头120两部分通过若干螺栓130和圆柱销140连接构成(见图3)，其中成型上冲冲头120和成型上冲基座110的材质分别为高速工具钢和合金钢，均具有足够的硬度、良好的耐磨性和耐冲击性能；成型上冲基座110上设有若干排气孔，可以使粉体在压制时通过排气孔排出空气。成型上冲冲头120磨损到限后，可单独拆卸更换，成型上冲基座110可重复使用。成型上冲冲头120根据压坯外形要求，可设置为带孔与不带孔两种形式。

所述中模200由模芯210与模套220组成(见图4)，其中模芯210材质为钨钢，可以提高模具中心内腔的耐磨性；模套220材质为碳素钢材料，可以在保证模具整体强度的前提下，节约模具材料费用。

所述成型下冲300主要是由成型下冲基座310与成型下冲冲头320两部分通过若干螺栓330和圆柱销340连接而成(见图5)。其中成型下冲冲头320和成型下冲基座310材质分别为高速工具钢和合金钢，均具有足够的硬度、良好的耐磨性和耐冲击性能。成型下冲冲头320磨损到限后，可单独拆卸更换，成型下冲基座310可重复使用。成型上冲冲头320根据压坯外形要求，可设置为带孔与不带孔两种形式。

所述芯棒400由成型段410与基体段420两部分构成(见图6)，材质均为合金钢。其中成型段410的表面粗糙度小于Ra0.4，其直径尺寸与成型上冲100、成型下冲300的中心孔间隙配合；基体段420不需要额外进行精细加工，其直径尺寸略小于成型段410，在工作时不会造成成型上冲100和成型下冲300的腔体刮花。

具体实施方法1：

1、一种分体式压制成型模具装置及方法，如图1所示，包括：成型上冲100，中模200，成型下冲300，芯棒400。其中：

1)所述成型上冲100与压机上主缸连接，可随压机主缸轴上下移动，成型上冲100的成型上冲冲头120压制端带孔；

2)所述中模200与压机下连接板连接，其位置固定；

3)所述成型下冲300与压机下顶缸连接，可随压机顶缸轴上下移动，成型下冲300的成型下冲冲头320压制端带孔；

4)所述芯棒400与压机中心缸连接，可随中心缸轴上下移动。

2、压制方法

1)步骤1，模具各部分配合组装后安装在压机上。依次将成型上冲冲头与成型上冲基座连接，成型下冲冲头与成型下冲基座连接；芯棒安装在压机中心缸，成型下冲穿过芯棒安装在压机下顶缸；中模与成型下冲配合组装后，安装在压机连接板；成型上冲与中模配合组装后，安装在压机上主缸。

2)步骤2，调整压机各工作缸位置，设置压制程序及压制压力。

3)步骤3，压机下顶缸向下运动，在中模留起一定的填料高度，将粉料500填入中模模腔内。

4)步骤4，压机上主缸与下顶缸分别带动成型上冲与成型下冲向中间压制，压机压到设定压力后进行保压。压制时压坯位置示意图，如图7所示。

5)步骤5，压机保压时间过后，主缸与顶缸泄压，压机顶缸向下运动，使压制好的压坯脱出中模。

6)步骤6，压机主缸回程，压机中心缸向下运动，带动芯棒向下脱出压制好的压坯。

7)步骤7，将压制好的坯体取出。

3、模具更换

长此以往压制粉末冶金摩擦材料坯体，会造成压制模具的各成型部位出现不同程度的磨损，其中成型上冲和成型下冲磨损相对严重。当模具的成型上冲与成型下冲磨损到极限时，则可以只单独更换受损的模具压头，无磨损的成型上冲基座与成型下冲基座则不需要更换。模具上下冲头的更换方法相同，以成型上冲更换方法为例，具体操作如下：

1)首先，将模具的成型上冲从压机主缸拆下，拧松成型上冲上的螺栓，使模具的基座与冲头分开，取出连接冲头与基座的圆柱销；

2)然后，将圆柱销插入更换的压制冲头安装孔位置，使其与基座上的销孔对应连接起来；当确认模具冲头与基座相对位置正确无误后，拧紧基座上的螺栓即可。

3)最后，将换上新冲头的成型上冲对应安装到压机上，继续压制含中心孔的摩擦体压坯。

具体实施方法2：

1、一种分体式压制成型模具装置及方法，如图2所示，包括：成型上冲100，中模200和成型下冲300。其中：

1)所述成型上冲100与压机上主缸连接，可随压机主缸轴上下移动，成型上冲100的成型上冲冲头120的压制端不带孔；

2)所述中模200与压机下连接板连接，其位置固定；

3)所述成型下冲300与压机下顶缸连接，可随压机顶缸轴上下移动，成型下冲300的成型下冲冲头320压制端不带孔；

2、压制方法

1)步骤1，模具各部分配合组装后安装在压机上。依次将成型上冲冲头与成型上冲基座连接，成型下冲冲头与成型下冲基座连接；成型下冲安装在压机下顶缸，中模与成型下冲配合组装后，安装在压机连接板；成型上冲与中模配合组装后，安装在压机上主缸。

