成型模具及其压头组件、压头

摘要

本发明涉及成型模具及其压头组件、压头，以解决使用现有技术中的成型模具制造砂轮的效率低且压头的压制面所对应位置处砂轮质量差的问题。本发明的压头在使用时，将压头下压/上压时，模腔内粉料间隙中的空气被挤压，处于模腔边缘处的粉料中的气体可由压头与模套之间的间隙中溢出，处于模腔的中心区域的粉料中的气体可由压头施压面的中心区域上的空气溢入口进入第一通气通道，这有利于将模腔中的粉料压实而得到各部分密度一致的磨料块湿坯，同时也省去了为供粉料中气体溢出而发生的停机等待时间及操作，在短时间内可将粉料中的气体排出，在减少了后续热固化工序中可能出现的废品率的同时也有效地提高了磨料块的制备效率。

权利要求

1.压头，包括压头本体，压头本体具有与待压制成型的磨料块的相应表面形状相适配的施压面，其特征在于：所述施压面上设有供粉料中气体溢出的空气溢入口，压头本体上设有与所述空气溢入口相连通以供粉料中气体流出的第一通气通道，所述压头本体呈环形，所述施压面为与环形本体的上/下端面的尺寸相适配的平面，所述空气溢入口至少有两个且沿压头本体的径向方向间隔排布，所述压头本体包括由内而外依次吻合且同心套设在一起的至少两个环状的子压头，相邻两个子压头之间具有用于构成所述第一通气通道的环形空间。

2.根据权利要求1所述的压头，其特征在于：所述压头还包括压头座，压头座与各子压头之间还设有用于控制各子压头产生振动的磁力振动机构，磁力振动机构上设有与相应的第一通气通道相连通以供空气溢出的第二通气通道。

3.根据权利要求2所述的压头，其特征在于：所述压头座具有供外侧的子压头和/或内侧的子压头导向移动地装配的导向段。

4.根据权利要求2所述的压头，其特征在于：所述磁力振动机构包括设置于子压头上的磁铁及设置于压头座上的与子压头在子压头的轴线方向上相对应的电磁铁。

5.根据权利要求4所述的压头，其特征在于：所述磁铁具有与子压头的截面形状相适配的环形结构。

6.压头组件，包括上压头和下压头，其特征在于：所述上压头和下压头中的至少一个的具体结构与权利要求1 5中任意一项所述的压头的具体结构相同。

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7.成型模具，包括模套，模套中部具有与所要压制成型的磨料块的尺寸相匹配的通孔，通孔中导向移动地安装有用于压制模腔中粉料的压头组件，压头组件包括上压头和下压头，其特征在于：所述上压头和下压头中的至少一个的具体结构与权利要求1 5中任意一项~所述的压头的具体结构相同。

说明书

成型模具及其压头组件、压头

技术领域

[0001] 本发明涉及成型模具及其压头组件、压头。

背景技术

[0002] 超硬材料砂轮1通常如图1所示由基体11和磨料层12这两部分构成，基体11通常为由金属材质制造的盘状零件，磨料层12是由超硬材料制成的盘状件，其外径与成品砂轮的外径相匹配，内径与基体的外径相匹配，制备出的磨料层12通过支撑粘接的方式固定于基体11的外圆周上。在砂轮1工作过程中磨料层12是直接参与磨削加工的工作层，通常是由整体磨料环制备而成，尤其是对于小直径的超硬材料砂轮，使用磨料环制备磨料层的效率较高，因而得到广泛应用。

[0003] 现有技术中对磨料环的制备通常是采用如图2所示的模具进行压制成型，模具包括内环31及间隙套设于内环外围的外环32，内环与外环一起构成用于供上、下压头滑动套装的模套3。内外环之间的环隙（即一种通孔）中导向移动地设有位于环隙下部的环状的下压头5及位于环隙上部的环状的上压头2，上压头2的下表面为需压制的磨料环的上端面的形状尺寸相匹配的平面（即一种压制面），下压头5的上表面为需压制的磨料环的下端面的形状尺寸相匹配的平面（即一种压制面）。由超硬磨料、填料及结合剂等混合均匀而形成的粉料4置于上、下压头之间的环隙中，通过刮料操作后使得粉料在模腔内的分布更加均匀，然后压力机通过上垫板25/下垫板55(即一种压头座)向上/下压头施加压力即可将粉料4压制成具有一定形状和强度的磨料块湿坯。再对磨料块湿坯进行热固化等后续处理即可完成对磨料环的制备。

