一种空心磁体加工模具及空心磁体加工工艺的制作方法

文档序号：12851255阅读：309来源：国知局

本发明涉及磁体成型技术领域，具体而言，涉及一种空心磁体加工模具及空心磁体加工工艺。

背景技术：

目前稀土永磁材料产品市场需求各种各样的异形产品，尤其是对于空心磁体产品的需求越来越多，而现有技术中对于形状规则的磁体或者实心的磁体压制工艺较为成熟，以钕铁硼磁体为例，对于异形产品普遍采用的生产方式为：压制方形毛坯-等静压-真空烧结-磨光-线切割-打磨-表面镀层处理得到成品。用这种方式制作的异形烧结钕铁硼产品，因为先制成方形毛坯，再将其切割、打磨成其需要的异形，制作工艺繁琐，导致其原材料利用率和加工效率均比较低。此外，对于空心的永磁钕铁硼产品的模具一般先将其制备成实心产品，然后进行打孔、掏空或线切割等工序，采用二次成型制得，尤其是内孔加工的机加工难度较大，易产生裂纹，合格率低，生产效率低，提高了制造和生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种空心磁体加工模具，其能够将磁性粉末压制成制作空心磁体所需的预定形状，其结构简单，成本低，同时简化了空心磁体的加工工艺，提高了生产效率。

本发明的另一目的在于提供一种空心磁体加工工艺，其简化了现有的空心磁体加工工艺，并提高了生产效率，并且合格率高。

本发明的实施例是这样实现的：

一种空心磁体加工模具，空心磁体加工模具包括定位器、侧板、模芯、与定位器配合的第一压头以及用于与第一压头配合的第二压头；定位器与第一压头配合的一侧设有定位槽，定位槽的内表面与模芯的部分表面相匹配；第一压头与定位器配合的一侧具有第一凹槽，第二压头用于与第一压头配合的一侧设有与第一凹槽相对的第二凹槽；

第一压头与定位器对接时，第一凹槽与定位槽形成空腔，模芯位于空腔内，并且模芯的一部分外表面与定位槽的内表面相适配，模芯部分凸出于定位槽之外；

两个侧板分别位于定位器沿定位槽长度方向的两侧，两个侧板相对的一侧分别设置有卡槽，卡槽的至少一端贯通至侧板的边缘，定位器的两侧设置有与卡槽配合的凸起，定位器能够在两个侧板之间沿卡槽的长度方向滑移。

在本发明的一种实施例中，上述空心磁体加工模具的卡槽沿定位槽的长度方向延伸。

在本发明的一种实施例中，上述空心磁体加工模具的卡槽为开口小于底部的燕尾槽。

在本发明的一种实施例中，上述空心磁体加工模具的卡槽的长度方向垂直于定位槽的长度方向。

在本发明的一种实施例中，上述空心磁体加工模具的第一凹槽和第二凹槽的截面为半圆形、半椭圆形以及梯形。

在本发明的一种实施例中，上述空心磁体加工模具的定位器包括两个以上的定位槽，两个以上的定位槽平行间隔设置。

在本发明的一种实施例中，上述空心磁体加工模具还包括两个端板，第一凹槽的两端和第二凹槽的两端分别贯通第一压头和第二压头的两端，定位槽的两端贯通定位器的两端；端板用于封堵第一凹槽与定位槽的两端或者第一凹槽与第二凹槽的两端。

在本发明的一种实施例中，上述空心磁体加工模具的侧板为非磁材料制成，端板为导磁材料制成。

一种基于上述空心磁体加工模具的空心磁体加工工艺，其包括

第一侧压制步骤：利用第一压头、定位器以及位于第一压头和定位器之间的模芯配合挤压磁体粉末，得到第一侧预制磁体；

第二侧压制步骤：取下定位器，在第一压头附着有第一侧预制磁体的一侧添加预定量的磁体粉末，将第二压头与第一压头对接，利用第一压头、第二压头以及位于第一压头和第二压头中间的模芯配合挤压磁体粉末，得到第二侧预制磁体，第二侧预制磁体与第一侧预制磁体的两侧相互连接共同形成具有空心结构的成型预制磁体。

在本发明的一种实施例中，上述空心磁体加工工艺还包括

静压步骤：将成型预制磁体连带模芯一同进行150mpa～300mpa的等静压保压，持续10s～30s；成型预制磁体致密化后，取出模芯。

本发明实施例的有益效果是：

本发明提供的空心磁体加工模具，通过定位器上表面的定位槽及模芯的使用，免去了后续内孔加工的工序，成本较低，成型效率高，不仅可以成型出普通空心形状的磁体毛坯，还可以成型出各种空心异形的磁体毛坯，产品的合格率高，从而可以满足不同用户对不同磁体形状的需求。

第一压头和第二压头内可设置多种形状的成型凹槽，有效解决了永磁磁体产品因结构异形而导致的成型难度系数大、废品率高的问题，降低了毛坯料的压制难度，提高压制效率，同时提高毛坯料压制的成品率，降低了生产成本。

