一种陶瓷球的干压成型模具及陶瓷球的成型方法与流程

本申请涉及模具的领域，尤其是涉及一种陶瓷球的干压成型模具及陶瓷球的成型方法。

背景技术：

1、陶瓷球是一种精密的陶瓷制品，通常由高纯度的陶瓷材料制成，具有丰富的工业应用场景。陶瓷球具有高硬度、高耐磨性、高抗压强度和良好的化学稳定性，其广泛应用于轴承制造，特别是在高速、高温或强腐蚀性环境下使用的轴承；陶瓷球也用于制作阀门球、泵的密封部件和医疗器械等。

2、目前常用的陶瓷球的成型模具包括上模、中模和下模，中模为方板状并贯穿开设有圆孔，上模和下模相互靠近的端部呈内凹式的半球状（实际不到半球）。成型时，下模位于中模的圆孔内，将粉料加入至圆孔内，再将上模伸入圆孔。上模及下模均有驱动结构控制移动，一般为油缸、气缸等。驱动上模和下模相互靠近，对中间的粉料进行加压，以制成球坯。

3、向中模内加上粉料后，粉料上方呈平面状，下模向下挤压粉料时，粉料向上模的弧形凹陷内流动，以形成球体。但是由于粉料不具备理想的流动性，导致成型后位于上模及下模弧形的顶点处密度较低、强度较弱，且陶瓷球整体应力分布也不均匀，导致结构不稳定。

技术实现思路

1、为了改善陶瓷球干压成型过程中上下两端部位密度不均的问题，本申请提供一种陶瓷球的干压成型模具及陶瓷球的成型方法。

2、本申请提供的一种陶瓷球的干压成型模具及陶瓷球的成型方法采用如下的技术方案：

3、一种陶瓷球的干压成型模具，包括上模、下模和中模，所述中模设有供所述上模下端和所述下模上端插接的成型孔，所述上模的下端面与所述下模的上端面作为成型面，所述成型面均为内凹球面，所述上模和所述下模均设有顶杆，两个所述顶杆的相对端的端面作为顶推接触面，所述上模和所述下模均设有与所述顶杆适配的顶杆孔，两个所述成型面、两个所述顶推接触面以及所述成型孔能够共同合围形成型腔。

4、通过采用上述技术方案，利用干压成型模具成型陶瓷球时，在装填粉料前，使上模向上移动离开下模，使下模的上端插入中模的成型孔内，并使两个顶杆分别移动退入顶杆孔中；然后将粉料装填到中模的成型孔内，粉料部分进入下模的顶杆孔内，接着使上模下行，以与下模、中模共同挤压成型陶瓷球，接着使两个顶杆顶压粉料。上述成型陶瓷球的过程中，利用下模的顶杆孔容纳一部分的粉料，使成型陶瓷球的粉料量增多，当上模下行时粉料部分进入上模的顶杆孔内；通过利用顶杆对粉料施加压力，能够增加陶瓷球上下两端的密实度，有利于改善陶瓷球分布不均的问题。

5、可选的，所述上模和所述下模均设有活动定位销，所述顶杆的外周面均设有供所述活动定位销插接的定位销孔，所述活动定位销能够沿轴向伸缩移动。

6、通过采用上述技术方案，活动定位销与定位销孔配合，能够限定顶杆的高度位置，使两个顶杆的相对端的端面能够分别与上模的成型面和下模的成型面对齐，有利于控制陶瓷球的精度。

7、可选的，所述活动定位销包括销轴部和活塞部，所述销轴部与所述定位销孔适配，所述活塞部的直径大于销轴部的直径；所述上模和所述下模均设有安装孔，安装孔包括活塞孔和伸缩孔，所述伸缩孔与所述销轴部适配，所述活塞孔与所述活塞部适配，所述伸缩孔的一端连通活塞孔，所述销轴部与所述伸缩孔穿设连接，所述活塞部位于活塞孔内，所述销轴部套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧位于所述活塞孔内，所述活塞孔远离所述伸缩孔的一端用于连接正压发生装置。

8、通过采用上述技术方案，活动定位销的活塞部能够在正压发生装置的压力作用下移动靠近顶杆，使活动定位销的销轴部与定位销孔配合，使顶杆的高度位置受到限制；当正压发生装置对活塞部的压力作用解除后，压缩弹簧能够迫使活动定位销的销轴部退出定位销孔，使顶杆能够伸缩移动。

