一種半自動化組合模架設(shè)計

歐陽鵬

（九江金鷺硬質(zhì)合金有限公司，江西九江 332500）

1 引言

普通的液壓手動粉末冶金模具一般只有上、下沖、中模、芯桿、限位器、脫模器、夾箍等。在液壓機臺的操作平臺上先將下沖手動置于中模內(nèi)毛坯的成形位置，然后將RTP粉末倒入中模，再將上沖置入中模內(nèi)，加上限位器；利用機臺的液壓壓力給上沖加壓，使粉末向下運動，致使粉末之間相互摩擦運動，達到各處密度基本均勻后再手動翻轉(zhuǎn)脫模取出產(chǎn)品。如此手動循環(huán)操作壓制動作不光效率低下，而且工人的人身安全存在隱患，產(chǎn)品質(zhì)量難以得到保障，更不可量產(chǎn)于生產(chǎn)大型的模塊類產(chǎn)品。而本文設(shè)計的實用新型模架，可在機臺上直接置換上下沖和中模，就可以生產(chǎn)其它種類的大模塊產(chǎn)品。新設(shè)計的組合模架可大大降低工人的操作強度，并消除了安全隱患，適合大批量生產(chǎn)，能給公司創(chuàng)造價值。

2 結(jié)構(gòu)原理

模架結(jié)構(gòu)往往由壓機的類型和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點所決定，粉末冶金模架也不例外。模架由底板、浮動板、導(dǎo)柱、彈簧和氣缸等零部件及其配件組成。原理是中模安裝在上浮動板上，下沖固定在下沖底座，上沖通過上沖法蘭來連接固定到液壓機臺的上底座上。整副模架通過導(dǎo)柱、導(dǎo)套來導(dǎo)向，毛坯的成形位置通過氣缸的行程和氣缸鎖緊塊下面的限位塊來約束。此套粉末冶金模架由非標的模板框架組成。上沖向下運動進入浮動板上的中模封口后一起向下運動；上沖和中模之間的封閉型腔構(gòu)成毛坯的外形。上沖和中模同步運動形成后壓，粉末由下往上擠，毛坯底部的密度增大；而后上沖在機臺的液壓油缸作用下單獨向下運動形成頂壓，使模架上沖頂部給粉末加壓，促使毛坯上下密度均衡一致，在毛坯水平方向的中間位置形成強度較其它地方薄弱的中性區(qū)。

（1）彈簧和大小限位塊等零部件的功能。

上沖和中模在運動過程中需氣缸、彈簧、氣缸限位塊以及大小限位塊一起協(xié)同作業(yè)。因上沖和中模一起向下運動時，由氣缸和下沖底座之間的大小限位塊來限制中模，使其到達預(yù)定的工作位置，另外大小限位塊起到保護中模的作用，防止中模越過行程與下沖底板接觸，導(dǎo)柱上的彈簧約束上浮動板，使其和中模緩慢向下運動，同時起到保護模具的作用。

（2）氣缸及其限位塊等配件的功能。

在一個壓制流程完成后，中模需要復(fù)位進入下一循環(huán)，這需要氣缸來支撐起浮動板，由浮動板帶動中模一起向上運動完成復(fù)位動作，一個壓制行程氣缸的開關(guān)閥由人工操作一次完成。

3 使用方法

模架不同于模具，模架在場外裝配好后再用叉車移至機臺上。導(dǎo)柱與底板為過盈配合后置于一水平工作臺，再裝配彈簧底座和彈簧；下沖底座與底板用螺釘聯(lián)接，同時大小限位塊也一起用螺釘鎖護在底板上。在大小限位塊上放置安裝支撐塊后用電動葫蘆吊裝上浮動板，上浮動板在重力的作用下下降，但因為有彈簧和安裝支撐塊，所以其下降速度受彈簧和自重的影響。下降至安裝支撐塊高度位置之后，此時彈簧起支撐作用，而后再取走安裝支撐塊。最后用墊圈和螺絲將上浮動板固定限位，防止其脫離導(dǎo)柱的導(dǎo)向。場外裝配好模架后由叉車移至壓機平臺，同樣先用螺釘鎖緊氣缸及其固定墊片，再將氣缸組合鎖緊在其固定座上，而后將氣缸鎖緊塊套住氣缸活塞桿之后也用螺釘鎖緊，最后每一組用4個螺釘將氣缸鎖緊塊與上浮動板聯(lián)接在一起。氣缸鎖緊塊和上浮動板之間用限位塊來調(diào)節(jié)上浮動板，使其行程準確到達導(dǎo)柱中的預(yù)定位置，以此確定沖頭也在中模的實際裝粉深度位置，保證產(chǎn)品的高度滿足產(chǎn)品工藝要求。