侧板与定位器采用了卡槽和凸起的配合方式，使得模具稳定性更高。

本发明实施例中的空心磁体加工工艺包括了第一侧压制和第二侧压制，分两步形成具有空心的成型预制磁体，减少了传统工艺中的孔加工工序，效率高，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例中空心磁体加工模具的结构示意图；

图2为本发明第一实施例中第一压头和第二压头的配合示意图；

图3为图1中iii区域的局部放大图；

图4为本发明第二实施例中空心磁体加工模具的结构示意图；

图5为本发明第二实施例中第一压头和第二压头的配合示意图。

图中：100-空心磁体加工模具；110-定位器；112-定位槽；114-凸起；120-第一压头；122-第一凹槽；130-第二压头；132-第二凹槽；140-侧板；142-卡槽；150-模芯；160-磁体粉末；200-空心磁体加工模具；220-第一压头；222-第一凹槽；230-第二压头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

图1为本发明第一实施例中空心磁体加工模具100的结构示意图；图2为本发明第一实施例中第一压头120和第二压头130的配合示意图。请参照图1和图2，本实施例提供一种空心磁体加工模具100，用于加工空心圆柱状的磁体。其包括定位器110、第一压头120、第二压头130、侧板140、模芯150以及端板。定位器110、第一压头120、端板以及侧板140可以围成用于挤压磁体粉末160的空腔；第二压头130、第一压头120、端板以及侧板140也可以围成用于挤压磁体粉末160的空腔。在制作空心磁体时，可先用定位器110、第一压头120、侧板140、模芯150以及端板压制得到空心磁体的一侧，再用第二压头130、第一压头120、侧板140、模芯150以及端板压制出磁体的另一侧从而得到完整空心磁体以供后续烧结工艺使用。本实施例的空心磁体加工模具100尤其适用于加工空心钕铁硼磁体。

在本实施例中，定位器110为块状结构，其与第一压头120对接的一侧的表面上设置有四个定位槽112，四个定位槽112平行间隔设置。优选地，相邻两个定位槽112的间隔距离均相等，并且大于等于待加工的空心磁体最小壁厚的两倍。定位槽112的两端贯通定位器110的两端。应当理解，在本发明的其他实施例中，可以根据生产的需要对定位槽112的个数进行增减，可以是一个、两个、三个或四个以上。

定位槽112的内表面与模芯150的一侧的外表面相匹配，在本实施例中，模芯150为刚性材料制成的圆柱体，其长度等于定位槽112的长度，定位槽112的截面为半圆形，其半径等于模芯150的半径。因此，模芯150放入定位槽112内，一半凸出于定位槽112之外，另一半与定位槽112内表面紧密贴合。模芯150的凸出于定位槽112的部分外表面与待加工的空心磁体的部分内表面相匹配。在本实施例中，模芯150为圆柱体意味着待加工的空心磁体的空腔截面为圆形，在本发明的其他实施例中，模芯150可以根据需要变更为半椭圆形、矩形、五边形、六边形等其他形状。

第一压头120与定位器110相配合的一侧设置有四个第一凹槽122，每个第一凹槽122与定位器110上的每个定位槽112分别对应。第一凹槽122的两端贯穿第一压头120的两端。第一压头120与定位器110对接时，共同形成空腔，模芯150设置于定位槽112内。第一压头120的第一凹槽122、模芯150凸出于定位槽112的外表面以及定位器110的部分表面共同围成待加工磁体的一侧的形状。第一凹槽122的内表面形状即对应待加工磁体的外表面一侧的形状。

在本实施例中，第二压头130的形状与第一压头120相同，第二压头130上设有与第一凹槽122相同的第二凹槽132。当空心磁体的一侧压制完成后，取下定位器110，用第二压头130与第一压头120对接进行空心磁体的另一侧的压制。第一凹槽122、第二凹槽132在第一压头120与第二压头130对接时共同形成空腔，模芯150位于空腔内，第一凹槽122、第二凹槽132、模芯150以及端板(图未示)共同围成了空心磁体的完整形状。

在本实施例中，第一凹槽122和第二凹槽132的形状为半圆形，该形状限定了待制备的磁体的外表面形状。在本发明的其他实施例中，第一凹槽122和第二凹槽132的截面形状还可以是半椭圆形。

图3为图1中iii区域的局部放大图。请参照图1至图3，定位器110的长度方向(定位槽112延伸方向)的两侧设置有凸起114。侧板140设置于定位器110长度方向的两侧，侧板140具有卡槽142。定位器110的凸起114与侧板140的卡槽142配合。优选地，卡槽142为开口小于底部的燕尾槽，卡槽142的两端贯穿侧板140两端的边缘。卡槽142的设计使得侧板140不易脱落或晃动。在本实施例中，卡槽142的延伸方向与定位器110的定位槽112的延伸方向一致，使得在取下定位器110时，将定位器110在定位槽112的长度方向滑移即可使定位器110脱离模芯150以及部分压制成型的磁体。端板位于定位槽112长度方向的两端，端板用于封堵定位槽112、第一凹槽122以及第二凹槽132两端的开口，以防止磁体粉末160材料在压制时从模具两端泄露。

