一种粉末成型装置及成型方法与流程

本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种粉末成型装置及成型方法。

背景技术：

粉末冶金技术中，粉末成型工艺是数控刀片生产中最重要的一个工序。一般情况下粉末成型采用由模体、上下冲头以及芯杆组成装置进行。这种装置依靠上下冲头施加在粉末上的力使粉末密实，成为具有一定形状的压坯，但由于产品结构的原因导致成型后的压坯各区域粉末密度存在差异，引起压坯烧结变形，产品精度不高而影响产品的使用性能或者产品的不合格；目前，普遍采用的成型工艺只能针对产品脱模方向上具有槽型结构的产品，而无法实现垂直于脱模方向上具有槽型的产品结构，随着粉末冶金技术的发展和粉末成型设备技术的发展，具有侧压功能的粉末成型装置也相继出现，以更好的解决结构复杂的产品以往采用粉末成型工艺而带来的各种问题。

如专利文献cn103732386a公开了一种具有侧压功能的生坯制造成套装置，具有沿轴向移动的上部冲头和下部冲头，以及沿径向移动的侧部冲头，侧部冲头在模杆上可滑动的移动，侧部冲头和模杆在基部本体中的通道中移动，盖板安装在基部本体上。这种装置能成型复杂的侧面结构的压坯且压坯密度均匀，但是这种成型装置部件多结构复杂，在粉末填充和压坯脱模时需要将盖板移除，上部冲头、下部冲头、侧部冲头和模杆结构复杂配合精度要求高，粉末成型过程中各个部件需要单独的动力源，成型步骤复杂。

如专利文献jp107149a公开了一种具有侧压功能的粉末成型装置，模体被分成一个主滑块和两个从动滑块，通过三个滑块的径向运动填充粉末或者脱出生坯，粉末成型的压力主要来自于上下冲头，而三个滑块被动对粉末进行施压力，这种装置可生产侧面具有槽型的压坯但并且对生坯的密度改善有一定的作用，但是对于侧面具有复杂槽型的生坯的成型和密度改善效果不明显。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单粉末压制均匀、成型效率高的粉末成型装置及成型方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种粉末成型装置，包括模体、上冲头和下冲头，所述模体中部设有贯通的型腔，所述上冲头和下冲头可分别在型腔内上下移动，所述模体上端面设有至少两个导向槽，所述导向槽沿模体周向均匀布置，且导向槽与型腔连通，所述下冲头上设有芯轴且芯轴可贯穿型腔，每个导向槽内插设有一个侧压冲头组件，所述侧压冲头组件包括上联动滑块、下联动滑块和侧压冲头，所述上联动滑块和下联动滑块通过两个第一侧板固定成一个整体，所述第一侧板位于导向槽外，所述侧压冲头可移动的插设于上联动滑块与下联动滑块之间的间隙内，所述侧压冲头设有两个第二侧板，且第二侧板位于第一侧板的外侧，所述第一侧板和第二侧板一一对应且相互平行，所述第一侧板上固定一个连杆，所述连杆贯穿第二侧板，所述连杆上套设一弹性件，所述弹性件设于第一侧板和第二侧板之间，各组上联动滑块、侧压冲头和下联动滑块指向型腔的侧槽型面以及下冲头的顶面在型腔内形成粉末填充腔。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述上联动滑块、下联动滑块和侧压冲头三者在导向槽内的宽度相同，且三者的厚度之和与导向槽的深度相同。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述侧压冲头组件与导向槽间隙配合，间隙为w，满足：0.005mm≤w≤0.01mm。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述导向槽两侧面设有凹槽，所述侧压冲头两侧设有可与所述凹槽配合的凸块。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述模体外表面设有与第一侧板抵靠的止动平面。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述上联动滑块的厚度为h1，满足：1.5mm≤h1≤2.5mm。

