阶梯式预应力环合成金刚石模具制造技术

本实用新型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。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本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
技术背景 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 10GPa，温度高达 1500 200(TC，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 的石琢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。 本技术与现有的技术相比具有如下有益效果 本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。具体实施方式 本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。2. 根据权利要求l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(2)的层数可分别取3 6层。专利摘要本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B01J3/06GK201543415SQ20092024602公开日2010年8月11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：实用新型
国别省市：42[中国|湖北]