微型锥头杆件正挤压成形装置及工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一种微成形装置及工艺，尤其涉及一种微型锥头杆件正挤压成形装置及工
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【背景技术】
[0002]微成形技术是最近发展起来的一种先进制造技术，微型化已经是制造业的趋势之一。微挤压成形是指以挤压的加工方法成形在两个或两个以上维度尺寸在I毫米以下的零件，由于成形零件趋于微型化，因此对微成形的模具的精度、硬度都提出了非常高的要求。此外，作为微挤压成形的模具，它的润滑非常困难，用常规的润滑剂会对微型零件的表面质量造成影响，因此需要在微成形模具制备摩擦系数极低的涂层以满足成形零件的要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种微型锥头杆件正挤压成形装置及工艺，该装置结构简单、精度高、摩擦系数低。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种微型锥头杆件正挤压成形装置，包括上、下半模架，上、下半模架之间通过导柱、导套连接，每个半模架包含模架板和可拆卸地固定在模架板上的模仁压板，模架板的模仁腔中配合连接凹模或凸模，并通过模仁压板压住凹模或凸模，使凹模或凸模可拆卸的固定在模架板中。
[0005]所述上半模架由上模架板和上模仁压板组成，上模架板和其内的凸模组成正挤压上模；所述下半模架由下模架板和下模仁压板组成，下模仁压板和其内的凹模组成正挤压下模。
[0006]所述上模架板的模仁腔为圆柱形，下模架板的模仁腔为圆锥形。
[0007]所述上半模架设置有四个圆导套，下半模架上设置有四根圆导柱，导柱与导套的配合连接，用于挤压成形装置开模或合模。
[0008]所述凹模和凸模的挤压成形表面分别制备有纳米非晶超硬梯度涂层。
[0009]所述凹模由两个相互配合的半模组成，将两个半模从下模架板中取出、分开，可将成形好的微形杆件取出。
[0010]一种使用所述微型锥头杆件正挤压成形装置的挤压成形工艺，其步骤是:首先装配好微型锥头杆件正挤压成形装置中的凹模和凸模，并将微型锥头杆件的坯料进行热处理，以获得晶粒尺寸为40 μπι左右的均匀坯料，然后将热处理后的坯料放置在凹模中，启动挤压机，挤压机带动上半模架及凸模2以0.lmm/s的速度向下运动1.60_，将微型锥头杆件的坯料进行挤压，形成杆状零件；然后挤压机带动上半模架及凸模上升，微型锥头杆件零件14尾部卡在凹模7中而与凸模分离，之后拧下下半模架10的螺栓将凹模分开，取出杯形零件，挤压完成。
[0011]本发明的有益效果:
上述技术方案提供的微正挤压成形模具通过采用两个模架板对凹凸模直接进行夹持，在更换凹凸模时只需对模架板进行适配，这样模具较为简单，制造成本低。导柱与导套安装在模架板上实现精密导向，并通过在模具成形表面制备极低摩擦系数的涂层，使模具可以不采用液体润滑剂或固体润滑剂即可挤压成形微型零件。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的微正挤压成形模具的剖视图；
图2是图1中的微正挤压成形模具的立体图。
[0013]图3是图1中的微正挤压成形模具的凹凸模结构示意图。
[0014]图4是图1中的模具涂层的示意图。
[0015]图5是利用图1中的微正挤压成形模具加工的杆状零件的立体图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0017]如图1至图3所示，一种微型锥头杆件正挤压成形装置，由上、下半模架、导柱5、导套4、凸模2、凹模7、模具底板9等组成。
[0018]上、下半模架之间通过导柱5、导套4连接，每个半模架包含模架板和可拆卸地固定在模架板上的模仁压板，模架板的模仁腔中配合连接凹模7或凸模2，并通过模仁压板压住凹模7或凸模2，使凹模7或凸模2可拆卸的固定在模架板中。此外用压板使凸模2或凹模7固定在模架板上，在更换凹模7或凸模2时只需根据不同的凹模7或凸模2的尾部与模架板进行适配，而其他零件可以继续使用，从而降低了模具的制造成本，同时也便于凹凸模的更换，且结构简单、加工精度高。
[0019]上半模架由上模架板I和上模仁压板3组成，上模架板I和其内的凸模2组成正挤压上模。下半模架由下模架板8和下模仁压板6组成，下模仁压板6和其内的凹模7组成正挤压下模。上模架板I的模仁腔为圆柱形，下模架板8的模仁腔为圆锥形。
[0020]上半模架设置有四个圆导套4，下半模架上设置有四根圆导柱5，导柱5与导套4的配合连接，用于挤压成形装置开模或合模。
[0021]凹模7和凸模2的挤压成形表面分别制备有纳米非晶超硬梯度涂层。凹模7由两个相互配合的半模组成，将两个半模从下模架板中取出、分开，可将成形好的微形杆件取出。
[0022]在实施例中，凹模7由两个相互配合的半模组成，凹模7与下模架板8的配合是圆锥形结构，这样保证在挤压的过程中，两片凹模7能够紧紧的贴合在一起，挤压完成后可通过拧下下模仁压板6上的螺栓将模具拆开，并将由两半合成的凹模7分开来取出加工好的零件。
