一种磨石热压成型模具及其热压成型工艺的制作方法

本发明涉及热压磨具毛坯成型的生产加工模具，具体地说是一种磨石热压成型模具及其热压成型工艺。

背景技术：

由于热压成型的钢轨打磨专用磨石(砂轮)是原模成型，磨石硬度高，加工磨石工作面十分困难，甚至平磨加工不了。加工的目的是使磨石开刃便于磨石打磨作业；否则，磨石不可以安装使用。

磨石成型的模具在设计时必须按照对模具的设计要求制造，包括：

1.模具结构应符合磨石产品形状和尺寸；

2.模具结构便于组装和拆卸；

3.模具要有足够的填料高度，即H＝Kh+B，H＝H1+H2；其中，H为模套(芯棒)的高度(mm)，H1为上模套高度(mm)，H2为下模套高度(mm)，K为压型系数(压缩比)，h为磨石的成型高(厚)度(mm)，B为模具上模板和下模板的厚度(mm)，K＝1.4～2.0，定模K＝1；

4.模具与成型料接触面要有设定的粗糙度、硬度、韧性和耐磨性。

由于现有磨石成型工艺均采用冷压成型，冷压成型均采用系数K＝2的高模具设计，才能满足生产工艺成型要求。因此，模具通常设计为单一结构。而对于需热压成型工艺生产的磨石产品，按照上述设计要求制造的模具，磨套高度是磨石高度的2倍以上，热压模具热能传导距离大，浪费热能，而且热压成型需要模具多，通常生产需要8～12套模具同时参与才能保持产量。因模具制造需要大量的锻造钢坯来加工模套、芯(型)棒，这就导致热压制件产品成本加大。

技术实现要素：

为使采用热压成型生产产品满足对模具的设计要求，解决热能传导距离大、需要模具多的问题，本发明的目的在于提供一种磨石热压成型模具及其热压成型工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明磨石热压成型模具包括可拆分的上、下模具，其中上模具包括接套、压圈及上接芯型，所述下模具包括模套、芯棒、下模板、下接芯型、啄板及上模板，所述接套与模套组合连接，所述下模板位于该模套的底部，所述芯棒与该下模板组合连接，并在芯棒与所述模套的内壁之间形成容置热压制件底坯料的空间；所述下接芯型与上接芯型组合连接，并放置在所述热压制件底坯料上，所述下接芯型及上接芯型与接套及模套之间形成容置热压制件环坯料的空间；所述上模板位于模套内的顶部、放置在所述热压制件的环坯料上，所述上模板的下表面镶嵌有增加热压制件工作面表面磨料粗糙度的啄板；所述接套与上接芯型之间设有放置在所述上模板上的压圈。

其中：所述下接芯型上设有供卸模机顶出下模板及芯棒的卸芯型孔；所述上接芯型上开有的中心孔，该中心孔与所述卸芯型孔相连通；所述芯棒的外表面具有锥度，该芯棒直径较大的一端与所述下模板组合连接，直径较小的一端与所述下接芯型组合连接；

本发明磨石热压成型模具包括可拆分的上、下模具，其中上模具包括接套、压圈及上接芯棒，所述下模具包括模套、下接芯棒、下模板、啄板及上模板，所述接套与模套组合连接，所述下模板位于该模套的底部，所述下接芯棒的两端分别与下模板、上接芯棒组合连接，所述上接芯棒及下接芯棒与接套及模套之间形成容置热压制件坯料的空间；所述上模板位于模套内的顶部、放置在所述热压制件的坯料上，所述上模板的下表面镶嵌有增加热压制件工作面表面磨料粗糙度的啄板；所述接套与上接芯棒之间设有放置在所述上模板上的压圈。

其中：所述下接芯棒的外表面具有锥度、由下至上向内缩小，该下接芯棒直径较大的一端与所述下模板组合连接，直径较小的一端与所述上接芯棒组合连接；

所述啄板镶嵌在上模板的下表面上，该啄板与所述热压制件相接触的一面为为增加热压制件工作面表面粗糙度的磨粒状粗糙麻面；所述模套的内壁具有锥度，由下至上向外缩小。

本发明磨石热压成型模具的热压成型工艺：首先，组装所述接套及模套，将所述下模板装入模套内，再将芯棒与下模板组合，并在所述模套下面放置垫铁；在所述芯棒与模套的内壁之间投入热压制件的底坯料，进行梳料刮平，然后在该底坯料上放置组合好的上、下接芯型，再在所述上、下接芯型与接套及模套的内壁之间投入热压制件的环坯料，梳料刮平后放置所述上模板；放入所述压圈至上模板上，压制所述压圈进行预压；预压后，卸下所述接套、上接芯型、压圈及垫铁，开始压制，压制过程中通过所述啄板上的磨粒状粗糙麻面使热压制件的工作面具有粗糙表面；经保压、放气、再压制工序完成压制后，进行卸模，用卸模机顶出所述下模板，向下卸下芯棒，移走所述上模板，向上卸除下接芯型，用托板托移热压制件的毛坯，放置在干燥架上。

