专利名称：一种高精度模具压制磁体生坯的方法
技术领域：
本发明涉及一种磁体生坯的制造方法，尤其涉及一种利用高精度压缩成型模具压制稀土永磁体生坯的方法。
背景技术：
粘结钕铁硼永磁体，是含有稀土类元素的复合磁体，具有磁性能高、尺寸精度高、 可加工性强等综合优点，在现代工业中应用非常广泛。例如可以应用在各种硬盘驱动器， DVD光驱中做驱动器磁体，可以应用在打印机，复印机中做传动电机磁体，也可以应用在汽车微电机、磁传感器中，是现代工业中各种精密电机、微特电机不可缺少的功能性材料。压缩成型工艺是生产粘结钕铁硼永磁体最常见的工艺。将快淬钕铁硼磁粉粉碎分级后和粘结树脂，其它加工助剂充分混合、混练，利用干粉压机或者油压机将混练后的磁粉复合物压制成圆环状或者瓦片状的粘结钕铁硼磁体生坯，然后将生坯在200°C左右的温度下固化，再经过研磨，涂装工艺后成为最终的产品。以上步骤中，利用模具将磁粉压制成生坯是控制磁体尺寸精度的关键。随着技术的进步，各种设备对使用在其中的粘结钕铁硼永磁体要求越来越高，以最主流的硬盘驱动器为例，常规的驱动器磁体均为圆环状，磁体厚度仅为1.5 mm 2mm，公差为0. 04 mm 0. 06mm,随着硬盘的体积越来越小，转速越来越高，对使用在其中粘结钕铁硼永磁体提出了更为苛刻的尺寸要求，如磁体厚度变为0.8 mm 1mm，公差彡士0. 03mm。现有技术中，利用干粉压机中的模具将磁粉压制成磁体生坯是非常常见的生产过程，而且模具的结构包括上凸膜，凹模，下凸模，芯棒四个主要部件，分别固定在模架的不同位置上，也是常规的技术。根据生产经验，将磁粉压制成生坯，主要包括以下几个步骤(1) 充填，利用干粉压机将磁粉混合物填充到模腔中；(2)压制，上凸膜在压机的带动下进入到模腔中，在一定压力下将磁粉混合物压制成磁体生坯；(3)脱模，上凸膜上移，芯棒和凹模下移，下凸模保持不动，磁体被顶出模腔，完成脱模。该方法在快速大批量生产磁体的过程中发挥了重要的作用，但是利用现有技术的模具及方法在制造精度要求更高的例如公差< 士0. 03mm，壁厚0. 8 mm Imm的磁体时，不能满足要求。其原因在于，脱模过程中，磁体生坯内部由于内应力的作用，会产生弹性后效， 在极短的时间内，脱离了模腔束缚的磁体生坯内外壁会向外膨胀，从而影响磁体的尺寸精度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高精度模具压制磁体生坯的方法，可以有效解决磁体在脱模过程中由于内应力作用而使磁体的精度降低的技术难题。本发明所述的一种高精度模具压制磁体生坯的方法，其中，该高精度模具包括上凸模，上凸模模板，下凸模，下凸模模板，凹模，凹模模板，芯棒，芯棒模板；
其中上凸模固定安装在上凸模模板上，上凸膜模板通过第一 T形接头和压机的冲压装置连接，并且在压机冲压装置的控制下完成冲压动作；上凸膜模板通过两根弹簧和凹模模板连接，凹模模板通过刚柱和芯棒模板固定连接，下凸模固定安装在下凸模模板上，下凸模模板通过侧板和压机台架固定连接，下凸模上端紧密套在凹模内，凹模固定安装在凹模模板中，上凸模中心轴线和下凸模中心轴线重合，芯棒上端紧密套在下凸模内，芯棒底部安装固定在芯棒模板上，芯棒模板通过第二 T形接头和压机的脱模装置连接，并可在脱模控制装置的带动下上下移动，从而带动固定在芯棒模板上的芯棒，以及通过刚柱与其固定连接的凹模模板一起上下移动，完成脱模动作；
下凸模上端紧密套在凹模中，凹模，下凸模，芯棒之间形成模腔；初始状态下，芯棒的上表面和凹模的上表面以及凹模安装板在同一水平面上；
