專利名稱：用于雙向壓制的半固態(tài)金屬粉末成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種粉末成形裝置，尤其是涉及ー種用于雙向壓制的半固態(tài)金屬粉末成形裝置。
背景技術(shù)：
粉末冶金是用金屬粉末(或者金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)制造金屬材料、復(fù)合材料和功能材料等制品的エ藝過程。粉末冶金法制造的產(chǎn)品應(yīng)用范圍十分廣泛，從普通機械到精密儀器，從五金工具到大型機械，從電子エ業(yè)到電機制造，從民用エ業(yè)到軍事エ業(yè)，從一般技術(shù)到尖端技木，均能見到粉末成形エ藝的身影。粉末冶金工藝過程主要包括裝粉、壓制、燒結(jié)和后處理等過程，其特點主要有可生產(chǎn)用普通熔煉法無法生產(chǎn)的具有特殊性能的材料，如磁性材料、電氣材料、超導(dǎo)材料、熱電材料、儲氫材料和催化劑材料等；產(chǎn)品的性能一般比普通熔煉法優(yōu)越；可以實現(xiàn)近凈成形和自動化批量生產(chǎn)，節(jié)約金屬材料，從而有效地降低生產(chǎn)的資源和成本。但是，傳統(tǒng)的粉末成形也有不足之處，例如該エ藝過程中需要先壓制，然后再燒結(jié)，這將增加工序和相應(yīng)的勞動時間，而且， 壓坯在搬運過程中可能遭到損壞，最終影響成形零件的質(zhì)量。半固態(tài)成形技術(shù)是近年來興起的ー種介于鑄造和鍛造之間的エ藝過程，是針對固、液態(tài)共存的半熔化或半凝固金屬進行成形加工的エ藝方法的總稱。金屬半固態(tài)成形技術(shù)可以避免液態(tài)壓鑄成形時噴濺、紊流以及卷氣等缺點，同時與固體鍛造相比，更易于形成微細(xì)特征，變形力小，利于節(jié)省能源。因此，和傳統(tǒng)成形エ藝相比，半固態(tài)金屬成形具有一系列突出的優(yōu)點成形溫度低，成形件力學(xué)性能好，較好地綜合了固態(tài)金屬模鍛與液態(tài)壓鑄成形的優(yōu)點，可以批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜、高性能和高精度的微型零部件。半固態(tài)粉末成形可認(rèn)為是將傳統(tǒng)粉末冶金法與半固態(tài)成形相結(jié)合的ー種新型制造技木，與傳統(tǒng)粉末冶金法相比，半固態(tài)粉末成形可明顯減少后續(xù)處理工藝，降低制造成本；在節(jié)能、簡化工藝、改善微觀結(jié)構(gòu)上更具優(yōu)勢，并可對材料屬性進行細(xì)致的控制，因而在納米復(fù)合結(jié)構(gòu)以及功能梯度結(jié)構(gòu)的制造上具有巨大的潛力。目前，國內(nèi)外有關(guān)粉末成形裝置和半固態(tài)成形裝置的研究有不少，但是，有關(guān)半固態(tài)粉末成形的裝置卻鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于雙向壓制的半固態(tài)金屬粉末成形裝置，該裝置將粉末成形和半固態(tài)成形技術(shù)相結(jié)合，具有可實現(xiàn)近凈成形、減少后續(xù)處理工藝和降低制造成本等優(yōu)點；該裝置具有雙向壓制成形和自動脫模功能，可以改善壓坯密度分布的均勻性、 提高所生產(chǎn)零件的性能和縮短生產(chǎn)時間。