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(dòng)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(jī)臺(tái)的操作平臺(tái)上先將下沖手動(dòng)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(jī)臺(tái)的液壓壓力給上沖加壓，使粉末向下運(yùn)動(dòng)，致使粉末之間相互摩擦運(yùn)動(dòng)，達(dá)到各處密度基本均勻后再手動(dòng)翻轉(zhuǎn)脫模取出產(chǎn)品。如此手動(dòng)循環(huán)操作壓制動(dòng)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(jì)的實(shí)用新型模架，可在機(jī)臺(tái)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(jì)的組合模架可大大降低工人的操作強(qiáng)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(jià)值。

2 結(jié)構(gòu)原理

模架結(jié)構(gòu)往往由壓機(jī)的類型和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定，粉末冶金模架也不例外。模架由底板、浮動(dòng)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(dòng)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(jī)臺(tái)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(biāo)的模板框架組成。上沖向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)入浮動(dòng)板上的中模封口后一起向下運(yùn)動(dòng)；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(yùn)動(dòng)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(jī)臺(tái)的液壓油缸作用下單獨(dú)向下運(yùn)動(dòng)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(qiáng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)，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(dá)預(yù)定的工作位置，另外大小限位塊起到保護(hù)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(dòng)板，使其和中模緩慢向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)起到保護(hù)模具的作用。

（2）氣缸及其限位塊等配件的功能。

在一個(gè)壓制流程完成后，中模需要復(fù)位進(jìn)入下一循環(huán)，這需要?dú)飧讈碇纹鸶?dòng)板，由浮動(dòng)板帶動(dòng)中模一起向上運(yùn)動(dòng)完成復(fù)位動(dòng)作，一個(gè)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(chǎng)外裝配好后再用叉車移至機(jī)臺(tái)上。導(dǎo)柱與底板為過盈配合后置于一水平工作臺(tái)，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(shí)大小限位塊也一起用螺釘鎖護(hù)在底板上。在大小限位塊上放置安裝支撐塊后用電動(dòng)葫蘆吊裝上浮動(dòng)板，上浮動(dòng)板在重力的作用下下降，但因?yàn)橛袕椈珊桶惭b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(shí)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(dòng)板固定限位，防止其脫離導(dǎo)柱的導(dǎo)向。場(chǎng)外裝配好模架后由叉車移至壓機(jī)平臺(tái)，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(gè)螺釘將氣缸鎖緊塊與上浮動(dòng)板聯(lián)接在一起。氣缸鎖緊塊和上浮動(dòng)板之間用限位塊來調(diào)節(jié)上浮動(dòng)板，使其行程準(zhǔn)確到達(dá)導(dǎo)柱中的預(yù)定位置，以此確定沖頭也在中模的實(shí)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(duì)應(yīng)的中模深度設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)成兩段。其中一段變成下沖底座，在場(chǎng)外裝配時(shí)已將其鎖護(hù)在底板上，裝模時(shí)下沖只需用4個(gè)螺釘鎖緊在下沖底座上；這樣維修或裝模時(shí)只需鎖護(hù)4個(gè)螺釘即可，而且裝模時(shí)下沖的重量不到原來的一半，單個(gè)人工就可以搬運(yùn)，極大的方便了工人的裝配運(yùn)輸。中模根據(jù)外形的大小來確定鎖護(hù)螺釘?shù)臄?shù)量，一般8到10個(gè)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(dòng)板關(guān)聯(lián)在一起。上沖因?yàn)槭沁\(yùn)動(dòng)件，又承擔(dān)主作用件的功能，為了保證壓制時(shí)中模各處粉末受力均勻，且垂直度要好，所以需要9個(gè)螺釘鎖護(hù)在上沖法蘭上，法蘭通過T型螺母與機(jī)臺(tái)的上底座聯(lián)接。

本模架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是將手動(dòng)液壓無模架結(jié)構(gòu)改為半自動(dòng)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(shí)面臨操作安全隱患；改為半自動(dòng)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(gè)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(jī)臺(tái)上就可以完成拋光工序。

圖1 半自動(dòng)模架結(jié)構(gòu)

圖2 半自動(dòng)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(dòng)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?yàn)殪o止在其上，意味著金屬部件之間已經(jīng)發(fā)生碰撞，會(huì)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(huì)頂住中模，造成中模鎖護(hù)在上浮動(dòng)板上的螺釘松動(dòng)，久之無法確定裝粉的深度，造成產(chǎn)品單重波動(dòng)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(cuò)位而無法正常生產(chǎn)。

而且彈簧彈力過大，不利于脫模，因?yàn)槊撃r(shí)氣缸除了需要克服上浮動(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)板的重力+中模的重力

經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐的反復(fù)驗(yàn)證，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，空間緊湊，氣缸和彈簧促使生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)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(jiǎn)便，為生產(chǎn)節(jié)約不少時(shí)間，效率提升可達(dá)40%以上，同時(shí)降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)時(shí)的安全系數(shù)，經(jīng)濟(jì)效益顯著增加。