一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具及压片方法技术

本发明专利技术涉及一种高速切削刀具制造技术领域，特别是涉及一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具及压片方法。该生坯成型模具包括：高强度通孔外套、组合式内套、圆柱凸台底座、方形限位块、梯形压块、方形压块和方形压柱；所述组合式内套位于所述圆柱凸台底座的凸台上，所述高强度通孔外套与所述组合式内套配合，同时嵌套在所述圆柱凸台底座上，所述方形限位块位于所述组合式内套形成的方形型腔一侧，并与所述组合式内套的内壁配合，所述梯形压块和方形压块可置于所述型腔另一侧，并压制生坯粉料。本发明专利技术所述的生坯成型模具能够实现一维和二维梯度陶瓷刀具材料的生坯压制成型，减少刀具制备所用成本，降低刀具后续处理的加工难度。

A Two-Dimensional Gradient Ceramic Tool Material Green Forming Die and Pressing Method

The invention relates to the technical field of high-speed cutting tool manufacturing, in particular to a green forming die and a pressing method of two-dimensional gradient ceramic tool material. The green blank forming die comprises a high strength through-hole jacket, a combined inner sleeve, a cylindrical convex base, a square limit block, a trapezoid press block, a square press block and a square press column; the combined inner sleeve is located on the convex platform of the cylindrical convex base, and the high strength through-hole jacket is matched with the combined inner sleeve, and is nested on the cylindrical convex base, and the square limit block is also nested on the cylindrical convex base. The trapezoidal and square pressing blocks can be placed on the other side of the cavity, and the green powder can be pressed. The trapezoidal and square pressing blocks are located on one side of the square cavity formed by the combined inner sleeve and are matched with the inner wall of the combined inner sleeve. The green blank forming die of the invention can realize the green blank pressing forming of one-dimensional and two-dimensional gradient ceramic tool materials, reduce the cost of tool preparation, and reduce the processing difficulty of subsequent processing of the tool.

