一种碳坩埚振动成型机的制作方法

本实用新型属于碳坩埚生产技术领域，特别涉及一种碳坩埚振动成型机。

背景技术：

目前，碳坩埚生产采用两种方式：①采用焙烧过的圆电极炭块毛坯，机加工成所需尺寸的坩埚，坩埚制品为圆形。此种生产方式因原料已经过焙烧，成品率相对较高，但生产效率低，原料(圆电极炭块毛坯)多为外购，加工工艺复杂，加工浪费较大，坩埚成本高。②采用大型挤压机挤压成型。具体的是将糊料加入模具内，通过高达千吨以上的压力向下挤压成型(坩埚口朝上成型)，然后经过焙烧，得到毛坯坩埚，然后经过机加工修形制成成品，坩埚制品为圆形。此种生产方式生产效率高，生产成本低，适合大规模生产；但设备投资大，因采用强制挤压成型，糊料流动差，坩埚各部位糊料颗粒分布不均，产品质量欠佳，使用周期较短。

碳坩埚多用于负极材料行业，将负极材料填充在坩埚内，封盖后整齐的摆放在焙烧炉内，高温焙烧后获得所需的成品负极材料，而作为焙烧容器使用的碳坩埚可反复使用，采用第一种方式生产的坩埚一般可使用6～7 次，第二种方式生产的坩埚一般可使用5次左右，碳坩埚成为负极材料生产的最大消耗品，怎样提高坩埚利用率，降低坩埚使用成本成为行业内的难题。提高坩埚使用次数和提高坩埚使用容积成为两大解决途径，近年来，业内提出使用方形坩埚，在同样大小的焙烧炉内，方形坩埚排列更为密集，单次装炉容积提高约15～25％，因此采用方形坩埚成为理想选择。但上述两种生产方法如生产方形坩埚最终均需机加工成型，加工工艺过于复杂，方形坩埚生产成本过高，综合计算，生产成本并没有显著下降。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述存在的缺陷，提供一种碳坩埚振动成型机，其采用底部振动配合上下挤压的方式，坩埚口朝下进行成型，坩埚各部位厚度均匀，成型效果好，效率高，无裂纹、密度上下基本一致，生坯经过焙烧后，只需将内外表面清理即可使用，而且可以生产方形坩埚，降低了坩埚使用厂家的生产成本。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种碳坩埚振动成型机，包括主机架、调幅振动台、上部加压机构、下部加压机构，所述上部加压机构安装在主机架的上部，上部加压机构下部装配有上压模，主机架的下部与调幅振动台的振动台面相连，该振动台面上安装有所述下部加压机构；

所述下部加压机构包括下部液压缸、加压支撑座、内模连接座以及多个环形模加压座，该加压支撑座安装在振动台面上，下部液压缸安装在加压支撑座底部，内模连接座一端与下部液压缸连接、另一端与内模连接，多个环形模加压座按圆周方向均布设于内模底部，并通过弹簧与内模底部的台阶相连，所述加压支撑座的顶部开设有与环形模加压座形状相配合的通槽；

所述环形模加压座上部设有环形模，且该环形模套装在内模外侧，所述加压支撑座顶部还设有与环形模形状相匹配的环形槽，该环形模加压座穿过通槽后抵住环形模底部；

所述加压支撑座上安装有中模，该中模包括中模体以及导向座，导向座固定安装在中模体两侧，主机架与振动台面之间设有导向柱，导向座与该导向柱滑动连接；

所述调幅振动台上还设有提模机构，该提模机构包括提模液压缸，该提模液压缸一端与导向座固接、另一端安装在振动台面上。

本实用新型的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。

前述的碳坩埚振动成型机，其中所述中模体内设有第一加热腔。

前述的碳坩埚振动成型机，其中所述内模的内部设置有第二加热腔。

前述的碳坩埚振动成型机，其中所述内模的顶部设有呼吸门。

前述的碳坩埚振动成型机，其主机架周围设有辅助支撑架，辅助支撑架安装在调幅振动台上，且该辅助支撑架与主机架四周接触部位安装有减震橡胶块。

前述的碳坩埚振动成型机，其中主机架一侧设有副机架，该副机架由上至下依次安装有均温拌筒、供料机构。

前述的碳坩埚振动成型机，其还包括一推块机构。

前述的碳坩埚振动成型机，其还包括位于主机架一侧的辅助功能模块，用于提供碳坩埚振动成型机所需的电、液、热、气以及润滑。

前述的碳坩埚振动成型机，其中上部加压机构包括上部液压缸，该上部液压缸通过液压缸支座安装在主机架上，该上部液压缸的端部与上压模连接座相连，上压模连接座与上压模固接。