[0004] 但使用以上方法制备的磨料环，却存在径向的两侧（即内外环处）粉料密度大、径向的中心区域（即内外环之间的区域）粉料密度小的问题，除了刮料因素（对刮料操作要求较高）外，原因之一是在将粉料压制成湿坯的过程中内外环面区域粉料中的气体易从压头与模具内外环之间的缝隙中排出，而中心区域粉料中的气体却不易排出，中心区域的气体在后续热处理中可能向外扩散而引起成品砂轮出现裂纹和发泡的缺陷，这直接影响了成品砂轮的强度。同时，为了排出粉料中的气体，压制的过程需要分多次完成，即在一次压制后压机卸荷待粉料中气体扩散一段时间后再进行二次压制，这严重降低了磨料环的制备效率。

[0005] 更进一步地使用以上方法制备的磨料环的各磨料层密度大致相同，而随着磨削加工技术的不断发展，在对砂轮使用性能的需求方面不仅需要磨料层的密度均匀，还需要磨料层内部的密度存在差异，即需要磨料层的局部部位具有特定的密度，以适应磨削过程中磨料层的不断消耗带来的砂轮磨削性能变化，故使用以上方法制备磨料环已不能满足市场需求而需要新型的可加工各层具有密度差异的磨料环的成型模具。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种成型模具以解决使用现有技术中的成型模具制造砂轮的效率低且压头的压制面所对应位置处砂轮质量差的问题；本发明的目的还在于提供上述成型模具中使用的压头组件和压头。

[0007] 为实现上述目的，本发明成型模具的技术方案是：

[0008] 成型模具，包括模套，模套中部具有与所要压制成型的磨料块的尺寸相匹配的通孔，通孔中导向移动地安装有用于压制模腔中粉料的压头组件，压头组件包括上压头和下压头，所述上压头和下压头中的至少一个包括压头本体，压头本体具有与待压制成型的磨料块的相应表面形状相适配的施压面，所述施压面上设有供粉料中气体溢出的空气溢入口，压头本体上设有与所述空气溢入口相连通以供粉料中气体流出的第一通气通道。

[0009] 所述压头本体呈环形，所述施压面为与环形本体的上/下端面的尺寸相适配的平面。

[0010] 所述空气溢入口至少有两个且沿压头本体的径向方向间隔排布。

[0011] 所述压头本体包括由内而外依次吻合且同心套设在一起的至少两个环状的子压头，相邻两个子压头之间具有用于构成所述第一通气通道的环形空间。

[0012] 所述压头还包括压头座，压头座与各子压头之间还设有用于控制各子压头产生振动的磁力振动机构，磁力振动机构上设有与相应的第一通气通道相连通以供空气溢出的第二通气通道。

[0013] 所述压头座具有供外侧的子压头和/或内侧的子压头导向移动地装配的导向段。

[0014] 所述磁力振动机构包括设置于子压头上的磁铁及设置于压头座上的与子压头在子压头的轴线方向上相对应的电磁铁。

[0015] 所述磁铁具有与子压头的截面形状相适配的环形结构。

[0016] 本发明的压头组件采用的技术方案是：

[0017] 压头组件，包括上压头和下压头，所述上压头和下压头中的至少一个包括压头本体，压头本体具有与待压制成型的磨料块的相应表面形状相适配的施压面，所述施压面上设有供粉料中气体溢出的空气溢入口，压头本体上设有与所述空气溢入口相连通以供粉料中气体流出的第一通气通道。

[0018] 所述压头本体呈环形，所述施压面为与环形本体的上/下端面的尺寸相适配的平面。

[0019] 所述空气溢入口至少有两个且沿压头本体的径向方向间隔排布。

[0020] 所述压头本体包括由内而外依次吻合且同心套设在一起的至少两个环状的子压头，相邻两个子压头之间具有用于构成所述第一通气通道的环形空间。

[0021] 所述压头还包括压头座，压头座与各子压头之间还设有用于控制各子压头产生振动的磁力振动机构，磁力振动机构上设有与相应的第一通气通道相连通以供空气溢出的第二通气通道。

[0022] 所述压头座具有供外侧的子压头和/或内侧的子压头导向移动地装配的导向段。

[0023] 所述磁力振动机构包括设置于子压头上的磁铁及设置于压头座上的与子压头在子压头的轴线方向上相对应的电磁铁。

[0024] 所述磁铁具有与子压头的截面形状相适配的环形结构。

[0025] 本发明的压头采用以下技术方案：

[0026] 压头，包括压头本体，压头本体具有与待压制成型的磨料块的相应表面形状相适配的施压面，所述施压面上设有供粉料中气体溢出的空气溢入口，压头本体上设有与所述空气溢入口相连通以供粉料中气体流出的第一通气通道。

