一种粉末物料的自动压制装置的制作方法

本发明涉及粉末物料的压制成型工艺，尤其涉及一种粉末物料的自动压制装置。

背景技术：

现有的粉末物料压制装置主要包括压制平台(压制平台设有至少一个模腔)、上模冲、下模冲、液压传动机构、限位装置以及定时器。如摩擦片或摩擦块的成型工艺包含步骤：①注料：采用人工方式，先称取一块摩擦块所需的粉末物料，根据粉末的松装密度计算合适的模腔体积，调节下模冲的位置使模腔满足该体积，然后将称好的摩擦块粉料填入模腔中；再在模腔中填入适量的过渡层粉料，然后在粉料的最顶层放置摩擦块金属背板；②压制：设定压制压力，保压时间等参数，执行压制过程；③脱模：保压结束后，上模冲自动回程，通过手动下调压制平台使得压坯露出模腔，然后手动取出压坯，实现一个摩擦块的压制过程。由于单块摩擦块比较小，一般在一个压制平台内设计多个模腔，可同时压制多个摩擦块。

上述粉末物料的成型工艺存在如下缺点：

①现有技术采用过渡层连接方式需要两次人工布料(即先将摩擦材料粉料填入模腔内，再将过渡层粉料填入模腔内)，劳动强度大，人力成本高；②物料称取、装填等辅助工作时间较长，生产效率低；③物料输送或装填过程中，由于粉料中各组分因比重/粒径大小相差较大，容易引起成分偏析，不利于成型坯体中各部位组分的一致性，影响最终烧结制成品的质量和性能；④压坯的机械强度较低，压制完成后又采用人工脱模、取件容易对压坯造成损伤，进而影响最终性能。此外，现有技术人为因素较多，容易导致不同批次产品个体差异较大，同一批次中的产品质量不稳定。

技术实现要素：

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种粉末物料的自动压制装置，该装置设有自动取件装置和/或自动加料装置，借助该自动取件装置和/或自动加料装置，可在每次完成一次压制成型后，进行机械化地自动取件和自动加料操作，减少人工劳动强度和人力成本，提高生产的自动化程度，减少人为因素的占比，从而提高产品规模化生产效率和质量稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种粉末物料的自动压制装置，包括：

成型模架，其包含压制平台、中模板和下模板，所述中模板的两端固定在底部支架上，所述压制平台和所述下模板分设于所述中模板的上方和下方，且所述压制平台与下模架以拉杆相连接，所述拉杆穿过所述中模板但不与所述中模板固定；在所述中模板与下模板间安装有第一顶推气缸，所述第一顶推气缸的两端分别连接所述中模板与下模板；借助所述第一顶推气缸的伸长与回缩，使所述压制平台能够相对所述中模板呈直线上下升降；所述压制平台上设有至少一个模腔，所述模腔贯穿所述压制平台，所述中模板对应该模腔设有下模冲，所述下模冲设有与所述模腔相匹配的截面；

所述压制平台的上方设有上模板，所述上模板对应所述模腔设有上模冲，所述上模冲设有与所述模腔相匹配的截面，所述上模板由第二顶推气缸驱动，借助所述第二顶推气缸的伸长与回缩，使所述上模板能够相对所述压制平台呈直线上下升降；

所述压制平台上设有直线轨道，所述直线轨道上设有至少一个可相对该直线轨道滑动的滑块，所述滑块上安装有自动取件装置，所述自动取件装置包含夹持臂和第三顶推气缸，所述夹持臂的端部连接有凹形取件块；所述夹持臂由该第三顶推气缸驱动，使所述夹持臂向模腔靠近或远离；所述滑块由一个水平驱动装置驱动，所述水平驱动装置设于所述直线轨道的一侧，由该水平驱动装置驱动所述滑块沿所述直线轨道滑动。

优选地，所述水平驱动装置为固定在所述压制平台一端的伸缩气缸，或者所述水平驱动装置包含电机、齿轮和齿带的组合装置。

优选地，所述模腔呈为圆柱形空腔，所述上模冲和下模冲为与所述模腔直径配合的圆柱体结构。在其他实施例中，所述模腔为任意其他规则或不规则柱体空腔，而上模冲和下模冲均设有与所述模腔匹配的柱体结构。

在本发明的一个较佳实施例中，所述直线轨道为一对，分设于该模腔的两侧，所述夹持臂为一对，分别设于该对直线轨道上。由于模腔为圆柱形，则凹形取件块较佳设为圆弧形口，使一对凹形取件块恰可夹持在圆柱形压制件的两侧，实现稳固夹持。优选地，所述凹形取件块外表面设有一层橡胶缓冲层或所述凹形取件块采用橡胶材质制成。