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明的箱體上安裝覆蓋板，箱體內(nèi)的底板兩側(cè)，分別裝有兩組支架，第一、第二外側(cè)軸的兩端分別支承在各自一組的支架軸承孔中，第一、第二外側(cè)軸上分別對稱裝有第一外側(cè)大齒輪、第一內(nèi)側(cè)小齒輪、第二內(nèi)側(cè)小齒輪和第二外側(cè)大齒輪，在第一、第二外側(cè)軸上的第一內(nèi)側(cè)小齒輪、第二內(nèi)側(cè)小齒輪之間的箱體內(nèi)的底板兩側(cè)，分別裝有另外兩組支架，第一、第二內(nèi)側(cè)軸的兩端分別支承在各自另外一組的支架軸承孔中，第一、第二內(nèi)側(cè)軸上分別裝有第三內(nèi)側(cè)小齒輪和第四內(nèi)側(cè)小齒輪；第一、第二外側(cè)軸上的対稱的第一、第二外側(cè)大齒輪通過各自的雙面外側(cè)齒條相嚙合，第一外側(cè)軸上対稱的第一內(nèi)側(cè)小齒輪、第二內(nèi)側(cè)小齒輪與第一內(nèi)側(cè)軸上的第三內(nèi)側(cè)小齒輪和第四內(nèi)側(cè)小齒輪相嚙合，第二外側(cè)軸上的対稱的第 ー內(nèi)側(cè)小齒輪、第二內(nèi)側(cè)小齒輪與第二內(nèi)側(cè)軸上的第三內(nèi)側(cè)小齒輪和第四內(nèi)側(cè)小齒輪相嚙合，第一、第二內(nèi)側(cè)軸上的第三內(nèi)側(cè)小齒輪和第四內(nèi)側(cè)小齒輪分別與各自的雙面內(nèi)側(cè)齒條相嚙合；兩根雙面內(nèi)側(cè)齒條穿過覆蓋板中心孔后，其上端與下模沖側(cè)面槽連接，推桿上端嵌入墊塊孔中，再將推桿由上至下穿過下模沖的中心孔，推板穿過兩根內(nèi)側(cè)齒條，并與推桿的下端固定連接，兩根下拉桿的下端穿過覆蓋板后，分別固定在推板兩端，兩根下拉桿的上端分別嵌入各自的上拉桿孔中形成滑動配合，兩根雙面外側(cè)齒條分別穿過覆蓋板，其上端分別與各自連接桿的下端固定連接；陰模套在下模沖的外側(cè)，并且固定在覆蓋板凹槽中，將加熱爐套在陰模的外側(cè)，并且固定在覆蓋板上；將兩根連接桿和兩根上拉桿的上端分別安裝在支撐板上面，上模沖穿過支撐板，其臺肩面與支撐板固定連接。所述的兩個外側(cè)齒輪和兩個內(nèi)側(cè)齒輪與各自的雙面齒條均為斜齒齒條嚙合。所述的加熱爐內(nèi)部設(shè)有熱電偶和均布有多根加熱捧。本發(fā)明具有的有益效果是
1)將粉末成形和半固態(tài)成形技術(shù)相結(jié)合，具有可以實現(xiàn)近凈成形、減少后續(xù)處理工藝和降低制造成本等優(yōu)點；
2)該裝置具有雙向壓制成形和自動脫模功能，可以改善壓坯密度分布的均勻性、提高所生產(chǎn)零件的性能和縮短生產(chǎn)時間。


圖1是本發(fā)明的總體裝配結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是本發(fā)明的內(nèi)部裝配結(jié)構(gòu)原理圖。圖3是陰模外觀結(jié)構(gòu)圖。圖4是墊塊結(jié)構(gòu)圖。圖5是陰模內(nèi)部裝配結(jié)構(gòu)圖。圖6是上拉桿結(jié)構(gòu)圖。圖7是下拉桿結(jié)構(gòu)圖。圖8是本發(fā)明的成形系統(tǒng)示意圖。圖中1.上模沖，2.支撐板，3.上拉桿，4.下拉桿，5.連接桿，6.覆蓋板，7.箱體， 8.加熱爐，9.熱電偶，10.加熱棒，11.陰模，12.墊塊，13.下模沖，14.推桿，15.推板，16.支架，17.軸承，18.外側(cè)大齒輪，19.內(nèi)側(cè)小齒輪，20.內(nèi)側(cè)齒條，21.外側(cè)齒條，22.外側(cè)軸， 23.內(nèi)側(cè)軸，24.壓カ機，25.上橫梁，26.控制器，27.顯示器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步說明。如圖1、圖2所示，箱體7上安裝覆蓋板6，箱體7內(nèi)的底板兩側(cè)，分別裝有兩組支CN 102528031 A