所述的上凸膜和下凸模均为带安装底座的中空圆柱体，并且上凸膜和下凸模直径，壁厚均相同；
所述的芯棒由两部分组成，其下端为带安装座的圆柱体，上端也为一圆柱体，上端圆柱体的半径小于下端圆柱体的半径。该方法，包括
步骤1 使所述的压机冲压装置的通过第一T形接头控制上凸膜模板向下移动，从而使固定在上凸膜模板上的上凸膜向下移动至凹模，下凸模，芯棒组成的模腔中，以一定的压力将磁粉压制成磁体生坯，并保持压力一段时间。步骤2 使所述的压机冲压装置控制上凸膜向上移动，同时，所述的压机脱模装置带动第二 T形接头控制芯棒模板向下移动，从而带动固定在芯棒模板上的芯棒，以及通过刚柱与其固定连接的凹模模板一起向下移动，至下凸模的上端面和芯棒下端圆柱体的上表面平行，并停留一段时间。步骤3 使所述的压机脱模装置通过第二 T形接头控制芯棒模板继续向下移动，至凹模上表面，下凸模上端面，芯棒上表面处于同一水平面，磁体生坯完全脱离模腔，完成脱模。本发明的进一步改进为，芯棒下端圆柱体半径与芯棒上部圆柱体半径的差值为 0. Olmm 0. 05mmo本发明的进一步改进为，芯棒上端圆柱体的高度为制造磁体的高度。本发明的进一步改进为，所述的上凸模，下凸模，凹模，芯棒的材料为硬质合金。本发明的进一步改进为，步骤1中，压制磁体生坯所施加压力为10吨 20吨，保持压力时间为1 3秒。本发明的进一步改进为，步骤2中，磁体生坯停留时间为1 5秒。本发明的进一步改进为，步骤3中，所述的压机脱模装置带动通过第二 T形接头控制芯棒模板向下移动的距离和所制造磁体生坯的高度相等。本发明所述的高精度磁体的成形方法，同现有技术相比较，由于芯棒上下两端的半径不一样，这样在芯棒上端的外表面和凹模的内表面之间多了额外的型腔，当磁体在向上脱模的过程中，可以在这个型腔中进行内应力释放，因此磁体的尺寸精度得到了保证，能够解决现有技术中，由于磁体内部的内应力快速释放发生弹性后效而导致的磁体公差大的难题。
图1本发明模具结构的剖面示意图。图2芯棒的结构图。
具体实施例方式为了使本领域的技术人员可以更清楚、准确的理解本发明的精神，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。图1为本发明具体实施例的模具结构的示意图，图2为图1所示的本发明具体实施例的芯棒结构示意图。参考图1、图2。在介绍本发明所述的方法之前，首先详细介绍需要用到的高精度模具。本发明所述的高精度模具，包括上凸模1，上凸模模板5，下凸模3，下凸模模板6， 凹模2，凹模模板7，芯棒4，芯棒模板8。其中上凸膜1和下凸模3均为带安装底座的中空圆柱体，并且上凸膜1和下凸模3直径，壁厚均相同。其中上凸模1固定安装在上凸模模板 5上，下凸模3固定安装在下凸模模板6上，下凸模3上端紧密套在凹模2内，凹模2固定安装在凹模模板7中，上凸模1中心轴线和下凸模3中心轴线重合；芯棒4上端套在下凸模3 内，芯棒4底部安装固定在芯棒模板8上，下凸模3上端紧密套在凹模2中，凹模2，下凸模 3，芯棒4之间形成模腔；初始状态下，芯棒4的上表面和凹模2的上表面以及凹模模板7的上表面在同一水平面上。上凸膜模板5通过第一 T形接头14和压机的冲压装置连接，并且在压机冲压装置的控制下完成冲压动作；上凸膜模板5通过两根弹簧10和凹模模板7连接，凹模模板7通过刚柱9和芯棒模板8固定连接。在一具体的实施例中，所述的刚柱有4根，并且贯穿下凸模模板7。下凸模模板7和压机台架12通过一对侧板13固定连接。