硬质合金粉末压制模具的设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
这种压模因其在硬质合金矿山刀片上的 应用广泛 ,已采用了标准规格的限制器 、托 板 、梢子和夹板 ,在冲头 、底垫 、中侧衬上有尺 寸和形状上的不同 ,这种压模只能在带侧压 的液压机上压制 。压制高度大得多的长条 、 薄片形压坯 ,或者形状比较复杂的压坯时 ,为
第 19 卷第 6 期 熊国强 :硬质合金粉末压制模具的设计 ·33 ·
Design of Pressing Mould of the Hard Alloys Powder
XIONG Guo2qiang
(Nachang Hard Alloys Plant ,Jiangxi Nanchang 330013 ,China)
Abstract :The primary factor of pressing mould of the hard alloys powder in the design is introduced ,and it is probed
111 压力机的种类 常用的压力机有液压机和机械压力机两
大类 。液压机结构简单 ,可以调整加压速度 和保压时间 ,但压制速度不高 ,一般用来压制 大制品及复杂形状的压坯 。机械压力机有杠 杆式和凸轮式 ,操作灵活 、压制速度快 、效率 高 。因此 ,在模具设计中 ,根据产品的形状及 单重选择合理的模具结构的同时 ,选择压力 机的种类也甚为重要 。 112 压坯的收缩系数
[1 ] 解皋凤等. 沥青粘结剂研究与评价 [J ] . 炭素工艺与设 备 ,1989 ; (5) :21～26
[2 ] 李圣华. 石墨电极生产 [ M] . 北京 : 冶金工业出版社 , 1997 :97～100
[3 ] 谢有赞. 炭石墨材料工艺[M] . 长沙 :湖南大学出版社 , 1988 :46～52 (英文翻译 卢 宏)
(1) 整体模具的模腔锥度 (脱模斜度) 一 般为 0°15′～0°50′。
(2) 上下冲头与模腔的配合间隙一般为 0103～0. 05 mm。
(3) 表面光洁度 :与混合料接触的表面为 9～ 10 ,不与混合料接触的表面为 7～
8。
3 结束语
硬质合金粉末模具设计是介于机械设计 与硬质合金生产之间的一项综合性技术 。它 即要通过如高精度线切割机床 、高精度电火 花加工机床 、数控机床等先进设备来加工的 高精度 、高复杂性工艺的模具 ,又要结合硬质 合金生产实际 ,使压制操作灵活方便 ,高效压 制出合格品 ,以最低的成本生产出最满意的 合金产品 。
在压制模具设计中计算压坯尺寸时必须 考虑压坯的收缩系数 ,通常以压制压坯时不 出现分层的最大密度为原则确定收缩系数 。 硬质合金混合料的粒度越细 ,收缩系数越大 。
Ξ 收稿日期 :1999207206 作者简介 :熊国强 (19692) ,男 ,江西新建人 ,助理工程师 ,主要从事模具设计工作 。
·32 ·
硬质合金粉末压制模具是将硬质合金粉 末变为具有一定形状和尺寸压坯的模具 ,其 作用是保证压坯有符合要求的形状和尺寸 、 有足够的密度和强度 ,并保证压坯密度的相 对均匀性 。避免压坯产生缺陷是压模设计与 制造过程的基本要求 ,同时还要求压制操作 方便 、生产效率高 、使用寿命与产量相适应 等。
1 模具设计应考虑的主要因素
in to structural design of pressing mould in detail ,there is reference value.