前述的碳坩埚振动成型机，其中内模连接座的外表面呈圆柱面，与加压支撑座内表面互相配合，进而实现两者滑动连接。

借由上述技术方案，本实用新型与现有技术相比至少具备以下有益效果：

1、本实用新型的成型方式为底部振动加上下挤压，与挤压机仅上部挤压成型不同，它从加料阶段，在高频小振幅振动力的作用下，糊料颗粒排布非常均匀，避免了挤压机生产的坩埚底骨料大颗粒多、上部细分料多，坩埚上下部强度不均的现象，上下同时挤压，在振动台的辅助振动力下，成型效率大大增加。

2、碳坩埚口朝下进行成型，因脱模需要一定的拔模斜度，口朝下成型可实现坩埚壁厚均匀一致，避免了挤压成型出现的坩埚毛坯上口壁薄，下部壁厚的问题，后期可不进行二次加工，即能实现碳坩埚壁厚一致，使用起来导热均匀。

3、与传统的挤压机只有上、下模不同，本实用新型的成型模具由上压模、中模、环形模、内模四部分组成，碳坩埚制品的底部、上口圆周、内腔均可单独施加不同的压力，生产的碳坩埚密度较为均匀。

4、制品成型后冷却环节成品率更高。由于碳坩埚制品为薄壁结构，本实用新型制品成型后，坩埚口朝下被推出至下游喷淋冷却装置上，坩埚在上下喷嘴的冷却水喷淋下，坩埚能够快速冷却。而现有挤压机成型的坩埚口朝上，因刚成型的制品较软，不宜翻动，只能采用上部喷淋冷却，冷却水落入坩埚内腔，在水的重力作用下，坩埚很容易破裂，需及时将冷却水吸出，成品率相对较低。

5、本实用新型重点解决了方形坩埚生产成本高的问题，方形坩埚与圆形坩埚采用同样的方法生产，仅需更换不同的模具即可，生产出的制品壁厚均匀，后期无需加工，解决了行业难题。

6、本实用新型包含糊料的搅拌、计量、输送、成型、推出等功能，采用PLC全自动控制，生产效率高。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型的正视剖面结构示意图。

图2是本实用新型的侧视剖面结构示意图。

图3是本实用新型中下部加压机构以及各模具的结构示意图。

图4是本实用新型中内模的结构示意图。

图5是本实用新型中加压支撑座的结构示意图。

图6是本实用新型中环形模加压座、加压支撑座以及内模之间的位置关系示意图。

图7A至图7E是本实用新型在生产碳坩埚时的工艺流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种碳坩埚振动成型机其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1至图6，本实用新型的一种碳坩埚振动成型机，包括主机架 1、调幅振动台2、上部加压机构3、下部加压机构4，其中调幅振动台2固定安装在设备基础17上。

所述上部加压机构3安装在主机架1的上部，上部加压机构3下部装配有上压模5，主机架1的下部与调幅振动台2的振动台面21相连，该振动台面21上安装有所述下部加压机构4。该上部加压机构3由上部液压缸 31，该上部液压缸通过液压缸支座安装在主机架1上，而上部液压缸31的端部与上压模连接座32连接，上压模连接座32连接与上压模5通过紧固件相连。上部加压机构3主要用于向碳坩埚底施加压力，上部液压缸31采用特制的高压缸，根据成型制品规格不同，可调整加压力大小，保证了制品规格不同，成型密度一致。所述的上压模5，采用耐磨钢材制成，在上部加压机构作用下，用于坩埚底部的成型。

所述下部加压机构4包括下部液压缸41、加压支撑座42、内模连接座 43以及多个环形模加压座44。其中加压支撑座42安装在振动台面21上，具体如图5所示，加压支撑座42呈圆柱形，在其中部设有凸缘423，该凸缘通过螺栓等紧固件即可将加压支撑座42与振动台面21固定。下部液压缸41安装在加压支撑座42底部。内模连接座43一端与下部液压缸41连接、另一端与内模6连接。多个环形模加压座44按圆周方向均布设于内模 6底部，并通过弹簧441与内模6底部上的台阶61相连，所述加压支撑座 42的顶部开设有与环形模加压座44形状相配合的通槽421。如图6所示设有8个环形模加压座44，对应的，加压支撑座42的顶部开设8个通槽421，且每个通槽421的截面积大于每个环形模加压座44的截面积，以便于环形模加压座44可以穿过通槽421，环形模加压座44的截面呈扇形。上述的内模6主要用于模塑碳坩埚的内腔，并实现精确脱模。

