一種粉末制品液壓機的研制

宋雨芳，蒙爭爭

（1.合肥合鍛機床股份有限公司，安徽 合肥 230601；2.合肥學院 機械工程系，安徽 合肥 230022）

0 引言

近幾年，粉末制品液壓機發展極為迅速。粉末制品液壓機的加工對象為金屬粉末，主要用于汽車剎車片和齒輪箱類摩擦片產品的壓制成形，成品制件尺寸一般較小，壓機臺面要求較小。粉末制件壓制過程裝粉、震勻粉料及取件均需操作人員近身操作，而壓制時產生的粉塵對操作人員的身體健康有著較大影響，故粉末制品壓機在研發設計時需充分考慮其操作習慣和相應配套裝置，以減少對周圍環境污染和操作人員的身體傷害。

我公司設計的YH72—630系列粉末液壓機，五年內同一廠家先后訂購了十幾臺，以滿足生產需求，表明我公司的粉末壓機性能可靠，滿足了粉末壓制產品的工藝要求。本文就以YH72—630系列粉末液壓機為例，闡述該類液壓機的設計要點。

1 粉末制品液壓機結構設計

粉末制品液壓機一般為整體框架結構，滑塊采用四角八面銅導軌導向，保證壓機的剛度和強度要求。由于用戶車間空間有限及粉塵污染較大，為防止粉塵進入油箱，將油箱上置于機身。油箱上各安裝元器件均需墊高，以防堆積在底面的粉塵妨礙壓機元件的維修。油箱頂面四周設置凹槽并開設導油孔，先用鋼管連接至距地面2m高度，再經軟管連接到廢油儲油箱，可有效排泄油箱上平面的泄漏油液，保持油箱上平面的清潔干凈。

壓機四面設計有圍板以隔離金屬粉末壓制時產生的粉塵。壓機正面采用軟卷閘門形式活動式圍板。在壓機單次循環工藝動作開始時，活動式圍板與滑塊同時下行，當最后一次保壓接近結束時，活動式圍板先上行，然后滑塊上行，活動式圍板比滑塊提前上行的時間可通過觸摸屏進行調整。活動式圍板的上限位置應能保證當滑塊在上限位時露出滑塊，以便更換和調整模具。在壓機左右兩側設置封閉式側門，僅在調整行程開關時打開。壓機后圍板為封閉式圍板，中間留有排氣接口孔，孔口裝有過濾網及可調節風量的風門板。后圍板具有足夠的剛度并裝有聯鎖安全開關，以防在后圍板門開啟的情況下壓機滑塊快速下行。各封閉式圍板導軌處均安裝有密封毛氈，以防止粉塵泄漏。

2 壓機設計工藝動作要求

粉末制品液壓機工藝動作邏輯順序為：滑塊與前門一起快速下降→撞3S102限位→滑塊快速轉為慢速下降→滑塊進入預壓制狀態→預壓力到→滑塊保壓延時→延時到達→滑塊卸壓→滑塊回程到放氣位3S103，放氣延時（時間在觸摸屏中設定）時間到→滑塊下行壓制→壓力到→滑塊保壓延時→延時到達→滑塊卸壓（如此多次，該次數在觸摸屏中設定），保壓次數到，滑塊回程到上限位（在滑塊最后一次保壓時，前門要比此設計提前一個時間回程，該時間在觸摸屏中設定）。

3 液壓系統設計

粉末制品壓機對主缸壓力要求很高，故主缸壓力精度調整是液壓系統的設計關鍵。頂缸退回速度也需可調，且速度分時間段可控。壓機采用小泵開泵保壓，穩定保壓工作范圍為4MPa～25MPa。壓機使用壓力在4MPa時，須保證壓力在10min內波動≤10%。操作面板上的保壓力設置值與實際壓力監控值之間的誤差應≤5%，同時實際壓力監控值本身的波動應≤5%。

3.1 插裝閥優化設計

在最初進行液壓原理設計時，主油缸進油液壓回路的插裝閥插件2通徑為NG25。在壓機調試時，壓力波動范圍很大，電氣控制方面做了很多改進和調試措施均無法滿足要求。分析問題起因發現插件2閥芯的開閉是導致壓力波動的主要原因。因為壓機在進入壓制和保壓階段由一個25YCY的軸向柱塞恒功率泵供油，而插件2通徑較大，在插件開閉瞬時有大量油液耗損，從而造成主缸壓力波動范圍較大。將插裝閥插件2通徑更改為NG16，并相應調節插件的閥芯彈簧及控制油口處的阻尼大小，最終有效控制了主缸壓力波動。

3.2 比例壓力閥應急設計

圖1 插裝閥優化設計

針對壓機主缸的壓力控制要求，在液壓原理設計時在主缸調壓閥處并聯了3Y1的力士樂進口比例壓力閥，采用電液自反饋方式來控制壓力的波動范圍，如圖1所示。外接閉環控制的意大利阿托斯的壓力傳感器在操作面板上設置和顯示實際壓力，同時比較兩者之間的誤差范圍。由于3Y1為德國力士樂進口元件，當發生故障需更換或維修時，其采購或維修周期較長。為此，設計了手動調壓和比例調壓可切換的應急措施，如圖2所示。

圖2 比例壓力閥應急液壓原理

在主閥塊上比例溢流閥3Y1上端截成A、B兩油口，下端截成C、D兩油口，另外配置了用3Y5電磁方向閥可手動高低壓切換調壓的P、T出口的備用閥塊，當需要用比例壓力閥調壓時，就將A－B、CD兩油口相連接；當需要手動調壓時，就將A－P、TD油口相連接，這樣就斷開了比例壓力閥3Y1的使用，用3Y5方向閥切換實現壓機高壓范圍5～25MPa和低壓0～5MPa的調壓，以滿足應急處理需求。

3.3 頂出缸退回動作控制

為了壓制理想的粉末制品，壓機工藝要求頂出缸退回分為兩種動作速度。頂出缸由上限位開始下行的初始階段（5s左右，時間可調）采用慢速退回方式，時間到后快速退回至下限位。設計液壓原理時，在頂缸退回的4Y1的回油T口油路上加了4Y2兩位四通電磁閥和調速閥，兩者為并聯方式，在需要慢速退回時，4Y2得電，退回油路經過調速閥，調節調速閥開口，就可以調節回油的快慢，從而控制頂缸的慢速退回速度，需要快速退回時，4Y1的回油口與4Y2的回油口串通，直接回油到油箱。頂出缸退回動作控制液壓原理如圖3所示。

圖3 頂出缸退回動作控制液壓原理

4 液壓附件系統設計

粉末制品壓機多要求模具帶加熱功能，壓機需配置對模具溫度實施控制的功能。一般模具溫度分多路控制，每一路溫度需要實時顯示和控制，其設定都在觸摸屏中。溫度的實時值都有一個上下限，超限在觸摸屏中有指示等報警，同時在操作臺上有聲音報警，以實現對模具溫度的精確控制。壓機專門配置一個加熱電控柜，以進行對多路加熱模塊的安裝。

5 結論

通過對該類粉末制品壓機的生產實踐，在用戶不斷的提升要求并多次改進設計中，該類產品性能已基本趨于穩定，成為公司在粉末冶金行業的一個重要標志性設備。

[1] 俞新陸.液壓機.北京：機械工業出版社，1982.

[2] 李 響.粉末制品成形液壓機的設計[J].鍛壓裝備與制造技術，2012，47（5）：24－25.

[3] 董建東，熊曉紅，黃樹槐.國內外粉末冶金壓力機的研究與應用[J].鍛壓裝備與制造技術，1998，33（4）.