Key Words :pressing mould of hard alloys powder ;design ;pressing blank
(南昌硬质合金厂 ,江西 南昌 330013)
摘 要 : 介绍了硬质合金粉末压制模具设计中要考虑的主要因素 ,并对模具的结构
设计进行了详细探讨 ,有一定的参考价值 。
关 键 词 : 硬质合金粉末压制模具 ;设计 ;压坯 中图分类号 : TG241 文献标识码 : B
图 6 框可拆压模 1 —模腔 ;2 —模壁 ;3 —框架 ;4 —固紧螺钉 ;5 —楔块
11515 棒料模 这种压模是利用可拆压模的一些标准器
件 ,压制尺寸超粗的硬质合金圆棒 。这种模 具能压制一些挤压模具所不能挤压的超粗圆 棒(超过 Φ15 mm) ,同时可大大降低挤压生 产硬质合金圆棒的生产成本 (图 7) 。为了保 证圆棒的圆度及其脱模难的问题 ,其上下半 圆冲头 、底垫 ,必须割开成 1/ 4 圆型 。 除了以上介绍之外 ,还有双向加压模 、自 压模 、管状压坯压模及各种非标准制品压模
11512 压坯纵断面带台阶和带孔的压模 这种压模特点是 :上冲头由两部分组成 ,
分两次加料 、同时加压 。为解决脱模难问题 , 须把外冲头用线切割机床将其一分为二 (对 轴割开) 。这种方法也适用于成型底垫带内 台阶的压坯 。其结构如图 2 、图 3 所示 。 11513 压坯一端带锥度的压模
第 19 卷第 6 期 1999年12月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
江 西
J IANGXI
冶 金 Vol. 19 , No. 6
METALLURGY
December 1999
文章编号 :100622777 (1999) 0620031204
硬质合金粉末压制模具的设计 3 Ξ
熊国强
BI , %
29. 8 27. 1 25. 8 24. 7 23. 1 21. 4 18. 0 16. 4
体积密度 ,g/ cm3 1. 40 1. 39 1. 39 1. 38 1. 37 1. 36 1. 34 1. 33
电阻率 μ, Ω·m
70 72 72 74 73 78 82 96
耐压强度 ,MPa
寸 ,高度 = 压坯高度 (厚度) ×2 + 限制器厚 度。
·34 ·
江 西 冶 金 1999 年 12 月
(4) 底垫 : 横截面尺寸等于压坯相应尺 寸 ,高度不小于 15mm。
(5) 中衬及侧衬 :厚度等于压坯的相应尺 寸 ,高度等于夹板的高度 , 宽度以不小于 8 mm 为原则 ,由一套模具所允许压制的压坯 的最多个数而定 。 213 其它尺寸及表面光洁度
33. 6 32. 7 30. 4 29. 6 28. 9 27. 5 24. 3 20. 1
5 结论
尽管影响石墨电极及炭糊类制品质量的 因素很多 ,但煤沥青一直是影响本厂炭素制 品生产的主要因素之一 ,据多年质量统计分 析 ,得出如下结论 :
(1) 生产石墨电极用煤沥青理化指标 BI 20 %～ 25 % ,β 组 份 18 %～ 20 % , TS 85 ℃～ 90 ℃,挥发份 60 %～64 % ,残炭值大于 52 %为 宜。
江 西 冶 金 1999 年 12 月
混合料的含钴量对收缩系数也有所影响 ,改 变成型剂的加入量可适当调整收缩系数 。 113 模具的加工精度
通过机械加工 、电火花加工 、热处理等工 序保证达到图纸要求 ,其中模具工作面的表 面光洁度是最重要的 ,表面光洁度低则易使 压坯出现分层 ,其表面光洁度越精越好 。 114 模具的材料
了保证其密度比较均匀 ,脱模比较方便 ,通常 需要采用可拆压模 。如果没有带侧压的压力 机 ,则可在压模外加一固紧框 ,通称为框式可 拆压模 ,其结构如图 6 。
图 4 两面顶的压模底垫
图 5 压坯一端带锥角的压模底垫
等等 。
2 压模尺寸计算
211 整体压模 (1) 模套高度 H套 = H腔 + H底 H腔 = h·c·y = H套 = h·c·y + H底 …… ……………………………………… (1) (2) 模套直径 D1 = d·c D2 = D1 + 2 ×(10～15) …………… (2)
图 7 棒料模 1 —对半割开的上冲头 ;2 —对半割开的下冲头
212 可拆压模 (1) 夹板 :厚 20 mm ,长 300 mm(标准件) 。 高度 = 底垫高度 + 压坯高度 (厚度) + 冲
头高度至限制器厚度 。 (2) 侧壁 :宽为 40 mm ,高度等于夹板高 ,
厚度比压坯的相应尺寸大 2～3 mm。 (3) 冲头 :横截面尺寸等于压坯的相应尺
(2) 生产糊类制品 (阳极糊 、电极糊) 及炭 块用煤沥青理化指标为 BI 21 %～29 % ,β组
份 20 %～25 % , TS84 ℃～103 ℃,挥发份 54 % ～65 % ,残炭值大于 52 %为宜 。
(3) 煤沥青 BI 小于 20 %是本厂炭素制品 生产出现质量事故高危险区 。
参 考 文 献
顶尖等压坯时 ,主要是压模的底垫不同 。压 制六面顶时 ,为了解决底垫加工的困难 ,将它 工作端的 5 个面做成由 5 块拼成 。同理 ,将 压两面顶的底垫做成如图 4 所示的形式 。