所述环形模加压座44上部设有环形模7，且该环形模7套装在内模6 外侧，所述加压支撑座42顶部还设有与环形模7形状相匹配的环形槽422，该环形模加压座44穿过通槽421后抵住环形模7底部。所述的环形模7采用耐磨钢材制成，安装在内模外，成型时在下部加压机构作用下，向坩埚边沿施加压力，加速坩埚的成型。

所述加压支撑座42上安装有中模8，该中模8包括中模体81以及导向座82，导向座82固定安装在中模体81两侧，主机架1与振动台面21之间设有导向柱9，导向座82与该导向柱9滑动连接。所述的中模8主要用于模塑碳坩埚的外形，导向座与导向柱配合可实现精确脱模。

所述调幅振动台2上还设有提模机构，该提模机构包括提模液压缸10，该提模液压缸10一端与导向座82固接、另一端安装在振动台面21上。该提模机构主要用于成型后中模8的脱模提升及成型时中模8的向下锁紧。

较佳的，中模体81内设有第一加热腔811，其内部可通热媒介质，对坩埚周围进行加热保温，有利于提高坩埚制品的外观，并能降低脱模难度；同样的，在内模6的内部设置有第二加热腔62，可对坩埚内腔周围进行加热保温，有利于提高坩埚制品的质量，并能降低脱模难度。

较佳的，所述内模6的顶部设有呼吸门63。具体的，在加压成型时，呼吸门闭合，脱模时，呼吸门内通入压缩空气，碳坩埚内腔与大气接通，可防止脱内模时碳坩埚内腔产生真空导致坩埚底撕裂。

较佳的，在主机架1周围设有辅助支撑架11，辅助支撑架11安装在调幅振动台2上，且该辅助支撑架11与主机架1四周接触部位安装有减震橡胶块111。该辅助支撑架11主要用于主机架部分振动时的支撑导向及吸收多余的振动。

进一步的，在主机架1一侧设有副机架12，该副机架12由上至下依次安装有均温拌筒13、供料机构14。该副机架12安装在设备基础17上，主要为均温拌筒、供料机构等提供支撑平台。所述的均温拌筒采用的是本申请人的已授权专利产品，专利号为ZL200720090624.2，其主要功用是将来自上游输送设备的糊料混捏均匀，并起到凉料、保温、排除沥青烟气的作用。所述的供料机构安装于均温拌筒下方，主要完成糊料的精确计量，并将糊料从计量工位输送至中模具上方，完成排料，该供料机构的结构为现有技术，在此不做赘述。此外，上述的调幅振动台2采用的也是本申请人已授权的专利产品，专利号为ZL200720090620.4，其主要是为主机架部分提供振动力，糊料排入模具内，通过高频小振幅的振动，可以将糊料排布均匀，并能排出糊料间的多余烟气，上下加压机构进行挤压成型时，主机架在振动力作用下加速成型。该振动台的具体结构以及工作原理在此不在赘述；当然，也可以采用其它常见结构的调幅振动台，本实用新型对调幅振动台的结构不做限制。

进一步的，本实用新型还包括一推块机构15，主要用于将成型好的碳坩埚制品从主机架1推至及冷却工位(下游设备)上。所述的推块机构15 固定在设备基础17上，且位于供料机构下方。

进一步的，位于主机架1一侧还设有辅助功能模块16，该辅助功能模块16也安装在设备基础17上，用于提供碳坩埚振动成型机所需的电、液、热、气以及润滑。具体而言，上述呼吸门63的底端通过气管与辅助功能模块16相连，而第二加热腔62通过油管与辅助功能模块16相连。

