粉末冶金壓機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

張 毅

（山東魯銀新材料科技有限公司，山東 濟(jì)南 271104）

粉末冶金壓機(jī)技術(shù)能夠有效的將粉末材料按照設(shè)定的幾何形態(tài)壓制成型，其制造的粉末冶金制品具有自身獨(dú)特的性能和制造優(yōu)勢(shì)，得到各個(gè)行業(yè)的認(rèn)可。我們對(duì)國(guó)內(nèi)外粉末冶金壓機(jī)技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，探討其發(fā)展趨勢(shì)，促進(jìn)行業(yè)健康的可持續(xù)發(fā)展。

1 我國(guó)粉末冶金壓機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀分析

我國(guó)粉末冶金壓機(jī)技術(shù)的研究相比較于其他發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚。我國(guó)大多數(shù)的粉末冶金材料和相關(guān)制造產(chǎn)品仍然采用相對(duì)比較落后的加工技術(shù)，在實(shí)際加工制造的過程中存在大量的資源和能源消耗，在很大程度上增加了企業(yè)生產(chǎn)加工成本，造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益較低，不利于企業(yè)健康穩(wěn)定的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，不斷推進(jìn)了社會(huì)主義現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)，在5G 技術(shù)和人工智能等多個(gè)現(xiàn)代化領(lǐng)域迅速發(fā)展，為粉末冶金制品的市場(chǎng)拓展帶來(lái)一定的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)產(chǎn)生一定的挑戰(zhàn)，有效的為企業(yè)壓機(jī)技術(shù)的改進(jìn)和完善提供發(fā)展的動(dòng)力[1]。我國(guó)部分壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)更高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，提升在市場(chǎng)上的核心競(jìng)爭(zhēng)力，不斷積極的學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，對(duì)自身現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行局部改造，實(shí)現(xiàn)階段性的技術(shù)改進(jìn)和升級(jí)。

1.1 我國(guó)高校粉末冶金壓機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀

高校對(duì)粉末冶金壓機(jī)技術(shù)進(jìn)行不斷的自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了多層模板成形一體機(jī)的重大突破，和精密成形壓機(jī)集成設(shè)計(jì)，能夠?qū)Ω鞣N不同形式帶多臺(tái)面的繁雜零件實(shí)現(xiàn)高效便捷的成形。多層模板成形一體機(jī)具有自身的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)Ω鱾€(gè)模板的位置進(jìn)行智能化的收集，采用液壓系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)模板的具體位置轉(zhuǎn)變實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)進(jìn)行反饋，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，如下圖1 所示；另外其具有一定的缺點(diǎn)，使用的相關(guān)設(shè)備體積較大，整體占用的地面面積較大，同時(shí)和普通壓機(jī)相比較具有較高的生產(chǎn)制造成本。

華南理工大學(xué)設(shè)計(jì)制造了一套集成油缸驅(qū)動(dòng)多層模板粉末壓制成形模架，和粉末冶金精密成形壓機(jī)進(jìn)行匹配，主要在成形帶上2 臺(tái)面和下3 臺(tái)面復(fù)雜粉末冶金零件進(jìn)行應(yīng)用，能夠充分利用光柵，對(duì)各個(gè)模板的位置進(jìn)行收集，同時(shí)采用液壓系統(tǒng)閉環(huán)，對(duì)壓制過程中各個(gè)模沖的位置移動(dòng)進(jìn)行精確的控制，其結(jié)構(gòu)比較繁雜，體積大占用土地面積較多，同時(shí)設(shè)備使用成本較高[2]。

南京航空航天大學(xué)實(shí)現(xiàn)了多連桿高速精密壓力機(jī)，主要是在高速?zèng)_壓技工技術(shù)的領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。多連桿高速精密壓力機(jī)的曲柄主要是將運(yùn)動(dòng)滑塊和主連桿進(jìn)行有效連接，4 根長(zhǎng)度相等的長(zhǎng)連桿在運(yùn)動(dòng)滑塊下方，構(gòu)建成一個(gè)菱形的形狀。運(yùn)動(dòng)滑塊和該菱形的上部分進(jìn)行連接，同時(shí)菱形的左右兩部分利用擺桿和一高度調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行連接，另外，菱形的下部分采用副連桿和沖壓滑塊進(jìn)行連接。菱形機(jī)構(gòu)促進(jìn)運(yùn)動(dòng)滑塊和沖壓滑塊呈現(xiàn)出相反的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，達(dá)到運(yùn)動(dòng)平衡。另外，當(dāng)點(diǎn)擊對(duì)曲柄運(yùn)動(dòng)進(jìn)行帶動(dòng)沖壓動(dòng)作的過程中，左右對(duì)稱的擺桿，能夠有效的跟隨著曲柄運(yùn)動(dòng)進(jìn)行左右偏擺，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連桿水平方面的慣性力的自然平衡，同時(shí)可以大幅度的對(duì)沖頭側(cè)向推力進(jìn)行有效降低。兩個(gè)高度的調(diào)節(jié)裝備不僅僅可以對(duì)裝模高度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，還能對(duì)沖壓模塊保持水平狀態(tài)進(jìn)行有效保證。