图 2 压坯带台阶的压模 1 —内冲头 ;2 —限制器 ;3 —外冲头 ;4 —阴模 ;5 —底垫
图 1 整体压模 1 —阴模 ;2 —冲头 ;3 —限制器 ;4 —底垫
(1) ～ (2) 式中 : H套 ———模壁高度 ; H腔 ———模腔高度 ; H底 ———底垫高度 ; h ———合金高度 ; d ———合金的直径 ; D1 ———模套内径 ; D2 ———模套外径 ; C ———压坯的线收缩系数 ; y ———压缩比 , 即粉末压制前后高度比 , 一般 取 3。
常用的压模材料有碳素工具钢 ( T10 ,淬 火硬度 HRC54～60) ,硬质合金 ( YG15) ,钢结 硬质合金以及其它工具钢或轴承钢等 。 115 模具的结构设计
结构设计是压制模具设计中最关键的一 环 ,现简单介绍如下 。 11511 整体压模
整体压模由底垫 、阴模 (模底) 、冲头和限 制器组成 ,其结构如图 1 。这是最简单的整 体压模 ,在不带侧压的压力机上压制 。在模 体成型区适当设计脱模斜度 (0°15′～0°50′) , 可以保证压制后脱模方便 ,又可以避免单向 压制造成底部收缩增大形成的尺寸减小 。
压制一端带锥度的压坯 ,如人造金刚石 生产用的加压室 (两面顶与六面顶) 以及车床
图 3 压坯带台阶及孔的压模 1 —蕊杆 ;2 —内冲头 ;3 —限制器 ;4 —割开的外冲头 ;
5 —阴模 ;6 —底垫
对于像车床顶尖这类的压坯 ,为了保证 锥尖的密度 ,通常用两个不同锥度的底垫进 行两次加压 (图 5) ,首先压成 α°角 ,再压成 59°角 (α小于 59°) ,同时为了保证类似顶尖这 样的底垫脱模方便 ,也可将其对半割开 。 11514 可拆压模
(英文翻译 刘 毅)
(上接第 23 页)
试样号
1 2 3 4 5 6 7 8
TS , ℃
103 98 95 91 88 84 83 79
表 3 煤沥青组份与阳极糊质量实验结果
煤沥青组份
烧结检测结果
挥发份 , %
54. 2 57. 4 58. 2 60. 3 64. 1 65. 1 65. 8 67. 0
第 19 卷第 6 期 熊国强 :硬质合金粉末压制模具的设计 ·33 ·
Design of Pressing Mould of the Hard Alloys Powder
XIONG Guo2qiang
(Nachang Hard Alloys Plant ,Jiangxi Nanchang 330013 ,China)
Abstract :The primary factor of pressing mould of the hard alloys powder in the design is introduced ,and it is probed
111 压力机的种类 常用的压力机有液压机和机械压力机两
大类 。液压机结构简单 ,可以调整加压速度 和保压时间 ,但压制速度不高 ,一般用来压制 大制品及复杂形状的压坯 。机械压力机有杠 杆式和凸轮式 ,操作灵活 、压制速度快 、效率 高 。因此 ,在模具设计中 ,根据产品的形状及 单重选择合理的模具结构的同时 ,选择压力 机的种类也甚为重要 。 112 压坯的收缩系数
[1 ] 解皋凤等. 沥青粘结剂研究与评价 [J ] . 炭素工艺与设 备 ,1989 ; (5) :21～26
[2 ] 李圣华. 石墨电极生产 [ M] . 北京 : 冶金工业出版社 , 1997 :97～100
[3 ] 谢有赞. 炭石墨材料工艺[M] . 长沙 :湖南大学出版社 , 1988 :46～52 (英文翻译 卢 宏)
(1) 整体模具的模腔锥度 (脱模斜度) 一 般为 0°15′～0°50′。
(2) 上下冲头与模腔的配合间隙一般为 0103～0. 05 mm。
(3) 表面光洁度 :与混合料接触的表面为 9～ 10 ,不与混合料接触的表面为 7～
8。
3 结束语
硬质合金粉末模具设计是介于机械设计 与硬质合金生产之间的一项综合性技术 。它 即要通过如高精度线切割机床 、高精度电火 花加工机床 、数控机床等先进设备来加工的 高精度 、高复杂性工艺的模具 ,又要结合硬质 合金生产实际 ,使压制操作灵活方便 ,高效压 制出合格品 ,以最低的成本生产出最满意的 合金产品 。
在压制模具设计中计算压坯尺寸时必须 考虑压坯的收缩系数 ,通常以压制压坯时不 出现分层的最大密度为原则确定收缩系数 。 硬质合金混合料的粒度越细 ,收缩系数越大 。
Ξ 收稿日期 :1999207206 作者简介 :熊国强 (19692) ,男 ,江西新建人 ,助理工程师 ,主要从事模具设计工作 。
·32 ·
硬质合金粉末压制模具是将硬质合金粉 末变为具有一定形状和尺寸压坯的模具 ,其 作用是保证压坯有符合要求的形状和尺寸 、 有足够的密度和强度 ,并保证压坯密度的相 对均匀性 。避免压坯产生缺陷是压模设计与 制造过程的基本要求 ,同时还要求压制操作 方便 、生产效率高 、使用寿命与产量相适应 等。
1 模具设计应考虑的主要因素
in to structural design of pressing mould in detail ,there is reference value.
