一种复合生物压电陶瓷成型装置及其成型方法与流程

本发明涉及陶瓷材料技术领域，特别涉及一种复合生物压电陶瓷成型装置及其成型方法。

背景技术：

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料,压电陶瓷除具有压电性外,还具有介电性、弹性等,已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等领域；生物压电陶瓷是指用作生物医学材料的压电陶瓷材料。

压电陶瓷的生产工艺如下，配料--混合磨细--预烧--二次磨细--造粒--成型--排塑--烧结成瓷--外形加工--被电极--高压极化--老化测试，其中成型工艺是比较被忽略的一步，压电陶瓷挤压成型效果关系着压电陶瓷的性能，现有对压电陶瓷进行挤压成型主要采用模具挤压的方式进行。

针对压电陶瓷的挤压成型，现有专利也提出了一些解决办法，专利号为201310529821.x的中国发明专利提供了厚度为0.1mm的薄型压电陶瓷片轧膜成型方法，该发明公开了一种薄型压电陶瓷片生产技术领域中的厚度为0.1mm的薄型压电陶瓷片轧膜成型装置，包括轧膜机的轧膜座，同时该发明还公开了一种轧膜成型方法，包括混料、粗轧、中轧及精轧，上述轧膜成型装置及方法解决了传统轧膜成型法对操作人员依赖性强，同时不适宜批量生产的技术问题，该发明能够对厚度为0.1mm的薄型压电陶瓷片进行挤压成型，针对的成型加工的对象比较单一；专利号为201510114142.5的中国发明专利提供了一种压电陶瓷材料及其制备方法，该发明公开了一种压电陶瓷材料及其制备方法，该发明主要针对压电陶瓷的成分与制备工艺，并无对压电陶瓷成型方面的设计；以上的专利都有提到压电陶瓷的挤压成型，但并无针对不同尺寸的压电陶瓷挤压设计。

有压电陶瓷挤压成型时存在的问题如下，无法将压电陶瓷挤压成不同尺寸，压电陶瓷挤压成不同尺寸时需要更换模具，压电陶瓷挤压后从模具上取下困难，压电陶瓷取下时有时会损坏压电陶瓷，压电陶瓷双面挤压操作繁琐。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种复合生物压电陶瓷成型装置及其成型方法，可以解决现有压电陶瓷挤压成型时存在的无法将压电陶瓷挤压成不同尺寸、压电陶瓷挤压后从模具上取下困难、压电陶瓷双面挤压操作繁琐等问题，可以实现对压电陶瓷进行薄膜的铺设、将压电陶瓷挤压成不同尺寸的功能，具有可以将压电陶瓷挤压成不同尺寸、压电陶瓷挤压后容易从模具上取下、压电陶瓷双面挤压操作便捷等优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种复合生物压电陶瓷成型装置，包括支撑底板、上压装置、摊平装置和挤压机构,所述的支撑底板的顶部上安装有上压装置，摊平装置位于上压装置的上方，摊平装置安装在支撑底板的外端顶部上，挤压机构位于摊平装置的上方。

所述的上压装置包括上压台、上压内套、上压外套、上压液压缸、上压移动套和收卷机构，上压台安装在支撑底板的顶部上，上压台为中空结构，上压内套安装在上压台的顶部上，上压内套的内侧面上对称分布有方槽，上压内套的外侧分布有上压外套，上压外套安装在上压台的顶部上，上压移动套通过上压液压缸安装在支撑底板的顶部上，上压移动套的外侧面与上压内套的内侧面为滑动配合，收卷机构位于上压外套的上端，收卷机构安装在支撑底板的顶部上，具体工作时，上压装置能够对压电陶瓷原材料进行下端的挤压，配合挤压机构能够将压电陶瓷原材料进行挤压成型，上压内套与上压外套的相互切换能够将压电陶瓷原材料挤压成不同的尺寸。

所述的摊平装置包括摊平电动滑块、摊平支架、摊平气缸、摊平板、压紧机构、摊平电机和转动机构，摊平电动滑块对称安装在支撑底板的顶部左右两侧，摊平支架的底部安装在摊平电动滑块的顶部上，摊平支架的上端下侧面与摊平气缸的底部相连接；