芯棒模板8通过第二 T形接头11和压机的脱模装置连接，并可在脱模控制装置的带动下上下移动，从而带动固定在芯棒模板8上的芯棒4，以及通过刚柱9与其固定连接的凹模模板7 —起上下移动，完成脱模动作。特别的，参考图2，本发明所述的芯棒由两部分组成，其下端为带安装座的圆柱体 4b，上端也为一圆柱体4a，其中，芯棒上端圆柱体4a的半径r小于芯棒下端圆柱体4b的半径R，芯棒上端圆柱体4a的高度H为所制造磁体的高度。优选的，芯棒下端圆柱体半径R与芯棒上部圆柱体半径r的差值为0.01mm 0. 05mm,具体数值和生产磁体所需要达到的精度相等，如果磁体要求的尺寸精度高，则芯棒下端圆柱体半径R和上部圆柱体半径r的差值就小。在一具体的实施例中，磁体的尺寸公差控制为士0. Olmm,则芯棒下端圆柱体半径R与芯棒上端圆柱体半径r的差值为0. Olmm, 相应的，制造该磁体生坯的时间就会加长。在另一具体实施例中，磁体的尺寸公差控制为士0. 05mm，则芯棒下端圆柱体半径R与芯棒上端圆柱体半径r的差值为0. 05mm，该磁体生坯的制造时间就会缩短。优选的，上端圆柱体4a的高度H和所制造磁体的高度相同。为了保证模具的使用寿命，本发明所述模具的主要部件如上凸膜1，凹模2，下凸模3，芯棒4的材料均为硬质合金，在具体的实施例中，优选为硬质合金系列中的钨钢。本发明所述的方法包括如下几个步骤步骤1 使所述的压机冲压装置的通过第一 T形接头14控制上凸膜模板5向下移动， 从而使固定在上凸膜模板5上的上凸膜1向下移动至凹模2，下凸模3，芯棒组成的模腔中， 以一定的压力将磁粉压制成磁体生坯，并保持压力一段时间。本发明中，压制磁体生坯所施加压力为10吨 20吨，保持压力时间为1 3秒。 所施加压力的大小和保压时间是根据具体的磁体所确定的，根据生产经验，如果圆环状磁体的上表面积越大，压制磁体所施加的压力就越大，保压时间也相对增加。步骤2 使所述的压机冲压装置控制上凸膜1向上移动，同时，所述的压机脱模装置带动第二 T形接头11控制芯棒模板8向下移动，从而带动固定在芯棒模板8上的芯棒4， 以及通过刚柱9与其固定连接的凹模模板7 —起向下移动，至下凸模3的上端面和芯棒4 下端圆柱体4b的上表面平行，并停留一段时间。该步骤是磁体生坯脱模过程中的一个中间过程，压机脱模装置通过第二 T形接头控制芯棒模板向下移动，从而带动固定在芯棒模板上的芯棒，以及通过刚柱与其固定连接的凹模模板一起向下移动，在此过程中，下凸模保持不动，至下凸模的上端面和芯棒下端圆柱体的上表面平行，磁体生坯相对移动到凹模内表面，下凸模上端面，芯棒上端圆柱体内表面组成的型腔中，并停留1 5秒，该过程的目的是使磁体内部的内应力充分释放，从而降低磁体在脱模过程中由于内应力快速释放而发生弹性后效导致的磁体精度降低的难题，也是本发明区别于常规的脱模过程的关键步骤，具体停留时间，以下称为缓释时间，是根据磁体需要达到的精度确定的，一般磁体需要达到的精度要求越高，则缓释时间就越长。步骤3 使所述的压机脱模装置带动通过第二 T形接头11控制芯棒模板8继续向下移动，移动距离和所制造磁体生坯的高度相等，至凹模2上表面，下凸模3上端面，芯棒4 上表面处于同一水平面，此时磁体生坯会完全脱离模腔，完成脱模动作。下表是利用本发明所述的方法5个具体实施例的工艺条件表
权利要求