9、可选的，所述中模设有负压流道，所述负压流道包括横向孔和纵向孔，所述横向孔的一端与所述成型孔连通，所述横向孔的另一端封闭设置，当所述成型孔处于成型状态时，所述横向孔受到所述上模或所述下模的遮蔽；所述纵向孔的一端与所述横向孔连通，所述纵向孔的另一端用于连接负压发生装置。

10、通过采用上述技术方案，当陶瓷球成型后，在上模向上回退的过程中，利用顶杆将陶瓷球顶出，然后使陶瓷球离开成型模具。随后，在顶杆回退进入顶杆孔之前，将模具重新合模，并使负压流道与上模和下模之间的空间连通，再利用负压发生装置抽吸上模与下模之间残留的粉料，减少粉料进入顶杆与顶杆孔之间的间隙中，从而有利于减少顶杆与顶杆孔之间的磨损。

11、可选的，所述顶杆设有正压流道，所述正压流道包括轴向孔和径向孔，所述轴向孔沿所述顶杆的轴向，所述径向孔开设于所述顶杆的外周面，所述径向孔与所述顶杆孔连通，所述轴向孔用于连接正压发生装置。

12、通过采用上述技术方案，在利用负压发生装置抽吸上模与下模之间的残留粉料的过程中，同时利用正压发生装置对上模与下模之间的空间中吹入正压空气，正压空气从顶杆与顶杆孔之间的缝隙进入上模与下模之间的空间，有利于进一步减少顶杆与顶杆孔之间残留的粉料。

13、可选的，所述径向孔的孔口方向倾斜朝向所述成型面。

14、通过采用上述技术方案，正压空气经过径向孔进入顶杆与顶杆孔之间的缝隙中，通过使径向孔的孔口方向倾斜朝向成型面，能够减少顶杆孔内壁对正压空气的阻力。

15、可选的，所述顶杆设有密封圈，所述密封圈位于所述顶杆孔内，所述顶杆的外周面设有用于容纳所述密封圈的环形槽。

16、通过采用上述技术方案，密封圈能够阻碍正压空气向顶杆孔远离成型面的一端流动，有利于使正压空气发挥清洁陶瓷球粉末的作用。

17、可选的，所述密封圈为x型密封圈。

18、通过采用上述技术方案，x型密封圈能够较好地适应顶杆在顶杆孔内的伸缩移动。

19、一种陶瓷球的成型方法，基于上述任意一项陶瓷球的干压成型模具，包括如下步骤：干压成型陶瓷球；陶瓷球干压成型后，向下移动中模；上模上移后退；使下模移动，同时使顶杆保持不动，使陶瓷球与下模分离。

20、通过采用上述技术方案，当陶瓷球干压成型后移动中模，能够使陶瓷球与成型孔的内壁分离。

21、可选的，干压成型陶瓷球的步骤中，下方的顶杆先于上方的顶杆顶进成型腔。

22、通过采用上述技术方案，当上模上移后退的过程中，使上方的顶杆顶出，能够使陶瓷球与上模分离，减少陶瓷球粘附、滞留在上模，而导致上模带着陶瓷球挤压粉料的情况，以尽可能避免模具挤压损坏的情况。

23、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

24、1.成型陶瓷球的过程中，利用下模的顶杆孔容纳一部分的粉料，使成型陶瓷球的粉料量增多，当上模下行时粉料部分进入上模的顶杆孔内；通过利用顶杆对粉料施加压力，能够增加陶瓷球上下两端的密实度，有利于改善陶瓷球分布不均的问题。