在本发明的一个较佳实施例中，所述滑块上进一步安装有自动加料装置，所述自动加料装置包括预压加料桶预压加料桶，所述预压加料桶包括一个两端为开口桶壳，该桶壳的内径小于模腔内径；该桶壳上方设有与该桶壳内腔匹配的压板，该压板下底面中央具有一根中心柱，所述压板由一个预压气缸控制其上下移动；所述桶壳底部设有一个底板，所述底板在承受超过一定压力阈值时被打开，使所述桶壳内的粉料被预挤压成柱状体、从所述桶壳底部漏出并落入所述模腔中，所述压力阈值为压制压力的5％～10％。

所述底板上设有压力传感器和底板驱动装置，所述底板驱动装置可为较小的伸缩气缸。底板包括两块，左右对称地接合，将桶壳下方关闭，当桶壳内坯料对该底板的压力达到某预设值时，该左右两侧的底板向两旁分开，将该桶壳底部打开，使被预压成柱状的粉料从该桶壳底部漏出。为了适应模腔h的形状(成型坯体中心要形成通孔)，在压板中央下底面设有中心柱。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括供料装置，所述供料装置向所述自动加料装置进行定量供料；所述供料装置包含定容供料管，所述定容供料管包括一垂直设置的储粉管，其上端开口对应连接粉料仓，其下端开口通过螺旋送料器连接所述预压加料桶；该储粉管两端开口处分别设有上气动蝶阀和下气动蝶阀，所述螺旋送料器的螺距为0.5cm～5cm。该储粉管的管径大小和上下气动蝶阀之间的高度，可根据所要压制成型的成型胚所需的粉料进行适应性更换，以实现定容送料。

在本发明的一个较佳实施例中，所述供料装置进一步包含自动称量仪，所述自动称量仪包含进料口和出料口，所述自动称量仪的进料口对应设于该储粉管的下端，其出料口对应连接该预压加料桶的上端。该自动称量仪具有显示屏或语言报数等装置，当所述定容供料管出来的粉料明显不足份量或份量明显超额时，将发出提出，以供工作人员做出适当的调节和校准。

其中，所述定容供料管的上下两端分别与所述粉料仓、和自动称量仪通过快速接头连接，且所述快速接头包含软连接，如橡皮套管连接。

在本发明的一个较佳实施例中，所述滑块上进一步安装有脱模剂喷涂装置，且使所述自动取件装置位于所述自动加料装置与所述脱模剂喷涂装置之间；其中所述脱模剂喷涂装置包括向下喷出脱模剂的喷头和软管，所述喷头通过连接臂固定连接于该滑块，所述软管一端连接该喷头，另一端连接脱模剂储罐。

在本发明的一个较佳实施例中，在所述第二顶推气缸与所述上模板之间设有脱模保护装置，所述脱模保护装置为一中间气缸，所述的中间气缸的缸体与所述第二顶推气缸的活塞杆连接，所述中间气缸的活塞杆与所述上模板连接。

在本发明的一个较佳实施例中，所述上模板与所述压制平台之间设有上限位装置，所述上限位装置包含设于上模板靠近边缘的缓冲限位气缸，所述的缓冲限位气缸包括缸体、活塞杆和调节螺栓，其缸体安装在上模板上，活塞杆的下端螺纹连接调节螺栓。根据上模板和压制平台间距特定需要，调节该调节螺栓的下端至所述上模板的距离，以达到限位目的。

在本发明的一个较佳实施例中，所述压制平台与所述中模板之间设有下限位装置，其包括水平安装在所述中模板上的侧向限位气缸，所述侧向限位气缸的缸体固定在所述中模板上，所述侧向限位气缸的活塞杆端部连接限位滑块，所述压制平台的下底面安装与所述限位滑块对应的限位块。

在本发明的一个较佳实施例中，所述压制平台上固定有导柱，所述上模板设有与所述导柱配合的导筒，通过所述导筒与导柱滑动配合，以导引所述上模板相对于该压制平台垂直上下移动，以防止上模冲偏离模腔，造成上模冲或模腔损坏。

本发明的有益效果是：

本发明的粉末物料的自动压制装置包含自动取件装置，实现自动化取走压制完成的产品，防止人手动取件时因操作不当而引起粉末压制品破碎损伤。

本发明的粉末物料的自动压制装置还包括自动加料装置和供料装置，可实现自动向模腔内定量加入粉料，满足多层粉料分批注入的需求，降低人力成本，提高粉料加入量的准确控制，并提高生产自动化程度和生产效率，减少人工参与的比例，避免人为因素导致加料不准、取件损坏等问题，提高良品率，有效保证产品的质量稳定性。