一种如上述的粉末成型装置的成型方法，包括以下步骤：

s1、填料：上冲头移动至型腔上方，侧压冲头组件沿导向槽移动至靠近型腔，直至第一侧板与模体相抵，下冲头伸入型腔内并靠近下联动滑块，此时，各组上联动滑块、侧压冲头和下联动滑块指向型腔的侧槽型面以及下冲头的顶面在型腔内形成粉末填充腔，进行粉末填充；

s2、压制：上冲头和下冲头相向运动到达压制的设定位置，各侧压冲头向型腔中心运动到达压制的设定位置，共同挤压粉末使得粉末成型，并形成压坯；

s3、脱模：各侧压冲头向远离型腔的方向退出，之后，上冲头、压坯和下冲头一起上升至离开型腔，上冲头继续上升并离开压坯，取出压坯，之后，上冲头和下冲头各自回到初始位置。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤s1中，所述下冲头的初始位置为下冲头移动到下联动滑块上端面的下方，二者在垂直方向上的高度差为h2，满足：1.5mm≤h2≤2.5mm；

为解决上述技术问题，本发明采用以下另一种技术方案：

一种粉末成型装置，包括模体、上冲头和下冲头，所述上冲头和下冲头可分别沿模体轴线上下移动，所述模体上端面设有至少三个导向槽，所述导向槽沿模体周向均匀布置，所述下冲头上设有芯轴且芯轴可贯穿模体，每个导向槽内插设有一个侧压冲头组件，所述侧压冲头组件包括上联动滑块、下联动滑块和侧压冲头，所述上联动滑块和下联动滑块通过两个第一侧板固定成一个整体，所述第一侧板位于导向槽外，所述侧压冲头可移动的插设于上联动滑块与下联动滑块之间的间隙内，所述侧压冲头设有两个第二侧板，且第二侧板位于第一侧板的外侧，所述第一侧板和第二侧板一一对应且相互平行，所述第一侧板上固定一个连杆，所述连杆贯穿第二侧板，所述连杆上套设一弹性件，所述弹性件设于第一侧板和第二侧板之间，各组上联动滑块、侧压冲头和下联动滑块指向模体轴向的侧槽型面以及下冲头的顶面之间形成粉末填充腔。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的粉末成型装置，可以实现对产品上下和四周同时压制，大大改善了压坯的各区域的成型密度，保证了产品的尺寸精度；该侧压冲头组件只需一个动力源即可实现上下联动滑块与侧压冲头所需的运动动作，以实现侧冲头的主动施压和侧冲头驱动联动滑块回退足够的空间，使得压坯可以顺利顶出脱模，大提高了压制效率和产品质量，仅具有上冲头、下冲头、侧压冲头组件和模体几个部件，结构简单，其成型方法易于操作。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例1中模体的结构示意图。

图3是本发明实施例1中侧压冲头组件的结构示意图。

图4是本发明实施例1中上下联动滑块的结构示意图。

图5是本发明实施例1中侧压冲头的结构示意图。

图6是本发明实施例1中合模前各部件就位图。

图7是本发明实施例1中合模压制结果示意图。

图8是本发明实施例1中脱模过程示意图。

图9是本发明实施例2中侧压冲头组件与模体之间的布置示意图。

图中各标号表示：

100、模体；101、止动平面；110、型腔；120、导向槽；121、凹槽；200、上冲头；300、下冲头；400、芯轴；500、侧压冲头组件；501、第一侧板；502、第二侧板；503、连杆；504、弹性件；505、螺纹孔；506、通孔；510、上联动滑块；520、侧压冲头；521、凸块；530、下联动滑块；600、粉末填充腔；700、压坯。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1至图5所示，本实施例的粉末成型装置，包括模体100、上冲头200和下冲头300，模体100中部设有贯通的型腔110，上冲头200和下冲头300可分别在型腔110内上下移动，模体100上端面设有两个导向槽120，两个导向槽120沿模体100呈180°布置，且导向槽120与型腔110连通，下冲头300上设有芯轴400且芯轴400可贯穿型腔110，每个导向槽120内插设有一个侧压冲头组件500，侧压冲头组件500包括上联动滑块510、下联动滑块530和侧压冲头520，上联动滑块510和下联动滑块530通过两个第一侧板501固定成一个整体，第一侧板501位于导向槽120外，侧压冲头520可移动的插设于上联动滑块510与下联动滑块530之间的间隙内，侧压冲头520设有两个第二侧板502，且第二侧板502位于第一侧板501的外侧，第一侧板501和第二侧板502一一对应且相互平行，第一侧板501上固定一个连杆503，连杆503贯穿第二侧板502，连杆503上套设一弹性件504，弹性件504设于第一侧板501和第二侧板502之间，各组上联动滑块510、侧压冲头520和下联动滑块530指向型腔110的侧槽型面以及下冲头300的顶面在型腔110内形成粉末填充腔600。