Key Words :pressing mould of hard alloys powder ;design ;pressing blank
(南昌硬质合金厂 ,江西 南昌 330013)
摘 要 : 介绍了硬质合金粉末压制模具设计中要考虑的主要因素 ,并对模具的结构
设计进行了详细探讨 ,有一定的参考价值 。
关 键 词 : 硬质合金粉末压制模具 ;设计 ;压坯 中图分类号 : TG241 文献标识码 : B
图 6 框可拆压模 1 —模腔 ;2 —模壁 ;3 —框架 ;4 —固紧螺钉 ;5 —楔块
11515 棒料模 这种压模是利用可拆压模的一些标准器
件 ,压制尺寸超粗的硬质合金圆棒 。这种模 具能压制一些挤压模具所不能挤压的超粗圆 棒(超过 Φ15 mm) ,同时可大大降低挤压生 产硬质合金圆棒的生产成本 (图 7) 。为了保 证圆棒的圆度及其脱模难的问题 ,其上下半 圆冲头 、底垫 ,必须割开成 1/ 4 圆型 。 除了以上介绍之外 ,还有双向加压模 、自 压模 、管状压坯压模及各种非标准制品压模
11512 压坯纵断面带台阶和带孔的压模 这种压模特点是 :上冲头由两部分组成 ,
分两次加料 、同时加压 。为解决脱模难问题 , 须把外冲头用线切割机床将其一分为二 (对 轴割开) 。这种方法也适用于成型底垫带内 台阶的压坯 。其结构如图 2 、图 3 所示 。 11513 压坯一端带锥度的压模
第 19 卷第 6 期 1999年12月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
江 西
J IANGXI
冶 金 Vol. 19 , No. 6
METALLURGY
December 1999
文章编号 :100622777 (1999) 0620031204
硬质合金粉末压制模具的设计 3 Ξ
熊国强
BI , %
29. 8 27. 1 25. 8 24. 7 23. 1 21. 4 18. 0 16. 4
体积密度 ,g/ cm3 1. 40 1. 39 1. 39 1. 38 1. 37 1. 36 1. 34 1. 33
电阻率 μ, Ω·m
70 72 72 74 73 78 82 96
耐压强度 ,MPa
寸 ,高度 = 压坯高度 (厚度) ×2 + 限制器厚 度。
·34 ·
江 西 冶 金 1999 年 12 月
(4) 底垫 : 横截面尺寸等于压坯相应尺 寸 ,高度不小于 15mm。
(5) 中衬及侧衬 :厚度等于压坯的相应尺 寸 ,高度等于夹板的高度 , 宽度以不小于 8 mm 为原则 ,由一套模具所允许压制的压坯 的最多个数而定 。 213 其它尺寸及表面光洁度
33. 6 32. 7 30. 4 29. 6 28. 9 27. 5 24. 3 20. 1
5 结论
尽管影响石墨电极及炭糊类制品质量的 因素很多 ,但煤沥青一直是影响本厂炭素制 品生产的主要因素之一 ,据多年质量统计分 析 ,得出如下结论 :
(1) 生产石墨电极用煤沥青理化指标 BI 20 %～ 25 % ,β 组 份 18 %～ 20 % , TS 85 ℃～ 90 ℃,挥发份 60 %～64 % ,残炭值大于 52 %为 宜。
江 西 冶 金 1999 年 12 月
混合料的含钴量对收缩系数也有所影响 ,改 变成型剂的加入量可适当调整收缩系数 。 113 模具的加工精度
通过机械加工 、电火花加工 、热处理等工 序保证达到图纸要求 ,其中模具工作面的表 面光洁度是最重要的 ,表面光洁度低则易使 压坯出现分层 ,其表面光洁度越精越好 。 114 模具的材料
