粉末冶金棒材毛坯产品一模多孔成型模具的制作方法

本发明涉及一种粉末冶金产品的成型模具，具体是粉末冶金棒材毛坯产品一模多孔成型模具。

背景技术：

目前，在生产粉末冶金产品时，对于长径比大于8:1的棒材毛坯，一般采用挤压成型(混合料在塑流状态下加压，通过挤压嘴而成型)。对于长径比小于8:1的棒材毛坯，挤压和模压成型都在采用，但通过生产实践发现，挤压成型的产品要通过“压制—外圆打磨—切断—平头”等工序来实现，工序繁多，而且投入产出率及生产效率低下，粉末废料损失大、粉末流动不均匀，导致产品局部致密性差，挤压速度低，辅助时间长、模具损耗大，成本高且每件长度尺寸和直径尺寸一致性较差。而使用模压成型方式压制棒材(将混合料装在钢制压模内通过模冲对粉末加压，卸压后，压坯从阴模内压出)，压制成型的产品，局部密度均匀，强度好，每件产品长度尺寸和直径尺寸互差小，模具使用寿命长。但模压成型模具为一模一孔结构(即上下冲头采用焊合金或全钢的单一整体结构)，上、下冲与阴模间的一个压制过程完成，由下冲从阴模模腔中推送出一件产品，压制效率低。

由于受15T和20T DORST压机模具架尺寸的限制，对于长径比大于8:1的棒材产品，无法实现产品的正常压制。在200T DORST大型压机上要实现长径比大于8:1的棒材产品的正常压制，需要一套多孔模具的支撑，但一模多孔的模具在粉末冶金行业至今仍是空白。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种操作简单、运行可靠，适合棒材毛坯产品大 规模生产的粉末冶金棒材毛坯产品一模多孔成型模具。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

粉末冶金棒材毛坯产品一模多孔成型模具,包括阴模、上冲、下冲和底座；阴模由模腔和钢套组成，模腔与钢套过盈配合；上冲和下冲采用组合分体结构；上冲由上冲头、上压盖和上基座组成；下冲由下冲头、下压盖和下基座组成；上压盖和下压盖的顶面有沉台孔，中部有长方通孔，底部有方通槽；上冲头和下冲头分别通过长方通孔与上压盖和下压盖间隙配合；上冲头的上端和下冲头的下端分别与上基座和下基座连接；阴模设置上冲与下冲之间；上冲头的下端和下冲头的上端设置在阴模的模腔中；下冲与底座紧固联接。

本发明提供一种能够实现双向压制的一模多孔模具。采用上压盖、下压盖和多件上冲头和下冲头，用螺钉紧固联接，固定在其相应连接的基座和底座上，然后装配到200T DORST压机各连接部位，进行棒材毛坯产品的压制。上冲头和下冲头采用组合分体结构。阴模设置上冲与下冲之间，通过压机连接件固定在压机中部。下冲与压机下底板通过T形螺栓固定。上冲与压机上顶板通过T形螺栓固定。由于模具为一模多孔，在一个压制过程结束后，由下冲头从阴模模腔中推送出多件产品，有效的提高了生产效率。

进一步的改进是：所述阴模的钢套与模腔的过盈配合量为0.24～0.28。在此过盈配合量内钢套与模腔的配合更好。

进一步的改进是：所述的上冲头底部有通槽。由于上冲头在压制过程结束后，要退出阴模模腔，为保证上冲头的滑动面与上基座接触平面垂直度，在上冲头底部加工一通槽，以免接触面过大，影响垂直度，使上冲头无法在第二次压制动作中顺利进入阴模模腔。

进一步的改进是：所述的上冲头和下冲头的底部有台阶；上压盖和下压盖 有台阶；上冲头底部台阶高于上压盖台阶0.05～0.1；下冲头底部台阶低于下压盖台阶0.10～0.15。由于在压制过程中，上冲头不允许有晃动，因此要求上冲头与上压盖，四个上一冲(2)底部台阶h4应高于上压盖(3)h台阶处0.05～0.1(见附图4、5)；与上压盖(3)装配好后，然后