如图6所示，此图展示的是压制前的成型装置的就位示意图，进行压制时，上下冲头相向运动，侧压冲头向内运动，压制结果如图7所示。压制结束后进行脱模，如图8所示，侧压冲头520向外退出，并带动上联动滑块510和下联动滑块520一起退出，离开压坯700，上下冲头和压坯一起上升，取出压坯700最后上下冲头各自回位。本发明的重点是侧压冲头组件500的结构，上联动滑块510和下联动滑块520是固定在一起，可同时前进或者回退，侧压冲头520相对上联动滑块510和下联动滑块530是活动的，又通过弹性件504将侧压冲头520与各联动滑块连成一体，在侧压冲头520压制粉末时，不受各联动滑块的影响，同时弹性件504使得第一侧板501压紧在模体100上，保证了上联动滑块510与上冲头200侧壁的间隙以及下联动滑块530与下冲头300侧壁的间隙，以防止填料时的漏料和压制成型时的喷料。在脱模时，侧压冲头520又可以带动上下联动滑块离开压坯700，这样的结构设计保证了侧压冲头带动上下联动滑块移动，减少动力源，降低了成本，保证了运动的稳定性，此外，上下联动滑块起到一个盖板的作用，在压制粉末时，能够防止粉末溢出粉末填充腔600。该成型装置可以实现对产品上下和四周同时压制，大大改善了压坯的各区域的成型密度，保证了产品的尺寸精度；该侧压冲头组件只需一个动力源即可实现上下联动滑块与侧压冲头520所需的运动动作，以实现侧压冲头520的主动施压和侧压冲头驱动联动滑块回退足够的空间，使得压坯可以顺利顶出脱模，大提高了压制效率和产品质量，仅具有上冲头、下冲头、侧压冲头组件和模体几个部件，结构简单，易于操作。

本实施例中，芯轴400的设置是保证压坯700的中心孔的成型。弹性件504具体为弹簧。其中，上冲头200、下冲头300和侧压冲头520均设置单独的驱动动力(图中未示出)。

本实施例中，上联动滑块510、下联动滑块530和侧压冲头520三者在导向槽120内的宽度相同，且三者的厚度之和与导向槽120的深度相同。在合模时，上联动滑块510、下联动滑块530和侧压冲头520三者的侧槽型面相互衔接，以使压制出的压坯700具有连续的光滑表面。

本实施例中，侧压冲头组件500与导向槽120间隙配合，间隙为w，w为在0.005mm～0.01mm内的任一值均可(含两个端点值)，本实施例中，w取值0.005mm以尽量减少粉末流入上联动滑块510与导向槽120的间隙中，避免卡模现象的发生，同时利于侧压冲头组件500的轻松移动。

本实施例中，上联动滑块510和下联动滑块520可通过两个第一侧板501连接成一体，第一侧板501上设有螺纹孔505，第二侧板502上设有通孔506，连杆503为一个螺栓，螺栓穿过通孔506并与螺纹孔505，弹簧套在螺栓上，其套接的部分没有螺纹，以便于第二侧板502在螺栓上移动，这样的结构设计保证上联动滑块510和上联动滑块520可以同时移动，以提供运动的稳定性。除本实施例外，也可以是上联动滑块510、下联动滑块520、第一侧板501三者之间为一体成型的结构。