了保证其密度比较均匀 ,脱模比较方便 ,通常 需要采用可拆压模 。如果没有带侧压的压力 机 ,则可在压模外加一固紧框 ,通称为框式可 拆压模 ,其结构如图 6 。
图 4 两面顶的压模底垫
图 5 压坯一端带锥角的压模底垫
等等 。
2 压模尺寸计算
211 整体压模 (1) 模套高度 H套 = H腔 + H底 H腔 = h·c·y = H套 = h·c·y + H底 …… ……………………………………… (1) (2) 模套直径 D1 = d·c D2 = D1 + 2 ×(10～15) …………… (2)
图 7 棒料模 1 —对半割开的上冲头 ;2 —对半割开的下冲头
212 可拆压模 (1) 夹板 :厚 20 mm ,长 300 mm(标准件) 。 高度 = 底垫高度 + 压坯高度 (厚度) + 冲
头高度至限制器厚度 。 (2) 侧壁 :宽为 40 mm ,高度等于夹板高 ,
厚度比压坯的相应尺寸大 2～3 mm。 (3) 冲头 :横截面尺寸等于压坯的相应尺
(2) 生产糊类制品 (阳极糊 、电极糊) 及炭 块用煤沥青理化指标为 BI 21 %～29 % ,β组
份 20 %～25 % , TS84 ℃～103 ℃,挥发份 54 % ～65 % ,残炭值大于 52 %为宜 。
(3) 煤沥青 BI 小于 20 %是本厂炭素制品 生产出现质量事故高危险区 。
参 考 文 献
顶尖等压坯时 ,主要是压模的底垫不同 。压 制六面顶时 ,为了解决底垫加工的困难 ,将它 工作端的 5 个面做成由 5 块拼成 。同理 ,将 压两面顶的底垫做成如图 4 所示的形式 。
图 2 压坯带台阶的压模 1 —内冲头 ;2 —限制器 ;3 —外冲头 ;4 —阴模 ;5 —底垫
图 1 整体压模 1 —阴模 ;2 —冲头 ;3 —限制器 ;4 —底垫
(1) ～ (2) 式中 : H套 ———模壁高度 ; H腔 ———模腔高度 ; H底 ———底垫高度 ; h ———合金高度 ; d ———合金的直径 ; D1 ———模套内径 ; D2 ———模套外径 ; C ———压坯的线收缩系数 ; y ———压缩比 , 即粉末压制前后高度比 , 一般 取 3。
常用的压模材料有碳素工具钢 ( T10 ,淬 火硬度 HRC54～60) ,硬质合金 ( YG15) ,钢结 硬质合金以及其它工具钢或轴承钢等 。 115 模具的结构设计
结构设计是压制模具设计中最关键的一 环 ,现简单介绍如下 。 11511 整体压模
整体压模由底垫 、阴模 (模底) 、冲头和限 制器组成 ,其结构如图 1 。这是最简单的整 体压模 ,在不带侧压的压力机上压制 。在模 体成型区适当设计脱模斜度 (0°15′～0°50′) , 可以保证压制后脱模方便 ,又可以避免单向 压制造成底部收缩增大形成的尺寸减小 。
压制一端带锥度的压坯 ,如人造金刚石 生产用的加压室 (两面顶与六面顶) 以及车床
图 3 压坯带台阶及孔的压模 1 —蕊杆 ;2 —内冲头 ;3 —限制器 ;4 —割开的外冲头 ;
5 —阴模 ;6 —底垫
对于像车床顶尖这类的压坯 ,为了保证 锥尖的密度 ,通常用两个不同锥度的底垫进 行两次加压 (图 5) ,首先压成 α°角 ,再压成 59°角 (α小于 59°) ,同时为了保证类似顶尖这 样的底垫脱模方便 ,也可将其对半割开 。 11514 可拆压模
(英文翻译 刘 毅)
(上接第 23 页)
试样号
1 2 3 4 5 6 7 8
TS , ℃
103 98 95 91 88 84 83 79
表 3 煤沥青组份与阳极糊质量实验结果
煤沥青组份
烧结检测结果
挥发份 , %
54. 2 57. 4 58. 2 60. 3 64. 1 65. 1 65. 8 67. 0