专利名称：粘结永磁体电动注射成形方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及粘结永磁体加工的注射成形技术，具体是一种粘结永磁体电动 注射成形方法及其装置，通过对粘结永磁体注射成形过程的改进而提高磁体的 性能与质量。
背景技术：
以钕铁硼为代表的称为第三代稀土永磁材料，在计算机、汽车工业和信息 产业中的需求日益增加。市场对磁体的尺寸要求越来越小，精度要求越来越高, 形状要求越来越复杂，传统的粉末冶金压制成形制造技术已无法满足要求。将 粉末注射成形技术应用于磁性材料加工行业，不仅可以直接大批量生产各种形 状复杂的磁体，而且由于注射成形过程中磁体粉末被熔融的有机粘结剂所包围， 在磁场作用下容易产生转动而达到高取向度，从而获得具有高性能的磁性粉末 注射成形永磁材料产品。
粘结永磁体注射成形技术综合了粉末冶金技术与聚合物注射成型技术的优 点，与传统模压成形技术相比，产品尺寸精度高，磁性能与力学性能好，废品 率低，在加工几何形状复杂、组织结构均匀、高性能近净形零件方面优势显著。 但是，目前对粘结永磁体的注射成形采用传统的液压注射成形方法，使用复杂 的液压系统进行能量的传递与过程的控制，因此存在一些明显的不足之处(1) 注射成形装置的结构复杂且体积与重量庞大；(2)液压控制系统的稳定性和可 靠性较差；(3)粘结永磁体产品在注射成形过程中能量的消耗大；(4)粘结永 磁体产品的注射成形周期较长；(5)工作噪声和对环境污染大；(6)成形产品 的磁性能和尺寸精度较低且成本高。
发明内容
本发明的目的是针对目前粘结永磁体注射成形过程中存在的问题，提供一 种粘结永磁体电动注射成形的方法，采用电动驱动方式取代液压驱动，应用高 精度控制性能的伺服电机和新型机械传动机构作为驱动系统。
本发明的目的还在于提供所述方法使用的粘结永磁体电动注射成形装置。
本发明的粘结永磁体电动注射成形方法，是通过交流伺服电机驱动同步齿 形带与滚珠丝杠，完成螺杆对粘结永磁体混合喂料的塑化计量、无级注射充模 和保压补缩，实现粘结永磁体注射成形过程中的低能耗、低噪音和高控制精度， 以及产品的高磁性能、高尺寸精度和短成形周期。
本发明的粘结永磁体电动注射成形装置主要由机头、加热器、螺杆、料筒、 料斗、前座、同步齿形带、传动轴、注射座、电机、滚珠丝杠、后座、联轴器 构成。粘结永磁体电动注射成形装置由三台电机控制通过同步齿形带与螺杆 相连的电机称为塑化伺服电机，其作用是驱动螺杆旋转，把料筒中的磁体粉末 熔融并向前输送；通过同步齿形带和滚珠丝杠与注射座相连的电机称为注射伺 服电机，它通过传动轴驱动螺杆向前注射运动或向后塑化运动；移动电机通过 联轴器和滚珠丝杠驱动后座而使整个射台作往复移动。
当料筒中粘结永磁体熔融喂料的压力达到设定值时注射伺服电机负荷增加 而导致其电流相应增大，使注射伺服电机产生反转驱动螺杆后退实现粘结永磁 体混合喂料的塑化计量，当料筒中粘结永磁体熔融喂料达到塑化计量值时注射 伺服电机正转驱动同步齿形带与滚珠丝杠，利用传动轴使螺杆产生轴向前进实 现对粘结永磁体混合喂料的无级注射充模与保压补縮。
注射座采用一个滚珠丝杠对中驱动，使得注射丝杠与塑化螺杆同轴，而且 安装在注射座的塑化伺服电机与安装在后座的注射伺服电机采用对称布置形式，前座和后座采用两个对称导杆支承注射座。
本发明的特点在于粘结永磁体熔融喂料在注射成形过程中采用无级注射， 通过检测注射压力的变化，并结合模具结构形状，实时调节注射速度以获得模 腔内稳定的熔体流速。所谓"无级"是针对目前注射成形为多级有固定分段而 言，无级就是没有具体的分级分段，其分级是根据模腔形状的变化实时调整注 射速度。调节注射压力变化的上限值大小，可以改变注射速度调节的次数。增 大注射压力变化的上限值则减少分级，减小注射压力变化的上限值则增加分级， 通过改变注射级数而调整成形产品的精度。在粘结永磁体电动注射成形装置中，
利用伺服电机的速度控制特性对伺服电机进行无级调速，采用模糊PID控制方 法并结合模腔结构形状调节注射速度，根据实时检测出来的注射压力实现无级 注射，从而避免多级注射固定分级方法所造成磁体产品的飞边、欠注、凹陷、 龟裂等缺陷，有效抑制模具型腔不定性的影响。
本发明与现有技术相比具有如下优点
(1) 驱动系统全部电动化，对加工洁净度要求很高的粘结永磁体产品十分 有利。驱动电机只在执行机构动作时才运转，无液压装置的冷却系统，有利于 节能降耗。伺服电机运转时无流动损失和控制损失，磁滞损失极低，且滚珠丝 杠的摩擦阻力极小，因此整个装置的效率远超过液压驱动。
(2) 采用交流伺服电机驱动同步齿形带和滚动丝杠，应用多单片机分布式 控制系统，通过主单片机数据总线向从单片机发送指令，实现对各个工艺环节 的精确控制，因此塑化的稳定性和注射的重复精度大大提高，使注射成形磁体 的精密性和可靠度很高。
