技术领域
[0001] 本
发明涉及一种粉末成形装置，尤其是涉及一种用于双向压制的半固态金属粉末成形装置。
背景技术
[0002] 粉末
冶金是用金属粉末（或者金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和
烧结制造金属材料、
复合材料和功能材料等制品的工艺过程。
粉末冶金法制造的产品应用范围十分广泛，从普通机械到精密仪器，从五金工具到大型机械，从
电子工业到
电机制造，从民用工业到军事工业，从一般技术到尖端技术，均能见到粉末成形工艺的身影。粉末冶金工艺过程主要包括装粉、压制、烧结和后处理等过程，其特点主要有：可生产用普通熔炼法无法生产的具有特殊性能的材料，如
磁性材料、电气材料、超导材料、热电材料、储氢材料和催化剂材料等；产品的性能一般比普通熔炼法优越；可以实现
近净成形和自动化批量生产，节约金属材料，从而有效地降低生产的资源和成本。但是，传统的粉末成形也有不足之处，例如该工艺过程中需要先压制，然后再烧结，这将增加工序和相应的劳动时间，而且，压坯在搬运过程中可能遭到损坏，最终影响成形零件的
质量。
[0003] 半固态成形技术是近年来兴起的一种介于
铸造和
锻造之间的工艺过程，是针对固、液态共存的半
熔化或半
凝固金属进行成形加工的工艺方法的总称。金属半固态成形技术可以避免液态
压铸成形时喷溅、紊流以及卷气等缺点，同时与固体锻造相比，更易于形成微细特征，
变形力小，利于节省
能源。因此，和传统成形工艺相比，半固态金属成形具有一系列突出的优点：成形
温度低，成形件力学性能好，较好地综合了固态金属
模锻与液态压铸成形的优点，可以批量生产形状复杂、高性能和高
精度的微型零部件。
[0004] 半固态粉末成形可认为是将传统粉末冶金法与半固态成形相结合的一种新型制造技术，与传统粉末冶金法相比，半固态粉末成形可明显减少后续处理工艺，降低制造成本；在节能、简化工艺、改善微观结构上更具优势，并可对材料属性进行细致的控制，因而在纳米复合结构以及功能梯度结构的制造上具有巨大的潜力。目前，国内外有关粉末成形装置和半固态成形装置的研究有不少，但是，有关半固态粉末成形的装置却鲜有报道。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种用于双向压制的半固态金属粉末成形装置，该装置将粉末成形和半固态成形技术相结合，具有可实现近净成形、减少后续处理工艺和降低制造成本等优点；该装置具有双向压制成形和自动脱模功能，可以改善压坯
密度分布的均匀性、提高所生产零件的性能和缩短生产时间。
[0006] 本发明采用的技术方案是：
[0007] 本发明的
箱体上安装
覆盖板，箱体内的
底板两侧，分别装有两组
支架，第一、第二外侧轴的两端分别支承在各自一组的支架
轴承孔中，第一、第二外侧轴上分别对称装有第一外侧大
齿轮、第一内侧
小齿轮、第二内侧小齿轮和第二外侧大齿轮，在第一、第二外侧轴上的第一内侧小齿轮、第二内侧小齿轮之间的箱体内的底板两侧，分别装有另外两组支架，第一、第二内侧轴的两端分别支承在各自另外一组的支架轴承孔中，第一、第二内侧轴上分别装有第三内侧小齿轮和第四内侧小齿轮；第一、第二外侧轴上的对称的第一、第二外侧大齿轮通过各自的双面外侧
齿条相
啮合，第一外侧轴上对称的第一内侧小齿轮、第二内侧小齿轮与第一内侧轴上的第三内侧小齿轮和第四内侧小齿轮相啮合，第二外侧轴上的对称的第一内侧小齿轮、第二内侧小齿轮与第二内侧轴上的第三内侧小齿轮和第四内侧小齿轮相啮合，第一、第二内侧轴上的第三内侧小齿轮和第四内侧小齿轮分别与各自的双面内侧齿条相啮合；两根双面内侧齿条穿过覆盖板中心孔后，其上端与下模冲侧面槽连接，
推杆上端嵌入
