一种单缸驱动的六面施压成型装置的制作方法

本发明属于人造金刚石类产品的成型设备，尤其涉及一种由单个液压缸驱动能够对被压制件同步实施六面施压的六面顶成型装置。

背景技术：

1、六面顶压成型设备用于从相互垂直的三个轴向、六个方向对中心腔体内的被压制件施加压力，并可配合加热结构形成高温高压环境，适用于人造金刚石、培育钻石、立方氮化硼、金刚石铜复合材料等材料的压力成型，也可用于高压物理研究。

2、现有六面顶压设备通常在六个方向分别设置液压缸，并由各液压缸驱动对应压块。该结构所需液压缸数量较多，设备体积和制造成本较高；同时，多个液压缸的行程和压力需要分别控制，各压块的同步性及被压制件各方向受力的一致性不易保证，可能影响成型体的密度均匀性和产品质量。因此，需要一种结构更为紧凑、驱动源较少且便于实现六面同步施压的成型装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种单缸驱动的六面施压成型装置，以减少驱动液压缸数量和设备占用空间，并提高六个压制方向的动作同步性及受力一致性。

2、本发明的目的是这样解决的：

3、一种单缸驱动的六面施压成型装置，包括底座、设置于所述底座中部的下模、设置于所述底座周边的导向立柱、固定于所述导向立柱上部的液压缸以及由所述液压缸驱动并沿所述导向立柱上下移动的上模，所述下模的中部设置有能够上下移动的下压块，所述下压块下部的前侧、后侧、左侧和右侧分别设置有向外下方倾斜的第一斜切面；所述下模内设置有四个能够沿所述下模径向水平移动的顶杆，每个所述顶杆靠近所述下压块的一端设置有与对应的第一斜切面配合的第七斜切面，远离所述下压块的一端设置有第二斜切面；所述下模的前侧、后侧、左侧和右侧的径向滑道内分别滑动设置有用于压制被压制件侧面的前压块、后压块、左压块和右压块，所述前压块、后压块、左压块和右压块分别设置有第三斜切面；所述上模的下表面设置有凹槽，所述凹槽的中部固定有上压块，所述凹槽的前侧、后侧、左侧和右侧分别设置有与对应的第三斜切面配合的第四斜切面；所述上模在所述凹槽外的前侧、后侧、左侧和右侧分别固定有向下延伸的驱动块，每个所述驱动块的下表面设置有与对应顶杆的第二斜切面配合的第五斜切面；所述液压缸驱动所述上模向下移动时，所述上压块向下移动，所述第四斜切面推动所述前压块、后压块、左压块和右压块向所述被压制件移动，所述第五斜切面推动所述顶杆径向移动，所述顶杆通过所述第七斜切面与所述第一斜切面的配合推动所述下压块向上移动，以对所述被压制件同步实施六面施压。

4、作为上述技术方案的进一步优化，所述被压制件的外侧面依次套装有衬管、碳管及叶腊石管，所述衬管为氧化镁管或氯化钠管或石英管，由所述被压制件、衬管、碳管的上端和下端分别覆盖有导电盖，所述上压块和所述下压块上分别电连接有第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极用于连接交流电源的两个输出端或直流电源的正、负输出端，所述上压块与所述上模之间以及所述下压块与所述下模之间分别设置有绝缘垫片，所述第一电极和第二电极上分别套装有绝缘套，以使所述碳管通电发热并加热所述被压制件。

5、作为上述技术方案的进一步优化，所述第一电极和第二电极的导电电流为400-800a，加热温度为100-3000度，所述液压缸的公称压力为1000吨至10万吨，具体参数可根据被压制材料、成型尺寸和工艺要求确定。

6、作为上述技术方案的进一步优化，与所述上压块上连接的第一电极平行于所述前压块或所述左压块设置，与所述下压块连接的第二电极从所述下模相邻两侧面的相交处径向伸出，所述下模上设置有供第二电极随下压块上下移动的避让间隙。

