一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉装置

1.本涉及粉末冶金及制药领域，尤其涉及粉末压制工艺。


背景技术：

2.粉末压制成形是指在压模中利用外加压力的粉末成形方法。该工艺过程在粉末冶金领域及制药领域有着广泛的应用。其中，粉末冶金是以金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)为原料，经成形和烧结过程制造金属材料、复合材料以及多种不同类型制品的工艺方法。与其他成型技术相比粉末冶金具有低能耗、低污染、低成本、高效率以及快速成型等优点。特别是在复杂零部件加工成型方面，粉末冶金技术相对于传统的成型加工工艺而言优势突出。然而，复杂刀具型腔在粉末填充过程中由于粉体在型腔边界处的流动性差，使得边界处粉末填充量较少、填充不均匀以及密实性较差等，所产出刀具的力学性能会受到影响。因此，通过优化布粉装置结构及布粉工艺来提高复杂刀具品质，是提高我国在粉末冶金行业竞争力的有效手段。
3.在制药领域，粉末直接压片法是指不经过制粒过程直接把药物和辅料混合后进行压片的方法。由于大多数药物的理化性能无法满足粉末直接压片的要求，需要选用性能优越的新型辅料来改善药物的流动性和可压性。随着1963年喷雾干燥乳糖以及微晶纤维素的首次出现，改善了粉末的流动性能，突破了粉末直接压片工艺的主要技术瓶颈。近几十年来，传统辅料工艺被改进，促进了粉末直接压片的快速发展。同时粉末直接压片技术的应用，可以明显降低药业制造生产成本，使药品的溶出度和崩解性大为提高。同样作为压制工艺的第一步，布粉过程依然对最终成型产品质量有着直接影响。
4.针对压制成型工艺布粉过程，要考虑到粉体材料的物性参数、布粉过程机械传统系统的稳定性、布粉过程的效率，更为重要的是布粉后模具型腔中粉体的密实度与均匀性。针对目前在粉末压制成型工艺的布粉过程中模具型腔边界处粉末密实度差、粉体均匀性不佳等问题，缓解方法主要存在两方面：一是改变粉体的物性参数从而改善粉体流动性，二是改变布粉系统结构参数以及改变布粉过程料靴运动速度等。这些方法可在一定程度上优化布粉后模具型腔内粉末的填充质量。但是对填充后型腔边界处粉末的均匀性尤其是密实度的改善稍显不足，且上述几种优化方式的实行都存在一定的困难或造成布粉效率的下降等问题。本实用新型装置外加超声超声波振动系统，对型腔内粉体填充过程中施以不同方向的振动，提高粉体在型腔边界处流动性，在不影响生产效率的情况下，提高粉体密实性和均匀性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是设计用于粉末压制成型工艺的一种超声波振动布粉装置，将振动与布粉过程结合起来，有效地解决了上述现有技术中存在的问题，提高了粉末压制成型工艺最终产品的质量。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种粉末压制成型工艺超声
波振动布粉装置，包括:底板、四根固定柱、机械传动系统，布粉系统和超声波振动系统；
7.四根固定柱连接在粉末压制成型振动布粉装置基板的下端；机械传动系统包括运动装置和两根传动杆；运动装置两端分别连接两根传动杆；所述布粉系统包括装填粉末的料靴和模具型腔，所述料靴经传动杆与运动装置连接，由两根传动杆带动在基板上做往复运动；所述超声波振动系统用于带动模具型腔振动。
8.所述料靴位于基板上侧，通过两侧的传动杆与机械传动部分连接，机械传动系统经由传动杆带动料靴在基板上进行往复运动进而完成对模具型腔的填充；
9.所述模具型腔固定在基板上，上表面与基板水平。
10.在一较佳实施例中：所述料靴与料管相连接，料靴内部为方形空腔，料仓内的粉末经由料管输送至料靴。
11.在一较佳实施例中：所述布模具型腔为带有型腔的圆柱体。
12.在一较佳实施例中：所述布粉系统的底板为金属平板，用以安置运动装置，并通过四根固定柱与基板相连。
13.在一较佳实施例中：所述固定柱为带螺纹孔的圆柱体。
14.在一较佳实施例中：所述机械传动系统位于底板上，并通过两根对称的传动杆与料靴相连。
15.在一较佳实施例中：所述传动杆为扁长状长方体金属杆。
16.在一较佳实施例中：所述超声波振动系统位于模具型腔外围并紧贴模具型腔，超声波振动系统有五个振动器组成，分别在型腔底部、前、后、左、右五个方位各布置一个超声波振动器。
17.在一较佳实施例中：所述超声波振动器为能够调节振幅和频率并在三维方向产生振动的超声波振动器。
18.在一较佳实施例中：所述超声波振动器的工作振幅为20-40khz，频率为1-10μm。
19.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
20.1.本实用新型将传统布粉方式与振动结合起来，粉末伴随料靴的平移运动被填充至模具型腔中，位于模具型腔外围的超声波振动系统同时提供三维方向上的振动以提升粉体流动性，进而提高布粉均匀度和密实性。
