日期：2009/7/22
来源：中国研磨网
5.顶砧、压缸的锥角选择
顶砧、压缸的角度选择，在实际使用中一般要考虑如下因素∶
(1).顶砧、压缸的应力支承和压机负荷发生效率。
(2).压机与模具导向与对中精度。
(3).顶砧冲程与高压腔的直径/高度之比。
(4).压缸与顶砧的角度配合。
锥角大，顶砧大质量支承效果好，即M值大，压缸锥口处拉应力小。如果压机的导向精度差，则采用大角度。但顶砧角度大，冲程小，侧向支承和压机负荷效率低。
相反，小锥角，顶砧大质量支承差，压缸锥口处拉应力大，要求压机与模具具有较好的对中精度。角度小的目的主要是提高顶砧的冲程，如图8所示。
图8 压缸和顶砧的配合角与顶砧冲程的关系
冲程Δs=h/sinθ
当极限状况∶
θ=00，Δs=∞，相当于活塞-缸式模具。
θ=450，Δs=1.14，相当于六面顶。
θ=900，Δs=h，相当于Bridgman对顶砧或凹砧。
如果Belt模具取θ=250，则Δs=2.36，相当于凹模冲程的1.36倍，也就是说高压腔装料量多出1.36倍。此外，角度小，则压机负荷效率高，可达70%~80%。
一般Belt模具锥角取20~350之间。设计者除了对锥角大小考虑之外，还要研究顶砧与压缸的角度配合问题。角度的配合一般有4种类型∶
(1).开口型∶顶砧角度小于压缸角度。
(2).闭口型∶顶砧角度大于压缸角度。
(3).配合型∶顶砧角度与压缸角度一致。
(4).多元型∶一般顶砧前部角度与压缸的一致，后部为弧型。顶砧弧型R大于压缸的，呈开口型。
上述4种类型哪一种好，很难断定，它与密封垫的特性有关。一般认为，开口型的密封区压力由高到低，变化平缓。闭口型则相反。多元型可能是合理的，但必须通过试验来决定。
判断好坏的依据是∶密封是否安全、放炮几率大小、顶砧寿命长短、压机负荷效率高低等多。
6.凹模模具
典型的凹模结构见图9。这种设备的特点是∶超高压区由三级构成，笫一级为高压腔，笫二级的一部分和笫三级起密封作用，支承硬质合金。钢环带有350锥角，外支承环的内侧也有350锥面角，受压后产生径向力，增加预紧力，加固凹模的支承力。随着高压腔压力的提高，后者成比例增加。与相同单位体积的其它类型模具相比，凹模硬质合金体积小，应力集中在中心和底部外侧。
图9 凹模结构示意图
1- 试料;2-叶蜡石;3-硬质合金凹砧;4-垫板;5-，6，7-钢环;8，9，10—钢环
最后，需要提及的是，高压技术研究者始终致力于，一是尽可能提高极限压力;二是压力范围在6~10GPa，扩大高压模具的反应腔容积，带来单次产量高的好处。还在于高压腔直径扩大后而柱体绝热层壁厚可以保持与较小模具相同。因此装料量的提高是三次方，压机吨位的增加是二次方，单位金刚石电耗也相应减少等。
模具大型化虽然有许多好处，但也受到多方面的制约，最困难的问题主要来自∶
(1).是制造大件硬质合金，不仅制造工艺难度大，而且由于体积效应质量难以稳定，单位金刚石消耗硬质合金大，费用十分昂贵。
(2).是大型模具所要求的大直径，高应力钢环的材质和热加工质量都非常难以控制，断裂时会有危险。