垫块孔中，再将推杆由上至下穿过下模冲的中心孔，推板穿过两根内侧齿条，并与推杆的下端固定连接，两根下拉杆的下端穿过覆盖板后，分别固定在推板两端，两根下拉杆的上端分别嵌入各自的上拉杆孔中形成滑动配合，两根双面外侧齿条分别穿过覆盖板，其上端分别与各自
连接杆的下端固定连接；阴模套在下模冲的外侧，并且固定在覆盖板凹槽中，将加热炉套在阴模的外侧，并且固定在覆盖板上； 将两根连接杆和两根上拉杆的上端分别安装在
支撑板上面，上模冲穿过支撑板，其台肩面与支撑板固定连接。
[0008] 所述的两个外侧齿轮和两个内侧齿轮与各自的双面齿条均为斜齿齿条啮合。
[0009] 所述的加热炉内部设有
热电偶和均布有多根加热捧。
[0010] 本发明具有的有益效果是：
[0011] 1）将粉末成形和半固态成形技术相结合，具有可以实现近净成形、减少后续处理工艺和降低制造成本等优点；
[0012] 2）该装置具有双向压制成形和自动脱模功能，可以改善压坯密度分布的均匀性、提高所生产零件的性能和缩短生产时间。
附图说明
[0013] 图1是本发明的总体装配结构原理图。
[0014] 图2是本发明的内部装配结构原理图。
[0015] 图3是阴模外观结构图。
[0016] 图4是垫块结构图。
[0017] 图5是阴模内部装配结构图。
[0018] 图6是上拉杆结构图。
[0019] 图7是下拉杆结构图。
[0020] 图8是本发明的成形系统示意图。
[0021] 图中：1.上模冲，2.支撑板，3.上拉杆，4.下拉杆，5.连接杆，6.覆盖板，7.箱体，8.加热炉，9.热电偶，10.加热棒，11.阴模，12.垫块，13.下模冲，14.推杆，15.推板，16.支架，17.轴承，18.外侧大齿轮，19.内侧小齿轮，20.内侧齿条，21.外侧齿条，22.外侧轴，
23.内侧轴，24.压力机，25.上横梁，26.
控制器，27.显示器。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图和
实施例对本发明作进一步说明。
[0023] 如图1、图2所示，箱体7上安装覆盖板6，箱体7内的底板两侧，分别装有两组支架16，第一外侧轴22和第二外侧轴22的两端分别支承在各自一组的支架轴承17的孔中，第一外侧轴22和第二外侧轴22上分别对称装有第一外侧大齿轮18、第一内侧小齿轮19、第二内侧小齿轮19和第二外侧大齿轮18，在第一、第二外侧轴22上的第一内侧小齿轮19、第二内侧小齿轮19之间的箱体7内的底板两侧，分别装有另外两组支架16，第一内侧轴23和第二内侧轴23的两端分别支承在各自另外一组的支架轴承17的孔中，第一内侧轴23和第二内侧轴23上分别装有第三内侧小齿轮19和第四内侧小齿轮19；第一外侧轴22和第二外侧轴22上的对称的第一外侧大齿轮18和第二外侧大齿轮18通过各自的双面外侧齿条21相啮合，第一外侧轴22上对称的第一内侧小齿轮19、第二内侧小齿轮19与第一内侧轴上23的第三内侧小齿轮19和第四内侧小齿轮19相啮合，第二外侧轴22上的对称的第一内侧小齿轮19、第二内侧小齿轮19与第二内侧轴23上的第三内侧小齿轮19和第四内侧小齿轮19相啮合，第一、第二内侧轴23上的第三内侧小齿轮19和第四内侧小齿轮19分别与各自的双面内侧齿条20相啮合；如图2、图5所示，两根双面内侧齿条20穿过覆盖板6的中心孔后，其上端与下模冲13侧面槽连接，如图4所示的垫块12，其下端加工有台阶孔，推杆14的上端嵌入垫块12的台阶孔中，使得推杆14能带动垫块12一起运动，再将推杆14由上至下穿过下模冲13的中心孔，推板15穿过两根内侧齿条20，并与推杆14的下端固定连接，如图6所示，上拉杆3内部为台阶状的通孔，其上端有外