-摊平气缸的顶部上安装有摊平板，摊平板的下侧面设置有滑槽，摊平板的底部外端上对称安装有压紧机构，摊平板的中部下端面上通过电机套安装有摊平电机，摊平电机的输出轴上安装有转动机构，具体工作时，摊平装置能够将收卷机构上的薄膜摊平到上压移动套上，从而压电陶瓷挤压成型后塑料膜能够将压电陶瓷与上压移动套隔离，方便压电陶瓷从上压移动套上取下。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的挤压机构包括挤压支板、挤压液压缸、挤压体、外压体和联动机构，挤压支板安装在外部的墙顶上，挤压体通过挤压液压缸安装在挤压支板的底部上，挤压体的外侧面上对称设置有方孔与滑槽，挤压体上方孔的位置与挤压体上滑槽的位置相互交错布置，外压体位于挤压体的外侧，外压体的外侧面对称设置有滑块，外压体上的滑块与挤压体设置的滑槽相配合，外压体的内侧面对称设置有方孔，挤压体上方孔的位置与外压体上方孔的位置一一对应，联动机构安装在挤压体与外压体之间，挤压机构能够配合上压装置将压电陶瓷挤压成不同的尺寸。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的收卷机构包括放置轮、放置支板、收卷轮、收卷电机、收卷板和收卷台，支撑底板的左右两端均安装有一个收卷台，放置轮通过放置支板安装在位于支撑底板左端的收卷台上，放置轮与放置支板为摩擦配合，放置轮缠绕有薄膜；

-收卷电机通过电机套安装在位于支撑底板右端的收卷台上，收卷电机的输出轴通过联轴器与收卷轮的前端相连接，收卷轮的后端通过轴承安装在收卷板上，收卷板能够使用过的薄膜进行收卷，收卷板的底部与位于支撑底板右端的收卷台相连接，收卷机构能够在薄膜使用完毕后对其进行收卷，以便未使用过的薄膜位于上压移动套的上方。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的上压移动套包括为中空结构，上压移动套的中部对称安装有抵位液压缸，抵位液压缸的顶部上安装有抵位块,抵位块的位置与上压内套的设置方槽的位置一一对应，具体工作时，上压移动套能够调节挤压位置，使得本发明能够将压电陶瓷挤压成大尺寸或者小尺寸，抵位液压缸的伸长运动使得抵位块能够插入到上压内套的方槽内，当上压液压缸进行伸长运动时抵位块与上压内套上方槽的上侧壁相接触，此时上压移动套的顶部与上压内套的上侧面处于同一平面，从而压电陶瓷能够挤压成大尺寸，当抵位液压缸进行收缩时，上压液压缸的伸长运动能够使得上压移动套移动到上压内套的中部，从而压电陶瓷能够挤压成小尺寸。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的压紧机构包括压紧支板、压紧压体、伸缩压体、压紧弹簧、压紧滑柱和滑柱弹簧，位于摊平板右端的压紧支板通过压紧滑柱与摊平板相连接，剩余的压紧支板安装在摊平板的底部上，压紧滑柱的中部通过滑动配合的方式与摊平板相连接，滑柱弹簧安装在摊平板的底部与位于摊平板右端的压紧支板的顶部之间；

-压紧支板的底部安装有压紧压体，压紧压体的外侧面上端设置有凹槽，伸缩压体位于压紧压体的外侧，伸缩压体的内侧面设置有凸块，伸缩压体上的凸块与压紧压体设置的凹槽相配合，伸缩压体通过压紧弹簧安装在压紧支板的底部上，具体工作时，压紧机构能够在上压移动套调节好挤压位置后将薄膜进行压紧动作，以便薄膜能够贴在上压移动套的上侧面上，摊平气缸进行伸长运动时，位于摊平板右端的压紧压体会首先将薄膜拉伸挤压，放置轮会自动配合转动，之后位于摊平板右端的压紧压体会自动进行收缩以便与剩余的压紧机构相配合将薄膜压紧，伸缩压体会在压紧弹簧的作用下自动进行伸缩，以便配合不同尺寸的压电陶瓷进行薄膜压紧动作。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的转动机构包括转动抚杆、伸缩压架、压架弹簧、拉伸伸缩杆、拉伸弹簧和拉伸压板，转动抚杆的中部与摊平电机的输出轴相连接，转动抚杆的上端对称设置有滑架,转动抚杆的滑架与摊平板设置的滑槽相配合连接，转动抚杆的左右两端均为伸缩结构，转动抚杆的外侧面上对称设置有方孔，伸缩压架通过压架弹簧安装在转动抚杆设置的方孔内；