21.2.本实用新型将模具型腔与基板设计为可拆换结构，便于应对实际生产中更换多种刀具的生产需求，模具型腔更换便捷，有效的节省时间，提高制件效率。
22.3.超声波振动系统与布粉装置的连接简单，拆卸更换简单，无须整体更换，有效的降低了经济成本。
附图说明
23.图1为本发明一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉装置的结构示意图；
24.图2为本发明主视图，型腔处采用局部剖视图；
25.图3为本发明左视图，型腔处采用局部剖视图。
26.图中：1、基板；2、模具型腔；3、料靴；4、传动杆；5、动力装置；6、振动装置；7、底板；8、或固定柱；9、超声波振动器。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.如图1-图3，本实施例为一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉装置，包括底板7、四根固定柱8、机械传动系统4、5，布粉系统和超声波振动系统。其中，四根固定柱8连接在粉末压制成型振动布粉装置基板1的下端，机械传动系统包括动力装置4和两根传动杆5，传动杆5两端分别连接动力装置4和料靴3，布粉系统的主要工件料靴3由两根传动杆4带动在基板1上做往复运动。所述布粉系统包括装填粉末的料靴3和模具型腔2，超声波振动系统包含了五个振动器9分别在型腔底部布置一个、型腔平面前、后、左、右四个方位各一个，可提供不同方位高频振动以提升布粉质量。
31.上述的一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉装置，所述超声波振动系统位于模具型腔外围并紧贴模具型腔，为能够调节振幅、频率并在三维方向产生振动的超声波振动器，该超声波振动器可提供的工作振幅为20-40khz，频率为1-10μm。对模具型腔内的粉末进行振动进而增加布粉密实性与均匀性。
32.所述传动杆5为扁长状长方体金属杆，连接运动装置与料靴，带动料靴运动并完成粉末填充。
33.上述的一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉装置，所述布粉系统的底板为金属平板，用以安置动力装置，并通过四根固定柱与基板相连，对布粉装置提供支撑。
34.上述的一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉装置，所述固定柱为带有螺纹孔的圆柱体，螺栓固定，用以连接基板与底板。
35.上述的一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉装置，所述机械传动系统位于底板上通过两根对称的传动杆与料靴相连，能够提供可调节速度的周期性水平运动。通过传动杆带动料靴完成布粉过程。料靴与料管相连接，料靴内部为方形空腔，料仓内的粉末经由料管输送至料靴，并通过料靴的往复运动达到布粉目的。
36.当需要使用新型粉末压制成型工艺振动布粉装置时，首先需要将料仓中储存一定量用于布粉的粉体材料，布粉开始前，打开料仓阀门，粉体物料经由料仓下落至料靴3，为保证后续布粉工作中粉末的持续供应，料仓阀门保持常开。此时由于粉末的下落，粉体物料在
料靴3中形成堆积。此时送粉工作结束，控制系统控制机械传动系统的动力装置5，将往复运动经由传动杆4传递至料靴3。由此，料靴3在基板1上进行沿模具型腔2方向上的前后往复运动，料靴3中的粉体物料在运动过程中被填充到模具型腔2。与此同时，超声波振动系统6、9也开始工作，振动器9在型腔外围前、后、左、右以及底部五个方位各布置一个。模具型腔2位于基板1中部并与基板1上表面持平，基板1与底板7之间由四根固定柱8固定，即超声波振动系统6和模具型腔2不与底板相接触。布粉过程中，振动器9可对模具型腔2提供三维方向上的高频振动，以提高布粉时型腔中的粉体填充质量。填充完成后，超声波振动系统6、振动器9停止工作，料靴3在传动杆4的带动下做平移运动离开模具型腔2，当料靴1后退至初始位置时动力装置亦停止工作，单次布粉完成。
37.本实施例还提供了一种粉末压制成型工艺超声波振动布粉装置的布粉方法，包括以下步骤：
38.①
首先料仓中始终储存一定量的待使用粉末，粉末经由料管输送至料靴，在料靴中形成粉体的堆积。
39.②
送粉系统送粉结束时，控制系统控制机械传动系统并由两根与料靴相连的传动杆带动料靴在基板上作平移运动并完成布粉。超声波振动系统也同时开启，保证模具型腔在被填充的同时伴随有三维方向上的振动；
40.③
完成布粉后的料靴后退离开模具型腔，同时超声波振动系统停止振动，料靴后退至初始位置时机械传动系统也停止工作，单次布粉完成。
41.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均属于侵犯本实用新型保护范围的行为。