圓筒形零件粉末冶金成形模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種圓筒形零件粉末冶金成形模具，涉及粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種雙向壓制成形的圓筒形零件粉末冶金成形模具。圓筒形零件粉末冶金成形模具包括模具筒、上壓實(shí)圈、下壓實(shí)圈和芯軸；模具筒內(nèi)部沿軸向設(shè)置有通孔，芯軸貫穿通孔；上壓實(shí)圈和下壓實(shí)圈分別位于模具筒軸向兩端，上壓實(shí)圈的內(nèi)孔和外圓分別與芯軸和通孔間隙配合，下壓實(shí)圈的內(nèi)孔和外圓分別與芯軸和通孔間隙配合；模具筒、上壓實(shí)圈、下壓實(shí)圈和芯軸之間形成的空間為模具型腔。本發(fā)明尤其適用于加工例如太陽(yáng)能熱水器集熱管這樣的圓筒薄壁零件。
【專利說(shuō)明】圓筒形零件粉末冶金成形模具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種粉末冶金成形模具的結(jié)構(gòu)和組成以及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]粉末冶金技術(shù)是一種精密成型技術(shù)，它可以將粉末原料直接壓制為少余量、無(wú)余量的毛坯或凈形零件，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程得以簡(jiǎn)化，減少工時(shí)，同時(shí)可使材料的組織均勻，性能得到提高。由于粉末冶金技術(shù)的種種優(yōu)點(diǎn)，如今也可以制造出具有優(yōu)良磁學(xué)、電學(xué)、力學(xué)性能和光學(xué)性能的不平衡材料，如微晶、納米晶、非晶、準(zhǔn)晶和過(guò)飽和固溶體等，從而滿足各種使用性能。而模具設(shè)計(jì)是粉末成形的重要環(huán)節(jié)，粉末冶金零件的尺寸精度主要由模具的精度來(lái)保證，它關(guān)系到粉末冶金制品生產(chǎn)的質(zhì)量、成本、安全、生產(chǎn)率和自動(dòng)化等問(wèn)題。
[0003]一些圓筒體零件，其長(zhǎng)度較長(zhǎng)，厚度較薄，因而導(dǎo)致高厚比較大，當(dāng)模具型腔中的粉末受到壓縮時(shí)，粉末體產(chǎn)生柱式流動(dòng)，幾乎不產(chǎn)生明顯的橫向流動(dòng)，從而導(dǎo)致粉末分布的不均勻。相關(guān)技術(shù)資料表明，對(duì)于單向壓制，受力是單向的，模壁與粉末之間的摩擦導(dǎo)致靠近壓制力一端壓坯密度較大，遠(yuǎn)離壓制力方向的壓坯密度較小，未被充分壓實(shí)，壓坯密度分布很不均勻，且這種不均勻性隨著高度與直徑之比以及高度與厚度之比值的增大而越加明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種雙向壓制成形的圓筒形零件粉末冶金成形模具。
[0005]為解決上述問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:圓筒形零件粉末冶金成形模具包括模具筒、上壓實(shí)圈、下壓實(shí)圈和芯軸；模具筒內(nèi)部沿軸向設(shè)置有通孔，芯軸貫穿通孔；上壓實(shí)圈和下壓實(shí)圈分別位于模具筒軸向兩端，上壓實(shí)圈的內(nèi)孔和外圓分別與芯軸和通孔間隙配合，下壓實(shí)圈的內(nèi)孔和外圓分別與芯軸和通孔間隙配合；模具筒、上壓實(shí)圈、下壓實(shí)圈和芯軸之間形成的空間為模具型腔。
[0006]進(jìn)一步的是:模具筒包括兩件模具筒半體，兩件模具筒半體拼合并可拆卸連接。
[0007]進(jìn)一步的是:圓筒形零件粉末冶金成形模具包括兩件包套半體，兩件包套半體拼合并可拆卸連接形成包套，包套包裹模具筒。
[0008]進(jìn)一步的是:圓筒形零件粉末冶金成形模具包括下壓實(shí)圈底座和兩件模具筒底座半體，下壓實(shí)圈底座設(shè)置于下壓實(shí)圈端部并與下壓實(shí)圈制成一體，兩件模具筒底座半體設(shè)置于模具筒半體靠近下壓實(shí)圈一端并分別與兩件模具筒半體制成一體。
[0009]進(jìn)一步的是:圓筒形零件粉末冶金成形模具包括兩件下墊圈半體，兩件下墊圈半體拼合形成下墊圈，下墊圈套在下壓實(shí)圈外部。
[0010]進(jìn)一步的是:孔兩端小中間大，通孔由兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的錐孔組成，錐孔錐度小于I度。[0011]進(jìn)一步的是:圓筒形零件粉末冶金成形模具包括套在上壓實(shí)圈外部的上壓實(shí)圈座和上墊圈，上壓實(shí)圈座與上壓實(shí)圈制成一體，上墊圈位于上壓實(shí)圈端部并與上壓實(shí)圈座貼