-转动抚杆的外端底部与拉伸伸缩杆的底部相连接，拉伸伸缩杆的顶部上安装有拉伸压板，拉伸压板的下端面设置有滚珠，拉伸伸缩杆的外端上套装有拉伸弹簧，转动机构能够将压紧机构压紧的薄膜进行摊平动作，拉伸压板在拉伸弹簧的作用下能够对薄膜进行向外拉伸的动作，防止薄膜出现褶皱。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的联动机构包括联动液压缸、联动卡块、联动弹簧和弹簧支架，联动卡块通过联动液压缸安装在挤压体设置的方孔内，联动弹簧的底部与外压体的顶部相连接，联动弹簧的顶部通过弹簧支架安装在挤压体的顶部上，联动机构能够控制伸挤压机构对不同尺寸的压电陶瓷进行其上部的挤压。

上述上压液压缸、摊平气缸、挤压液压缸、抵位液压缸与联动液压缸均为常用伸缩部件，其工作原理以及控制方法均为现有技术。

本发明的有益效果在于：

一、本发明可以实现对压电陶瓷进行薄膜的铺设、将压电陶瓷挤压成不同尺寸的功能，具有可以将压电陶瓷挤压成不同尺寸、压电陶瓷挤压后容易从模具上取下、压电陶瓷双面挤压操作便捷等优点；

二、本发明设置有上压装置与挤压机构，上压装置与挤压机构相配合能够将压电陶瓷挤压成不同的尺寸；

三、本发明摊平装置上设置有压紧机构，压紧机构能够将薄膜压紧在上压移动套的上方；

四、本发明摊平装置上设置有转动机构，转动机构能够将压紧机构压紧的薄膜进行摊平动作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明支撑底板与收卷机构之间的结构示意图；

图3是本发明摊平板、压紧机构与转动机构之间的结构示意图；

图4是本发明摊平板、摊平电机与转动机构之间的结构示意图；

图5是本发明上压台、上压内套、上压外套、上压液压缸与上压移动套之间的剖视图；

图6是本发明挤压液压缸、挤压体、外压体与联动机构之间的第一剖视图；

图7是本发明挤压液压缸、挤压体、外压体与联动机构之间的第二剖视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1至图7所示，一种复合生物压电陶瓷成型装置，包括支撑底板1、上压装置2、摊平装置3和挤压机构4,所述的支撑底板1的顶部上安装有上压装置2，摊平装置3位于上压装置2的上方，摊平装置3安装在支撑底板1的外端顶部上，挤压机构4位于摊平装置3的上方。

所述的上压装置2包括上压台21、上压内套22、上压外套23、上压液压缸24、上压移动套25和收卷机构26，上压台21安装在支撑底板1的顶部上，上压台21为中空结构，上压内套22安装在上压台21的顶部上，上压内套22的内侧面上对称分布有方槽，上压内套22的外侧分布有上压外套23，上压外套23安装在上压台21的顶部上，上压移动套25通过上压液压缸24安装在支撑底板1的顶部上，上压移动套25的外侧面与上压内套22的内侧面为滑动配合，收卷机构26位于上压外套23的上端，收卷机构26安装在支撑底板1的顶部上，具体工作时，上压装置2能够对压电陶瓷原材料进行下端的挤压，配合挤压机构4能够将压电陶瓷原材料进行挤压成型，上压内套22与上压外套23的相互切换能够将压电陶瓷原材料挤压成不同的尺寸。

