粉末冶金中成型多小孔类陶瓷制件模架设计

王关鹏

身份证号码：320322198308042510

摘要：本设计是基于对陶瓷加热片的工艺性分析，来确定粉末冶金中成型孔间距小、孔个数多、孔小产品的模架总体结构，根据装粉深度、压制力、脱模行程等选择压机及模架，阐述模架的工作过程。

关键词：粉末冶金；模架；压机；压制力

1  引言

用模压成形法生产粉末冶金机械零件，是一门金属精密成形技术。用这种技术生产的机械结构零件，是粉末冶金制品在现代工业中应用最广、产量最大的产品。

陶瓷指的是以粘土为主要原料加上其他天然矿物原料经过拣选、粉碎、混练、煅烧等工序制作的各类产品。陶瓷材料耐高温，是电和热的不良导体，能承受外界温度急剧变化而不损坏，具有良好的耐酸能力，能耐有机酸和无机酸及盐的侵蚀；。陶瓷材料类似于金属的加工方法有：力学加工（分为磨料加工，塑性加工）、电加工，复合加工、化学加工、光学加工。陶瓷材料最突出的缺点是脆弱，在外力的作用下不发生显著的塑性变形，即产生破坏，抗压强度高，但是稍受外力冲击便发生脆裂，像这种孔小，间距小的产品用力学加工，就比较困难，甚至不能实现，而电加工，复合加工，化学加工，光学加工不仅成本高，而且效率低。模压成形具有生产效率高，加工成本低等优点，用模压成型就成了上上之选。传统的上一下一模架，因产品孔小，压制过程中极易粘模，不仅影响产品质量，而且降低了模具的使用寿命。本文提出了新型的上一下一模架。

图1  陶瓷加热片

2压机、模架选取原则

图1为陶瓷加热片，此产品无台阶，通孔，故采用上一下一的模架成形。

装粉深度（或高度）。压制成形是指将装于阴模型腔中的粉末容积压缩到所需压坯的体积，也就是将装粉深度压缩到规定的压坯厚度。粉末的松装容积对压坯体积之比叫做粉末的压缩比。粉末的压缩比乘以压坯厚度就是压坯的装粉高度。压坯的装粉高度应小于压机的最大装粉高度。

压制力：用原料粉末的成形压力乘以被压制零件压坯的投影面积求出。

脱模行程：凹模从压制位置被强行拉到脱模位置的路程。

3上一下一模架结构和工作原理

图2

1下连接板 2芯杆气缸 3下导柱 4下固定座 5凹模板 6上冲 7上冲压盖 8上芯杆 9上导柱 10上连接板 11上冲气缸 12上冲垫板 13 芯杆压环 14芯杆套 15芯杆座 16芯杆压盖 17导向板 18导向板 19中模 20下冲 21下冲压盖 22下冲垫板 23 下芯杆 24下芯杆压盖 25下芯杆座 26芯杆压环 27芯杆套 28芯杆接杆 29调整座 30调整座压盖

图2为上一下一模架结构图：图示为产品脱模位置

3．1上一下一模架结构说明

(1)模架以下连接板1连接于压机下压头上。

(2)用四根下导柱3与凹模板5连接，通过下压头的上，下动作，进行一体化连动。

(3)下固定座4固定在压机台面上，加压时承受下模冲的加压压力。

(4) 模架以上连接板10连接于压机上压头上。

(5)上冲压盖7将上冲6连接在上冲垫板16上，上冲6通过上冲垫板16装在与上连接板10连接在一起的上冲气缸11端盖上，依靠四根上导柱9，上冲6准确无误进入凹模。

(6)众根上芯杆8借助于导向板17，导向板18轻松通过上冲6，上芯杆8通过芯杆压盖16，芯杆座15，芯杆套14，芯杆压环13与上冲气缸11的活塞杆相连接。此结构保证了活塞杆的转动时，芯杆并不转动。保证了压制产品的质量。

(7)中模19固定在凹模板5上。

(8)下冲20通过下冲压盖21，下冲垫板22固定在下固定座4上。

(9)众根下芯杆23通过下芯杆压盖24，下芯杆座25，芯杆压环26，芯杆套27，芯杆接杆28连接到芯杆气缸2的活塞杆上，调整座29起调整芯杆高度作用，拧紧调整座压盖30上面的螺丝，为固定芯杆，拆下调整座压盖30芯杆是浮动式的。用户可根据自己的需求选择固定还是浮动。上面产品采用固定芯杆，考虑到孔比较小，孔间距小等因素。

3．2模架（包括模具）的工作过程

（1）凹模板5上升到装粉高度，由自动装粉靴将粉末充填于中模19型腔中，上压头即下降。此过程称装粉。

（2）上冲6凭借4根上导柱9准确进入阴模中开始进行压缩，此时上冲气缸11下端充气，上芯杆8缩在上冲6以内。此过程称预压。

（3）上冲6完成即定压缩行程后，与中模25（连同凹模板7）开始一起下降。此过程称同步压制。

（4）加压成形完成后，下压头再下降一段距离，中模上平面刚好与下冲头平齐，压坯可以自由脱出的脱模位置。此过程称脱模。

（5）下压头上升，回到装粉位置。上冲气缸电磁阀换向，底端通气，上芯杆11伸出，实现给上冲头清粉。

模架（模具）的工作过程如上所述，可分为脱模、装粉、预压、压制（同步压制）、4个过程。可由图3表示

脱模        装粉           预压      压制（同步压制）

图3

4结论

上述模架结构解决了冲头粘粉的问题，成功压制了多小孔陶瓷制件。这种模架结构得到了用户的认可，得到了广泛推广。

参考文献

[1]韩凤麟主编，粉末冶金零件实用手册。 北京：兵器工业出版社，1996

[2]粉末冶金模具设计手册“编写组”。粉末冶金模具设计手册。北京：机械工业出版社，1978

[3] 粉末冶金模具设计手册“编写组”。粉末冶金设计手册。北京：机械工业出版设，1978

[4]龚汉生，计算机辅助设计与制造。重庆大学出版社，1989

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