钢带缠绕预应力模具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可在超高压、高温工作条件下使用的钢带缠绕预应力模具，它含有钢带缠绕层、模具衬套、模芯、保护套、面板、模芯固定板；模具预紧材料采用高强度薄钢带，按照预先设定的缠绕张力曲线缠绕在模具衬套的外圆柱表面上；模具衬套采用高强度模具钢或硬质合金，与钢带缠绕层共同置于保护套内；模芯与模具衬套之间为过盈配合，通过施加轴向压力，可将模芯压入或压出；通过模芯固定板及面板对模芯进行轴向定位，防止其轴向移动；在高温工作环境中，面板及保护套内设置冷却水道，并与外部冷却水循环系统连接。模具预紧效果显著，结构紧凑，制造方便，模芯型腔变形小，使用寿命长，拆卸方便。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可在超高压、高温工作条件下使用的钢带缠绕预应力模具，适用于金属精密塑性成形(例如，冷锻、温锻、热锻)，人工合成金刚石、CBN等超硬材料，超高压实验等领域。
技术介绍
在金属精密塑性成形(例如，冷锻、温锻、热锻)，人工合成金刚石、CBN等超硬材料，超高压实验等领域，模具承受着极大的循环工作载荷，并且经常处于高温工作环境，产生的内部应力接近甚至超过了模具材料的强度极限。若采用整体模具结构，则极易产生疲劳破坏，或由于模具型腔产生过度弹性变形而导致产品尺寸超差，难以实现精密成形。采用预应力模具结构，通过在模具外圆柱表面上施加强大的径向预紧力，可有效减小甚至消除模具内部的切向拉应力或最大剪切应力，提高模具使用寿命和产品精度。传统预应力模具采用的是组合式预应力圈结构(又称年轮模具)，由多层钢环通过过盈配合构成，存在着制造及装配工艺复杂，模具结构尺寸大，使用寿命低，刚性差，预应力圈易断裂等缺点，不仅生产成本高，而且产品尺寸精度低，难以满足日益提高的生产要求。
技术实现思路
为了克服传统预应力模具存在的不足，本技术提供一种结构简单，使用寿命长，模芯型腔变形小等优点的钢带缠绕预应力模具。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案一种钢带缠绕预应力模具，它包括可拆卸式模芯，模芯外部设有模具衬套，模具衬套外部设有钢带缠绕层，保护套的上部设有面板，同时在模芯的下部设有模芯固定板。所述面板通过螺栓固定在保护套上。所述模芯固定板与保护套螺纹连接。所述模具衬套采用高强度模具钢或硬质合金，为锥筒状结构，内锥角取0。5 L5。。所述钢带缠绕层采用高强度薄钢带，按照设定的缠绕张力曲线缠绕在模具衬套的外圆柱表面上，钢带缠绕层与模具衬套共同置于保护套内，通过固定螺栓与面板连接成一个封闭的实体。所述模芯与模具衬套之间为过盈配合。所述面板和/或保护套上设有冷却装置。所述冷却装置为面板和/或保护套内设置的冷却水道，并与外部冷却水循环系统连接。本技术的钢带缠绕预应力模具，它采用高强度薄钢带作为模具预紧材料，按照预先设定的缠绕张力曲线缠绕在模具衬套的外圆柱表面上，缠绕张力曲线、缠绕层数等工艺参数根据模具材料、外形尺寸、工作载荷、强度理论等条件确定。模具衬套采用高强度模具钢或硬质合金，与钢带缠绕层共同置于保护套内，通过固定螺栓将保护套与面板连接成一个整体。施加轴向压力将模芯压入模具衬套的内孔，形成过盈配合，从而在模芯外圆柱表面上产生强大的径向预紧力。模芯固定板通过螺纹与保护套的螺孔连接，可有效防止模芯的轴向移动。当模具使用一定周期后，模芯可能产生裂纹或磨损而失效，可施加轴向压力将失效模芯压出模具衬套，然后压入新的模芯。除模芯外，钢带缠绕预应力模具的其余部件可反复、长期使用。本技术的有益效果模具预紧效果显著，结构紧凑，制造方便，模芯型腔变形小，使用寿命长，拆卸方便。 附图说明图1是本技术一种钢带缠绕预应力模具实施例1结构示意图。图2是本技术一种钢带缠绕预应力模具实施例2结构示意图。图中，1、模具固定螺栓；2、面板；3、模具衬套；4、钢带缠绕层；5、保护套；6、面板固定螺栓；7、模芯；8、模芯固定板。具体实施方式以下结合附图与实施例对本技术做进一步的说明。