本发明磨石热压成型模具的热压成型工艺：首先，组装所述接套及模套，将所述下模板装入模套内，在模套下面放置垫铁；然后放置组合好的上、下接芯棒，所述下接芯棒与下模板组合；在所述上、下接芯棒与接套及模套的内壁之间投入所述热压制件的坯料，梳料刮平后放置所述上模板；放入所述压圈至上模板上，压制所述压圈进行预压，预压后，卸下所述接套、上接芯棒、压圈及垫铁，开始压制，压制过程中通过所述啄板上的磨粒状粗糙麻面使热压制件的工作面具有粗糙表面，经保压、放气、再压制工序完成压制，压制完成后进行卸模，用卸模机顶出所述下模板，向下卸掉下接芯棒，移走所述上模板，将热压制件的毛坯移放在干燥架上。

其中：所述模套大头朝上放置，即模套内壁直径较大的一端朝上。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明热压成型模具采用上下结构设计、结构简单操作方便，压制时只保留模套、上模板、芯型及下模板，降低了被压制的模具高度(降低的模具高度即为接套的高度)，既可加速热能传导、降低热能损耗，使模具制造成本减少，又可以保证产品质量，满足使用要求。

2.本发明热压成型模具在上模板的下表面上镶嵌有啄板，解决磨石产品原模成型无需加工自开刃的问题，即在压制过程中在磨石工作面制造出磨粒状粗糙麻面。

3.本发明热压成型模具采用一个接套与多个模套配合使用，使多个矮模具(K＝1)变成多个高模具(K＝2)。

4.现有模具在热压时，因模具是整体的一套，加热压制热能传导距离大，造成热能浪费；而本发明的热压成型工艺，因模具为上下结构，压制时只保留模套、上模板、芯型及下模板，由原来的高模具变成矮模具，降低高度后加速了热能传导，降低了热能损耗，在有效热压时间内模具受热均匀，热压制件外观色泽均匀，产品质量稳定。

5.本发明的热压成型工艺中，在压制的同时，即可通过啄板压制出磨石工作面磨粒状粗糙麻面，满足了产品使用要求，使现有生产磨石硬化后再进行加工工作面的工序已与省略，节约了加工制造成本；而且，啄板选用铝质材料，导热性能好、易加工、成本低、寿命长。

附图说明

图1为本发明热压成型模具实施例一的内部结构示意图；

图2为图1热压成型时的状态图；

图3为本发明热压成型模具实施例二的内部结构示意图；

图4为图3热压成型时的状态图；

其中：1为接套，2为模套，3为热压制件，4为芯棒，5为下模板，6为下接芯型，7为啄板，8为上模板，9为压圈，10为上接芯型，11为卸芯型孔，12为上接芯棒，13为下接芯棒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

实施例一

如图1所示，本实施例的热压成型模具包括可拆分的上模具及下模具，其中上模具包括接套1、压圈9及上接芯型10，下模具包括模套2、芯棒4、下模板5、下接芯型6、啄板7及上模板8。本实施例的芯型包括芯棒4及上、下接芯型10、6。模套2为筒形，内壁具有锥度，由下至上向外缩小；在热压时，模套2大头朝上(即模套2内壁直径较大的一端朝上)，在模套2的顶部安装有接套1，模套2下面放置有垫铁；下模板5位于模套2内的底部，芯棒4的外表面具有锥度，由下至上向内缩小，芯棒4直径较大的一端与下模板5组合连接，并与模套2的内壁之间形成容置热压制件(磨石)3坯料的空间；在芯棒4与模套2内壁之间投入热压制件3的底坯料，上、下接芯型10、6组合后放置在该底坯料上，芯棒4直径较小的一端与下接芯型6组合连接(上端插入该下接芯型6内)，上、下接芯型10、6与接套1及模套2的内壁之间投入热压制件3的环坯料。下接芯型6为中空的柱形，上端开有卸芯型孔11，并与上接芯型10组合连接，上模板8位于模套2内的顶部，放入下接芯型6与模套2之间，放置在热压制件3的坯料上，上模板8的下表面镶嵌有铝制的啄板7，该啄板7与热压制件3相接触的一面为增加热压制件3工作面表面粗糙度的磨粒状粗糙麻面。接套1及上接芯型10分别与模套2、下接芯型6可拆分组合连接，在该接套1与上接芯型10之间放置压圈9在上模板8上。