【技术实现步骤摘要】
一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具及压片方法
本专利技术涉及一种高速切削刀具制造
，特别是涉及一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具及压片方法。
技术介绍
梯度功能材料（FunctionalGradientMaterials，FGM）的概念是由日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三首先提出来的，是指两种不同性能的材料的复合,其构成材料的要素（组分、结构）沿某一方向呈连续地梯度变化,从而得到一种性质和功能也沿该方向呈梯度变化的新型复合材料（M.Koizumi.FGMactivitiesinJapan[J].CompositesPartB.1997(1)）。赵军将梯度功能材料的概念引入到陶瓷刀具的研究领域，首次提出梯度功能陶瓷刀具材料的设计模型，即一维、二维和三维的梯度功能陶瓷刀具模型（[1]AiXing,ZhaoJun,etal.Developmentofanadvancedceramictoolmaterials-Functionallygradientcuttingceramics.MaterialsScienceandEngineering,A,1998,248(1-2):125~131），并成功研制出Al2O3/(W,Ti)C+Al2O3/TiC两种体系的一维梯度功能陶瓷刀具。由于制备难度的限制，目前梯度功能陶瓷刀具模型的研究主要是一维结构，而对于二维结构的研究报道较少，当前二维结构刀具的制备是在一维结构制备方法上演变而来，将一维刀具压制并烧结成型之后，按一定角度切割而成（[2]倪秀英.基于抗疲劳裂纹扩展的二维梯度陶瓷刀具研制与切削性能研究[D].山东大学,2018.），因此，二维梯度陶瓷刀具在结构上，相对于二维梯度陶瓷刀具没有本质上的变化；三维梯度功能陶瓷刀具的制备目前还没见诸报道。中国专利“申请公布号CN106083065A”报道了一种高性能Si3N4-TiC0.5N0.5复合梯度陶瓷刀具材料及其制备方法以及中国专利“授权公告号CN102320170B”报道了一种梯度纳米复合陶瓷刀具材料及其制备方法，其中对于梯度功能陶瓷刀具生坯的压制只是采用粉末分层铺填法，而并没有做详细的操作说明。对于梯度功能陶瓷刀具生坯的压制，目前较普遍的方法是利用圆柱形型腔，将粉末填铺均匀后，采用圆柱形压棒一层一层水平地压制粉料，再进行后续的烧结制备工艺，从而形成一维梯度功能陶瓷刀具。二维梯度功能陶瓷刀具从目前的制备方法来看，仍属于一维梯度功能陶瓷刀具的范畴。因此需要一种能直接压制二维梯度功能陶瓷刀具材料的模具，中国专利“申请公布号CN107379619A”报道了一种易于退模的粉末压片模具及压片方法，其压片模具及压片方法可以用于制作成型的一维梯度功能陶瓷刀具生坯，但仍无法二维梯度功能陶瓷刀具成型生坯。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有陶瓷刀具制造技术的不足，提供了一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具及压片方法，该模具能直接压制二维结构的梯度功能陶瓷刀具材料生坯。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具，该模具包括：圆柱凸台底座、高强度通孔外套、组合式内套、方形限位块、梯形压块、方形压块和方形压柱；其中，所述组合式内套位于所述圆柱凸台底座的凸台上，所述高强度通孔外套与所述组合式内套配合，同时嵌套在所述圆柱凸台底座上，所述方形限位块位于所述组合式内套形成的型腔一侧，并与型腔内壁配合，所述梯形压块和所述方形压块可置于所述型腔另一侧，先后进行生坯粉料压制，所述方形压柱可与所述组合式内套形成的型腔配合，直接进行生坯粉料压制。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具的刀具生坯粉料压片方法，该方法包括以下步骤：1）将圆柱凸台底座、高强度通孔外套和组合式内套装配好后，将方形限位块置于组合式内套的型腔一侧；2）将刀具生坯粉料（Ⅰ）倒入型腔另一侧的孔内，利用梯形压块将其压实；3）将刀具生坯粉料（Ⅱ）倒入刀具生坯粉料（Ⅰ）上，利用梯形压块将其压实；4）将刀具生坯粉料（Ⅲ）倒入刀具生坯粉料（Ⅱ）上，利用梯形压块将其压实；5）每次使用梯形压块压制粉料时，所加压力相等；6）将刀具生坯粉料（Ⅳ）倒入刀具生坯粉料（Ⅲ）上，利用方形压块压平，最终成型生坯的高度与型腔宽度相等；7）使用方形压块压制粉料时，所加压力与使用梯形压块时的压力相等；8）取下圆柱凸台底座，下压组合式内套并将高强度通孔外套取出；9）分开组合式内套，取下方形限位块；10）将成型粉料生坯放倒在圆柱凸台底座中央，接着先后将组合式内套和高强度通孔外套重新装配好；11）将方形压柱放入型腔内压制成型粉料生坯，所加压力稍大于使用方形压块时的压力；12）重复步骤8）和9）即得到一种成型二维梯度陶瓷刀具材料生坯。采用本专利技术所述的二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具能实现一维或二维的梯度陶瓷刀具材料生坯的压制，同时还可实现不同层数的粉料生坯压制成型。附图说明图1：本专利技术一种采用梯形压块压制刀具生坯粉料时的二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具的示意图。图2：图1所示生坯成型模具的剖面俯视图。图3：本专利技术一种采用方形压块压制刀具生坯粉料时的二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具的示意图。图4：图3所示生坯成型模具的剖面俯视图。图5：本专利技术一种采用方形压柱压制刀具生坯粉料时的二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具的示意图。图6：图5所示生坯成型模具的剖面俯视图。附图标记说明1：圆柱凸台底座；2：高强度通孔外套；3：组合式内套；3.1、3.2、3.3、3.4：组合式内套的组成块；4：方形限位块；5：梯形压块；6：方形压块；7：方形压柱；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ：刀具生坯粉料。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做详细叙述。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具，该模具包括：圆柱凸台底座1、高强度通孔外套2、组合式内套3、方形限位块4、梯形压块5、方形压块6和方形压柱7；其中，所述组合式内套3位于所述圆柱凸台底座1的凸台上，所述高强度通孔外套2与所述组合式内套3配合，同时嵌套在所述圆柱凸台底座1上，所述方形限位块4位于所述组合式内套3形成的型腔一侧，并与型腔内壁配合，所述梯形压块5和所述方形压块6可置于所述型腔另一侧，先后进行生坯粉料压制，所述方形压柱7可与所述组合式内套3形成的型腔配合，直接进行生坯粉料压制。根据本专利技术，所述组合式内套3具体是指，将内套通过型腔截面的对角线，沿轴线方向分成四个均匀的分块，也可通过某一条对角线分成两个对称的分块，其目的在于更好地取模。优选情况下，所述组合式内套3由通过型腔截面的对角线，沿轴线方向分成四个均匀的分块组成。根据本专利技术，为使所压粉料生坯具有较高的成型能力，所述高强度通孔外套2能承受800MPa以上的压强。根据本专利技术，为使所压粉料生坯具有二维结构，所述梯形压块5的斜面具有一定角度，可根据刀具结构的需求，选择不同的角度。根据本专利技术，为使粉料生坯具有高成型质量，优选情况下，所述方形限位块4、所述梯形压块5和所述方形压块6的截面尺寸相等；根据本专利技术，优选情况下，所述方形限位块4和所述梯形压块5配合后水平截面所形成的外形尺寸与所述组合式内套3形成的方形型腔尺寸相等；根据本专利技术，优选情况下，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具，其特征在于，该模具包括：圆柱凸台底座（1）、高强度通孔外套（2）、组合式内套（3）、方形限位块（4）、梯形压块（5）、方形压块（6）和方形压柱（7）；所述组合式内套（3）位于所述圆柱凸台底座（1）的凸台上，所述高强度通孔外套（2）与所述组合式内套（3）配合，同时嵌套在所述圆柱凸台底座（1）上，所述方形限位块（4）位于所述组合式内套（3）形成的型腔一侧，并与型腔内壁配合，所述梯形压块（5）和所述方形压块（6）可置于所述型腔另一侧，先后进行生坯粉料压制，所述方形压柱（7）可与所述组合式内套（3）形成的型腔配合，直接进行生坯粉料压制。