[0023]进一步地，由于零件的微型化，固体润滑剂或液体润滑剂中的微小颗粒，都会对成形的微成形的零件表面质量造成影响，因此在凸模2和凹模7的挤压表面都制备有一层涂层。该涂层的摩擦系数极低，可以使得该模具无需使用液体润滑剂或固体润滑剂即可挤压成形微型零件，且零件的表面质量好。在这里，凸模2的挤压表面为凸模2在挤压过程中与挤压坯料接触的表面；和凹模7的挤压表面为凹模7在挤压过程中与挤压坯料接触的表面。如图4所示，该涂层为四层结构，其底层13为基体，第二中层12为CrTi层，优选其厚度为0.05~0.I μπι，第一中层11为CrTiAlN层，优选其厚度为0.1~0.2μπι，表层10为TiAN纳米多层结构，优选其每层厚度为0.03-0.05 μ m，层数为10~20，涂层采用物理气相沉积法制备。
[0024]本发明还公开了一种材质为H70的锥头杆件的制造工艺，制造的设备包括挤压机和上述类型的模具，该模具的上下两个半模装置分别安装在挤压机的上下压块上，通过挤压机带动模具进行挤压成形。
[0025]下面用一个微型锥头杆状零件14 (如图5所示)的挤压过程来说明本模具的具体使用。该杯形零件的头部直径为0.82mm，尾部直径为0.55mm。首先模具装配好，然后将直径为0.8mm，长为2mm的圆柱体形H70坯料进行550°C保温40分钟然后空冷，以获得晶粒尺寸为40 μπι左右的均匀坯料，然后将热处理后的坯料放置在凹模7中，合上模具，启动挤压机，在挤压机的作用上模架I带动凸模2以0.lmm/s的速度向下运动1.60mm,将还料进行挤压，以形成杆状零件14 ;然后挤压机带动上半模架上升，零件尾部卡在凹模7中而与凸模2分离，之后拧下下半模架的螺栓将模具拆开，并将由两半合成的凹模7分开，取出杯形零件14，挤压完成。
【主权项】
1.一种微型锥头杆件正挤压成形装置，包括上、下半模架，上、下半模架之间通过导柱(5)、导套(4)连接，其特征在于:每个半模架包含模架板和可拆卸地固定在模架板上的模仁压板，模架板的模仁腔中配合连接凹模(7)或凸模(2)，并通过模仁压板压住凹模(7)或凸模(2)，使凹模(7)或凸模(2)可拆卸的固定在模架板中。
2.根据权利要求1所述的微型锥头杆件正挤压成形装置，其特征在于:所述上半模架由上模架板(1)和上模仁压板(3)组成，上模架板(I)和其内的凸模(2)组成正挤压上模；所述下半模架由下模架板(8)和下模仁压板(6)组成，下模仁压板(6)和其内的凹模(7)组成正挤压下模。
3.根据权利要求1所述的微型锥头杆件正挤压成形装置，其特征在于:所述上半模架设置有四个圆导套(4)，下半模架上设置有四根圆导柱(5)，导柱(5)与导套(4)配合连接，用于挤压成形装置开模或合模。
4.根据权利要求1所述的微型锥头杆件正挤压成形装置，其特征在于:所述凹模(7)和凸模(2)的挤压成形表面分别制备有纳米非晶超硬梯度涂层。
5.根据权利要求1所述的微型锥头杆件正挤压成形装置，其特征在于:所述凹模(7)由两个相互配合的半模组成，将两个半模从下模架板中取出、分开，可将成形好的微形杆件取出。
6.根据权利要求2所述的微型锥头杆件正挤压成形装置，其特征在于:所述上模架板(I)的模仁腔为圆柱形，下模架板(8)的模仁腔为圆锥形。
7.一种使用权利要求1-6任一所述微型锥头杆件正挤压成形装置的挤压成形工艺，其特征在于，其步骤是:首先装配好微型锥头杆件正挤压成形装置中的凹模(7)和凸模(2)，并将微型锥头杆件的坯料进行热处理，以获得晶粒尺寸为40 μ m左右的均匀坯料，然后将热处理后的坯料放置在凹模(7)中，启动挤压机，挤压机带动上半模架(I)及凸模(2)以.0.lmm/s的速度向下运动1.60_，将微型锥头杆件的坯料进行挤压，形成杆状零件14 ;然后挤压机带动上半模架(I)及凸模(2)上升，微型锥头杆件零件(14)尾部卡在凹模(7)中而与凸模(2)分离，之后拧下下半模架的螺栓将凹模(7)分开，取出杯形零件(14)，挤压完成。
【专利摘要】本发明涉及一种微型锥头杆件正挤压成形装置及工艺，包括上、下半模架，上、下半模架之间通过导柱、导套连接，每个半模架包含模架板和可拆卸地固定在模架板上的模仁压板，模架板的模仁腔中配合连接凹模或凸模，并通过模仁压板压住凹模或凸模，使凹模或凸模可拆卸的固定在模架板中。本发明所提供的微正挤压成形模具通过采用两个模架板对凹凸模直接进行夹持，在更换凹凸模时只需使凹凸模与模架板部分进行适配，而模架板可以循环使用，从而降低了实验时模具的制造成本和模具制造误差对微成形零件精度的影响，且结构简单。本发明还公开了一种包含上述类型的微正挤压成形零件的制造工艺。
【IPC分类】B21C25-02, B21C23-32, B21C23-14
【公开号】CN104607489
【申请号】CN201510037643
【发明人】李仕成, 闫强
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月26日