专利名称：一种粉末状材料成型管件的成型模具及成型方法
技术领域：
本发明涉及一种粉末状材料成型管件的成型模具及成型方法，特别是大长径比无拔模角管件的粉末干压成型方法和模具。
背景技术：
干压成型是将干粉坯料填入金属模腔中，通过施以压力并加热使其成为致密坯体而获得所需的成型件的成型方法。干压成型因其生产效率高，所需人工少、废品率低，生产周期短，生产的制品密度大、强度高，适合大批量工业化生产，广泛应用于复合材料粉末、金属粉末和陶瓷粉末的成型。这类粉末压制成型装置和方法已经被提出，例如在日本专利 No. 2000-397967提出了一种粉末压制成型设备和方法，在申请号200510005695. 3的中国专利中提出了一种压制小粉饼的粉末压制装置及方法。相关专利及文献中提出的粉末压制设备均为专用设备，不仅设备复杂而且设备适用于成型尺寸较小的制件，成型大尺寸制件时会导致设备体积庞大，设备制造难度大大增加。粉末压制成型时普遍存在脱模力大，脱模困难的问题，特别是成型件尺寸较大时此问题更加凸显。对于大长径比的粉末干压管，为了利于模具的脱模，管件需要有一定的拔模斜度，而对于特殊使用场合要求内外壁均等径的粉末干压管件的生产，通常采用二次加工去除管件的拔模斜度。已有的粉末成型相关文献中，仅提出了粉末压制成型的方法，没有提出如何解决粉末管件成型中的关键问题脱模困难。
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种粉末状材料成型管件的成型模具及成型方法。本发明的思想在于通过采用组合式外模和楔形拼合芯柱，极大的减小了管件脱模时的脱模力，解决了大长径比无拔模角粉末干压管件因脱模力大而制作困难的问题。而且该粉末成型模具构造简单实用，不需要专门的粉末压制成型设备，在一般的压力机上即可实现粉末管件的成型，大大降低了对成型设备的要求，简化了粉末管件压制成型工艺。技术方案一种粉末状材料成型管件的成型模具，其特征在于包括模具固定板1、外模2、上芯柱3、下芯柱4、芯柱长销5和凸模6;所述模具固定板1中心设有芯柱定位孔，四角设有定位销孔；所述外模2由两个结构相同的瓣模组成，每个瓣模为半个圆筒形，通过紧固螺栓紧固连接，外模2的一端焊接有外模底板，外模底板与模具固定板1通过定位销固定连接；在外模2中心的圆筒中，插入由两个圆柱形、且中部为彼此配合楔形面的上芯柱3和下芯柱4 组成的芯柱，上芯柱3中心设有长销配合孔，且圆柱形端面的通孔为凸台结构，其上加工有脱模用的螺纹，下芯柱4与上芯柱3配合的楔形面中心设有与上芯柱3相配合的长销配合孔，其圆柱形端口设有脱模用螺纹孔，下芯柱4的圆柱形端口为凸台结构，且与模具固定板1中心的芯柱定位孔吻合形成紧密结合；芯柱长销5的长销杆部由上芯柱3脱模用螺纹孔插入至下芯柱4的通孔中，长销杆部位于上芯柱3 —侧的为长销吊环，长销吊环的最大直径小于芯柱的外径，大于上芯柱3的脱模用螺纹孔；凸模6为凸模固定板下方设有圆筒状凸模压头，凸模压头与外模2及芯柱间隙配合。所述外模2两个瓣模组合后的内腔横截面为圆形、椭圆形、正方形、三角形以及其他正多边形。所述上芯柱3和下芯柱4组合后的外形根据成型管件的需要，为圆柱形、三棱柱形、四棱柱形以及其他正多边形。所述下芯柱4的圆柱形端部为凸台结构、无凸台结构或其他能够满足芯柱定位的可靠性的结构形式。所述凸模6的凸模固定板与凸模压头为焊接连接、螺纹配合连接、螺栓连接。一种采用上述的任一种成型模具成型粉末状材料成型管件的方法，其特征在于步骤如下步骤1 将模具固定板1水平固定，将芯柱上部3、芯柱下部4通过芯柱长销5连接后，定位在模具固定板上的芯柱定位孔Ia上，将外模2的两个瓣模通过定位销7在模具固定板1上定位后用外模紧固螺栓8紧固；步骤2 将模具加热到80-120°C后保温，并将粉料9填入模腔；步骤3 将粉末状材料填入模腔后，将凸模6的凸模压头6a压入模腔预定位置并保持，将模具加热到粉料中所含固化剂的固化温度，保温一小时使粉末管件完全固化；步骤4 待固化结束，将凸模6竖直上行，取出芯柱长销5，将吊环螺钉旋入上芯柱脱模用螺纹孔3a，以吊环螺钉带动上芯柱3上行，直至将上芯柱3完全脱模；步骤5 当外模上行到吊环方便安装的位置，将吊环螺钉旋入下芯柱脱模用螺纹孔4a，以吊环螺钉带动下芯柱4下行，直至将下芯柱4完全脱出模体；步骤6 取下外模紧固螺栓8，分开外模2的两个瓣模，取出制件，完成粉末管件的整个压制过程。