架16，第一外側(cè)軸22和第二外側(cè)軸22的兩端分別支承在各自一組的支架軸承17的孔中， 第一外側(cè)軸22和第二外側(cè)軸22上分別對稱裝有第一外側(cè)大齒輪18、第一內(nèi)側(cè)小齒輪19、 第二內(nèi)側(cè)小齒輪19和第二外側(cè)大齒輪18，在第一、第二外側(cè)軸22上的第一內(nèi)側(cè)小齒輪19、 第二內(nèi)側(cè)小齒輪19之間的箱體7內(nèi)的底板兩側(cè)，分別裝有另外兩組支架16，第一內(nèi)側(cè)軸23 和第二內(nèi)側(cè)軸ぬ的兩端分別支承在各自另外一組的支架軸承17的孔中，第一內(nèi)側(cè)軸ぬ和第二內(nèi)側(cè)軸ぬ上分別裝有第三內(nèi)側(cè)小齒輪19和第四內(nèi)側(cè)小齒輪19 ；第一外側(cè)軸22和第 ニ外側(cè)軸22上的対稱的第一外側(cè)大齒輪18和第二外側(cè)大齒輪18通過各自的雙面外側(cè)齒條21相嚙合，第一外側(cè)軸22上対稱的第一內(nèi)側(cè)小齒輪19、第二內(nèi)側(cè)小齒輪19與第一內(nèi)側(cè)軸上23的第三內(nèi)側(cè)小齒輪19和第四內(nèi)側(cè)小齒輪19相嚙合，第二外側(cè)軸22上的対稱的第 ー內(nèi)側(cè)小齒輪19、第二內(nèi)側(cè)小齒輪19與第二內(nèi)側(cè)軸ぬ上的第三內(nèi)側(cè)小齒輪19和第四內(nèi)側(cè)小齒輪19相嚙合，第一、第二內(nèi)側(cè)軸23上的第三內(nèi)側(cè)小齒輪19和第四內(nèi)側(cè)小齒輪19分別與各自的雙面內(nèi)側(cè)齒條20相嚙合；如圖2、圖5所示，兩根雙面內(nèi)側(cè)齒條20穿過覆蓋板6 的中心孔后，其上端與下模沖13側(cè)面槽連接，如圖4所示的墊塊12，其下端加工有臺階孔， 推桿14的上端嵌入墊塊12的臺階孔中，使得推桿14能帶動墊塊12 —起運動，再將推桿14 由上至下穿過下模沖13的中心孔，推板15穿過兩根內(nèi)側(cè)齒條20，并與推桿14的下端固定連接，如圖6所示，上拉桿3內(nèi)部為臺階狀的通孔，其上端有外螺紋，如圖7所示，下拉桿4 為階梯軸形狀，兩根下拉桿4的下端穿過覆蓋板6后，分別固定在推板15的兩端，兩根下拉桿4的上端分別嵌入各自的如圖6所示的上拉桿3的孔中形成滑動配合，兩根雙面外側(cè)齒條21分別穿過覆蓋板6，其上端分別與各自連接桿5的下端固定連接；如圖3所示，陰模11 外部為階梯軸狀，其臺肩上均布有通孔，陰模11內(nèi)部加工有通孔，陰模11套在下模沖13的外側(cè)，并且固定在覆蓋板6的凹槽中，將加熱爐8套在陰模11的外側(cè)，并且固定在覆蓋板6 上；將兩根連接桿5和兩根上拉桿3的上端分別安裝在支撐板2上面，上模沖1穿過支撐板2，其臺肩面與支撐板2固定連接。所述的兩個外側(cè)齒輪18和兩個內(nèi)側(cè)齒輪19與各自的雙面外側(cè)齒條21和雙面內(nèi)側(cè)齒條20均為斜齒齒條嚙合。所述的加熱爐8內(nèi)部設(shè)有熱電偶8和均布有多根加熱捧10，加熱爐8可在市場上選購。該裝置的具體實施過程如下