【技术特征摘要】
1.一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具，其特征在于，该模具包括：圆柱凸台底座（1）、高强度通孔外套（2）、组合式内套（3）、方形限位块（4）、梯形压块（5）、方形压块（6）和方形压柱（7）；所述组合式内套（3）位于所述圆柱凸台底座（1）的凸台上，所述高强度通孔外套（2）与所述组合式内套（3）配合，同时嵌套在所述圆柱凸台底座（1）上，所述方形限位块（4）位于所述组合式内套（3）形成的型腔一侧，并与型腔内壁配合，所述梯形压块（5）和所述方形压块（6）可置于所述型腔另一侧，先后进行生坯粉料压制，所述方形压柱（7）可与所述组合式内套（3）形成的型腔配合，直接进行生坯粉料压制。2.根据权利要求1所述的一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具，其特征在于：所述组合式内套（3）由四个尺寸相同的分块组合而成，即附图所述（3.1）、（3.2）、（3.3）、（3.4），其组合端面形状为外圆内方。3.根据权利要求1所述的一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具，其特征在于：所述高强度通孔外套（2）能承受800MPa以上的压强。4.根据权利要求1所述的一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具，其特征在于：所述梯形压块（5）的斜面具有一定角度。5.根据权利要求1所述的一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具，其特征在于：所述方形限位块（4）、所述梯形压块（5）和所述方形压块（6）的截面尺寸相等。6.根据权利要求1所述的一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具，其特征在于：所述方形限位块（4）和所述梯形压块（5）配合后水平截面所形成的外形尺寸与所述组合式内套（3）形成的方形型腔尺寸相等。7.根据权利要求1所述的一种二维梯度...

【专利技术属性】
技术研发人员：周后明，朱积慧，覃波，达丽梅，张高峰，陈小告，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43