圖1 粉末冶金壓機(jī)結(jié)構(gòu)

1.2 企業(yè)粉末冶金壓機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀

第一，萍鄉(xiāng)九州精密壓機(jī)有限公司，設(shè)計(jì)制造了JZ、TPA、XY 系列的全自動(dòng)機(jī)械式粉末成形機(jī)和液壓機(jī)，共設(shè)計(jì)生產(chǎn)力數(shù)10 種類型[3]。JZ 系列的機(jī)械式數(shù)控刀片壓機(jī)，主要是利用曲柄、擺桿和滑塊的結(jié)構(gòu)，開模、合模的速度比較緩慢，逐漸構(gòu)成一個(gè)準(zhǔn)保壓區(qū)間，有助于粉末的成形，同時(shí)有效的提高了壓制產(chǎn)品的質(zhì)量。利用脫模位置恒定機(jī)構(gòu)，在中心桿上將脫模梁板和承壓板進(jìn)行固聯(lián)，對(duì)右脫模杠桿上壓塊進(jìn)行下壓，直到最低位置進(jìn)行恒定，中心桿在脫模位置時(shí)，下拉的位置相對(duì)機(jī)身不會(huì)產(chǎn)生變化。另外，采用智能控制系統(tǒng)，能夠有效的依據(jù)不同運(yùn)用領(lǐng)域，科學(xué)合理的配置不同軸數(shù)的取料機(jī)械工作人員，進(jìn)行重復(fù)定位，將數(shù)值精度保持在0.02mm，同時(shí)稱重的精度保持在0.02g，同時(shí)根據(jù)工藝加工制造的設(shè)計(jì)需求，對(duì)生產(chǎn)制造產(chǎn)品單重范圍和稱重檢測(cè)周期等相關(guān)主要的技術(shù)參數(shù)，在控制器上進(jìn)行迅速準(zhǔn)確的設(shè)置，還能夠依據(jù)不同生產(chǎn)制造產(chǎn)品和料盤，進(jìn)行篩選和排版，同時(shí)能夠在顯示屏上對(duì)實(shí)際排版進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。智能控制系統(tǒng)中的內(nèi)部程能夠?qū)γ堪啻蔚纳a(chǎn)制造有效件數(shù)和報(bào)警故障進(jìn)行全面詳細(xì)的記錄，有利于相關(guān)工作人員對(duì)生產(chǎn)管理問題，采取針對(duì)性的有效措施進(jìn)行妥善處理，實(shí)現(xiàn)了粉末成形生產(chǎn)制造的自動(dòng)化，全面提升生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

表1 企業(yè)和高校粉末冶金壓機(jī)技術(shù)研究成果

第二，南京東部精密機(jī)械有限公司設(shè)計(jì)制造了一種雙向壓制全自動(dòng)干粉壓機(jī)的實(shí)用新型專利，這種壓機(jī)主要包含分開上下兩個(gè)腔室的機(jī)身、長(zhǎng)拉桿和橫梁，同時(shí)橫梁又分成上下橫梁和下橫梁、左右立柱，主要的特點(diǎn)是有一個(gè)中心拉桿位于上腔室內(nèi)，同時(shí)固定一個(gè)橫梁在機(jī)身上腔室內(nèi)的中心杠桿上，在橫梁上端的中心拉桿上設(shè)定有強(qiáng)制控制凹橫運(yùn)動(dòng)設(shè)備裝置，對(duì)橫梁進(jìn)行壓制，同時(shí)對(duì)橫梁中間部位的中心拉桿部位，安裝的調(diào)節(jié)螺母進(jìn)行壓制。

第三，揚(yáng)州鍛壓機(jī)床股份有限公司設(shè)計(jì)制造出的FSP 高效精密粉末成形壓力機(jī)，主要是機(jī)械曲柄連桿式，以油壓和氣壓進(jìn)行輔助的粉末成形壓機(jī)，有效利用中模浮動(dòng)式模架，該種模架可以進(jìn)行獨(dú)立的拆卸，同時(shí)具有多種不同的類型，如上1 下1、上2下3、上3 下4 等多種種類，有效實(shí)現(xiàn)中模和芯棒臺(tái)階成形的作用，同時(shí)能夠?qū)ιa(chǎn)制造過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)壓力監(jiān)控，有效利用扁平器對(duì)產(chǎn)品成形的實(shí)際速度進(jìn)行全面合理的控制，進(jìn)行無(wú)極調(diào)速，同時(shí)設(shè)置顯數(shù)器和微調(diào)性能對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行調(diào)整，顯示屏的界面能夠通過觸摸進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，比較簡(jiǎn)便。這種壓機(jī)操作具有便捷的操作流程，同時(shí)保持較高的安全性，提升生產(chǎn)壓制產(chǎn)品的精度，但是具有較低的自動(dòng)化、現(xiàn)代化和智能化。

