本发明专利技术涉及一种阶梯式预应力环合成金刚石模具，其特征在于设置有压缸（１）、预应力环（２）、保护圈（３）；各层预应力环（２）的轴向高度为阶梯状，且各层预应力环（２）的上、下两端面为内低外高的倾斜面，倾角为２°～１５°；预应力环（２）安装在保护圈（３）内；压缸（１）、预应力环（２）和保护圈（３）之间利用过盈配合紧套在一起；根据模具内压大小的不同，预应力环（２）的层数可分别取３～６层。本阶梯式预应力环合成金刚石模具各预应力环呈阶梯状、且上、下两端面有一定倾角，有利于多层预应力结构的形成，能够保证良好的过盈效果，有利于增强模具的承载能力，延长模具的使用寿命，提高合成金刚石的品质和生产效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种阶梯式预应力环合成金刚石模具，属精密成形与模具结构设计技 术领域。
技术介绍
在金刚石合成工作环境中，模具型腔表面承受着的压力高达6 lOGPa，温度高达 1500 2000°C，对于模具的承载能力要求非常高。由于模具材料的抗拉强度有限，普通的 整体式结构模具难以承受工作过程中的巨大切向拉应力，易出现裂纹导致破坏，或者型腔 过度变形致使产品尺寸精度超差等问题。因此，工程中常用预应力环组合模具，通过作用在 模具外表面上的径向预应力，改变模具内部的应力分布，减小危险点应力的大小，提高模具 的强度和寿命。现有的两面顶人造金刚石模具常存在模具寿命短、生产效率低、大尺寸制品材质 不均等缺点。如美国GE公司H. T. Hall提出的两面顶模具高压冲程适中、压力稳定性好，能 够获得高档的人造金刚石，但外层预应力环常出现断裂失效，模具寿命低；日本人研究提出 的石塚型人造金刚石合成模具外侧设置有多层预应力圈，压缸置于预应力圈的中间部位， 金刚石合成腔体较小，生产效率低，不符合合成腔体大型化的要求。因此，针对金刚石合成模具易出现开裂失效，寿命低，生产成本高、产品档次低等 问题，如何能够在模具材料抗拉强度有限的条件下，改进模具结构，提高合成金刚石的品质 和生产效率，延长金刚石合成模具的使用寿命，成为亟待解决的重要问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种阶梯式预应力环合成金刚 石模具，具有增强模具的承载能力，延长模具的使用寿命，提高合成金刚石的品质和生产效 率的特点。本专利技术是通过如下技术方案来实现上述目的的。在阶梯式预应力环合成金刚石模具的结构中，设置有压缸、预应力环、保护圈； 各层预应力环的轴向高度为阶梯状，内层低、外层高，且各层预应力环的上、下两端面为内 低外高的倾斜面，倾角为2° 15° ；预应力环安装在保护圈内；压缸、预应力环和保护圈 之间利用过盈配合紧套在一起；根据模具内压大小的不同，预应力环的层数可分别取3 6层。本专利技术与现有的技术相比具有如下有益效果本专利技术提供的阶梯式预应力环合成金刚石模具通过层间过盈量预紧，结构上具有 预应力环呈阶梯状、各预应力两端面有一定倾角，有利于多层预应力结构的形成，能够保证 良好的过盈效果，有利于改善模具的工作应力情况，增强模具的承载能力，延长模具的使用 寿命，提高合成金刚石的品质和生产效率。附图说明图1为阶梯式预应力环合成金刚石模具的总体结构示意图。图2为阶梯式预应力环合成金刚石模具的剖面结构示意图。在图中1·压缸、2.预应力环、3.保护圈。具体实施例方式本专利技术阶梯式预应力环合成金刚石模具由压缸1、预应力环2、保护圈3组成，压缸 1与阶梯式预应力环模具配套，各层预应力环2的轴向高度为阶梯状，内层低、外层高，且各 层预应力环2的上、下两端面为内低外高的倾斜面，倾角为2° 15° ；保护圈3起安全防 护作用。在实际应用中，可首先根据金刚石合成要求的不同，选择确定压缸1、预应力环2 以及保护圈3的材料；再根据金刚石合成要求的不同以及内压的大小，选择确定预应力环2 的层数，预应力环2的层数一般可分别取3 6层。阶梯式预应力环合成金刚石模具装配时，利用过盈配合，把压缸1、多层预应力环 2以及保护圈3紧套起来，形成一个多层的预应力结构，即在模具各层之间产生了相互作用 的预紧力，也称装配压力。在装配压力作用下，压缸上产生切向预压应力，预应力的大小取 决于配合的过盈量以及模具的结构参数，其参数包括阶梯式预应力环2的轴向尺寸、阶梯 式预应力环2的端面倾角以及各环直径。挤压时，工作内压在压缸表面产生的切向拉应力 与预应力相叠加，使切向拉应力大大减小，甚至被完全抵消。因此，由于阶梯式预应力环合 成金刚石模具本身的结构特点和预压配合的作用结果，使得模具工作应力得以改善，模具 材料得到充分的应用，模具强度和使用寿命大大提高。权利要求1.阶梯式预应力环合成金刚石模具，包括压缸(1)、预应力环O)、保护圈(3)，其特征 在于各层预应力环( 的轴向高度为阶梯状，内层低、外层高，且各层预应力环( 的上、下 两端面为内低外高的倾斜面，预应力环( 安装在保护圈C3)内；压缸(1)、预应力环(2)和 保护圈( 之间利用过盈配合紧套在一起。2.根据权利要求1所述的阶梯式预应力环合成金刚石模具，其特征在于预应力环(2) 的上、下两端面内低外高的倾斜面的倾角为2° 15°。3.根据权利要求2所述的阶梯式预应力环合成金刚石模具，其特征在于根据模具内压 大小的不同，预应力环O)的层数可分别取3 6层。全文摘要本专利技术涉及一种阶梯式预应力环合成金刚石模具，其特征在于设置有压缸(1)、预应力环(2)、保护圈(3)；各层预应力环(2)的轴向高度为阶梯状，且各层预应力环(2)的上、下两端面为内低外高的倾斜面，倾角为2°～15°；预应力环(2)安装在保护圈(3)内；压缸(1)、预应力环(2)和保护圈(3)之间利用过盈配合紧套在一起；根据模具内压大小的不同，预应力环(2)的层数可分别取3～6层。本阶梯式预应力环合成金刚石模具各预应力环呈阶梯状、且上、下两端面有一定倾角，有利于多层预应力结构的形成，能够保证良好的过盈效果，有利于增强模具的承载能力，延长模具的使用寿命，提高合成金刚石的品质和生产效率。文档编号B01J3/06GK102039101SQ20091009362公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月14日 优先权日2009年10月14日专利技术者周思柱, 袁新梅 申请人:长江大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
阶梯式预应力环合成金刚石模具，包括压缸（１）、预应力环（２）、保护圈（３），其特征在于各层预应力环（２）的轴向高度为阶梯状，内层低、外层高，且各层预应力环（２）的上、下两端面为内低外高的倾斜面，预应力环（２）安装在保护圈（３）内；压缸（１）、预应力环（２）和保护圈（３）之间利用过盈配合紧套在一起。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周思柱，袁新梅，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]
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