一种非对称结构蜂窝陶瓷、模具及模具的加工方法与流程

本发明涉及蜂窝陶瓷技术领域，特别涉及一种非对称结构蜂窝陶瓷、模具及模具的加工方法。

背景技术：

蜂窝陶瓷壁流式过滤器可将汽油机及柴油机尾气中的碳黑去除。目前传统的过滤器设计，它有进口蜂窝陶瓷面和出口蜂窝陶瓷面作为进口和出口，以及将进出口隔开的多孔壁。这些相互连接的壁将过滤器分成了进口通道(简称：I)及出口通道(简称：O)。为捕捉碳黑及灰，进口通道的出口端被封堵，而出口通道的进口被堵。这样的交替封堵的结构就象国际象棋的棋盘。这种设计可强迫尾气从多孔壁上通过，使得颗粒物沉积在通道里或壁上。通常，进出口通道具有同样面积的正方形截面。当碳黑量达到一定程度，再生过程发生，会烧去这些碳黑。

在应用中，同样发现灰也会沉积在进口通道内。这些灰的颗粒，由金属氧化物，硫酸盐，磷酸盐及其它物质组成，它们不会燃烧，所以不会在再生过程中烧去。因此，这些灰会一直沉积在进口通道内，直到被机械性地清洗出来。所以，在灰被清洗出来前，随着发动机的运行时间增加，蜂窝陶瓷进口通道中的灰越来越多，整个尾气处理系统的背压会很明显地增加。

目前，降低灰对背压的影响的一种方法是增大进口通道的面积。对于相同的截面积，这就意味着减少出口通道的面积。用这种方法，在增大的进口通道中可容纳更多的颗粒物(碳黑及灰)，也就是说，过滤器储存颗粒物的能力得到提高，从而降低了背压。在一些空间有限的设计中，这种结构对小过滤器的帮助非常重要。在过滤器目数不变的情况下，进口通道的增大会导致两相邻进口通道的角之间距离变小。当这距离变小后，过滤器的力学强度会减弱，从而在生产及应用中产生一系列的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种非对称结构蜂窝陶瓷，其优点是进口通道碳烟容量大，在制作成壁流式蜂窝陶瓷过滤体时，可有效降低后期压降并延长寿命。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种非对称结构蜂窝陶瓷，所述蜂窝陶瓷上交替设有进口通道和出口通道，所述进口通道和出口通道的截面为正方形，所述进口通道的截面面积大于所述出口通道的截面面积。

本发明进一步设置为，所述进口通道与所述出口通道的截面面积比例范围为1.2-2.25。

本发明进一步设置为，所述进口通道的四角处设有圆角或斜角。

另一方面，本发明提供一种非对称结构蜂窝陶瓷模具，用于加工上述的非对称结构蜂窝陶瓷，包括平台，平台的一侧设有均匀分布的若干进料孔，所述平台的另一侧交替设有若干大方柱和小方柱，所述大方柱与进口通道形状互补，所述小方柱与出口通道形状互补，所述进料孔连接至大方柱与小方柱之间的缝隙为出料槽。

本发明进一步设置为，所述进料孔的截面为圆形且所述进料孔的中心与两两相邻的大方柱与小方柱的对角线中心重合。

再一方面，本发明提供了一种非对称结构蜂窝陶瓷模具的加工方法，用于加工上述非对称结构蜂窝陶瓷模具，包括以下步骤：

S1:选用模具钢坯料通过机加工的方式加工出圆形模具坯料；

S2:通过数控加工的方式在圆形模具坯料的一侧加工出进料孔；

S3：对进料孔进行抛光得到深孔模具坯体；

S4：通过车削加工的方式在圆形模具坯料加工出齿台得到带齿台的深孔模具坯体；

S5：对步骤S4得到的带齿台的深孔模具坯体进行清洗、晾干再进行热处理；

S6：对步骤S5得到的带齿台的深孔模具进行正反两面的磨削加工；

S7：通过电火花加工出出料槽至与进料孔相通；

S8：对加工出的模具进行清洗和调试。

本发明进一步设置为，所述步骤S7还包括设置一个电极，所述电极用于通过电火花加工出出料槽，所述电极的形状与出料槽相匹配。

本发明进一步设置为，所述步骤S2中还包括在圆形模具坯料的外缘加工定位孔，所述电极的外缘设有与之对应的电极定位孔。

综上所述，本发明的有益效果有：

1．本发明中的蜂窝陶瓷在制作成壁流式蜂窝陶瓷过滤体时，由于进口通道大于出口通道，提高了进口通道碳烟容量，降低后期背压并延长寿命，同时在进口通道设置圆角或斜角，缓解了因为增大进口通道截面积而造成的强度下降问题；