所述的上压移动套25包括为中空结构，上压移动套25的中部对称安装有抵位液压缸251，抵位液压缸251的顶部上安装有抵位块252,抵位块252的位置与上压内套22的设置方槽的位置一一对应，具体工作时，上压移动套25能够调节挤压位置，使得本发明能够将压电陶瓷挤压成大尺寸或者小尺寸，抵位液压缸251的伸长运动使得抵位块252能够插入到上压内套22的方槽内，当上压液压缸24进行伸长运动时抵位块252与上压内套22上方槽的上侧壁相接触，此时上压移动套25的顶部与上压内套22的上侧面处于同一平面，从而压电陶瓷能够挤压成大尺寸，当抵位液压缸251进行收缩时，上压液压缸24的伸长运动能够使得上压移动套25移动到上压内套22的中部，从而压电陶瓷能够挤压成小尺寸。

所述的挤压机构4包括挤压支板41、挤压液压缸42、挤压体43、外压体44和联动机构45，挤压支板41安装在外部的墙顶上，挤压体43通过挤压液压缸42安装在挤压支板41的底部上，挤压体43的外侧面上对称设置有方孔与滑槽，挤压体43上方孔的位置与挤压体43上滑槽的位置相互交错布置，外压体44位于挤压体43的外侧，外压体44的外侧面对称设置有滑块，外压体44上的滑块与挤压体43设置的滑槽相配合，外压体44的内侧面对称设置有方孔，挤压体43上方孔的位置与外压体44上方孔的位置一一对应，联动机构45安装在挤压体43与外压体44之间，挤压机构4能够配合上压装置2将压电陶瓷挤压成不同的尺寸。

所述的联动机构45包括联动液压缸451、联动卡块452、联动弹簧453和弹簧支架454，联动卡块452通过联动液压缸451安装在挤压体43设置的方孔内，联动弹簧453的底部与外压体44的顶部相连接，联动弹簧453的顶部通过弹簧支架454安装在挤压体43的顶部上，联动机构45能够控制伸挤压机构4对不同尺寸的压电陶瓷进行其上部的挤压。

所述的摊平装置3包括摊平电动滑块31、摊平支架32、摊平气缸33、摊平板34、压紧机构35、摊平电机36和转动机构37，摊平电动滑块31对称安装在支撑底板1的顶部左右两侧，摊平支架32的底部安装在摊平电动滑块31的顶部上，摊平支架32的上端下侧面与摊平气缸33的底部相连接；

-摊平气缸33的顶部上安装有摊平板34，摊平板34的下侧面设置有滑槽，摊平板34的底部外端上对称安装有压紧机构35，摊平板34的中部下端面上通过电机套安装有摊平电机36，摊平电机36的输出轴上安装有转动机构37，具体工作时，摊平装置3能够将收卷机构26上的薄膜摊平到上压移动套25上，从而压电陶瓷挤压成型后塑料膜能够将压电陶瓷与上压移动套25隔离，方便压电陶瓷从上压移动套25上取下。

所述的收卷机构26包括放置轮261、放置支板262、收卷轮263、收卷电机264、收卷板265和收卷台266，支撑底板1的左右两端均安装有一个收卷台266，放置轮261通过放置支板262安装在位于支撑底板1左端的收卷台266上，放置轮261与放置支板262为摩擦配合，放置轮261缠绕有薄膜；

-收卷电机264通过电机套安装在位于支撑底板1右端的收卷台266上，收卷电机264的输出轴通过联轴器与收卷轮263的前端相连接，收卷轮263的后端通过轴承安装在收卷板265上，收卷板265能够使用过的薄膜进行收卷，收卷板265的底部与位于支撑底板1右端的收卷台266相连接，收卷机构26能够在薄膜使用完毕后对其进行收卷，以便未使用过的薄膜位于上压移动套25的上方。

所述的压紧机构35包括压紧支板351、压紧压体352、伸缩压体353、压紧弹簧354、压紧滑柱355和滑柱弹簧356，位于摊平板34右端的压紧支板351通过压紧滑柱355与摊平板34相连接，剩余的压紧支板351安装在摊平板34的底部上，压紧滑柱355的中部通过滑动配合的方式与摊平板34相连接，滑柱弹簧356安装在摊平板34的底部与位于摊平板34右端的压紧支板351的顶部之间；