进一步的改进是：所述的上冲头和下冲头分别至少有4件，每件高度互差±0.01，顶槽高度通过线切割加工控制在±0.02。本发明的一模多孔模具，选取一模四孔，所以上冲头和下冲头分别有4件，每件的高度应等高，互差应在上述控制范围内。

更进一步的改进是：所述的上冲头与下冲头等高，且能够互换。由于冲头滑动面与阴模模腔配合段需采用座标磨加工，如果冲头无互换性，则冲头成型区域只要有一个冲头断裂或者压缺，整个冲头报废，模具消耗过高，由于上冲头和下冲头可以互换，不仅维修更换迅速，而且降低了制作成本。

进一步的改进是：所述的上压盖和下压盖顶面的沉台孔至少有4个，中部长方通孔至少有4个。由于上冲头和下冲头有4件，上冲头和下冲头是分别通过长方通孔与上压盖和下压盖间隙配合的，所以上压盖和下压盖顶面的沉台孔、中部长方通孔有4个。上冲头和下冲头与上压盖和下压盖间隙配合是采用方孔定位，限制上冲头和下冲头在X向和Y向的自由度，由上压盖和下压盖控制上冲头和下冲头的压制重心。

更进一步的改进是：所述的上冲头底部和上压盖有台阶，上冲头底部台阶高于上压盖台阶0.05～0.1；上冲头与上压盖长方通孔配合段公差为0～+0.02，上冲头与上压盖长方通孔的配合间隙为0.01～0.03。由于在压制过程中，上冲头不允许有晃动，因此要求上冲头与上压盖的配合公差和配合间隙控制在上述范围内。

更进一步的改进是：所述的下冲头底部和下压盖有台阶；下冲头底部台阶低于下压盖台阶0.10～0.15。下冲头与下压盖的长方通孔的配合段公差为0～+0.02，下冲头与下压盖长方通孔的配合间隙为0.08～0.1。在压制过程中，为保证装模的可靠性，可以允许下冲头有少许松动，因此要求下冲头与下压盖的配合公差和配合间隙控制在上述范围内。

进一步的改进是：所述底座的顶面和中部有通孔。顶面通孔用来连接下冲头和压机，中部通孔为减少底座重量。

进一步的改进是：所述的上冲头和下冲头在阴模模腔的非成型区域倒角1.5×45°。为保障操作的安全性，非成型区域需倒角1.5×45°。

进一步的改进是：所述的上冲头和下冲头在阴模模腔的成型区域为反R过渡。即在上冲头与下冲头的成型顶槽采用反R过渡，以保证压制时上冲头与下冲头的压制强度，避免压制过程中产品出现裂纹和分层的现象。

本发明的效果在于：解决了长径比大于8:1的棒材毛坯在挤压成型方面的缺陷，实现了在200T大型压机上一次成功双向压制出多根棒材毛坯产品，提高了生产效率。可采用不同牌号的混合料，压制出强度高、尺寸互差小、磨削余量控制好的棒材毛坯产品，提高了产品的耐用度，产品尺寸的一致性及致密性好，减少了成品磨削率。由于上冲头与下冲头可互换，降低了制作成本，且使维修更换更加迅速。本发明操作简单、运行可靠，适合粉末冶金棒材毛坯产品的大规模生产。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的阴模示意图。

图3是本发明上冲头的结构示意图。

图4是图3的俯视图。

图5是本发明上压盖的结构示意图。

图6是图5的俯视图。

图7是本发明底座的结构示意图。

图8是图7的俯视图。

图中：1、阴模；2、上冲头；3、上压盖；4、上基座；5、下冲头；6、下压盖；7、下基座；8、通孔；9、底座；10、模腔；11、钢套；

具体实施方式

下面，结合附图对本发明作进一步描述：

在本实施方式中本发明的模具以一模四孔为例。

本发明的成型部件采用分体组合结构，通过上、下压盖的长方通孔作为装配定位孔，与基座通过内六角圆柱头螺钉紧固联接，组合成上、下冲，根据粉末冶金压制机理，实现双向压制成型。