第四，金壇市蘇特機(jī)械科技有限公司設(shè)計(jì)制造了YST 系列的粉末冶金金油壓機(jī)，具有25t ～1500t 的12 種壓機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)一模多片，同時(shí)可以分別控制工作部分和液壓系統(tǒng)部分，并且在生產(chǎn)制造的過程中可以進(jìn)行雙向壓制，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)壓制的產(chǎn)品能夠有效的保證其上下密度的一致性，生產(chǎn)壓制的全部工作動(dòng)作都可以通過微電腦PLC 進(jìn)行全面有效控制，進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)。

第五，南通鍛壓機(jī)床廠和一汽散熱器公司、華中理工大學(xué)共同合作，設(shè)計(jì)研發(fā)出了全自動(dòng)智能型粉末冶金液壓機(jī)，通過PLC對(duì)生產(chǎn)壓制的全過程進(jìn)行全面有效控制，具有較高的自動(dòng)化程度，同時(shí)能夠?qū)ο鄬?duì)生產(chǎn)壓制要求精度較高，工序比較繁雜的多臺(tái)面粉末冶金零件進(jìn)行壓制。

3 粉末冶金壓機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

我國(guó)粉末冶金壓機(jī)技術(shù)研究相比較于其他發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚。現(xiàn)階段，我國(guó)粉末冶金制品的生產(chǎn)企業(yè)仍然采用沖床等傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)簡(jiǎn)單的相關(guān)零件進(jìn)行生產(chǎn)壓制，在一定程度上降低了生產(chǎn)質(zhì)量和效率，同時(shí)具有較差的生產(chǎn)環(huán)境。近些年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)發(fā)展，有效的推進(jìn)了粉末冶金行業(yè)的快速發(fā)展。因此，粉末冶金行業(yè)需要不斷研究怎樣提升企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和效率，采用相關(guān)有效技術(shù)，最大限度的減少企業(yè)投入生產(chǎn)壓制成本，逐漸滿足現(xiàn)代化市場(chǎng)對(duì)粉末冶金壓制產(chǎn)品的實(shí)際需求。我國(guó)對(duì)粉末冶金行業(yè)逐漸加大了扶持力度，投入一定的資金和政策的支持和保障，幫助粉末冶金制造企業(yè)的改革和創(chuàng)新發(fā)展，逐漸推進(jìn)粉末冶金壓機(jī)技術(shù)向自動(dòng)化、智能化、現(xiàn)代化的方向進(jìn)行發(fā)展，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)壓制產(chǎn)品的精度化，提升產(chǎn)品的質(zhì)量，如圖2所示。

圖2 粉末冶金壓機(jī)上料機(jī)總體結(jié)構(gòu)

我國(guó)汽車工業(yè)迅速發(fā)展對(duì)粉末冶金汽車零件的需求越來(lái)越大，部分壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)逐漸提升自身的綜合實(shí)力，提高生產(chǎn)壓制的質(zhì)量和效率，引進(jìn)國(guó)外模架生產(chǎn)壓機(jī)技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行改良，實(shí)現(xiàn)中低檔的粉末冶金制品，符合市場(chǎng)的生產(chǎn)要求和標(biāo)準(zhǔn)。另外，部分科研院校和高校、以及企業(yè)不斷進(jìn)行創(chuàng)新和改革，對(duì)壓機(jī)機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和完善，逐漸進(jìn)行自動(dòng)化、智能化的研究，在未來(lái)發(fā)展中會(huì)取得顯著的成績(jī)，如粉末冶金壓機(jī)技術(shù)發(fā)展過程中，逐漸引進(jìn)人工智能系統(tǒng)，提升整個(gè)生產(chǎn)制造的自動(dòng)化水平，并且企業(yè)采用微電子技術(shù)和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，對(duì)壓機(jī)工作的相關(guān)具體流程進(jìn)行有效控制，為壓機(jī)工作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提供了先進(jìn)技術(shù)的支持和保障。

4 結(jié)語(yǔ)

粉末冶金制品市場(chǎng)隨著社會(huì)進(jìn)步發(fā)展不斷的擴(kuò)大，不同行業(yè)對(duì)粉末冶金材料進(jìn)而壓制產(chǎn)品質(zhì)量具有不同的標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)了我國(guó)粉末冶金壓機(jī)技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展。我國(guó)粉末冶金壓機(jī)企業(yè)要根據(jù)市場(chǎng)的實(shí)際需求，積極學(xué)習(xí)借鑒先進(jìn)壓機(jī)技術(shù)，提高智能化和自動(dòng)化水平，不斷進(jìn)行研究創(chuàng)新和實(shí)踐，促進(jìn)行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。