[0027] 所述压头本体呈环形，所述施压面为与环形本体的上/下端面的尺寸相适配的平面。

[0028] 所述空气溢入口至少有两个且沿压头本体的径向方向间隔排布。

[0029] 所述压头本体包括由内而外依次吻合且同心套设在一起的至少两个环状的子压头，相邻两个子压头之间具有用于构成所述第一通气通道的环形空间。

[0030] 所述压头还包括压头座，压头座与各子压头之间还设有用于控制各子压头产生振动的磁力振动机构，磁力振动机构上设有与相应的第一通气通道相连通以供空气溢出的第二通气通道。

[0031] 所述压头座具有供外侧的子压头和/或内侧的子压头导向移动地装配的导向段。

[0032] 所述磁力振动机构包括设置于子压头上的磁铁及设置于压头座上的与子压头在子压头的轴线方向上相对应的电磁铁。

[0033] 所述磁铁具有与子压头的截面形状相适配的环形结构。

[0034] 本发明的有益效果是：本发明的压头在使用时，将压头下压/上压时，模腔内粉料间隙中的空气被挤压，处于模腔边缘处的粉料中的气体可由压头与模套之间的间隙中溢出，处于模腔的中心区域的粉料中的气体可由压头施压面的中心区域上的空气溢入口进入第一通气通道，这有利于将模腔中的粉料压实而得到各部分密度一致的磨料块湿坯，同时也省去了为供粉料中气体溢出而发生的停机等待时间及操作，在短时间内可将粉料中的气体排出，在减少了后续热固化工序中可能出现的废品率的同时也有效地提高了磨料块的制备效率。

附图说明

[0035] 图1为现有技术中砂轮的结构示意图；

[0036] 图2为现有技术中制造磨料环的成型模具；

[0037] 图3为本发明的成型模具的实施例1的具体结构示意图；

[0038] 图4为本发明的成型模具的实施例1制备出的磨料环湿坯的结构示意图；

[0039] 图5为本发明的成型模具的实施例2的具体结构示意图；

[0040] 图6为本发明的成型模具的实施例2制备出的磨料块湿坯的结构示意图；

[0041] 图7为本发明的成型模具的实施例3制备出的磨料块湿坯的结构示意图；

[0042] 图8为本发明的成型模具的实施例4制备出的磨料块湿坯的结构示意图。

具体实施方式

[0043] 本发明的成型模具的具体实施例1，如图3至图4所示，包括筒状的内环31和同轴间隙套装在内环外围的外环32，内外环的高度相同且内外环之间的环隙的内外径均与所要加工的磨料环的内外径相同而使得内环31和外环32一起组成了模套3。环隙的上、下端分别导向移动地插装有上压头本体21和下压头本体51，上压头本体21和下压头本体51均包括3个同心环柱状的、依次套装的子压头，上、下压头本体与模套3一起围成了用于填装粉料4的模腔。为避免压机的压力直接作用于压头上而损坏压头，上压头本体21与压力机之间设有上垫板25，下压头本体51与压力机之间设有下垫板55，通过上、下垫板对上压头本体21及下压头本体51施压使两者在环隙中相互靠近即可将粉料压实成具有一定强度的磨料环湿坯。

[0044] 上压头本体21的各子压头高度相同但在径向方向上相邻两个子压头之间具有缝隙以保证各子压头之间可不同步运动，使得粉料分布更加均匀，以弱化刮料操作对粉料分布的影响，同时也使得在压制粉料的过程中粉料中的气体可由子压头之间的缝隙处溢出。下压头本体51中各子压头的排布关系与上压头本体21中各子压头的排布关系相同。

[0045] 为保证上压头本体21的各子压头的运动单独受控，在上压头本体21的各子压头上端均对应固定设置有环状的上磁铁22，相邻两上磁铁22之间具有供空气溢出的环形间隙，在上磁铁22的上方还设置有上固定座24，上固定座24上固定设置有在上下方向上与上磁铁22分别对应的环状的上电磁铁23。为保证上电磁铁23与上磁铁22总是在上下方向上对应，上固定座24的中部开设有可供外侧上磁铁22及外侧子压头导向滑动的导向孔，导向孔为只有下端贯通的盲孔且上电磁铁固定安装在导向孔的上端孔底处，导向孔的侧边孔壁构成了用于对子压头的移动进行导向的导向段。向上电磁铁23中通入不同强度及方向的控制电流即可控制上电磁铁23与相应的上磁铁22之间的磁力的方向及大小，因而上电磁铁23与上磁铁22一起组成了磁力振动机构，当向上电磁铁23中通入的控制电流为脉冲电流时，上电磁铁23与上磁铁22之间的磁力实时变化而使上磁铁22在该磁力的作用下发生振动而促进粉料在模腔内分布更为均匀。若控制某一上电磁铁23中通往的控制电流较大，则相应的上磁铁22所受的磁力更大而将相应磨料层的粉料压制地更为密实。上垫板25、上固定座24、上电磁铁23、上磁铁22及上压头本体21一起组成了上压头，上垫板25与上固定座24一起组成了上压头座。与上述上压头结构类似地，下压头本体51的子压头上设有下磁铁52，外侧下磁铁
52的外围同轴套设有下固定座54，下固定座中固定装设有在上下方向在与下磁铁52分别对应的环状的下电磁铁53。下垫板55、下固定座54、下电磁铁53、下磁铁52及下压头本体51共同组成了下压头，下垫板55与下固定座54共同组成了下压头座。上压头与下压头一起组成了用于将粉料压制成型的压头组件。