本发明在预压加料桶能在加到模腔h之前对粉料进行预压，通过预压将各组分相对固定起来，防止粉料中各组分因比重/粒径大小相差较大而引起成分偏析，有利于压制成型坯体中各部位组分的一致性，改善最终烧结制成品的质量和性能。

附图说明

图1为本发明具体实施例的粉末物料的自动压制装置的整体示意图。

图2为本发明具体实施例的粉末物料的自动压制装置中包含上模板和压制平台的俯视示意图。

图3为本发明具体实施例的粉末物料的自动压制装置中自动加料装置的示意图。

图4为本发明具体实施例的粉末物料的自动压制装置中脱模剂喷涂装置的示意图。

图5为本发明具体实施例的粉末物料的自动压制装置的供料装置示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

参见图1所示，为本发明实施例的粉末物料的自动压制装置的整体示意图，包括成型模架20。其中，成型模架20包含压制平台21、中模板22和下模板23。中模板22的两端固定在底部支架40上(底部支架40可固定于地面或其他工作基面)，压制平台21和下模板23分设于中模板22的上方和下方且二者通过拉杆l1固定连接，拉杆l1穿过中模板22上的通孔且不与中模板22固定连接。中模板22与下模板23之间安装有第一顶推气缸24。第一顶推气缸24的两端分别连接中模板22与下模板23，因此，可通过第一顶推气缸24的伸长与回缩，并配合拉杆l1的导引作用，使压制平台21能够相对中模板22呈直线上下升降。压制平台21上设有至少一个模腔h，模腔h为贯穿压制平台21的孔洞，在本实施例中，h为圆柱形通孔。其中，中模板22对应该模腔h设有下模冲221，下模冲221设有与模腔h相匹配的截面。

在压制平台21上方设有上模板30。上模板30可与成型模架20形成组装关系，或者上模板30为相对成型模架20分离式独立组件。上模板30下底面设有对应模腔h的上模冲31，该上模冲31设有与模腔h相匹配的截面(与下模冲221的截面相同)。在上模板30上设有第二顶推气缸34驱动，借助第二顶推气缸34伸长与回缩的直线运动，使上模板30能够相对压制平台21呈直线上下升降。优选地，在本实施例中，压制平台21上固定有导柱211，上模板30设有与导柱211配合的导筒301，通过导筒301与导柱211的滑动配合作用，进一步导引上模板30相对于该压制平台21呈垂直上下移动，以防止上模冲31偏离了模腔h，而造成上模冲31断裂，模腔h被损坏的不良后果。

结合图1～图2所示，压制平台21上设有直线轨道r1和r2，直线轨道r1、r2平行且对称地设于模腔h的两侧。直线轨道r1和/或r2上设有至少一个滑块，如图2所示，本实施例中滑块的数量为4个，2个第一滑块51和1个第二滑块52和1个第三滑块53。在其他实施例中，滑块的数量为2个或更多个，对应各自动取件装置、自动加料装置和脱模剂喷涂装置的数量，分别设置滑块。在r1的第一滑块51和r2上的第一滑块51分别连接一个夹持臂61，各夹持臂61的端部均连接有凹形取件块611。其中，各夹持臂61由第三顶推气缸64驱动；具体地，夹持臂61设为第三顶推气缸64的活塞杆或与活塞杆呈直线连接。所述第三顶推气缸64、夹持臂61及其端部的凹形取件块611构成自动取件装置60。当模腔h内的粉末压制成型件压制完成后，所述压制平台21下移，将成型件露出，此时左右两侧直线轨道r1和r2上的第一滑块51移动到正对该模腔h的位置，第三顶推气缸61伸长，两个夹持臂61从两侧向成型件靠近并将成型件夹持，随着第一滑块51的移动，将粉末压制成型件移走，达到自动取件的目的。

再结合图2所示，第一滑块51、第二滑块52和第三滑块53等由一个水平驱动装置50(轨道r1侧的水平驱动装置50未绘)所驱动，该水平驱动装置设于直线轨道r1或r2的一侧，以驱动第一、第二、第三滑块51、52、53沿直线轨道r1或r2往复滑动。水平驱动装置50可为固定在压制平台21一端的伸缩气缸，或为包含了电机、齿轮和齿带的组合装置。在本实施例实施为后一种方式，同时各第一、第二、第三滑块51、52、53设有与齿带啮合的齿条。其中凹形取件块611设有弧线形开口，以与压制成型件的截面形状相吻合，实现稳固夹持取件动作，防止损失压制成型件。优选地，凹形取件块611外表面设有一层橡胶缓冲层或整体即采用橡胶材质制成，进一步保证取件时不会损伤压制制品。其中，自动取件装置60还能够夹持一块压制摩擦块的金属背板，将其放入模腔h内，因此自动取件装置60还具有加料的功能。此外，还可另外再设置一组所述自动取件装置60，或单独设置一个沿直线轨道r1或r2滑动的机械手，用于抓取该金属背板等，以代替人工加该金属背板的操作。