较佳的，内模连接座43的外表面呈圆柱面，且与加压支撑座42内表面互相配合，进而实现两者滑动连接，以起到内模在移动时的导向作用。

请结合图7A至图7E，本实用新型在生产时的具体工艺流程如下所述：

工作前先将供料机构14的计量称定值称量调到所需糊料的重量。来自混捏工序的糊料输送到均温拌筒13中，糊料在均温拌筒13内进行冷却、排气，达到合适温度时，打开均温拌筒10底部料门，将糊料快速往下部的供料机构14料仓内排放。当排到需要量时，自动关闭料门，完成糊料计量。供料机构14受料后通过减速机驱动前进，当供料机构14行进到中模8的正上方时，供料机构14停止前进。调幅振动台2小振幅开设工作，下部加压机构4带动环形模7下降至下行初始位，环形模7落入加压支撑座42的环形槽422内(如图7E所示)，然后将料仓内糊料全部送入中模8后，退回复位并等待再次接收均温拌筒的排料。糊料在高频小幅振动力作用下均匀流动，平铺在中模8内，同时可排除大量沥青烟气，有利于制品成型。此时如图7A所示，加料完毕后糊料呈疏松状态。

下一步，上部加压机构3连同上压模5向下动作，当接触到糊料后，下部加压机构4连同环形模加压座44也开始向上动作，环形模加压座44 通过若干个弹簧441与内模6的台阶61连接，在向上移动一段距离后，环形模加压座44接触到环形模7，环形模加压座44底部的弹簧受到挤压变形产生反作用力，环形模7在弹簧作用下，通过弹簧形变释放的力对碳坩埚制品的上沿加压，内模6在下部机架机构4的下部液压缸41直接作用下对碳坩埚制品底部及内壁进行加压，同时调幅振动台2开始大振幅工作，环形模加压座44与内模6之间的弹簧441形变至一定阶段后，环形模加压座与内模直接接触，下部液压缸施加的压力直接传递到环形模7上，环形模7 和内模6两者共同在加压力作用下对制品进行加压。具体如图7B所示即为上压模5和内模6对糊料进行挤压；而图7C所示即为上压模5、内模6、环形模7同时对糊料加压，直至成型。

在上、下部液压缸持续供油对糊料表面施加压力，并在振动力作用下，加速碳坩埚的振动成型。请参阅图7D，碳坩埚A成型后，上压模5向上提起约10mm后，内模6及环形模加压座44随着下部液压缸41向下移动进行脱内模动作，此时，内模6上的呼吸门63内通入压缩空气，碳坩埚A内腔与大气接通，可防止脱内模时坩埚内腔产生真空导致坩埚底撕裂。在内模6 向下移动的同时环形模7还粘连在碳坩埚A边沿，脱内模动作完成后，中模8在提模机构的提模液压缸10向上顶起作用下向上进行脱中模8，碳坩埚制品连同环形模7落下，环形模7落入加压支撑座42上面的环形槽422 内，中模8向上提起约100mm后，上压模5也开始向上动作，直至回到上初始位，此过程的状态图如图7E所示。中模8到达提模上限位后，推块机构15通过液压缸驱动前进，推块机构15在接触到碳坩埚制品后将碳坩埚A 与环形模7分离，碳坩埚A被推至下游设备，推块机构15后退复位。中模 8下降复位，单个工艺过程结束。

因碳坩埚为薄壁结构，怎样保证制品内部颗粒的均匀分布以及怎样顺利脱模和均匀快速冷却是生产中需解决的重要问题。而本实用新型的结构在这三方面进行了重点优化设计：首先，利用调幅振动台2，在振动力作用下，糊料可均匀流动，同时有利于烟气排除，解决了制品颗粒分布、密度均匀的问题。其次，中模8、内模6设置的加热腔内均通有导热油，糊料不易与模具粘接。同时模具各部分表面均经过抛光处理，提高了光洁度，减少了制品与模具的摩擦力；而内模6设计有呼吸门63，脱模时碳坩埚内腔底直接与大气连通，避免脱模时制品内腔产生真空而撕裂制品。最重要的是，本实用新型的模具分为四部分，通过分次脱模，是保证顺利脱模的重要创新。此外，采用口朝下成型的方案，成型结束制品推出后进入冷却工位，口朝下的冷却方式更能适应碳坩埚制品的生产，因无需翻动制品，成品率随之提高，且生产出的制品壁厚均匀，冷却时收缩率一致，避免因厚薄不均造成的收缩裂纹。

较佳的，本实用新型可生产壁厚均匀的方形坩埚，且后期无需再进行机加工，大大降低了生产成本。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。