有益效果本发明提出的一种粉末状材料成型管件的成型模具及成型方法，有益效果是粉末管件的压制不需要特殊的成型设备，普通的压力设备即可满足要求，简化了大型无拔模角粉末干压管件的生产工艺。通过外模的分开即可实现圆筒件的外壁的脱模，通过将芯柱分成具有楔形面的两部分极大的减小了芯柱的脱模时的脱模力，方便了粉末管件的脱模， 提高了生产效率。同时通过更改外模和芯柱成型部分的截面形状，即可实现不同截面形状的无拔模斜度粉末干压管件的一次成型，成型效率高，而且成型件不受机械加工破坏，结构强度明显高于二次加工件。
图1 本发明模具整体的装配示意图；图2 本发明模具整体的俯视图；图3 本发明上芯柱的结构示意图；图4 本发明下芯柱的结构示意图5 本发明芯柱长销的结构示意图；1-模具固定板；Ia-芯柱定位孔；Ib-定位销孔；2_外模；2a_外模底板；2a_l_定位销孔；2b-螺纹孔；2c-螺栓放置凹台；2d-螺栓用光孔；3-上芯柱；3a-上芯柱脱模用螺纹孔；3b-长销配合孔；3c-上芯柱楔部；4-下芯柱；4a-下芯柱脱模用螺纹孔；4b_长销配合孔；4c-下芯柱楔部；5-芯柱长销；5a-长销杆部；5b-长销吊环；6-凸模；6a_凸模压头； 6b-凸模固定板；7-定位销；8-外模紧固螺栓；9-粉料。
具体实施例方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述参照图1-2，本发明的粉末压制成型模具主要包括模具固定板1、外模2、上芯柱 3、下芯柱4、芯柱长销5、凸模6和吊环螺钉。其中模具固定板1为一方形板，其上加工有与下芯柱4间隙配合的芯柱定位孔Ia和与定位销7间隙配合的销孔lb，用于保证芯柱与外模内圆面同心；外模2由两个瓣模靠外模紧固螺栓8连接在一起，两个瓣模结构相同，上部呈半个圆筒形，其两侧壁分别加工有与外模紧固螺栓8相匹配的螺纹孔2b、凹台2c及螺栓配合光孔2d，外模2下部焊接有用于外模2定位用的外模底板2a，其上加工有与定位销7间隙配合的四个销孔加-1 ；芯柱是由两个圆柱形一端具有彼此配合楔形面的上芯柱3和下芯柱 4组成，芯柱中心加工有芯柱长销定位孔(3b、4b)，定位孔(3b、4b)与芯柱长销5间隙配合， 通过芯柱长销5在定位孔(3b、4b)的固定，使上芯柱楔部3c与下芯柱楔部如相配合，从而上芯柱3和下芯柱4组成芯柱整体，芯柱的两端面加工有与吊环配合的螺纹孔(3a、4a)；芯柱长销5形状为一端带有圆环的圆柱形长销，由长销杆部fe和长销吊环恥组成，长销杆部 fe与芯柱长销定位孔(3b、4b)间隙配合，长销吊环恥的最大直径小于芯柱的外径；凸模6 形状为一端面连接有一块方形板的圆筒，由圆筒状凸模压头6a与模固定板6b连接(焊接或其他连接形式)而成，连接时保证凸模压头6a的中心线与模固定板6b的连接面垂直，凸模压头6a与外模2及芯柱间隙配合；吊环螺钉为标准件，与芯柱上的螺纹孔(3a、4a)相配合，用于芯柱的脱模。压制实施实例，参照图1和图2 步骤1 将模具固定板1水平固定，将芯柱上部3、芯柱下部4通过芯柱长销5连接后，在模具固定板上的芯柱定位孔Ia定位，将外模2的两个瓣模通过定位销7在模具固定板1上定位后，用外模紧固螺栓8将其紧固；步骤2 开启加热设备，将模具加热到预热温度80_120°C后保温；步骤3 将预先配好的粉料9填入模腔后，驱动力将凸模6的凸模压头6a压入模腔预定位置并保持，开启加热设备将模具加热到粉料固化温度，保温到1时间，使粉末管件完全固化；步骤4:待固化结束，在驱动力下凸模6竖直上行，取下凸模6，取出芯柱长销5，将吊环螺钉旋入上芯柱脱模用螺纹孔3a，在驱动力下吊环螺钉带动上芯柱3上行，直至将上芯柱3完全脱出模体；步骤5 在驱动力下外模上行到预定位置，将吊环螺钉旋入下芯柱脱模用螺纹孔 4a，在驱动力下吊环螺钉带动下芯柱4下行，直至将下芯柱4完全脱出模体；步骤6 取下外模紧固螺栓8，分开外模2的两个瓣模，取出制件，完成粉末管件的整个压制过程。