考慮到后續(xù)可生產(chǎn)高度較高的毛坯，對應(yīng)的中模深度設(shè)計也較深。產(chǎn)品頂出理論上由下沖決定，正常將下沖的高度設(shè)計成比中模高，但是下沖過高不利于模具裝配，所以將下沖拆分設(shè)計成兩段。其中一段變成下沖底座，在場外裝配時已將其鎖護在底板上，裝模時下沖只需用4個螺釘鎖緊在下沖底座上；這樣維修或裝模時只需鎖護4個螺釘即可，而且裝模時下沖的重量不到原來的一半，單個人工就可以搬運，極大的方便了工人的裝配運輸。中模根據(jù)外形的大小來確定鎖護螺釘?shù)臄?shù)量，一般8到10個螺釘就能滿足裝配要求，中模頂部帶法蘭盤，通過法蘭盤上的螺釘孔和上浮動板關(guān)聯(lián)在一起。上沖因為是運動件，又承擔主作用件的功能，為了保證壓制時中模各處粉末受力均勻，且垂直度要好，所以需要9個螺釘鎖護在上沖法蘭上，法蘭通過T型螺母與機臺的上底座聯(lián)接。

本模架結(jié)構(gòu)的特點是將手動液壓無模架結(jié)構(gòu)改為半自動帶模架結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2所示。手壓操作流程繁瑣，經(jīng)常需要翻轉(zhuǎn)脫模，不光生產(chǎn)效率低下，而且工人在操作時面臨操作安全隱患；改為半自動帶模架結(jié)構(gòu)后只需要更換上下沖和中模就可以生產(chǎn)另一組產(chǎn)品。且下沖與其底座只通過4個螺釘聯(lián)接，裝卸只需要安裝或拆卸掉螺釘就可以，非常方便返修和拋光，甚至無需卸模，在機臺上就可以完成拋光工序。

圖1 半自動模架結(jié)構(gòu)

圖2 半自動模架爆炸圖

4 應(yīng)用效果

彈簧線徑等規(guī)格尺寸的確定需根據(jù)其承重部件的重量決定。承重部件主要由上浮動板和中模組成。承重部件下降的最低位置為中模底部，停止在小限位塊上，最佳狀態(tài)是懸浮在小限位塊以上而不是靜止在小限位塊上。因為靜止在其上，意味著金屬部件之間已經(jīng)發(fā)生碰撞，會造成模架的精度出現(xiàn)異常，彈簧線徑小支撐力也就跟著小起不了承重作用，小限位塊會頂住中模，造成中模鎖護在上浮動板上的螺釘松動，久之無法確定裝粉的深度，造成產(chǎn)品單重波動異常而出現(xiàn)質(zhì)量問題；彈簧線徑越大其支撐力也越大，造成下沖與中模脫離后錯位而無法正常生產(chǎn)。

而且彈簧彈力過大，不利于脫模，因為脫模時氣缸除了需要克服上浮動板和中模的重力，還需要克服產(chǎn)品和中模之間的摩擦力，填料裝粉時氣缸的作用力也需大于彈簧的作用力，否則氣缸無法精確定位裝粉位置。

綜上作用力的大小應(yīng)為：氣缸的作用力>上浮動板的重力+中模的重力+產(chǎn)品內(nèi)壁摩擦力>圓柱壓縮彈簧的作用力>上浮動板的重力+中模的重力

經(jīng)過生產(chǎn)實踐的反復(fù)驗證，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，空間緊湊，氣缸和彈簧促使生產(chǎn)實現(xiàn)半自動化，只需要更換上下沖和中模就能生產(chǎn)另外一組產(chǎn)品，而且裝模調(diào)試也比較簡便，為生產(chǎn)節(jié)約不少時間，效率提升可達40%以上，同時降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)時的安全系數(shù)，經(jīng)濟效益顯著增加。