压头及使用该压头的压制成型模具和压制成型方法
【专利摘要】本发明涉及压头及使用该压头的压制成型模具和压制成型方法，压制成型模具包括上压头和下压头，各压头均包括压头本体，压头本体的一端具有用于顶压成型料的顶压成型面，其中至少一个压头为异型压头，异型压头的顶压成型面的形状与所述砂轮节块的异型周面的形状相同，异型压头的压头本体由沿砂轮节块的轴向顺序布置的至少两个分体设置的压头块构成，各压头块的上端面一起构成所述异型压头的顶压成型面，相邻两个压头块分别对应所述砂轮节块的不同径向厚度。本发明提供了一种在对异型断面的砂轮节块压制成型时可节省原料，同时还能实现砂轮节块各部位密度可控的压头及使用该压头的压制成型模具和压制成型方法。
【专利说明】压头及使用该压头的压制成型模具和压制成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压头及使用该压头的压制成型模具和压制成型方法。
【背景技术】
[0002]砂轮包括砂轮基体及固设于砂轮基体上的磨削层，磨削层一般由超硬磨料经压制、干燥、烧结而成，磨削层的压制方法分为整体压制方法和分块压制方法，整体压制方法适用于尺寸较小的磨削层，分块压制方法适用于尺寸较大的磨削层。分块压制方法是将磨削层分为若干砂轮节块后单独压制，各砂轮节块单独压制后再拼接成一个环形磨削层。现有技术中，砂轮节块压制的方法分为沿砂轮轴向压制和沿砂轮径向压制。
[0003]沿砂轮轴向压制使指上、下压头沿砂轮的轴向对成型料施压以使松散的成型料成型为具有一定强度的坯体。沿砂轮轴向压制中上、下压头的施压方向与砂轮的轴线平行，为了避免成型压制时摩擦力对砂轮节块密度均匀性的影响，该方式主要用于轴向厚度不是太厚的砂轮节块压制中使用，比如说砂轮节块的轴向厚度是其径向厚度的两倍以下时使用。
[0004]沿砂轮径向压制使指上、下压头沿砂轮的径向对成型料施压使松散的成型料成型为具有一定强度的坯体，该压制方法主要用于径向厚度不是太厚的砂轮节块压制中使用。现有的一种沿砂轮径向压制中所使用的压制成型模具如中国专利CN201645343U公开的“超硬磨料砂轮工作层节块半径方向压制成型模具”，该成型模具包括模腔和上、下压头，上压头的底面为与磨削层外周面适配的凹面，下压头的顶面为与磨削层内周面适配的凸面，凹面、凸面为用于顶压成型料的顶压成型面，使用时成型模具每次压制出一个砂轮节块，最后再将各砂轮节块拼接成一个环形的磨削层。现有的这种成型模具存在的问题在于:现有的成型模具比较适用于径向厚度均匀的磨削层，而不太适用于一些径向厚度不均的具有异形断面的磨削层，比如说近年来，在汽车发动机的曲轴和凸轮轴加工中出现了切入式局部仿行磨削，即包裹式复合磨削，砂轮的磨削层需要同时磨削加工工件的外圆、圆弧及侧面，因此砂轮的磨削层的断面形状呈中部薄两侧厚的异形结构如图1所示，磨削层2的内周面为形状不规则的异型周面。图中I表示砂轮基体。
[0005]对于这种具有异形断面的磨削层而言，成型工艺的规范和合理是保证磨削层密度和组织均匀性的一个重要环节，磨削层形状的复杂程度对砂轮成型和烧结合理性提出了更为苛刻的要求，这种具有异形断面的磨削层由于砂轮直径较大、轴向厚度与径向厚度比值较大而很难采用整体压制方式和轴向压制方式，所以需采用径向压制的分块压制方式，这种径向压制方式存在以下缺点:1、径向压制时只能先压制出形状规则的砂轮节块，然后再二次加工将砂轮节块加工成特殊的形状，这无疑会造成磨料的浪费和生产效率低下，磨料的浪费和二次加工会大大增加了砂轮制造过程中的制作成本；2、先加工出的形状规则的砂轮节块的径向厚度较厚，而导致砂轮节块在径向上密度分布不均，在烧制过程中容易出现裂纹，砂轮的成品率低，同时砂轮的使用寿命也得不到保证，而二次加工出来的异型周面的较薄位置处的型料密度远小于砂轮节块外周面的型料密度，这会大大降低砂轮节块的使用寿命。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种在对异型断面的砂轮节块压制成型时可节省原料，同时还能实现砂轮节块各部位密度可控的压头；本发明的目的还在于提供一种使用该压头的压制成型模具和压制成型方法。
[0007]为了解决上述问题，本发明中压头的技术方案为:
压头，包括压头本体，压头本体的一端具有用于顶压成型料的顶压成型面，所述顶压成型面的形状与所述砂轮节块的异型周面的形状相同，所述压头本体由沿砂轮节块的轴向顺序布置的至少两个分体设置的压头块构成，各压头块的上端面一起构成所述的顶压成型面，相邻两个压头块分别对应所述砂轮节块的不同径向厚度。
[0008]本发明中压制成型模具的技术方案为:
压制成型模具，包括上压头和下压头，各压头均包括压头本体，压头本体的一端具有用于顶压成型料的顶压成型面，其中至少一个压头为异型压头，异型压头的顶压成型面的形状与所述砂轮节块的异型周面的形状相同，异型压头的压头本体由沿砂轮节块的轴向顺序布置的至少两个分体设置的压头块构成，各压头块的上端面一起构成所述异型压头的顶压成型面，相邻两个压头块分别对应所述砂轮节块的不同径向厚度。
[0009]本发明中压制成型方法的技术方案为:
压制成型方法，定义压制成型模具的异型压头中的相邻两个压头块分别为第一压头块和第二压头块，与第一压头块相对应的砂轮节块的径向厚度要厚于与第二压头块相对应的砂轮节块的径向厚度，该压制成型方法包括以下步骤，第一步，通过压力机驱动异型压头和压制成型模具的另一个压头相对运动以对模腔中的第一份成型料施压；第二步，压力机停止对异型压头的第二压头块施压，压力机继续驱动第一压头块对第一份成型料施压以使第一份成型料与第一、第二压头块相对应的位置处分别获得不同的密度。
[0010]在所述第一步压力机驱动异型压头和压制成型模具的另一个压头相对运动之前，在第二压头块与压力机之间垫上垫块；在所述第二步中，通过拆除所述垫块而实现压力机停止对异型压头的第二压头块施压。
[0011]在所述第二步之后，向所述模腔中投入第二份成型料，压力机驱动异型压头和压制成型模具的另一个压头相对运动而使第二份成型料与第一份成型料固结成一体结构的砂轮节块。
[0012]本发明的有益效果为:本发明中的至少一个压头为异型压头，异型压头的顶压成型面的形状与所述砂轮节块的异型周面的形状相同，因此可以使砂轮节块的异型周面一次成型，不需要后续的二次加工，大大节省了磨料同时也提高了生产效率，而异型压头由至少两个分体设置的压头块构成，不同的压头块对应砂轮节块的不同的径向厚度，在对成型料压制时，可以控制各压头块的压制行程不同来实现不同径向厚度处的砂轮节块获得不同的密度，从而保证具有异型断面的砂轮节块各部位的密度均符合要求，最终获得合格的砂轮节块。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明【背景技术】中砂轮的结构示意图； 图2是本发明中压制成型模具的一个实施例的使用状态图；
图3是图2的A-A向剖视图；
图4是本发明中上、下压头对第一份成型料的压制示意图；
图5是本发明中向模腔中投入第二份成型料时的示意图；
图6是本发明中压制成型上、下压头对第一份成型料、第二份成型料的压制示意图。
[0014]图7是本发明中压制成型模具的一个实施例中的下压头的结构示意图；
图8是图7的左视图；
图9是本发明中所需压制砂轮节块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]压制成型模具的实施例如图2、所示:本发明中所需压制的砂轮节块的结构如图9所示，砂轮节块10的外周面为形状规则的柱形面，砂轮节块10的内周面为形状不规则的异型周面，砂轮节块的中部厚度较薄，轴向两侧的厚度较厚，本发明中的异型是相对于形状规则的柱形面而言的，形状不是规则的柱形面称为异型。
[0016]压制成型模具的结构如图21所示:包括模腔4、上压头7和下压头，各压头均包括压头本体，压头本体的一端具有用于顶压成型料的顶压成型面，本实施例中下压头为异型压头，异型压头的顶压成型面的形状与砂轮节块的异型周面的形状相同，异型压头的压头本体由沿砂轮节块的轴向顺序布置的三个分体设置的压头块构成，各压头块的上端面一起构成异型压头的顶压成型面，相邻两个压头块分别对应砂轮节块的不同径向厚度，在本实施例中，位置靠中的压头块称为第二压头块6，第二压头块6对应砂轮节块中部径向厚度较薄的区域，位置位于两侧的压头块称为第一压头块3，第一压头块对应砂轮节块两侧径向厚度较厚的区域。本实施例中上压头和模腔的结构与现有技术中的上压头和模腔的结构相同，在此不再详述。
[0017]在使用时，由于各压头块是分体设置的，所以各压头块可以不同步移动，在对砂轮节块压制成型时，首先在第二压头块与压力机之间垫上垫块，然后压力机驱动压制成型模具的两个压头相对运动以挤压模腔中的第一份成型料5，下压头中的各压头块均沿砂轮节块的径向对第一份成型料下端施压，在此过程中由于各压头块的压制行程一致，所以第一份成型料的中部和两侧下端均获得相同的密度，而由于砂轮节块两侧的厚度要大于砂轮节块中部的厚度，为了避免砂轮节块两侧径向上产生过大的密度差，就必须继续对第一压头块继续施压以使砂轮节块两侧的密度更大，此时拆除掉第二压头块与压力机之间的垫块，压力机就可以驱动第二压头块继续挤压第一份成型料，以减小砂轮节块两侧径向上的密度差，还可以通过控制垫块的高度来实现砂轮节块两侧密度的可调，本发明通过各压头块的分体设置实现了砂轮节块各部位之间的密度可控。当所需压制的砂轮节块的径向厚度较厚时，可以继续向模腔中投入第二份成型料8，压力机驱动上、下压头对第一份成型料和第二成型料施压使第一、第二份成型料固结成砂轮节块9。