应当理解，在本实施例中，轴向滑移取下定位器110时，需要取下其中一个端板，定位器110通过轴向脱离模芯150的方式，不易粘结、损坏已经压制成型的部分磁体，在其他实施例中，卡槽142的设置方向可以垂直于定位槽112的延伸方向，取下定位器110时定位器110沿磁体的径向滑移，此时不用卸下端板。在本实施例中，端板采用导磁材料制成，侧板140采用非导磁材料制成。

进一步地，在本实施例中，定位器110和第一压头120的长度一致、宽度一致，第一凹槽122、模芯150以及定位槽112的长度一致。

本实施例的空心磁体加工模具100的使用方法为：

将制备空心磁体所需要的粉末总量平均分为两份，将模芯150放入定位槽112中，将侧板140和端板分别固定于定位器110的两侧和两端。将其中一份磁体粉末160铺设于定位器110、侧板140以及端板围成的空腔内，用第一压头120于定位器110对接，压制出空心磁体的一侧。再将模具翻转180°，取出定位器110，将另一半粉末均匀铺设于第一压头120、侧板140以及端板围成的空腔内，用第二压头130与第一压头120对接挤压，压制出空心磁体的另一侧，之后可取出模芯150，使得空心磁体成型。

第二实施例

本实施例提供一种空心磁体加工模具200，用于制备空心六棱柱磁体，尤其是空心六棱柱钕铁硼磁体。图4为本发明第二实施例中空心磁体加工模具200的结构示意图；图5为本发明第二实施例中第一压头220和第二压头230的配合示意图。请参照图4和图5，本实施例的空心磁体加工模具200与第一实施例的空心磁体加工模具100大致相同，二者的区别在于本实施例的空心磁体加工模具200的第一压头220和第二压头230的结构有所不同。

本实施例提供的第一压头220具有四个第一凹槽222，第一凹槽222的内表面形状为等腰梯形。优选地，第一凹槽222内表面的三个面大小相等，相邻两个面的夹角均为120°。第二压头230与第一压头220的结构相同。

可以理解，第一压头220与第二压头230可以共同围成正六边形的轮廓，此即为所制备的空心磁体的外形。在本发明的其他实施例中，第一凹槽222的截面形状还可以为五边形，从而第一压头220和第二压头230配合可以压制得到八棱柱状的空心磁体。

第三实施例

请参照图1和图2，本实施例提供一种空心磁体加工工艺，适用于制作圆柱状空心磁体，其包括以下步骤：

s1、制备磁体粉末160，并平均分成两份。应理解，对已经有现成的磁体粉末160的情况下，此制备磁体粉末160的步骤不必包含在空心磁体加工工艺之内。

s2、第一侧压制步骤：利用第一压头120、定位器110以及位于第一压头120和定位器110之间的模芯150配合挤压磁体粉末160，得到第一侧预制磁体。具体的，将定位器110的定位槽112向上平放，将模芯150放入各个定位槽112中。取其中一份磁体粉末160铺设于定位器110上，用第一压头120具有第一凹槽122的一侧和定位器110铺设有磁体粉末160的一侧对接并压紧，得到第一侧预制磁体。

s3、第二侧压制步骤：利用第一压头120、第二压头130以及位于第一压头120和第二压头130中间的模芯150配合挤压磁体粉末160，得到第二侧预制磁体，第二侧预制磁体与第一侧预制磁体的两侧相互连接共同形成具有空心结构的成型预制磁体。具体的，将空心磁体加工模具上下翻转180°，此时第一压头120在下，定位器110在上。取下定位器110，保留第一压头120、第一侧预制磁体以及模芯150不动。将第二份磁体粉末160铺设在第一压头120的上表面，再用第二压头130具有第二凹槽132的一侧从上至下地与第一压头120对接并压紧，得到第二侧预制磁体。第二侧预制磁体在压紧成型过程中，其两侧与第一侧预制磁体的两侧压紧并连接，因而第一侧预制磁体与第二侧预制磁体共同形成成型预制磁体。

s4、静压步骤：将成型预制磁体连带模芯150从模具中取出，进行150mpa的等静压保压，持续10s。磁体致密化后，取出模芯150。

经过s1～s4步骤之后，再对成型预制磁体进行真空烧结，之后进行磨光，可以得到空心磁体成品。

应当理解，在其他实施例中，也可以用第二实施例的空心磁体加工模具200制作六边形空心磁体，在本实施中磁体粉末160为钕铁硼粉末，在其他实施例中，磁体粉末160的种类可以改变。

第四实施例