25、2.活动定位销与定位销孔配合，能够限定顶杆的高度位置，使两个顶杆的相对端的端面能够分别与上模的成型面和下模的成型面对齐，有利于控制陶瓷球的精度。

技术特征：

1.一种陶瓷球的干压成型模具，包括上模（1）、下模（2）和中模（3），所述中模（3）设有供所述上模（1）下端和所述下模（2）上端插接的成型孔（31），所述上模（1）的下端面与所述下模（2）的上端面作为成型面（10），所述成型面（10）均为内凹球面，其特征在于，所述上模（1）和所述下模（2）均设有顶杆（5），两个所述顶杆（5）的相对端的端面作为顶推接触面（51），所述上模（1）和所述下模（2）均设有与所述顶杆（5）适配的顶杆（5）孔，两个所述成型面（10）、两个所述顶推接触面（51）以及所述成型孔（31）能够共同合围形成型腔（4）。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷球的干压成型模具，其特征在于：所述上模（1）和所述下模（2）均设有活动定位销（6），所述顶杆（5）的外周面均设有供所述活动定位销（6）插接的定位销孔（52），所述活动定位销（6）能够沿轴向伸缩移动。

3.根据权利要求2所述的一种陶瓷球的干压成型模具，其特征在于：所述活动定位销（6）包括销轴部（61）和活塞部（62），所述销轴部（61）与所述定位销孔（52）适配，所述活塞部（62）的直径大于销轴部（61）的直径；所述上模（1）和所述下模（2）均设有安装孔（7），安装孔（7）包括活塞孔（71）和伸缩孔（72），所述伸缩孔（72）与所述销轴部（61）适配，所述活塞孔（71）与所述活塞部（62）适配，所述伸缩孔（72）的一端连通活塞孔（71），所述销轴部（61）与所述伸缩孔（72）穿设连接，所述活塞部（62）位于活塞孔（71）内，所述销轴部（61）套设有压缩弹簧（63），所述压缩弹簧（63）位于所述活塞孔（71）内，所述活塞孔（71）远离所述伸缩孔（72）的一端用于连接正压发生装置。

4.根据权利要求1所述的一种陶瓷球的干压成型模具，其特征在于：所述中模（3）设有负压流道（8），所述负压流道（8）包括横向孔（81）和纵向孔（82），所述横向孔（81）的一端与所述成型孔（31）连通，所述横向孔（81）的另一端封闭设置，当所述成型孔（31）处于成型状态时，所述横向孔（81）受到所述上模（1）或所述下模（2）的遮蔽；所述纵向孔（82）的一端与所述横向孔（81）连通，所述纵向孔（82）的另一端用于连接负压发生装置。

5.根据权利要求4所述的一种陶瓷球的干压成型模具，其特征在于：所述顶杆（5）设有正压流道（9），所述正压流道（9）包括轴向孔（91）和径向孔（92），所述轴向孔（91）沿所述顶杆（5）的轴向，所述径向孔（92）开设于所述顶杆（5）的外周面，所述径向孔（92）与所述顶杆（5）孔连通，所述轴向孔（91）用于连接正压发生装置。

6.根据权利要求5所述的一种陶瓷球的干压成型模具，其特征在于：所述径向孔（92）的孔口方向倾斜朝向所述成型面（10）。

7.根据权利要求5所述的一种陶瓷球的干压成型模具，其特征在于：所述顶杆（5）设有密封圈（20），所述密封圈（20）位于所述顶杆（5）孔内，所述顶杆（5）的外周面设有用于容纳所述密封圈（20）的环形槽（53）。

8.根据权利要求7所述的一种陶瓷球的干压成型模具，其特征在于：所述密封圈（20）为x型密封圈（20）。

9.一种陶瓷球的成型方法，基于权利要求2-8任意一项陶瓷球的干压成型模具，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9的一种陶瓷球的成型方法，其特征在于，上模（1）上移后退的过程中，使上方的顶杆（5）向下顶出。

技术总结本申请公开了一种陶瓷球的干压成型模具及陶瓷球的成型方法，涉及模具的领域，陶瓷球的干压成型模具，包括上模、下模和中模，所述中模设有供所述上模下端和所述下模上端插接的成型孔，所述上模的下端面与所述下模的上端面作为成型面，所述成型面均为内凹球面，所述上模和所述下模均设有顶杆，两个所述顶杆的相对端的端面作为顶推接触面，所述上模和所述下模均设有与所述顶杆适配的顶杆孔，两个所述成型面、两个所述顶推接触面以及所述成型孔能够共同合围形成型腔。本申请利用顶杆对粉料施加压力，能够增加陶瓷球上下两端的密实度，有利于改善陶瓷球分布不均的问题。技术研发人员：阮涛受保护的技术使用者：上海步进精密陶瓷有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10