如圖1所示，在箱體7內(nèi)的底板上用數(shù)個螺釘安裝八個尺寸相同的支架16，每兩個支架16呈對稱分布，有兩對支架16靠近箱體7的中部，另外兩對支架16遠(yuǎn)離箱體7的中部， 每對支架16要錯開安裝，不在同一條直線上；每個支架16的孔內(nèi)安裝ー個尺寸相同的軸承 17 ；在每一根外側(cè)軸22上由內(nèi)到外依次安裝個數(shù)相同的內(nèi)側(cè)齒輪19和外側(cè)齒輪18，內(nèi)側(cè)齒輪19和外側(cè)齒輪18的安裝位置分別對稱，將該外側(cè)軸22裝入対稱的兩個支架16上軸承17的內(nèi)孔中；在每一根內(nèi)側(cè)軸23上安裝ー對內(nèi)側(cè)齒輪19，將該內(nèi)側(cè)軸23裝入相互對稱的兩個支架16上軸承17的內(nèi)孔中，每個齒輪與軸之間均采用鍵進行周向固定，相鄰的齒輪之間用套筒進行軸向固定，所有齒輪和軸等零件均采用機械性能優(yōu)良的材料制造。如圖2和圖5所示，將ー對內(nèi)側(cè)齒條20分別安裝在下模沖13底部的槽內(nèi)，采用螺栓和螺母連接，推桿14嵌入如圖4所示的墊塊12的內(nèi)部，再將推桿14由上至下穿過下模沖13的內(nèi)部通孔，將推板15由下至上穿過內(nèi)側(cè)齒條20，并與推桿14的下端用螺母固定連接，將該結(jié)構(gòu)中的內(nèi)側(cè)齒條20分別與內(nèi)側(cè)齒輪19嚙合；將ー對外側(cè)齒條21的下端分別與相應(yīng)的外側(cè)齒輪18嚙合，每ー根外側(cè)齒條21的上端依次穿過覆蓋板6，并分別與連接桿5 連接；將如圖7所示的每根下拉桿4的下端依次穿過如圖6所示的每根上拉桿3的內(nèi)孔和覆蓋板6，并且分別與推板15用螺母進行安裝固定。如圖1所示，用螺釘將覆蓋板6與箱體7進行安裝，如圖3所示的陰模11采用螺釘固定在覆蓋板6對應(yīng)的凹槽內(nèi)部，陰模11及其內(nèi)部的所有零件均采用具有耐高溫、耐磨損等性能的材料制造。如圖1所示，將加熱爐8套在陰模11的外側(cè)，并且固定在覆蓋板上，在加熱爐內(nèi)部分別放置一個熱電偶9和三個加熱棒10 ；將每根連接桿5和上拉桿3的上端分別安裝在支撐板2上面，上模沖1穿過支撐板2并與其固定安裝。如圖8所示，將整個成形裝置安裝在壓カ機M上面，成形裝置的上模沖1與壓カ 機M的上橫梁25連接；工作前，控制器沈調(diào)節(jié)上橫梁25，帶動上模沖1位于合理位置，先在陰模11中涂相應(yīng)的潤滑劑，將一定量的粉末鋪在陰模11的孔中，關(guān)閉加熱爐8的門，給加熱棒10通電，控制加熱爐8安裝程序升溫，加熱爐8內(nèi)的熱電偶9可以實時測量爐內(nèi)溫度，并在顯示器27上面顯示，當(dāng)爐內(nèi)溫度最終達(dá)到粉末材料的半固態(tài)溫度區(qū)間內(nèi)時，進行保溫；此吋，下橫梁25向下移動，帶動上模沖1進入陰模11中，而且連接桿5推動外側(cè)齒條 21向下運動，通過箱體7內(nèi)的傳動結(jié)構(gòu)帶動下模沖13向上運動，最終推動墊塊12向上運動，上模沖1和墊塊12對半固態(tài)狀態(tài)的粉末材料進行壓制成形；然后控制加熱爐8內(nèi)溫度緩慢降低，直至室溫，打開爐門；控制器26控制上橫梁25返程，帶動上模沖1上行，同時支撐板2通過上拉桿3帶動下拉桿4上行，推板15帶動推桿14向上運動，最后推桿14推動墊塊運動，將成形的零件推出陰模11，取出零件，完成脫模過程，最后成形裝置按照程序設(shè)置歸位，準(zhǔn)備下一次成形加工；在整個成形過程中，一些被測量的物理量可以在顯示器27上面顯示并保存。
權(quán)利要求