7、作为上述技术方案的进一步优化，所述上压块或/和所述下压块上分别设置有螺纹孔，所述螺纹孔上连接有抽真空导管，所述螺纹孔的内端与对应导电盖的端面连通。

8、作为上述技术方案的进一步优化，所述前压块、后压块、左压块、右压块、上压块、下压块的压制端面与侧面的交接处均设置有第六斜切面，以规避六个压块均向被压制件方向移动时的相互碰撞或干涉。

9、作为上述技术方案的进一步优化，所述前压块、后压块、左压块、右压块的结构相同，均包括直角三角形体和设置于所述直角三角形体下表面中部的凸字形体；所述直角三角形体朝向所述被压制件的竖直面为压制面，与压制面相对的斜面为第三斜切面，所述凸字形体与直角三角形体下表面之间形成两侧的滑槽，两侧的所述滑槽与设置在所述下模上侧的中心板的导向块滑动配合。

10、作为上述技术方案的进一步优化，所述下模的凹槽内设置有挡块，所述挡块用于对所述上模的前侧、后侧、左侧和右侧的外侧面进行上下移动导向。

11、作为上述技术方案的进一步优化，所述挡块的下部内侧面的两侧分别设置有凸条，两所述凸条之间与所述挡块侧面共同形成驱动块上下移动的导向槽。

12、作为上述技术方案的进一步优化，所述顶杆为横置的矩形杆体，所述矩形杆体靠近所述下压块的一端设置有斜向上延伸并与所述第一斜切面配合的第七斜切面、另一端设置有所述的第二斜切面，所述第二斜切面斜向上延伸形成钩部。

13、作为上述技术方案的进一步优化，所述抽真空导管上通过三通管连通有惰性气体输入管，惰性气体输入管上设置有阀门。

14、本发明相比现有技术的积极效果是：

15、1.本发明采用一个液压缸作为六面施压的共同驱动源，能够减少液压缸数量，有利于缩小设备占用空间并降低设备制造和维护成本。

16、2.本发明的上模下移时，上压块、四个侧压块和下压块通过斜面传动机构联动，有利于提高六个压制方向的动作同步性。

17、3.本发明通过合理设置各配合斜面的倾角和行程，可使六个压块按照预定程行及压力压制被压制件，从而改善被压制件各方向受力的一致性。

18、4.本发明的六个压块同步压进，有利于提高成型体内部结构和密度的均匀性，进而提高成型质量，例如利用本发明压制成型的金刚石铜复合热沉材料，经检测其热导率为670w/m.k以上，符合芯片散热件的热导率为600-800w/m.k的中高端芯片封装需求。

19、5.本发明设置电极、导电盖和碳管后，可利用碳管电阻发热对被压制件进行加热，并可根据工艺要求调节通电参数。

20、6.本发明通过抽真空导管可对压制腔体抽真空，或者在抽真空后通入惰性保护气体，以减少加热过程中材料氧化。

21、7.本发明可用于人造金刚石、培育钻石、立方氮化硼、人造翡翠、高致密合金、金刚石铜复合材料等材料的高温高压成型。

1.一种单缸驱动的六面施压成型装置，包括底座、设置于所述底座中部的下模、设置于所述底座周边的导向立柱、固定于所述导向立柱上部的液压缸以及由所述液压缸驱动并沿所述导向立柱上下移动的上模，其特征在于：所述下模的中部设置有能够上下移动的下压块，所述下压块下部的前侧、后侧、左侧和右侧分别设置有向外下方倾斜的第一斜切面；所述下模内设置有四个能够沿所述下模径向水平移动的顶杆，每个所述顶杆靠近所述下压块的一端设置有与对应的第一斜切面配合的第七斜切面，远离所述下压块的一端设置有第二斜切面；所述下模的前侧、后侧、左侧和右侧的径向滑道内分别滑动设置有用于压制被压制件侧面的前压块、后压块、左压块和右压块，所述前压块、后压块、左压块和右压块分别设置有第三斜切面；所述上模的下表面设置有凹槽，所述凹槽的中部固定有上压块，所述凹槽的前侧、后侧、左侧和右侧分别设置有与对应的第三斜切面配合的第四斜切面；所述上模在所述凹槽外的前侧、后侧、左侧和右侧分别固定有向下延伸的驱动块，每个所述驱动块的下表面设置有与对应顶杆的第二斜切面配合的第五斜切面；所述液压缸驱动所述上模向下移动时，所述上压块向下移动，所述第四斜切面推动所述前压块、后压块、左压块和右压块向所述被压制件移动，所述第五斜切面推动所述顶杆径向移动，所述顶杆通过所述第七斜切面与所述第一斜切面的配合推动所述下压块向上移动，以对所述被压制件同步实施六面施压。