[0046] 使用该成型模具的具体方法如下：首先将上、下压头分别组装完整，再将下压头置于内外环之间的环隙中，向内环、外环及下压头组成的模腔中投入由超硬磨料、填料和结合剂等混合均匀而成的粉料，经振料、刮料后将上压头压入内外环之间的环隙中；将下垫板置于压机的工作台面上，再将组装后的成型模具置于下垫板上，并在成型模具上端的上固定座上放置上垫板25；启动压机并为上、下电磁铁通入控制电流，相应地上磁铁会在下行的同时发生振动而使模腔内粉料分布更为均匀，在两压头之间距离缩短的过程中，粉料间的空气会从压头与内外环之间以及各压头之间的缝隙中排出而有利于得到中心区域的粉料密度与内外环区域的粉料密度相同的湿坯，也避免了为供中心区域气体扩散而进行的多次压制，提高了生产效率。

[0047] 使用上述方法最终制成的磨料环湿坯的结构如图4所示为虚实相间的结构，各子压头之间的缝隙处形成了粉料密度相对来说较小的虚部122，其余部位为被子压头压实的实部121，这种虚实相间的结构有利于在后续的热处理工序中供气体进一步排出，降低了成品砂轮的废品率。同时虚实相间的砂轮的虚部122在使用过程中还有利于冷却液的渗入，减小了磨削过程中磨削区域的温度过高而造成的工件表面被烧伤事件发生的概率，有利于提高成品砂轮的使用寿命。

[0048] 本发明的成型模具的具体实施例2，如图5到图6所示，在该实施例中磨料环是通过将多块磨料块沿磨料环的周向拼成的。该实施例与实施例1的区别在于模套3为中部开有方形通孔的柱形件，方形通孔的长宽尺寸与所要压制的磨料块的相应尺寸相同。相应地，上压头本体21不再是环形件而是下表面为弧形的类长方形件，下压头本体51也不再是环形件而是上表面为弧形的类长方形件。上压头本体21是由8块上子压头组成的，8块上子压头沿磨料块的周向方向排为两列，沿磨料块的轴线方向排为四行，相应地制备出的磨料块的结构如图6所示，也是包括实部121与虚部122的虚实相间的结构。

[0049] 本发明的成型模具的具体实施例3，与实施例2的区别是各子压头也可以只沿磨料块的周向方向排为8列，在磨料块的轴线方向不进行分割，相应地制备出的磨料块的结构如图7所示。

[0050] 本发明的成型模具的具体实施例4，与实施例2的区别在于各子压头也沿着与磨料块的轴线呈一定夹角（例如45度角）的方向排为8列，相应地制备出的磨料块的结构如图8所示。

[0051] 在其他实施例中：上磁铁及下磁铁均可以为与相应压头的横截面形状相适配的弧形件。相应地，上、下电磁铁也可以为与上、下磁铁形状相适配的弧形件；还可以将电磁铁设置于子压头上，将磁铁设置于固定座或垫板上。当然，垫板也可省去而是由固定座作为压头座使用；在模腔中粉料投放比较均匀的情况下且需要制造出的磨料环各部分密度相同的情况下，所述电磁铁、磁铁及相应的固定座均可省去；也可以将上/下压头做成整体式的结构，在上/下压头上开设用于供空气溢出而作为第一通气通道使用的通孔；当然，上压头和下压头中的一个也可以是与现有技术中相同的不开设第一通气通道的整体式的环状结构。

[0052] 压头组件的实施例：

[0053] 压头组件的具体结构与成型模具的实施例中压头组件的具体结构相同，可参考图3至图8，在此不再详述。

[0054] 压头的实施例：

[0055] 压头的具体结构与成型模具的实施例中上压头/下压头的具体结构相同，可参考图3至图8，在此不再详述。