实施例1一种钢带缠绕预应力模具，如图1所示，适用于金属精密冷锻成形，此时，模芯7承受超高压工作载荷，工作环境温度在20(TC以内，它包括模具固定螺栓l;面板2;模具衬套3;钢带缠绕层4;保护套5;面板固定螺栓6;模芯7;模芯固定板8,各部分的结构与功能如下所述钢带缠绕层4采用高强度薄钢带，按照预先设定的缠绕张力曲线缠绕在模具衬套3的外圆柱表面上，缠绕张力曲线、缠绕层数等工艺参数根据模具材料、外形尺寸、工作载荷、强度理论等条件确定。模具衬套3采用高强度模具钢或硬质合金，锥筒状结构，内锥角取0.5 1.5° 。模具衬套3与钢带缠绕层4共同置于保护套5内，通过多个沿圆周均布的面板固定螺栓6，将保护套5与面板2连接成一个封闭的实体，不仅避免了可能出现的钢带断裂造成人身伤害，并且可防止有害液体侵入钢带层4造成腐蚀，同时还方便了整套模具在模座上的安装。模芯7采用高强度模具钢，型腔形状根据产品确定，外锥角取与模具衬套3内锥角相同的数值。在B面，施加轴向压力将模芯7压入模具衬套3的内孔，形成过盈配合，从而在模芯外圆柱表面上产生强大的径向预紧力。模芯固定板8通过螺纹与保护套5的螺孔连接，其内径大于模芯7的外径，面板2的内径也大于模芯7的外径，从而可实现模芯7的轴向定位，防止其轴向移动。装配后的钢带缠绕预应力模具通过多个沿圆周均布的模具固定螺栓1固定在模座上。当模具使用一定周期后，模芯7可能由于裂纹或磨损而失效。为了更换失效后的旧模芯7，应首先松开模具固定螺栓l，将整套模具从模座上取下。然后松开模芯固定板8，在A面穿过面板2的内孔施加轴向压力，将模芯7从模具衬套3的内孔中压出。之后安装新模芯，在B面施加轴向压力将新模芯7压入，旋紧模芯固定板8。最后通过固定螺栓1将整套模具重新安装在模座上并投入使用。更换模芯7的过程可进行多次，模芯7的压入与压出可在通用液压机上进行。因此，除模芯外，钢带缠绕预应力模具可反复、长期使用。实施例2一种钢带缠绕预应力模具，如图2所示，适用于金属精密温锻、热锻成形，人工合成金刚石、CBN超硬材料等热成形工艺。此时，模芯7不仅承受超高压工作载荷，而且处于高温工作环境中。在面板2和/或保护套5内设置冷却水道，并与外部冷却水循环系统连接，可将加工过程中产生的大量热量及时排出，使模具处于较低的工作温度。其余结构同实施例1,不再赘述。权利要求1.一种钢带缠绕预应力模具，其特征是，它包括可拆卸式模芯，模芯外部设有模具衬套，模具衬套外部设有钢带缠绕层，保护套的上部设有面板，同时在模芯的下部设有模芯固定板。2. 如权利要求1所述的钢带缠绕预应力模具，其特征是，所述面板通过螺栓固定在保护套上。3. 如权利要求1所述的钢带缠绕预应力模具，其特征是，所述模芯固定板与保护套螺纹连接。4. 如权利要求1所述的钢带缠绕预应力模具，其特征是，所述模具衬套采用高强度模具钢或硬质合金，为锥筒状结构，内锥角取0.5 1.5° 。5. 如权利要求1或4所述的钢带缠绕预应力模具，其特征是，所述钢带缠绕层按照设定的缠绕张力曲线缠绕在模具衬套的外圆柱表面上，钢带缠绕层与模具衬套共同置于保护套内，通过固定螺栓与面板连接成一个封闭的实体。6. 如权利要求1所述的钢带缠绕预应力模具，其特征是，所述模芯与模具衬套之间为过盈配合。7. 如权利要求1所述的钢带缠绕预应力模具，其特征是，所述面板和/或保护套上设有冷却装置。8. 如权利要求7所述的钢带缠绕预应力模具，其特征是，所述冷却装置为面板和/或保护套内设置的冷却水道，并与外部冷却水循环系统连接。专利摘要本技术公开了一种可在超高压、高温工作条件下使用的钢带缠绕预应力模具，它含有钢带缠绕层、模具衬套、模芯、保护套、面板、模芯固定板；模具预紧材料采用高强度薄钢带，按照预先设定的缠绕张力曲线缠绕在模具衬套的外圆柱表面上；模具衬套采用高强度模具钢或硬质合金，与钢带缠绕层共同置于保护套内；模芯与模具衬套之间为过盈配合，通过施加轴向压力，可将模芯压入或压出；通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢带缠绕预应力模具，其特征是，它包括可拆卸式模芯，模芯外部设有模具衬套，模具衬套外部设有钢带缠绕层，保护套的上部设有面板，同时在模芯的下部设有模芯固定板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，何芳，蔡冬梅，陈秀生，赵东，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：实用新型
国别省市：88[中国|济南]