-压紧支板351的底部安装有压紧压体352，压紧压体352的外侧面上端设置有凹槽，伸缩压体353位于压紧压体352的外侧，伸缩压体353的内侧面设置有凸块，伸缩压体353上的凸块与压紧压体352设置的凹槽相配合，伸缩压体353通过压紧弹簧354安装在压紧支板351的底部上，具体工作时，压紧机构35能够在上压移动套25调节好挤压位置后将薄膜进行压紧动作，以便薄膜能够贴在上压移动套25的上侧面上，摊平气缸33进行伸长运动时，位于摊平板34右端的压紧压体352会首先将薄膜拉伸挤压，放置轮261会自动配合转动，之后位于摊平板34右端的压紧压体352会自动进行收缩以便与剩余的压紧机构35相配合将薄膜压紧，伸缩压体353会在压紧弹簧354的作用下自动进行伸缩，以便配合不同尺寸的压电陶瓷进行薄膜压紧动作。

所述的转动机构37包括转动抚杆371、伸缩压架372、压架弹簧373、拉伸伸缩杆374、拉伸弹簧375和拉伸压板376，转动抚杆371的中部与摊平电机36的输出轴相连接，转动抚杆371的上端对称设置有滑架,转动抚杆371的滑架与摊平板34设置的滑槽相配合连接，转动抚杆371的左右两端均为伸缩结构，转动抚杆371的外侧面上对称设置有方孔，伸缩压架372通过压架弹簧373安装在转动抚杆371设置的方孔内；

-转动抚杆371的外端底部与拉伸伸缩杆374的底部相连接，拉伸伸缩杆374的顶部上安装有拉伸压板376，拉伸压板376的下端面设置有滚珠，拉伸伸缩杆374的外端上套装有拉伸弹簧375，转动机构37能够将压紧机构35压紧的薄膜进行摊平动作，拉伸压板376在拉伸弹簧375的作用下能够对薄膜进行向外拉伸的动作，防止薄膜出现褶皱。

上述上压液压缸24、摊平气缸33、挤压液压缸42、抵位液压缸251与联动液压缸451均为常用伸缩部件，其工作原理以及控制方法均为现有技术。

此外本发明还提供了一种复合生物压电陶瓷成型装置的成型方法，其步骤如下：

第一步：压电陶瓷造粒：将5％浓度pva水溶液粘合剂放入到喷雾干燥机内，利用喷雾干燥机将压电陶瓷进行造粒处理，使得压电陶瓷成为球状且具有粘结力；

第二步：挤压下模具调节：上压移动套25的伸缩运动能够调节其挤压位置，使得上压移动套25与上压内套22或上压外套23相配合将压电陶瓷挤压成要求的尺寸；

第三步：挤压上模具调节：调节联动液压缸451的长度，使得挤压机构4能够配合上压装置2将压电陶瓷挤压成不同的尺寸；

第四步：薄膜的压紧：控制摊平装置3移动到上压移动套25的正上方，摊平气缸33进行伸长运动时，位于摊平板34右端的压紧压体352会首先将薄膜拉伸挤压，放置轮261会自动配合转动，之后位于摊平板34右端的压紧压体352会自动进行收缩以便与剩余的压紧机构35相配合将薄膜压紧，伸缩压体353会在压紧弹簧354的作用下自动进行伸缩，以便配合不同尺寸的压电陶瓷进行薄膜压紧动作；

第五步：薄膜摊平：控制摊平电机36进行转动，拉伸压板376在拉伸弹簧375的作用下能够对薄膜进行向外拉伸与摊平的动作，防止薄膜出现褶皱；

第六步：压电陶瓷挤压：将压电陶瓷放置到薄膜上，控制摊平装置3向前移动，之后控制挤压液压缸42进行伸长运动，压紧机构35与上压移动套25相配合能够将压电陶瓷挤压成合适的尺寸，挤压过后的压电陶瓷下端的薄膜会自动断裂，然后控制挤压液压缸42与上压液压缸24进行收缩，人工将压电陶瓷从上压移动套25上取下。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。