一種伺服直驅(qū)粉末成形機(jī)及其加工方法

顧明磊，申建磊，談 宇，朱從武，李 杏

（揚(yáng)州鍛壓機(jī)床股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225128）

目前，傳統(tǒng)粉末成形機(jī)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)通常分為兩種：一種為液壓驅(qū)動(dòng)式，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，但能源不清潔、加工效率不高，同時(shí)由于粉末成形時(shí)加工時(shí)間長，液壓油在使用時(shí)溫度不斷上升，極易使工件加工后出現(xiàn)尺寸不穩(wěn)定、廢品率高等問題；其二為機(jī)械驅(qū)動(dòng)式，通過凸輪、曲軸等傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力傳輸，工作效率高，但驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)成本高，工件成形后穩(wěn)定性差。

針對(duì)以上問題，提出一種伺服直驅(qū)粉末成形機(jī)結(jié)構(gòu)方案，本方案結(jié)構(gòu)精巧、使用方便、出料難度低、工作效率高，可有效避免因工件尺寸不穩(wěn)定及工件變形等問題引發(fā)的廢品率高的缺陷。

1 技術(shù)內(nèi)容

如圖1所示，本方案粉末成形機(jī)包括具有上橫梁和下箱體的機(jī)架，上模組件，芯模組件，中模組件和下模組件。

上模組件包括上模伺服電機(jī)、上模絲桿、上模滾珠花鍵、上模板和上模，上模伺服電機(jī)固定在上橫梁上，與上橫梁下方的上模絲桿聯(lián)動(dòng)，上模滾珠花鍵套接在上模絲桿上、且與上模絲桿相適配，上模板固定連接在上模滾珠花鍵的底端，上模連接在上模板下方。

圖1 粉末成形機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

芯棒組件包括芯棒伺服電機(jī)、芯棒絲桿、芯棒滾珠花鍵、芯棒板和芯棒，芯棒伺服電機(jī)固定連接在下箱體上，且與下箱體上方的芯棒絲桿聯(lián)動(dòng)，芯棒滾珠花鍵套接在芯棒絲桿上、且與芯棒絲桿相適配，芯棒板固定連接在芯棒滾珠花鍵的頂端，芯棒可拆卸連接在芯棒板的頂面上，芯棒位于上模的下方、且與上模同軸心，上模的底面上開設(shè)有與芯棒適配的芯棒容置孔。

中模組件包括中模伺服電機(jī)、中模絲桿、中模滾珠花鍵、中模板、中模及支撐組件，中模伺服電機(jī)固定連接在上橫梁上，上橫梁下方的中模絲桿聯(lián)動(dòng)，中模滾珠花鍵套接在中模絲桿上，與中模絲桿相適配，中模板固定連接在中模滾珠花鍵的底端，中模板的中部開設(shè)有上大下小的階梯孔，中模連接在階梯孔中的大孔中，中模空套在芯棒頂端，且與芯棒同軸心。支撐組件包括直線驅(qū)動(dòng)裝置、支撐桿、空心座和支撐環(huán)，空心座固定連接在下箱體的頂面上，支撐環(huán)固定連接在空心座的頂面上，直線驅(qū)動(dòng)裝置固定連接在空心座內(nèi)，支撐桿連接在直線驅(qū)動(dòng)裝置的頂端，使支撐桿在直線驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

下模組件包括下模板、下模和下導(dǎo)柱，下模板架設(shè)在支撐環(huán)的頂面上，下模連接在下模板的上方，下模套接芯棒，且頂端伸入至中模和芯棒之間，下導(dǎo)柱的下部穿設(shè)于下模板中，且與下模板固定相連，下導(dǎo)柱底端穿設(shè)于芯棒板中，與芯棒板滑動(dòng)連接，下導(dǎo)柱的上部穿設(shè)于中模板中，且與中模板滑動(dòng)連接。如圖2所示。

圖2 下模組件示意圖

2 加工方法

本技術(shù)方案按以下步驟進(jìn)行加工：

2.1 進(jìn)料

如圖3所示，將粉末狀的物料送入中模55的內(nèi)側(cè)面、下模62的頂面及芯棒45的側(cè)表面所形成的環(huán)狀空間中。

圖3 送料

2.2 壓料

2.2.1 上模壓料

如圖4所示，開啟上模伺服電機(jī)31，使上模35下行，最終壓入環(huán)狀空間中。

圖4 上模壓料

2.2.2 下模壓料

如圖5所示，開啟芯棒伺服電機(jī)41，使芯棒45上行進(jìn)入芯棒容置孔，并同時(shí)通過芯棒板44帶動(dòng)下模板上行，最終使下模62上行并在環(huán)狀空間中進(jìn)一步壓實(shí)物料。

圖5 下模壓料

2.3 保壓

如圖6所示，同時(shí)開啟上模伺服電機(jī)31和芯棒伺服電機(jī)41，使得上模35、芯棒45和下模62同時(shí)上行，從而使得物料邊保壓邊上行，直至完全運(yùn)動(dòng)至中模板的上方。

圖6 保壓

2.4 出料

如圖7所示，開啟上模伺服電機(jī)31，使上模35上行與物料分離，從而使得人工或機(jī)械手可方便地取出物料。

圖7 出料

2.5 復(fù)位

開啟芯棒伺服電機(jī)41，使得芯棒45和下模62同步下行，直至下模板61落在支撐環(huán)564的頂面上。完畢。

如出料難度大（物料和芯棒分離難度大），則可通過以下步驟代替上述出料、復(fù)位步驟：開啟上模伺服電機(jī)31，使得上模35上行與物料分離，繼續(xù)開啟中模伺服電機(jī)和芯棒伺服電機(jī)，并在下模板下落至支撐環(huán)上之后繼續(xù)下行，直至中模及芯棒的頂面均低于下模的頂面，即露出物料，使人工或機(jī)械手可方便地取出物料，完畢。

3 總結(jié)

針對(duì)粉末成形機(jī)中液壓驅(qū)動(dòng)式及機(jī)械驅(qū)動(dòng)式等驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)存在的弊端，采用了全伺服電機(jī)直驅(qū)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，具有能源清潔、設(shè)備造價(jià)低、設(shè)備體積小以及加工效率高等特點(diǎn)。本方案加工步驟清晰有序，加工時(shí)利用伺服電機(jī)同一加工周期內(nèi)可進(jìn)行多次動(dòng)作的優(yōu)勢(shì)，在常規(guī)加工方法中加入了“下模壓料”和“保壓”，從而使得加工后工件的尺寸極為穩(wěn)定且廢品率極低。此外，本方案在出料時(shí)除正常“出料”步驟外，對(duì)伺服電機(jī)的優(yōu)勢(shì)加以利用，從而在出料較大的情況下通過對(duì)中模伺服電機(jī)和芯棒伺服電機(jī)的繼續(xù)操作，實(shí)現(xiàn)更為高效、順暢地出料。

[1]阮建明，黃培云.粉末冶金原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]陳振華，陳 鼎.現(xiàn)代粉末冶金原理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[3]曲選輝.粉末冶金原理與工藝[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.