参见图1所示，第二顶推气缸34与上模板30之间设有脱模保护装置35，其为一中间气缸，中间气缸的缸体与第二顶推气缸34的活塞杆连接，而中间气缸的活塞杆与上模板30连接。中间气缸起到脱模保压的作用。

进一步地，在上模板30与压制平台21间设有上限位装置，其包含设于上模板靠近边缘的缓冲限位气缸321，缓冲限位气缸321包括缸体3211、活塞杆3212和调节螺栓3213，其缸体3211安装在上模板30上，活塞杆3212的下端螺纹连接调节螺栓3213。根据上模板和压制平台间距特定需要，调节该调节螺栓3213的下端至上模板30的距离，以达到限制距离的目的。

进一步地，压制平台21与中模板22之间设有下限位装置223，其包括水平安装在中模板22上的侧向限位气缸，侧向限位气缸的缸体2231固定在中模板22上，侧向限位气缸的活塞杆2232端部连接限位滑块a，压制平台21的下底面安装与限位滑块a对应的限位块b，以达到限制距离的目的。限位滑块a可依照实际需要更换。

此外，在上模板30和压制平台21间，压制平台21与中模板22间可设位置检测装置或距离感测器，如红外线测距传感器(图中未示出)，以帮助工作人员掌握上模冲31、下模冲221与模腔h的相对位置，以便于将模腔h实际压制容积调节至根据压制品的要求和粉末松散密度而计算出的模腔体积。

结合图2及图3所示，第二滑块52上进一步安装有自动加料装置70，其与第二滑块52通过支架71固定连接。自动加料装置70包含预压加料桶72，所述预压加料桶72包括一个两端为开口桶壳，该桶壳的内径小于模腔h的内径。该桶壳上方设有与该桶壳内腔匹配的压板721，该压板下底面中央具有一根中心柱722，压板由一个预压气缸723控制其上下移动。桶壳底部设有一个底板724，底板在承受超过一定压力阈值时被打开，使桶壳内的粉料被预挤压成柱状体并从桶壳底部漏出，落入模腔h中。在一个粉末压制成型件压制完成且成型件被取走后，需向模腔h加料以进行下一个成型件的压制时，第二滑块52在水平驱动装置50的驱动下移动到与模型h对齐的位置，此时预压加料桶72的底部对齐该模腔h并进行注料。通过在预压加料桶72内将粉料预挤压成团状，避免在落入模腔h的过程中，因粉料中不同成分因比重和粒径悬殊较大而导致明显分层，而分层会造成压制出的坯体中各处的成分偏析，最终烧结的制成品性能差等严重后果。

优选地，底板724上设有压力传感器(图中未示)和底板驱动装置725。底板驱动装置725可为较小的伸缩气缸。底板包括两块，左右对称地接合，将桶壳下方关闭，当桶壳内坯料对该底板724的压力达到某预设值时，该左右两侧的底板向两旁分开，将该桶壳底部打开，使被预压成柱状的粉料从该桶壳底部漏出。为了适应模腔h的结构(由于最终制成品中间要有通孔，因而模腔h或下模冲221需设置相应结构)，在压板721中央下底面设有中心柱722，中心柱722的外径应大于模腔h内模柱的外径，以便于预压成型的粉料能准确地落入模腔h内的适当位置。

结合图5所示，为进一步准确定量加料，本发明还包括供料装置80，其用于向自动加料装置70进行定量供料。供料装置80包含定容供料管81和自动称量仪82。定容供料管81包括一垂直设置的储粉管811，其上端开口对应连接大容量的粉料仓83，其下端开口对应连接自动称量仪82。该储粉管811两端开口处分别设有上气动蝶阀811a和下气动蝶阀811b，两个气动蝶阀在定容供料时，为交错间隔一时间轮换翻转打开。在实际生产中，该储粉管811的管径大小和上下气动蝶阀之间的高度、两个气动蝶阀翻转的时间间隔，根据所要压制成型的成型胚所需的粉料进行适应性更换和控制，以实现定容送料。上气动蝶阀811a和下气动蝶阀811b分别由微型气缸驱动实现翻转，微型气缸连接气站，此部分为现有技术，在此不赘述。