2．本发明中的非对称结构蜂窝陶瓷模具用于加工非对称结构蜂窝陶瓷，可使用该模具在挤出机上加工非对称结构蜂窝陶，工艺简单，生产效率高，非对称结构蜂窝陶瓷模具的进料孔用于进泥，出料槽用于出泥，泥坯从出料槽挤出后即可成形；

3．本发明中的非对称结构蜂窝陶瓷模具的加工方法，使用电火花加工出出料槽，加工精度高。

附图说明

图1是本发明实施例一中非对称结构蜂窝陶瓷的结构示意图；

图2是本发明实施例二中非对称结构蜂窝陶瓷模具的俯视图；

图3是本发明实施例二中非对称结构蜂窝陶瓷模具的侧截面图；

图4是本发明实施例三中圆形模具坯料的示意图；

图5是本发明实施例三中深孔模具坯体的俯视图；

图6是本发明实施例三中深孔模具坯体的侧截面图；

图7是本发明实施例三中带齿台的深孔模具坯体的侧截面图；

图8是本发明实施例三中电极的俯视图；

图9是本发明实施例三中电极的侧截面图；

图10是本发明实施例三中电极的网格面示意图；

图11是本发明实施例三中电火花加工时，电极的网格面与带齿台的深孔模具坯体的深孔对其图。

图中，1、进口通道；2、出口通道；3、平台；4、进料孔；5、大方柱；6、小方柱；7、出料槽；8、定位孔；9、电极定位孔。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例一：一种非对称结构蜂窝陶瓷，参考图1，所述蜂窝陶瓷上交替设有进口通道1和出口通道2，进口通道1和出口通道2的截面为正方形，所述进口通道1的截面面积大于所述出口通道2的截面面积，进口通道1与出口通道2的截面面积比例范围为1.2-2.25，优选的，进口通道1与出口通道2的截面面积比例为1.5。出口通道2的拐角处为直角，为了提高蜂窝陶瓷的强度，进口通道1的四角处设有圆角，可以理解的是，圆角处同样可设置为斜角。

在非对称壁流式蜂窝陶瓷过滤体中，蜂窝陶瓷的进口通道1和出口通道2交替封堵，废气从进口通道1进入蜂窝陶瓷中，经蜂窝陶瓷的缝隙进入到出口通道2排出，增大进口通道1的截面积，提高了进口通道1碳烟容量，降低后期背压并延长寿命。

实施例二：一种非对称结构蜂窝陶瓷，用于加工非对称结构蜂窝陶瓷，参考图2-图3，包括平台3，平台3的一侧设有均匀分布的若干进料孔4，平台3进料孔4的一侧为进泥面，进料孔4用于进泥，所述平台3的另一侧交替设有若干大方柱5和小方柱6，所述大方柱5与进口通道1形状互补，所述小方柱6与出口通道2形状互补，所述进料孔4连接至大方柱5与小方柱6之间的缝隙为出料槽7，平台3出料槽7一侧为平台3的出泥面。在图2中，大方格为大方柱，小方格为小方柱，大方柱5和小方柱6之间的黑色网格为出料槽；在图3中，大方柱5和小方柱6之间的白色间隙为出料槽7，图2和图3中出料槽7的颜色不同，在此说明。

进一步的，所述进料孔4的截面为圆形且所述进料孔4的中心与两两相邻的大方柱5与小方柱6的对角线中心重合（此处可参考图11）。

制造蜂窝陶瓷的泥坯从进料孔4进入并从出料槽7挤出成形，固结烧制后完成非对称蜂窝陶瓷的加工。

实施例三：一种非对称结构蜂窝陶瓷模具的加工方法，用于加工上述非对称结构蜂窝陶瓷模具，包括以下步骤：

S1:选用模具钢坯料通过机加工的方式加工出圆形模具坯料；具体为，根据所要加工的模具的尺寸在车床及磨床上，用优质模具钢坯料制作出直径（D）、高度（H）的圆形模具坯料，圆形模具坯料参考图4。可以理解的是，圆形模具坯料同样亦可以通过其他设备加工出来，不仅限于车床及磨床。