2.根据权利要求1所述的一种单缸驱动的六面施压成型装置，其特征在于：所述被压制件的外侧面依次套装有衬管、碳管及叶腊石管，所述衬管为氧化镁管或氯化钠管或石英管，由所述被压制件、衬管、碳管构成的组件的上端和下端分别覆盖有导电盖，所述上压块和下压块上分别电连接有第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极用于连接交流电源的两个输出端或直流电源的正、负输出端，所述上压块与所述上模之间以及所述下压块与所述下模之间分别设置有绝缘垫片，所述第一电极和第二电极上分别套装有绝缘套，以使所述碳管通电发热并加热所述被压制件。

3.根据权利要求2所述的一种单缸驱动的六面施压成型装置，其特征在于：所述第一电极和第二电极的导电电流为400-800a，加热温度为100-3000度，所述液压缸的公称压力为1000吨至10万吨。

4.根据权利要求2所述的一种单缸驱动的六面施压成型装置，其特征在于：与所述上压块连接的第一电极平行于所述前压块或所述左压块设置，与所述下压块连接的第二电极从所述下模的相邻两侧面的相交处径向伸出，所述下模上设置有供第二电极随下压块上下移动的避让间隙。

5.根据权利要求1所述的一种单缸驱动的六面施压成型装置，其特征在于：所述上压块或/和所述下压块上分别设置有螺纹孔，所述螺纹孔上连接有抽真空导管，所述螺纹孔的内端与对应导电盖的端面连通。

6.根据权利要求1所述的一种单缸驱动的六面施压成型装置，其特征在于：所述前压块、后压块、左压块、右压块、上压块、下压块的压制端面与侧面的交接处均设置有第六斜切面，以规避六个压块均向被压制件方向移动时的相互碰撞或干涉。

7.根据权利要求1所述的一种单缸驱动的六面施压成型装置，其特征在于：所述前压块、后压块、左压块、右压块的结构相同，均包括直角三角形体和设置于所述直角三角形体下表面中部的凸字形体；所述直角三角形体朝向所述被压制件的竖直面为压制面，与所述压制面相对的斜面为第三斜切面，所述凸字形体与直角三角形体下表面之间形成两侧的滑槽，两侧的所述滑槽与设置在所述下模上侧的中心板的导向块滑动配合。

8.根据权利要求1所述的一种单缸驱动的六面施压成型装置，其特征在于：所述下模的凹槽内设置有挡块，所述挡块用于对所述上模的前侧、后侧、左侧和右侧的外侧面进行上下移动导向。

9.根据权利要求1所述的一种单缸驱动的六面施压成型装置，其特征在于：所述挡块的下部内侧面的两侧分别设置有凸条，两所述凸条之间与所述挡块的侧面共同形成驱动块上下移动的导向槽。

10.根据权利要求1所述的一种单缸驱动的六面施压成型装置，其特征在于：所述顶杆为横置的矩形杆体，所述矩形杆体靠近所述下压块的一端设置有斜向上延伸并与所述第一斜切面配合的第七斜切面、另一端设置有所述的第二斜切面，所述第二斜切面斜向上延伸形成钩部。

11.根据权利要求1所述的一种单缸驱动的六面施压成型装置，其特征在于：所述抽真空导管上通过三通管连通有惰性气体输入管，惰性气体输入管上设置有阀门。