其中，自动称量仪82的进料口对应设于该储粉管811的下端，自动称量仪82出料口对应连接该预压加料桶72相反于该卸料口721的一端。自动称量仪82显示称量结果的显示屏或语言报数等装置，用于检验该定容供料管81输送的重量是否准确，当发现粉料量明显不足量或明显超额时，将发出相应的提示，以供做出适当的调节和控制。自动称量仪82底部具有重量传感器的电子秤，且其容纳物料的容器底部具有可控制关闭的阀门。其中，定容供料管81的上下两端分别与粉料仓83、和自动称量仪82通过快速接头连接。

其中，为减小压制平台21的升降负载，所述供料装置80可设于压制平台21一侧的支架84上，支架84独立于压制平台21而设，如可安装在成型模架20旁边的地面上，而自动称量仪82底部通过通过螺旋送料器连接预压加料桶72。为了减少粉料从自动称量仪82出来，输送到预压加料桶72的过程中，因粉料中不同成分因比重和粒径悬殊较大而导致成分偏析，本发明优选采用螺旋送料器输送，且螺旋送料器的螺距优选为0.5cm～5cm,较密的螺距可减少粉料的成分偏析。通过螺旋送料器将量好需被输送到预压加料桶72中的粉料以切割成多段的形式微分化输送，减少输送管中粉料内部的气泡或空气段，缓解粉料的成分偏析现象，有利于提高压制成型的坯体各部位粉料组分的均一性。

在一些实施例中，粉料仓83借助桁架可往复移动地悬置起来，而定容供料管81、自动称量仪82从上至下依次连接在粉料仓83下方，自动称量仪82底部通过内壁非常光滑、且倾斜角度较大的连接管连接预压加料桶72。优选地，粉料仓83可随着第二滑块52同步进行往复移动。

参见图2及图4所示，在第三滑块53上安装有脱模剂喷涂装置90，如图2所示，从前至后依次为自动加料装置70、自动取件装置60和脱模剂喷涂装置90。脱模剂喷涂装置90包括向下喷出脱模剂的喷头91和软管92，喷头91通过连接臂911固定连接于第二滑块52，软管92一端连接该喷头91，另一端连接脱模剂储罐。喷头91可将脱模剂形成喷雾，对压制成后的粉末压制件表面喷洒脱模剂。脱模剂的作用是促进已固化的制品顺利地从模腔h中分离出来，从而得到光滑平整的制件。

需要说明的是，连接第三滑块53的连接臂911和连接第二滑块52的支架71均可设置为与伸缩气缸，同时连接臂911可用于软管92的支撑和走线。

运用上述粉末物料的自动压制装置进行粉末压制成型的生产工艺，包括如下工艺步骤:

(1)调节模腔：根据所要压制的摩擦块的规格和粉末松散密度，计算模腔h的实际工作体积，使第一顶推气缸24进行升降调节中模板22上的下模冲221相对模腔h的相对位置，并移动达预定位置。

(2)注料：将较大量的摩擦块粉料以及过渡层粉料分别装入大容量的粉料仓83内，由自动称量仪82分别称取定量的摩擦块粉料和过渡层粉料进入两个预压加料桶72，通过水平驱动装置50驱动两个预压加料桶72依次移至模腔h上方，卸料气缸723打开卸料板722，使得摩擦块粉料和过渡层粉料依次注入模腔h内，再由自动取件装置60夹持一块金属背板，放置到模腔h内的粉料最顶层，完成注料。

(3)压制：在注料动作完成后，通过位置检测装置或距离感测器、上下限位装置32、223来检测上下模冲31、221与模腔h的相对位置，在第二顶推气缸34下达到合适的相对位置，再由第二顶推气缸34驱动上模板30，利用上模冲31对模腔h内的粉末物料进行成型保压，达到设定的保压压力及保压时间后，开始自动脱模。

(4)脱模：保压结束后，脱模保护装置35继续压在上模板30上，然后模腔h在第一顶推气缸24作用下，压制件露出模腔h，上模冲31自动回程，进而由自动取件装置60的夹持臂61将压制件夹持移出。

(5)喷涂脱模剂：取件完成后，通过脱模剂喷涂装置90的喷头91对模腔h内喷涂脱模剂。

本发明的粉末物料的自动压制装置，用于粉末物料的压制成型，可用于制作摩擦块，具有大大降低人力成本、提高产品良率，提高产品质量稳定性和提高生产效率的技术效果。