螺纹，如图7所示，下拉杆4为阶梯轴形状，两根下拉杆4的下端穿过覆盖板6后，分别固定在推板15的两端，两根下拉杆4的上端分别嵌入各自的如图6所示的上拉杆3的孔中形成滑动配合，两根双面外侧齿条21分别穿过覆盖板6，其上端分别与各自连接杆5的下端固定连接；如图3所示，阴模11外部为阶梯轴状，其台肩上均布有通孔，阴模11内部加工有通孔，阴模11套在下模冲13的外侧，并且固定在覆盖板6的凹槽中，将加热炉8套在阴模11的外侧，并且固定在覆盖板6上； 将两根连接杆5和两根上拉杆3的上端分别安装在支撑板2上面，上模冲1穿过支撑板2，其台肩面与支撑板2固定连接。
[0024] 所述的两个外侧齿轮18和两个内侧齿轮19与各自的双面外侧齿条21和双面内侧齿条20均为斜齿齿条啮合。
[0025] 所述的加热炉8内部设有热电偶8和均布有多根加热捧10，加热炉8可在市场上选购。
[0026] 该装置的具体实施过程如下：
[0027] 如图1所示，在箱体7内的底板上用数个螺钉安装八个尺寸相同的支架16，每两个支架16呈对称分布，有两对支架16靠近箱体7的中部，另外两对支架16远离箱体7的中部，每对支架16要错开安装，不在同一条直线上；每个支架16的孔内安装一个尺寸相同的轴承17；在每一根外侧轴22上由内到外依次安装个数相同的内侧齿轮19和外侧齿轮18，内侧齿轮19和外侧齿轮18的安装
位置分别对称，将该外侧轴22装入对称的两个支架16上轴承17的内孔中；在每一根内侧轴23上安装一对内侧齿轮19，将该内侧轴23装入相互对称的两个支架16上轴承17的内孔中，每个齿轮与轴之间均采用键进行周向固定，相邻的齿轮之间用套筒进行轴向固定，所有齿轮和轴等零件均采用机械性能优良的材料制造。
[0028] 如图2和图5所示，将一对内侧齿条20分别安装在下模冲13底部的槽内，采用
螺栓和
螺母连接，推杆14嵌入如图4所示的垫块12的内部，再将推杆14由上至下穿过下模冲13的内部通孔，将推板15由下至上穿过内侧齿条20，并与推杆14的下端用螺母固定连接，将该结构中的内侧齿条20分别与内侧齿轮19啮合；将一对外侧齿条21的下端分别与相应的外侧齿轮18啮合，每一根外侧齿条21的上端依次穿过覆盖板6，并分别与连接杆5连接；将如图7所示的每根下拉杆4的下端依次穿过如图6所示的每根上拉杆3的内孔和覆盖板6，并且分别与推板15用螺母进行安装固定。
[0029] 如图1所示，用螺钉将覆盖板6与箱体7进行安装，如图3所示的阴模11采用螺钉固定在覆盖板6对应的凹槽内部，阴模11及其内部的所有零件均采用具有耐高温、耐磨损等性能的材料制造。
[0030] 如图1所示，将加热炉8套在阴模11的外侧，并且固定在覆盖板上，在加热炉内部分别放置一个热电偶9和三个加热棒10；将每根连接杆5和上拉杆3的上端分别安装在支撑板2上面，上模冲1穿过支撑板2并与其固定安装。
[0031] 如图8所示，将整个成形装置安装在压力机24上面，成形装置的上模冲1与压力机24的上横梁25连接；工作前，控制器26调节上横梁25，带动上模冲1位于合理位置，先在阴模11中涂相应的
润滑剂，将一定量的粉末铺在阴模11的孔中，关闭加热炉8的
门，给加热棒10通电，控制加热炉8安装程序升温，加热炉8内的热电偶9可以实时测量炉内温度，并在显示器27上面显示，当炉内温度最终达到粉末材料的半固态温度区间内时，进行保温；此时，下横梁25向下移动，带动上模冲1进入阴模11中，而且连接杆5推动外侧齿条21向下运动，通过箱体7内的传动结构带动下模冲13向上运动，最终推动垫块12向上运动，上模冲1和垫块12对半固态状态的粉末材料进行压制成形；然后控制加热炉8内温度缓慢降低，直至室温，打开炉门；控制器26控制上横梁25返程，带动上模冲1上行，同时支撑板2通过上拉杆3带动下拉杆4上行，推板15带动推杆14向上运动，最后推杆14推动垫块运动，将成形的零件推出阴模11，取出零件，完成脱模过程，最后成形装置按照程序设置归位，准备下一次成形加工；在整个成形过程中，一些被测量的物理量可以在显示器27上面显示并保存。