1.一种高精度模具压制磁体生坯的方法，其中，该高精度模具包括上凸模，上凸模模板，下凸模，下凸模模板，凹模，凹模模板，芯棒，芯棒模板；其中上凸模固定安装在上凸模模板上，上凸膜模板通过第一 T形接头和压机的冲压装置连接，并且在压机冲压装置的控制下完成冲压动作；上凸膜模板通过两根弹簧和凹模模板连接，凹模模板通过刚柱和芯棒模板固定连接，下凸模固定安装在下凸模模板上，下凸模模板通过侧板和压机台架固定连接，下凸模上端紧密套在凹模内，凹模固定安装在凹模模板中，上凸模中心轴线和下凸模中心轴线重合，芯棒上端紧密套在下凸模内，芯棒底部安装固定在芯棒模板上，芯棒模板通过第二 T形接头和压机的脱模装置连接，并可在脱模控制装置的带动下上下移动，从而带动固定在芯棒模板上的芯棒，以及通过刚柱与其固定连接的凹模模板一起上下移动，完成脱模动作；下凸模上端紧密套在凹模中，凹模，下凸模，芯棒之间形成模腔，初始状态下，芯棒的上表面和凹模的上表面以及凹模安装板在同一水平面上；所述的上凸膜和下凸模均为带安装底座的中空圆柱体，并且上凸膜和下凸模直径，壁厚均相同；所述的芯棒由两部分组成，其下端为带安装座的圆柱体，上端也为一圆柱体，上端圆柱体的半径小于下端圆柱体的半径；其特征在于，该方法包括步骤1 使所述的压机冲压装置的通过第一T形接头控制上凸膜模板向下移动，从而使固定在上凸膜模板上的上凸膜向下移动至凹模，下凸模，芯棒组成的模腔中，以一定的压力将磁粉压制成磁体生坯，并保持压力一段时间；步骤2 使所述的压机冲压装置控制上凸膜向上移动，同时，所述的压机脱模装置带动第二 T形接头控制芯棒模板向下移动，从而带动固定在芯棒模板上的芯棒，以及通过刚柱与其固定连接的凹模模板一起向下移动，至下凸模的上端面和芯棒下端圆柱体的上表面平行，并停留一段时间；步骤3 使所述的压机脱模装置通过第二 T形接头控制芯棒模板继续向下移动，至凹模上表面，下凸模上端面，芯棒上表面处于同一水平面，磁体生坯完全脱离模腔，完成脱模。
2.如权利要求1所述的种高精度模具压制磁体生坯的方法，其特征在于，芯棒下端圆柱体半径与芯棒上部圆柱体半径的差值为0. Olmm 0. 05mm。
3.如权利要求2所述的种高精度模具压制磁体生坯的方法，其特征在于，芯棒上端圆柱体的高度为制造磁体的高度。
4.如权利要求3所述的种高精度模具压制磁体生坯的方法，其特征在于，，所述的上凸模，下凸模，凹模，芯棒的材料为硬质合金。
5.如权利要求1所述的种高精度模具压制磁体生坯的方法，其特征在于，步骤1中，压制磁体生坯所施加压力为10吨 20吨，保持压力时间为1 3秒。
6.如权利要求1所述的种高精度模具压制磁体生坯的方法，其特征在于，步骤2中，磁体生坯停留时间为1 5秒。
7.如权利要求1所述的种高精度模具压制磁体生坯的方法，其特征在于，步骤3中，所述的压机脱模装置带动通过第二 T形接头控制芯棒模板向下移动的距离和所制造磁体生坯的高度相等。
全文摘要
一种高精度模具压制磁体生坯的方法，包括，使压机冲压装置控制上凸膜向下运动，以一定的压力将凹模，下凸模，芯棒组成的模腔中的磁粉压制成磁体生坯，并保持压力一段时间；使压机脱模装置带动芯棒模板上的芯棒，以及与芯棒模板固定连接的凹模模板一起向下移动，至下凸模的上端面和芯棒下端圆柱体的上表面平行，并停留一段时间；使压机脱模装置通过第二T形接头控制芯棒模板继续向下移动一个磁体高度的距离，至磁体生坯完全脱离模腔，完成脱模。本发明所述的方法，同现有技术相比，当磁体在向上脱模的过程中，增加了磁体内应力充分释放过程，能够解决现有技术中磁体内部的内应力快速释放发生弹性后效而导致的磁体公差大的难题。
文档编号B22F3/03GK102489703SQ201110428370
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者李纲, 饶晓雷, 龚海洲 申请人:上海爱普生磁性器件有限公司, 北京中科三环高技术股份有限公司