1.一種用于雙向壓制的半固態(tài)金屬粉末成形裝置，其特征在于箱體(7)上安裝覆蓋板(6)，箱體(7)內(nèi)的底板兩側(cè)，分別裝有兩組支架，第一、第二外側(cè)軸的兩端分別支承在各自ー組的支架軸承孔中，第一、第二外側(cè)軸上分別對稱裝有第一外側(cè)大齒輪、第一內(nèi)側(cè)小齒輪、第二內(nèi)側(cè)小齒輪和第二外側(cè)大齒輪，在第一、第二外側(cè)軸上的第一內(nèi)側(cè)小齒輪、第二內(nèi)側(cè)小齒輪之間的箱體(7)內(nèi)的底板兩側(cè)，分別裝有另外兩組支架(16)，第一、第二內(nèi)側(cè)軸的兩端分別支承在各自另外一組的支架軸承孔中，第一、第二內(nèi)側(cè)軸上分別裝有第三內(nèi)側(cè)小齒輪和第四內(nèi)側(cè)小齒輪；第一、第二外側(cè)軸上的対稱的第一、第二外側(cè)大齒輪通過各自的雙面外側(cè)齒條相嚙合，第一外側(cè)軸上対稱的第一內(nèi)側(cè)小齒輪、第二內(nèi)側(cè)小齒輪與第一內(nèi)側(cè)軸上的第三內(nèi)側(cè)小齒輪和第四內(nèi)側(cè)小齒輪相嚙合，第二外側(cè)軸上的対稱的第一內(nèi)側(cè)小齒輪、 第二內(nèi)側(cè)小齒輪與第二內(nèi)側(cè)軸上的第三內(nèi)側(cè)小齒輪和第四內(nèi)側(cè)小齒輪相嚙合，第一、第二內(nèi)側(cè)軸上的第三內(nèi)側(cè)小齒輪和第四內(nèi)側(cè)小齒輪分別與各自的雙面內(nèi)側(cè)齒條相嚙合；兩根雙面內(nèi)側(cè)齒條穿過覆蓋板(6)中心孔后，其上端與下模沖(13)側(cè)面槽連接，推桿(14)上端嵌入墊塊(12)孔中，再將推桿(14)由上至下穿過下模沖(13)的中心孔，推板(15)穿過兩根內(nèi)側(cè)齒條，并與推桿(14)的下端固定連接，兩根下拉桿(4)的下端穿過覆蓋板(6)后，分別固定在推板兩端，兩根下拉桿(4)的上端分別嵌入各自的上拉桿(3)孔中形成滑動配合，兩根雙面外側(cè)齒條分別穿過覆蓋板，其上端分別與各自連接桿的下端固定連接；陰模(11)套在下模沖的外側(cè)，并且固定在覆蓋板(6)凹槽中，將加熱爐(8)套在陰模(11)的外側(cè)，并且固定在覆蓋板(6)上；將兩根連接桿和兩根上拉桿(3)的上端分別安裝在支撐板(2)上面， 上模沖(1)穿過支撐板(2)，其臺肩面與支撐板(2)固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于雙向壓制的半固態(tài)金屬粉末成形裝置，其特征在于所述的兩個外側(cè)齒輪和兩個內(nèi)側(cè)齒輪與各自的雙面齒條均為斜齒齒條嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于雙向壓制的半固態(tài)金屬粉末成形裝置，其特征在于所述的加熱爐(8)內(nèi)部設(shè)有熱電偶和均布有多根加熱捧。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于雙向壓制的半固態(tài)金屬粉末成形裝置。箱體上安裝覆蓋板，箱體內(nèi)的底板裝有齒輪傳動機構(gòu)，齒輪通過齒條與覆蓋板上面的支撐板連接，兩根雙面內(nèi)側(cè)齒條穿過覆蓋板中心孔后與下模沖側(cè)面槽連接，推桿上端嵌入墊塊孔中，推桿的下端固定連接，兩根下拉桿的下端穿過覆蓋板后，分別固定在推板兩端，上端分別嵌入各自的上拉桿孔中形成滑動配合；陰模套在下模沖的外側(cè)，并且固定在覆蓋板凹槽中，將加熱爐套在陰模的外側(cè)，并且固定在覆蓋板上。本發(fā)明將粉末成形和半固態(tài)成形技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)近凈成形、減少后續(xù)處理工藝和降低制造成本，該裝置具有雙向壓制成形和自動脫模功能，改善壓坯密度分布的均勻性、提高零件的性能和生產(chǎn)效率。
文檔編號B22F3/03GK102528031SQ20121001244
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者姚喆赫, 梅德慶, 沈輝, 陳子辰 申請人:浙江大學(xué)