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[0012]本發(fā)明的有益效果是:上壓實(shí)圈和下壓實(shí)圈都能相對(duì)模具筒滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)雙向壓制，可以顯著改善壓坯密度分布的不均勻性的問(wèn)題。本發(fā)明能壓出合格的薄壁圓筒體，產(chǎn)品質(zhì)量好，尺寸精度高，幾乎無(wú)切削加工，節(jié)約了工時(shí)，利用本發(fā)明提供的模降低成本，適用于大批量生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是圓筒形零件粉末冶金成形模具軸向剖視圖；
[0014]圖2是圓筒形零件粉末冶金成形模具外觀視圖；
[0015]圖中標(biāo)記為:上墊圈1、上壓實(shí)圈座2、上壓實(shí)圈3、芯軸4、模具筒5、通孔6、包套7、模具型腔8、模具筒底座半體9、下墊圈10、下壓實(shí)圈11、下壓實(shí)圈底座12、模具筒半體13、包套半體14、下墊圈半體15。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]圓筒形零件粉末冶金成形模具包括模具筒5、上壓實(shí)圈3、下壓實(shí)圈11和芯軸4 ；模具筒5內(nèi)部沿軸向設(shè)置有通孔6，芯軸4貫穿通孔6 ;上壓實(shí)圈3和下壓實(shí)圈11分別位于模具筒5軸向兩端，上壓實(shí)圈3的內(nèi)孔和外圓分別與芯軸4和通孔6間隙配合，下壓實(shí)圈11的內(nèi)孔和外圓分別與芯軸4和通孔6間隙配合；模具筒5、上壓實(shí)圈3、下壓實(shí)圈11和芯軸4之間形成的空間為模具型腔8。上壓實(shí)圈3和下壓實(shí)圈11都能相對(duì)模具筒5滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)雙向壓制，可以顯著改善壓坯密度分布的不均勻性的問(wèn)題。
[0018]上壓實(shí)圈3應(yīng)能夠拔出通孔6，這樣才能往模具型腔8中裝填粉末冶金材料。模具筒5、上壓實(shí)圈3、下壓實(shí)圈11和芯軸4的徑向尺寸根據(jù)需壓制的零件徑向尺寸確定，軸向尺寸根據(jù)壓制前粉末裝填高度和壓制的零件軸向尺寸確定，壓制前粉末裝填高度根據(jù)粉末密度、壓坯密度以及壓制力確定。模具筒5、上壓實(shí)圈3、下壓實(shí)圈11和芯軸4材料推薦為Cr 12MoV，它是一種高碳高鉻萊氏體鋼，由于含有少量的鑰和釩，能細(xì)化晶粒，提高鋼的韌性，具有高的淬透性、耐磨性、熱硬性和抗壓強(qiáng)度。
[0019]使用時(shí)往模具型腔8中裝填粉末冶金材料后裝配好模具，將模具豎直放置在壓力機(jī)內(nèi)，壓力機(jī)提供的壓力使上壓實(shí)圈3和下壓實(shí)圈11向通孔6中部運(yùn)動(dòng)，將粉末冶金材料壓制成形。
[0020]為了便于壓制成形后產(chǎn)品脫模，模具筒5包括兩件模具筒半體13，兩件模具筒半體13拼合并可拆卸連接。即模具筒半體13沿其軸線剖切為兩部分，用螺紋連接或夾持的方式將兩部分連接。產(chǎn)品成形后拆卸掉螺紋連接或夾持部件即可將模具筒半體13分開(kāi)。芯軸4可由直徑小于芯軸4的零件頂出。
[0021]為了提高兩件模具筒半體13的連接強(qiáng)度，圓筒形零件粉末冶金成形模具包括兩件包套半體14，兩件包套半體14拼合并可拆卸連接形成包套7，包套7包裹模具筒5。
[0022]模具需要豎直放置在壓力機(jī)內(nèi)，為了提高模具的穩(wěn)定性，減小傾倒的可能性，圓筒形零件粉末冶金成形模具包括下壓實(shí)圈底座12和兩件模具筒底座半體9，下壓實(shí)圈底座12設(shè)置于下壓實(shí)圈11端部并與下壓實(shí)圈11制成一體，兩件模具筒底座半體9設(shè)置于模具筒半體13靠近下壓實(shí)圈11 一端并分別與兩件模具筒半體13制成一體。下壓實(shí)圈底座12和模具筒底座半體9直徑較大，可提高模具豎直放置的穩(wěn)定性。