S2:通过数控加工的方式在圆形模具坯料的一侧加工出进料孔；具体为，根据所要加工的模具的目数、直径（规格型号）及原料收缩比例在卧式数控深孔钻机床上进行编程，设定好打孔范围、均匀分布的模具进料孔的孔间距、钻孔深度、时间等程序。将圆形模具坯料固定在卧式数控深孔钻基准面上进行打孔作业，首先根据设定好的程序进行中心钻点孔定位作业，并设定好定位孔，确保下一步打孔作业的精度。再根据产品的目数及进泥量选择合适直径的空心长柄合金钢钻头进行打孔作业，空心长柄合金钢钻头打孔时中心有冷却、润滑油流出，降低了打孔产生的温度，同时流出的油能将钻孔产生的碎渣铁屑带走，确保了打孔的精度及效率。

S3：对进料孔进行抛光得到深孔模具坯体；打孔结束后更换前端带45度夹角的抛光钻，依次对深孔进行抛光作业，确保深孔的光洁度、这样才能保证进泥的均匀性及一致性，得到深孔模具坯体，深孔模具坯体如图5-6所示。

S4：通过车削加工的方式在圆形模具坯料上加工出齿台得到带齿台的深孔模具坯体；将圆形模具坯料的出泥面根据打孔范围（d）及模具齿高（h）在数控车床上车制模具齿台，齿台高一般为4.5mm，模具齿台高要超出进料底孔0.6mm左右，得到带齿台的深孔模具坯体（如图7所示）

S5：对步骤S4得到的带齿台的深孔模具坯体进行清洗、晾干再进行热处理；

S6：对步骤S5得到的带齿台的深孔模具坯体进行正反两面的磨削加工；将热处理后的带齿台的深孔模具坯体通过高精度平面磨床，对正反两面进行磨削加工，消除热处理带来微形变。

S7：通过电火花加工出出料槽至与进料孔相通；根据带齿台的深孔模具坯体的孔间距及所生产产品的壁厚、进出气孔的容积比，确定非对称式壁流式柴油机颗粒捕集器进出气孔的大小，然后选择导电性能良好的电极材料，制成和圆形模具坯料直径大小的电极模块，通过编程在电极加工机床上生产出大小孔相间隔分布的电极来（如图8-9），其中大孔为带有小于圆角R0.15的正方形方孔，小孔为正方形方孔（如图10），电极壁高6mm左右，电极壁厚小于产品壁厚0.08mm留有加工过程中的放电间隙。采用高精度电火花加工机床，利用加工好的电极模块进行电火花放电加工出非对称式出料槽7（大小相间排列的方孔），加工时将电极模块网格面和带齿台的深孔模具坯体齿台面相对，为了保证深孔模具坯体齿台面与电极的位置，在深孔模具坯体的外缘加工定位孔8（参考图5和图6），在电极的外缘设有与之对应的电极定位孔9（参考图8和图9），加工时，使用销钉插入到定位孔8和电极定位孔9中实现深孔模具坯体齿台面与电极的定位。极模块四个定位孔和带齿台的深孔模具坯体四个定们孔相对应，确保每个进料孔中心和模具出泥端两两相邻四孔的对角线中心相对应，如图11所示，图中圆形虚线表示深孔模具坯体上的进料孔。通常因加工过程中电极损耗1付模具加工完成需3~4付电极，在放电加工中要确保加工深度达到4.5mm，这样模具进料孔才能和网格相通，形成非对称式蜂窝陶瓷模具

S8：对加工出的模具进行清洗和调试。最后将加好了的非对称式蜂窝陶瓷模具清洗干净（一般浸泡在汽油中24小时，去除油污，再用高压水枪冲洗干净），配制模套，装在成型压机上进行模具调试，直到模具出泥均匀、流畅、网格无断线缺陷为止，这样模具就可以进行生产作业了。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。