2)步骤2，调整压机各工作缸位置，设置压制程序及压制压力。

3)步骤3，压机顶缸向下运动，在中模留起一定的填料高度，将粉料500填入中模模腔内。

4)步骤4，压机主缸与顶缸分别带动成型上冲与成型下冲向中间压制，压机压到设定压力后进行保压。压制时压坯位置示意图，如图8所示。

5)步骤5，压机保压时间过后，主缸与顶缸泄压，压机顶缸向下运动，使压制好的压坯脱出中模。

6)步骤6，压机主缸回程，使压制好的压坯脱出。

7)步骤7，将压制好的坯体取出。

3、模具更换

长此以往压制粉末冶金摩擦材料坯体，会造成压制模具的各成型部位出现不同程度的磨损，其中成型上冲和成型下冲磨损相对严重。当模具的成型上冲与成型下冲磨损到极限时，则可以只单独更换受损的模具压头，无磨损的成型上冲基座与成型下冲基座则不需要更换。模具上下冲头的更换方法相同，以成型上冲更换方法为例，具体操作如下：

1)首先，将模具的成型上冲从压机主缸拆下，拧松成型上冲上的螺栓，使模具的基座与冲头分开，取出连接冲头与基座的圆柱销；

2)然后，将圆柱销插入更换的压制冲头安装孔位置，使其与基座上的销孔对应连接起来；当确认模具冲头与基座相对位置正确无误后，拧紧基座上的螺栓即可。

3)最后，将换上新冲头的成型上冲对应安装到压机上，继续压制不含中心孔的摩擦体压坯。

本发明的工作原理：

1、该模具的成型上冲与成型下冲均采用分体式设计，在成型工作部位磨损后可以更换，无需更换整个成型上冲与成型下冲。同时，该模具能通过更换成型上冲冲头与成型下冲冲头实现带孔与不带孔两种粉末冶金摩擦材料的压制，节省压制模具成本费用。

2、该模具中模由模芯与模套两部分构成。模芯为工作部位，采用耐磨钨钢材料，可以提高的模具的使用寿命；模套采用碳素钢材料，可以节约模具材料费用。同时，压制模具上模冲设计有排气孔，可以有效提高压制稳定性。

3、模具芯棒分为工作段与基体段，工作段直径与成型上冲、成型下冲中心相互配合，成型段表面粗糙度小于Ra0.4，基体段直径较工作段略小，无需精细加工，减少模具加工费用。

4、该模具与压制方法能实现粉末冶金摩擦材料的双向压制，提高压坯的密度均匀性，增加压坯的良品率。

Claims (10)

1.一种分体式压制成型模具，其特征在于：包括成型上冲、中模、成型下冲和芯棒，其中，所述成型上冲和成型下冲均由基座与冲头两部分通过螺栓连接构成，所述中模由模芯与模套构成。

2.根据权利要求1所述的一种分体式压制成型模具，其特征在于：在基座与冲头上均设置有销孔，在冲头上设置有螺纹孔，二者通过圆柱销定位，通过螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的一种分体式压制成型模具，其特征在于：在成型上冲和成型下冲上均设置有与芯棒间隙配合的中心孔。

4.根据权利要求3所述的一种分体式压制成型模具，其特征在于：所述芯棒由成型段与基体段两部分构成，其中成型段的表面粗糙度小于Ra0.4，基体段的直径小于成型段的直径。

5.根据权利要求4所述的一种分体式压制成型模具，其特征在于：所述芯棒的成型段和基体段材质均为合金钢。

6.根据权利要求1所述的一种分体式压制成型模具，其特征在于：所述成型上冲的基座上设有排气孔。

7.根据权利要求1所述的一种分体式压制成型模具，其特征在于：所述冲头和基座的材质分别为高速工具钢和合金钢。

8.根据权利要求1所述的一种分体式压制成型模具，其特征在于：所述中模的模芯材质为钨钢，模套材质为碳素钢。

9.一种分体式压制成型方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、模具各部分配合组装后安装在压机上：

依次将成型上冲冲头与成型上冲基座连接，成型下冲冲头与成型下冲基座连接；成型下冲与压机下顶缸连接，中模与成型下冲配合组装后，安装在压机下连接板上；成型上冲与中模配合组装后，与压机上主缸连接；

步骤二、调整压机各工作缸位置，设置压制程序及压制压力；

步骤三、压机下顶缸向下运动，在中模留出填料高度，将粉料填入中模模腔内；

步骤四、压机上主缸与下顶缸分别带动成型上冲与成型下冲向中间压制，压机压到设定压力后进行保压；

步骤五、压机保压时间过后，上主缸与下顶缸泄压，压机下顶缸向下运动，使压制好的压坯脱出中模；

步骤六、压机上主缸回程，脱出压制好的坯体。

10.根据权利要求9所述的一种分体式压制成型方法，其特征在于：压制带中心孔的坯体时，在步骤一中，装配好带中心孔的成型上冲和成型下冲后，先将芯棒与压机中心缸连接，再将成型下冲穿过芯棒与压机下顶缸连接，在步骤六中压机主缸回程后，压机中心缸向下运动，带动芯棒向下脱出压制好的带中心孔的胚体。

Images