[0018]在本压制成型模具的其它实施例中:根据所需压制的砂轮节块的具体形状，上压头还可以是异型压头，或者上、下压头均是异型压头；根据所需压制的砂轮节块的异型周面形状，压头块的个数还可以是两个、四个或其它个数。
[0019]压头的实施例如图21所示:压头的具体结构与上述各压制成型模具实施例中所述的异型压头相同，在此不再详述。
[0020]压制成型方法的实施例如图21所示:定义压制成型模具的异型压头中的相邻两个压头块分别为第一压头块和第二压头块，与第一压头块相对应的砂轮节块的径向厚度要厚于与第二压头块相对应的砂轮节块的径向厚度，压制成型模具的具体结构与上述各压制成型模具实施例相同，该压制成型方法包括以下步骤，第一步，通过压力机驱动异型压头和压制成型模具的另一个压头相对运动以对模腔中的第一份成型料施压，在此不再详述；第二步，压力机停止对异型压头的第二压头块施压，压力机继续驱动第一压头块对第一份成型料施压以使第一份成型料与第一、第二压头块相对应的位置处分别获得不同的密度(如图4所示)。
[0021]在所述第一步压力机驱动异型压头和压制成型模具的另一个压头相对运动之前，在第二压头块与压力机之间垫上垫块(如图3所示);在所述第二步中，通过拆除所述垫块而实现压力机停止对异型压头的第二压头块施压。在本压制成型方法的其它实施例中，还可以通过如下手段来实现压力机在停止对第二压力块施压后，驱动第一压力块继续对第一份成型料施压，比如说压力机的下顶头包括内外同轴线套设的内顶头和外顶头，内、外顶头分别由各自对应的驱动缸驱动，第二压力块设置于内顶头上，第二压力块设置于外顶头上，通过控制各驱动缸来实现第一压力块继续顶压第一份成型料。
[0022]在所述第二步之后，向所述模腔中投入第二份成型料(如图5所示)，压力机驱动异型压头和压制成型模具的另一个压头相对运动而使第二份成型料与第一份成型料固结成一体结构的砂轮节块(如图6所示)。在本压制成型方法的其它实施例中，如果所需压制砂轮节块的径向厚度较薄，该步也可以没有。
【权利要求】
1.压制成型方法，其特征在于:定义压制成型模具的异型压头中的相邻两个压头块分别为第一压头块和第二压头块，与第一压头块相对应的砂轮节块的径向厚度要厚于与第二压头块相对应的砂轮节块的径向厚度，该压制成型方法包括以下步骤，第一步，通过压力机驱动异型压头和压制成型模具的另一个压头相对运动以对模腔中的第一份成型料施压；第二步，压力机停止对异型压头的第二压头块施压，压力机继续驱动第一压头块对第一份成型料施压以使第一份成型料与第一、第二压头块相对应的位置处分别获得不同的密度。
2.根据权利要求1所述的压制成型方法，其特征在于:在所述第一步压力机驱动异型压头和压制成型模具的另一个压头相对运动之前，在第二压头块与压力机之间垫上垫块；在所述第二步中，通过拆除所述垫块而实现压力机停止对异型压头的第二压头块施压。
3.根据权利要求1或2所述的压制成型方法，其特征在于:在所述第二步之后，向所述模腔中投入第二份成型料，压力机驱动异型压头和压制成型模具的另一个压头相对运动而使第二份成型料与第一份成型料固结成一体结构的砂轮节块。
4.一种专为实施上述权利要求1所述的压制成型方法的压头，包括压头本体，压头本体的一端具有用于顶压成型料的顶压成型面，其特征在于:所述顶压成型面的形状与所述砂轮节块的异型周面的形状相同，所述压头本体由沿砂轮节块的轴向顺序布置的至少两个分体设置的压头块构成，各压头块的上端面一起构成所述的顶压成型面，相邻两个压头块分别对应所述砂轮节块的不同径向厚度。
5.一种专为实施上述权利要求1所述的压制成型方法的压制成型模具，包括上压头和下压头，各压头均包括压头本体，压头本体的一端具有用于顶压成型料的顶压成型面，其特征在于:其中至少一个压头为异型压头，异型压头的顶压成型面的形状与所述砂轮节块的异型周面的形状相同，异型压头的压头本体由沿砂轮节块的轴向顺序布置的至少两个分体设置的压头块构成，各压头块的上端面一起构成所述异型压头的顶压成型面，相邻两个压头块分别对应所述砂轮节块的不同径向厚度。
【文档编号】B24D18/00GK104162851SQ201410365361
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】李学文, 鲁涛, 田书跃 申请人:郑州磨料磨具磨削研究所有限公司