成形用金属模具

时间：2024-10-14 百科知识版权反馈

【摘要】：压制成形模具是一种用于装填粉料并在其粉笔的空间内完成批坯体成形的装置。其封闭的空间称之为模腔，它决定着产品的形状;它的体积必须是可变的，且其内的气体能够排出。成形的频率高，要求模具的使用寿命较长。压制成形模具的类型取决于分类的方法。从国内外压砖机模具的发展趋势来看，大规格砖的市场看好，插模得到了广泛的应用，盖模有被淘汰的趋势。劈裂砖成形模具的定形框与模芯的组合见图12．26，其定型框也应有一定的锥角。

12．8　成形用金属模具

压制成形模具是一种用于装填粉料并在其粉笔的空间内完成批坯体成形的装置。其封闭的空间称之为模腔，它决定着产品的形状;它的体积必须是可变的，且其内的气体能够排出。

12．8．1　干压成形模具在使用中的特点

(1)同一模具重复使用，故模具必须具有良好的品质。

(2)成形的频率高，要求模具的使用寿命较长。一般频率为8～22次/分，常用为12～16次/分，模具使用寿命必须在10万次以上。

(3)要反复承受较大压制力，一般在250～600MPa。

(4)压制力的施加和卸载必须严格遵循粉料成形工艺的要求，因为粉料的压缩比较大(1．8～2．5)，且粉料中的气体在压制过程中经历:压缩—膨胀—排放，所以陶瓷制品的压制成形不可能一次完成，而是二次、三次甚至更多次。所以陶瓷制品压制成形必须遵循一条适宜的压制成形制度来进行，这是它与一般金属冲压成形的不同。

12．8．2干压成形的模具类型

压制成形模具的类型取决于分类的方法。如按模具在成形过程中体积变化，模具可分为硬模(即金属加工的上模、下模和模框)和软模(即橡胶或树脂加工的背纹);按一个工作周期内成坯数，可分为单孔模、双联模;按模具在压机上的固定方式，可分为机械联结模具和磁力联结模具;按成形时排气方式来分，可分为盖模和插模两种基本形式，以及它们组合的复合模具。(见图12．24)

1．盖模的结构特点是:模框或上下芯浮动，上模芯的尺寸比模框大，上模在压制砖坯时，只能压在模框上，不能进入由模框和下模芯形成的模腔内，装料和出坯等动作视液压压砖机类型不同而不同，有的液压压砖机是由模框下降来完成，而有的液压压砖机是由下模芯上升来完成的。

盖模压制制品时具有下列特点:

(1)上模与模腔之间摩擦小，使用寿命长;

(2)容易调整坯体厚度，可成形异形产品。

(3)排气困难，易出现分层，适宜压制较薄制品。

图12．24　压制成形模具的三种形式

(4)压力损失大。

2．插模的结构特点是:模框固定在液压压砖机底座上(或用液压支承)不动，上模芯在压制砖坯时，直接插入模腔内，下模芯是浮动的，与模框形成模腔，完成装料、墩料和顶坯等动作。

插模压制制品时具有下列特点:

(1)上模与模腔之间摩擦大，易出现相碰(俗称“啃模”)。

(2)不便调整坯体厚度，适宜大批量生产。

(3)排气效果好。

(4)压力损失小。

表12．4　盖模和插模的性能比较分析

上表可以看出，内插模压出的砖坯的质量高，同时对压砖机、模具的质量质量要求也高，且模具的寿命不如盖模长。从国内外压砖机模具的发展趋势来看，大规格砖的市场看好，插模得到了广泛的应用，盖模有被淘汰的趋势。

复合模正是在结合两者的优点上发展的，目前广泛地被采用于生产中。

12．7．3　干压成形注意事项

压制成形模具的轮廓尺寸必须与压机相匹配，主要应注意三个指标:

(1)压机立柱的净距离，这是模具的最大横向安装尺寸。

(2)压机活动横梁的最大升程，这是模具安装的可用高度。

(3)压机下横梁工作台的尺寸，这是模具的最大宽度尺寸。

在进行模具结构设计时，首先应考虑模腔的孔位数，可按以下条件式计算:式中:Z—模腔的孔位数，取整数(1，2，……n);K—压力利用系数，0．85～0．95;p_max—压机的最大工作压力;

p_min—成形坯体所需最小压强，一般取250～320MPa;a，b—所成形坯体的长度和宽度，mm。

模孔的尺寸即是坯体的尺寸，应根据坯料的收缩率来计算。

为减少模壁与成形面之间的摩擦阻力和沾滞，保证坯体品质，模具应带有发热装置，使模具工作面有适当温度。通常，贴有橡胶或树脂的工作面，温度不宜高于40℃，金属工作面温度控制在60℃～80℃。发热装置一般装在上模与下模内，对于规格或厚度大的坯体，模腔中也应布置。

上模芯的工作面是成形坯体的背纹面，必须保证背纹深度不小于4mm。

此外，还应根据有关机械设计与模具设计知识，确定模具各构件的其他尺寸和它们之间的公差配合。这些都对模具使用寿命有着重大的影响，不能忽略。

12．7．4　挤压成形用模具

挤压成形用模具都是固定在挤坯机的机嘴出口，虽说挤坯机可用真空练泥机、螺旋或活塞式挤坯机，但其模具主要由机头喇叭口和定形框所组成，定形框是由金属材料构成;对于空心制品(如劈离砖、套管)，则还有模芯，模芯可用金属材料制作，也可用坚硬的木料(如楠木)制作。

机头与定形框之间的锥角α是模具设计中的关键问题，它直接影响着挤出力的大小(见图12．25)。如果锥角α过小，挤出力小，则挤出泥段或坯体不致密广强度低。若锥角α过大，则阻力加大，要克服阻力使泥料前进需要更大推力，设备的负荷加重。锥角α大小的确定，应考虑挤坯机的机筒直径D、机嘴出口直径d、坯料的塑性等因素。另外，还应给定形框留有一定长度的定形带L，以防止刚挤出的泥段会产生弹性膨胀，而导致出现横向开裂;反之，过长的定形．带又容易引起纵向开裂。通常锥角α=16°～30°，d∶D=1∶(1．6～2．0)，L=(2．0～2．5)d。劈裂砖成形模具的定形框与模芯的组合见图12．26，其定型框也应有一定的锥角。