权利要求
1.一种粉末状材料成型管件的成型模具，其特征在于包括模具固定板(1)、外模O)、 上芯柱(3)、下芯柱0)、芯柱长销(5)和凸模(6)；所述模具固定板(1)中心设有芯柱定位孔，四角设有定位销孔；所述外模O)由两个结构相同的瓣模组成，每个瓣模为半个圆筒形，通过紧固螺栓紧固连接，外模O)的一端焊接有外模底板，外模底板与模具固定板(1) 通过定位销固定连接；在外模O)中心的圆筒中，插入由两个圆柱形、且中部为彼此配合楔形面的上芯柱(3)和下芯柱(4)组成的芯柱，上芯柱(3)中心设有长销配合孔，且圆柱形端面的通孔为凸台结构，其上加工有脱模用的螺纹，下芯柱(4)与上芯柱(3)配合的楔形面中心设有与上芯柱C3)相配合的长销配合孔，其圆柱形端口设有脱模用螺纹孔，下芯柱(4)的圆柱形端口为凸台结构，且与模具固定板(1)中心的芯柱定位孔吻合形成紧密结合；芯柱长销(5)的长销杆部由上芯柱(3)脱模用螺纹孔插入至下芯柱的通孔中，长销杆部位于上芯柱(3) —侧的为长销吊环，长销吊环的最大直径小于芯柱的外径，大于上芯柱(3)的脱模用螺纹孔；凸模(6)为凸模固定板下方设有圆筒状凸模压头，凸模压头与外模( 及芯柱间隙配合。
2.根据权利要求1所述的粉末状材料成型管件的成型模具，其特征在于所述外模(2) 两个瓣模组合后的内腔横截面为圆形、椭圆形、正方形、三角形以及其他正多边形。
3.根据权利要求1所述的粉末状材料成型管件的成型模具，其特征在于所述上芯柱(3)和下芯柱(4)组合后的外形根据成型管件的需要，为圆柱形、三棱柱形、四棱柱形以及其他正多边形。
4.根据权利要求1所述的粉末状材料成型管件的成型模具，其特征在于所述下芯柱(4)的圆柱形端部为凸台结构、无凸台结构或其他能够满足芯柱定位的可靠性的结构形式。
5.根据权利要求1所述的粉末状材料成型管件的成型模具，其特征在于所述凸模(6) 的凸模固定板与凸模压头为焊接连接、螺纹配合连接、螺栓连接。
6.一种采用权利要求1 5所述的任一种成型模具成型粉末状材料成型管件的方法， 其特征在于步骤如下步骤1 将模具固定板(1)水平固定，将芯柱上部(3)、芯柱下部(4)通过芯柱长销(5) 连接后，定位在模具固定板上的芯柱定位孔(Ia)上，将外模( 的两个瓣模通过定位销(7) 在模具固定板(1)上定位后用外模紧固螺栓(8)紧固；步骤2 将模具加热到80-120°C后保温，并将粉料(9)填入模腔；步骤3 将粉末状材料填入模腔后，将凸模(6)的凸模压头(6a)压入模腔预定位置并保持，将模具加热到粉料中所含固化剂的固化温度，保温一小时使粉末管件完全固化；步骤4:待固化结束，将凸模(6)竖直上行，取出芯柱长销(5)，将吊环螺钉旋入上芯柱脱模用螺纹孔(3a)，以吊环螺钉带动上芯柱C3)上行，直至将上芯柱C3)完全脱模；步骤5 当外模上行到吊环方便安装的位置，将吊环螺钉旋入下芯柱脱模用螺纹孔 ( )，以吊环螺钉带动下芯柱(4)下行，直至将下芯柱(4)完全脱出模体；步骤6:取下外模紧固螺栓(8)，分开外模O)的两个瓣模，取出制件，完成粉末管件的整个压制过程。
全文摘要
本发明涉及一种粉末状材料成型管件的成型模具及成型方法，通过外模的分开即可实现圆筒件的外壁的脱模，通过将芯柱分成具有楔形面的两部分极大的减小了芯柱的脱模时的脱模力，方便了粉末管件的脱模，提高了生产效率。同时通过更改外模和芯柱成型部分的截面形状，即可实现不同截面形状的无拔模斜度粉末干压管件的一次成型，成型效率高，而且成型件不受机械加工破坏，结构强度明显高于二次加工件。
文档编号B22F5/12GK102225467SQ20111013307
公开日2011年10月26日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者付业伟, 张兆民, 施俭亮, 朱文婷, 李贺军, 潘广镇, 费杰, 郭学平, 齐乐华 申请人:西北工业大学