如图1～图8所示，本发明包括阴模1、上冲、下冲和底座9。

阴模1由模腔10和钢套11组成，钢套11与模腔10过盈配合，过盈配合量为0.24～0.28。因阴模1过重，为便于操作，在其端面加工螺纹吊装孔，为减重，在其底面加工有空刀孔。

上冲和下冲采用组合分体结构：上冲由上冲头2、上压盖3和上基座4组成；下冲由下冲头5、下压盖6和下基座7组成。上冲头2和下冲头5是压制成型的主要部件，分别有4件，每件高度互差±0.01，顶槽高度通过线切割加工控制在±0.02。上冲头2的下端和下冲头5的上端设置在阴模1的模腔10中，上冲头2的上端和下冲头5的下端分别与上基座4和下基座7连接。上压盖3和下压盖6的顶面有4个沉台孔，中部有4个长方通孔，底部有方通槽。上冲头2 和下冲头5分别通过长方通孔与上压盖3和下压盖6采用方孔定位间隙配合，以限制上冲头2和下冲头5在X向和Y向的自由度，由上压盖3和下压盖6控制上冲头2和下冲头5的压制重心。上压盖3与上基座4主要起连接上冲头2的作用；下压盖6与下基座7主要起连接下冲头5的作用。为减少上冲和下冲的重量，上基座4和下基座7在保证强度的情况下，底部加工有盲孔。上冲头2与上压盖3和下冲头5与下压盖6长方通孔的配合段公差为0～+0.02，上冲头2与上压盖3长方通孔的配合间隙为0.01～0.03，上冲头2的底部台阶高于上压盖3台阶0.05～0.1。下冲头5与下压盖6长方通孔的配合间隙为0.08～0.1，下冲头5底部台阶低于下压盖6台阶0.10～0.15。上冲头2与上压盖3装配好后与上基座4通过内六角圆柱头螺钉和止松垫圈紧固联接。下冲头5与下压盖6装配好后与下基座7通过内六角圆柱头螺钉和止松垫圈紧固联接。为保障操作的安全性，上冲头2和下冲头5在阴模1的模腔10的非成型区域需倒角1.5×45°。上冲头2和下冲头5在阴模1的模腔10的成型区域为反R过渡。即在上冲头2和下冲头5的成型顶槽采用反R过渡，以保证压制时上冲头2与下冲头5的压制强度，避免压制过程中产品出现裂纹和分层现象。

底座9与下冲紧固联接。底座9的顶面有4个通孔8，通过内六角圆柱头螺钉和止松垫圈与下冲头5紧固联接，为减少重量，底座9的中部加工有通孔。

本发明的工作原理：将本发明与200T大型压机连接，阴模1回复到装料位置，模腔10进入装料状态，将原料填入模腔10，上冲头2下降并进入模腔10一小段距离(无顶压)，上冲头2和阴模1同步下降完成压制行程。阴模1停止下降；若有顶压时，上冲头2继续下压一小段，完成顶压行程。若无顶压时，上冲头2不再下降。无预负荷时，阴模1下拉，压坯开始从模腔10脱出的同时上冲头2抬起离开压坯；若有预负荷时，阴模1下拉，压坯从模腔10脱出，上 冲头压在压坯上直至完全脱出模腔10后，上冲头2才离开压坯，阴模1复位。在整个压制过程中，下冲头5固定不动。通过模具各部件相互之间的压制动作，将粉末冶金混合料压制成具有一定形状和尺寸，一定密度和强度的粉末冶金棒材毛坯产品。

本发明解决了长径比大于8:1的棒材毛坯在挤压成型方面的缺陷，实现了在大型压机一次性压制出多根棒材产品，提高了生产效率。压制出来的毛坯各部位密度均匀，产品尺寸的一致性和致密性好，减少了成品磨削率。半成品磨削余量得到有效控制，提高了刀具的耐用度。由于上冲头与下冲头可互换，降低了制作成本，且使维修更换更加迅速。本发明可生产一模多孔板材、一模多孔管材、一模多孔合金球齿等，对于一些尺寸小的产品也可以在15T、20T、50T等DORST压机上进行一模多孔粉末冶金产品的压制。本发明的一模多孔模具结构简单、运行可靠，制造成本低。

以上所述仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。