[0023]壓力機(jī)壓制時(shí)，上壓實(shí)圈3和下壓實(shí)圈11可能某個(gè)先移動(dòng)(移動(dòng)為相對(duì)移動(dòng)即相對(duì)模具筒5移動(dòng))，某個(gè)后移動(dòng)，也可能兩個(gè)一起移動(dòng)，具有隨機(jī)性，可能導(dǎo)致壓制零件質(zhì)量不一，為了避免這種情況，圓筒形零件粉末冶金成形模具包括兩件下墊圈半體15，兩件下墊圈半體15拼合形成下墊圈10，下墊圈10套在下壓實(shí)圈11外部。下墊圈10用于限制下壓實(shí)圈11的位移，壓制時(shí)先裝配好下墊圈10，則下壓實(shí)圈11不能移動(dòng)，上壓實(shí)圈3先移動(dòng)，等上壓實(shí)圈3移動(dòng)到極限位置時(shí)，拆卸下墊圈10，繼續(xù)壓制，則下壓實(shí)圈11移動(dòng)，消除上壓實(shí)圈3和下壓實(shí)圈11移動(dòng)的隨機(jī)性。
[0024]粉末冶金材料可能與模具筒半體13粘連，使模具筒半體13不容易產(chǎn)品分離，為了進(jìn)一步便于產(chǎn)品脫模，通孔6兩端小中間大，通孔6由兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的錐孔組成，錐孔錐度小于I度。該錐度相當(dāng)于其他模具的拔模斜度，有利于模具筒半體13與產(chǎn)品分離。同時(shí)錐度很小，不影響上壓實(shí)圈3和下壓實(shí)圈11與通孔6的間隙配合，上壓實(shí)圈3和下壓實(shí)圈11不會(huì)明顯擺動(dòng)。
[0025]進(jìn)一步的，圓筒形零件粉末冶金成形模具包括套在上壓實(shí)圈3外部的上壓實(shí)圈座2和上墊圈1，上壓實(shí)圈座2與上壓實(shí)圈3制成一體，上墊圈I位于上壓實(shí)圈3端部并與上壓實(shí)圈座2貼合。上壓實(shí)圈座2可用于限位上壓實(shí)圈，上墊圈I可以緩沖壓力機(jī)對(duì)上壓實(shí)圈3的壓力。
【權(quán)利要求】
1.圓筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于:包括模具筒(5)、上壓實(shí)圈(3)、下壓實(shí)圈(11)和芯軸(4);模具筒(5)內(nèi)部沿軸向設(shè)置有通孔(6)，芯軸(4)貫穿通孔(6);上壓實(shí)圈(3)和下壓實(shí)圈(11)分別位于模具筒(5)軸向兩端，上壓實(shí)圈(3)的內(nèi)孔和外圓分別與芯軸(4)和通孔(6)間隙配合，下壓實(shí)圈(11)的內(nèi)孔和外圓分別與芯軸(4)和通孔(6)間隙配合；模具筒(5)、上壓實(shí)圈(3)、下壓實(shí)圈(11)和芯軸(4)之間形成的空間為模具型腔(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于:模具筒(5)包括兩件模具筒半體(13)，兩件模具筒半體(13)拼合并可拆卸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于:包括兩件包套半體(14)，兩件包套半體(14)拼合并可拆卸連接形成包套(7)，包套(7)包裹模具筒(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圓筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于:包括下壓實(shí)圈底座(12)和兩件模具筒底座半體(9)，下壓實(shí)圈底座(12)設(shè)置于下壓實(shí)圈(11)端部并與下壓實(shí)圈(11)制成一體，兩件模具筒底座半體(9)設(shè)置于模具筒半體(13)靠近下壓實(shí)圈(11)一端并分別與兩件模具筒半體(13)制成一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于:包括兩件下墊圈半體(15),兩件下墊圈半體(15)拼合形成下墊圈(10),下墊圈(10)套在下壓實(shí)圈(11)外部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圓筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于:通孔(6)兩端小中間大，通孔(6)由兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的錐孔組成，錐孔錐度小于I度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圓筒形零件粉末冶金成形模具，其特征在于:包括套在上壓實(shí)圈(3)外部的上壓實(shí)圈座(2)和上墊圈(1)，上壓實(shí)圈座(2)與上壓實(shí)圈(3)制成一體，上墊圈(I)位于上壓實(shí)圈(3)端部并與上壓實(shí)圈座(2)貼合。
【文檔編號(hào)】B22F3/03GK103480840SQ201310476068
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】王能為, 李秀峽, 方民憲, 武昭妤 申請(qǐng)人:攀枝花學(xué)院