[发明专利]一种模具组件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及一种新颖的用于挤压和拉拔铁和非铁金属的模具组件，同时涉及一种制造所述模具组件的方法。

发明背景

从模具最初为人们所发明至今，其结构无创新变革；其仅在材料方面有所改进，现在则进入结合涂覆技术的状态。使生产成本的降低和工作性能的改善成为可能的结构创新在本领域高度重要。有必要开发一种新颖的具有高强度的模具容器和用强力将模心装配到这类系统上的安全方法。

4,270,380号美国专利提供了一种具有中间层的模具组件，所述中间层处于模尖与加热液相线温度范围为500℃-570℃的全晶陶瓷材料构成的壳之间。在使用所述组件的过程中固化中间层在所述尖上保持均匀的缩配压缩，从而使得有可能克服模具开裂，使其工作性能得到改善。

WO 2005058519号国际专利申请描述了一种具有模心和至少两个容纳模心的预应力圈的金刚石模具及其制造方法。所述至少两个圈可以被缩配、压配或以其它方式围绕彼此形成，使弹性和塑性变形得以发生并使所述圈处于接近屈服状态而非屈服状态。

在所述模心与所述壳之间具有中间层的模具也在1477497号俄罗斯专利中得到描述，其特征在于，中间层材料的屈服强度为所述壳材料的0.5-0.9倍。厚度为0.25mm的中间层通过将所述心浸渍在溶解的中间层材料中形成。涂覆有中间层的模心然后被缩配到被预加热的壳上，被预加热的壳的内表面装配前用螺纹梳刀制出金属螺纹。结果获得寿命较长的易移除模具。

通过采用迄今已知的模壳及组装方法，有可能通过用强力装配模心并在用强力装配轻质模心时防止模具开裂来显著改善其工作性能。

如果用耐磨材料如抗拉强度低而抗压强度高的超硬合金制成的模具以模心不开裂的安全方式用强力加以装配，其工作性能会显著改善。

本发明的目的是通过提供一种高强度刚性模具容器系统和一种在模具免于开裂的情况下用强力将模心组装到该模具容器系统上的方法获得一种工作性能得到改善的耐用模具组件。

发明内容

本发明提供的模具组件包括：模心；至少一个围绕模心设置的预应力圈；和围绕所述圈的模壳。所述圈在超过其材料屈服极限的压应力下产生塑性变形而硬化，所述心和所述圈的配合几何特征(feature)是朝出口渐缩的。

按照本发明，模心材料优选地选自硬质合金、超硬合金、氮化物、碳化物、人造金刚石或它们的组合。

在本发明的一个实施例中，模壳材料选自钢或合金钢，优选硬度范围为HRC 40-55。

在本发明的一个优选实施例中，预应力圈的无量纲厚度D₂/d₂为1.12-1.3，其中D₂和d₂分别为所述圈的外径和内径。

按照本发明，圈料优选地选自钢、合金钢或强度和塑性变形性能与钢和合金钢相同的铁/非铁金属合金，其优选硬度范围为HRC30-45。

在一个实施例中，所述模心和所述圈的配合几何特征是以角度1°-3°朝其出口渐缩的。

本发明还提供一种形成按照本发明的模具组件的方法，所述方法包括以下步骤：

a)磨削所述模具的渐缩外表面；

b)对所述圈和所述模壳进行机加工和热处理，并对所述壳与所述圈之间的界面进行磨削或精加工；

c)将所述圈塑性压配到所述模壳的内表面上使所述圈的压应力比其材料的屈服强度高10％-40％；

d)将所压配的圈的内表面加工成与所述模心的锥形相配的锥形；

e)将所述模心压配到所述圈的渐缩内表面上。

按照本发明，在步骤a)中模心经磨削或精加工成使其外表面粗糙度为Ra 1.25或更高。

在本发明一个实施例中，在步骤b)中所述壳与所述圈的界面经磨削或精加工成使其粗糙度为Ra 2.5或更高。

在步骤d)中所述圈的内表面可以经磨削或精加工成使其粗糙度为Ra 2.5或更高。

本发明连同其独特的模具容器系统和在模具免于开裂的情况下用强力将所述心组装到该系统上的新方法使得有可能提供一种性能惊人地高、生产成本较低、尺寸较小的耐用模具组件。

附图说明

图1是根据本发明的模具组件的剖视图，其中模心被压配到容纳在壳内的圈上。

图2是根据本发明的模心的剖视图，其中所述心的外表面是渐缩的；图号10和7分别表示料通过的入口和出口；13表示承载区。

具体实施方式

一种得到改进的高强度模具容器系统