接套1与模套2之间及上接芯型10与下接芯型6之间均通过止口连接。

实施例二

如图3所示，本实施例的热压成型模具包括可拆分的上模具及下模具，其中上模具包括接套1、压圈9及上接芯棒12，下模具包括模套2、下接芯棒13、下模板5、啄板7及上模板8。本实施例磨石为筒形形状砂轮，芯型为圆柱型芯棒结构，该芯棒分为内部中空的上接芯棒12及下接芯棒13。模套2为筒形，内壁具有锥度，由下至上向外缩小；在热压时，模套2大头朝上(即模套2内壁直径较大的一端朝上)，在模套2的顶部安装有接套1，模套2下面放置有垫铁；下模板5位于模套2内的底部，下接芯棒13的外表面具有锥度、由下至上向内缩小，该下接芯棒13直径较大的一端与下模板5组合连接，直径较小的一端与上接芯棒12组合连接，上、下接芯棒12、13与接套1及模套2内壁之间投入热压制件3的坯料。上模板8位于模套2内的顶部，放入下接芯棒13与模套2之间，放置在热压制件3的坯料上，上模板8的下表面镶嵌有铝制的啄板7，该啄板7与热压制件3相接触的一面为增加热压制件3工作面表面粗糙度的磨粒状粗糙麻面。接套1及上接芯棒12分别与模套2、下接芯棒13可拆分组合连接，在接套1与上接芯棒10之间放置压圈9在上模板8上。

接套1与模套2之间及上接芯棒12与下接芯棒13之间均通过止口连接。

本发明热压成型模具的热压成型工艺流程为：

对于热压制件3的直径250mm以下的杯形磨具，可如图1所示进行模具设计，该模具的芯型包括芯棒4、下接芯型6及上接芯型10；先组装接套1与模套2，将模套2大头朝上放置，在模套2内装入下模板5，再将芯棒4与下模板5组合，并在模套2下面放置垫铁(垫铁厚度可在8～16mm)；然后在芯棒4与模套2内壁之间投入热压制件3的底坯料，梳料刮平；放入组合芯型(下接芯型6及上接芯型10)，再在组合芯型与接套1及模套2的内壁之间投入热压制件3的环坯料，梳料刮平后放置上模板8；放置压圈9至上模板8上进行预压，预压压力为成型压力的1/5～1/3，预压以上模板8压入模套2内为准；预压后卸下接套1、上接芯型10、压圈9及垫铁，开始如图2所示压制将模套2上下压平。压制过程中啄板7使热压制件3的工作面成型后即可产生粗糙麻面，成型压力(315T压机)为5～8MPa，保压1～3分钟，压制完成后即可卸模；用卸模机顶出下模板5，向下卸下芯棒4，移走上模板8，向上卸除下接芯型6，用托板将热压制件3的杯形毛坯移放在干燥架上。

对于热压制件3的直径在250～400mm的平形或筒形磨具，可如图3所示设计模具，该模具的芯型为中空的下接芯棒13及上接芯棒12；先组装接套1与模套2，将模套2大头朝上放置，在模套2内装入下模板5，再将组合芯棒(下接芯棒13及上接芯棒12)与下模板5组合，并在模套2下面放置垫铁(垫铁厚度可在8～16mm)；在组合芯棒与接套1及模套2的内壁之间投入热压制件3的坯料，梳料刮平后放置上模板8。再在该接套1与上接芯棒12之间放入压圈9至上模板8上，预压压力为成型压力的1/5～1/3，预压以上模板8压入模套2内为准；预压后卸下接套1、上接芯棒12、压圈9及垫铁，开始如图4所示压制将模套2上下压平。压制过程中啄板7使热压制件3的工作面成型后即可产生粗糙麻面，成型压力(500T压机)为8～15MPa，保压30～60分钟，热压过程须放气2～3次，保压间隔时间为8～15分钟。压制完成后卸模，用卸模机顶出下模板5、卸下下接芯棒13，移走上模板8，用托板托移热压制件3的平形或筒形毛坯(移动制件毛坯要小心防止烫伤手腕部位)，放置在干燥架上。

本发明热压成型模具，成型产品组织紧密甚至无气孔，显著地提高了产品强度与硬度，使磨石产品的耐用度大幅提高，试验产品的耐用度可提高20～50％。

本发明热压成型工艺的原理是以加热的方式压制，使结合剂快速熔化，并在保温的时间内缩聚硬化或半硬化。热压是压制和硬化同时进行的过程，故硬化工序不易引起制件变形和发泡，可以制取硬度高的磨具产品。