本实施例中，导向槽120两侧面设有凹槽121，侧压冲头520两侧设有可与凹槽121配合的凸块521，以防止侧压冲头520在压制时受力而上翘，保证压坯700的毛刺宽度。两个凹槽121位于型腔110的两侧，凹槽121的径向长度不超过型腔110的中心到模体100圆周的距离，保证凹槽121不贯穿型腔110，以使型腔100具有足够的压制压坯700的挤压面。

本实施例中，模体100外表面设有与第一侧板501抵靠的止动平面101，保证上联动滑块510和下联动滑块530合模时的位置精度，防止与上下冲头碰撞而损坏模具。

本实施例中，上联动滑块510的厚度为h1，h1为在1.5mm～2.5mm内的任一值即可(含两个端点值)。如此，一方面保证其结构的强度的，另一方面，由于压制时粉末慢慢的致密所施加于侧压冲头520沿径向方向上的力会越来越大，为了防止其受力过大而反方向运动，尽量减小粉末与上联动滑块510的接触时间，也就是说，在保证强度的前提下，厚度尽量做小。

本发明的成型装置的成型方法，包括以下步骤：

s1、填料：上冲头200移动至型腔110上方，侧压冲头组件500沿导向槽120移动至靠近型腔110，直至第一侧板501与模体100相抵，下冲头300伸入型腔110内并靠近下联动滑块530，此时，各组上联动滑块510、侧压冲头520和下联动滑块530指向型腔110的侧槽型面以及下冲头300的顶面在型腔110内形成粉末填充腔600，进行粉末填充；

s2、压制：上冲头200和下冲头300相向运动到达压制的设定位置，各侧压冲头520向型腔110中心运动到达压制的设定位置，共同挤压粉末使得粉末成型，并形成压坯700；

s3、脱模：各侧压冲头520向远离型腔110的方向退出，之后，上冲头200、压坯700和下冲头300一起上升至离开型腔110，上冲头200继续上升并离开压坯700，取出压坯700，之后，上冲头200和下冲头300各自回到初始位置。

重复上述步骤，进行下一次的压制成型。

本实施例中，在步骤s1中，下冲头300的初始位置为下冲头300移动到下联动滑块530上端面的下方，二者在垂直方向上的高度差为h2，h2为在1.5mm～2.5mm内的任一值即可，本实施例取值1.5mm。下冲头300的初始位置即为填料位置，在模具设计中，通过计算产品的单重，可以粗略计算填料的总高度，下冲头300移动到下联动滑块530上端面附近，高度差为h2的设置，是为了避免下联动滑块530在压制过程中受力而其反方向运动，尽量减小粉末与下联动滑块530的接触时间。

本实施例中，在步骤s1中，侧压冲头520的侧槽型面位于下联动滑块530的侧槽型面的内侧，二者在水平方向的距离差为l，l是一个可调的数值，可以根据压坯700的结构进行调节，保证上下和周边的压制压缩比相同。本实施例中，压制就位时(图6所示)，驱动动力对侧压冲头520施加了一定的力，这样弹性件504被一定程度压缩，进而第一侧板501预压紧在模体100上。

本实施例中，所述上冲头200、下冲头300和侧压冲头520的移动速度和作用时间可以控制，为利于压坯700密度均匀性的调整，以保证产品的尺寸精度。

除本实施例外，侧压冲头组件500也可以设置三个或三个以上，一般当模体具有型腔110时，采用两组侧压冲头组件500。

实施例2

如图9所示，本实施例的粉末成型装置，与实施例1不同之处仅在于：

本实施例中，模体100不设置型腔110，侧压冲头组件500设置三组，粉末填充腔600直接由三组侧压冲头组件500的侧槽型面构成。

其余结构与实施例1基本相同，其成型方法也与实施例1一致，此处不再赘述。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。