(3) 电动注射成形装置分别由多个独立的伺服电机来完成塑化、无级注射、保压等工艺，与传统液压注射成形装置相比其注射成形周期大大縮短。电动注 射成形装置具有高注射速度，从而使粘结永磁体的注射效率和成形速率提高， 产品成本降低。
(4)伺服电机具有噪音低、惯性小、加减速控制容易的特性，更易设定激 活及停止斜率且激活振动低，故其速度控制的特性好、范围大，而且伺服电机 控制的注射压力和注射速度变化时间非常短，从高速向低速的转换平滑，动态 响应特性很好，特别适合精密粘结永磁体的注射成形。
图1为本发明装置的结构示意图。
图2是图1中传动轴的结构示意图。
图3是图1中注射座的结构示意图。
图4是图1中注射丝杠的结构示意图。
图5是图1中后座的结构示意图。
图6是图1中前座的结构示意图。
具体实施例方式
图1是本发明所述方法使用的装置结构示意图。该装置主要由机头(1)、 加热器(2)、螺杆(3)、料筒(4)、料斗(5)、前座(6)、同步齿形带(7、 15)、 传动轴(8)、注射座(9)、电机(10、 12、 17)、滚珠丝杠(11、 13)、后座(14)、 联轴器(16)构成。粘结永磁体电动注射成形装置由三台电机控制通过同步 齿形带与螺杆相连的电机称为塑化伺服电机，其作用是驱动螺杆旋转，把料筒 中的磁体粉末熔融并向前输送；通过同步齿形带和滚珠丝杠与注射座相连的电 机称为注射伺服电机，它通过传动轴驱动螺杆向前注射运动或向后塑化运动； 移动电机通过联轴器和滚珠丝杠驱动后座而使整个射台作往复运动。
料筒上方安装加热器和料斗，塑化伺服电机驱动同步齿形带使料筒内的螺
杆产生圆周旋转，当料筒中粘结永磁体熔融喂料的压力达到设定值时，由于注 射伺服电机负荷的增加而导致其电流相应增大到对应值，从而使注射伺服电机 产生反转，驱动螺杆后退而实现粘结永磁体混合喂料的塑化计量。当料筒中粘 结永磁体熔融喂料达到塑化计量值时，注射伺服电机正转，驱动同步齿形带与 滚珠丝杠，利用传动轴使螺杆产生轴向前进而实现对粘结永磁体混合喂料的无 级注射充模与保压补縮。
图2是本发明装置中传动轴的结构示意图，转轴(18)采用滚动轴承(20、 21、 22)支承以传递运动和动力，轴承座(19)通过螺钉与注射座(图3)相连。 图4是本发明装置中注射丝杠的结构示意图，螺母(23)通过螺钉与注射座相 连，丝杠(24)采用滚动轴承支承在后座(图5)上。由于注射座采用一个滚珠 丝杠对中驱动，使得注射丝杠与塑化螺杆同轴，而且安装在注射座的塑化伺服 电机与安装在后座的注射伺服电机采用对称布置形式，前座(图6)和后座采用 两个对称导杆支承注射座，因此整个装置不仅结构对称性好、受力均衡、结构 紧凑，而且运动平稳性和注射精度高。
粘结永磁体熔融喂料在注射成形过程中采用无级注射，通过检测注射压力 的变化，并结合模具结构形状，实时调节注射速度以获得模腔内稳定的熔体流 速，避免了多级注射固定分级方法造成的飞边、欠注、凹陷、龟裂等缺陷。
装置的工作过程描述如下-
移动电机(17)通过联轴器(16)使滚珠丝杠(13)转动，利用后座(14). 使整个射台向前移动至机头(1)的喷嘴与模具浇口紧密接触。塑化伺服电机(10) 通过同步齿形带(7)驱动带轮，再通过键连接利用传动轴(8)中的转轴(18) 使料筒(4)内的螺杆(3)产生圆周旋转运动，实现磁体粉末熔融并向前输送。 当料筒(4)中粘结永磁体熔融喂料的压力达到设定值时，由于注射伺服电机(12)
负荷的增加而导致其电流相应增大到对应值，从而使注射伺服电机(12)产生 反转，通过同步齿形带(15)使滚珠丝杠(11)转动，利用注射座(9)和传动 轴(8)驱动螺杆(3)沿轴向后退而实现粘结永磁体混合喂料的塑化计量。当 粘结永磁体熔融喂料达到塑化计量值时，塑化伺服电机(10)停止转动，注射 伺服电机(12)正转，驱动同步齿形带(15)与滚珠丝杠(11)，利用注射座(9) 和传动轴(8)使螺杆(3)沿轴向前进，通过机头(1)实现快速无级注射，完 成注射装置螺杆(3)对粘结永磁体混合喂料的注射充模和保压补縮。磁体混合 喂料由支承在前座(6)上的料斗(5)加入，通过热电偶控制加热器(2)的接 通与断开以及冷却介质的流速，实现对磁体混合喂料温度的精确控制。
权利要求
1、一种粘结永磁体电动注射成形方法，其特征是通过交流伺服电机驱动同步齿形带与滚珠丝杠，完成螺杆对粘结永磁体混合喂料的塑化计量、无级注射充模和保压补缩，实现粘结永磁体注射成形过程中的低能耗、低噪音和高控制精度，以及产品的高磁性能、高尺寸精度和短成形周期。
2、 一种实现权利要求1所述方法的装置，其特征是主要由机头、加热器、螺杆、 料筒、料斗、前座、同步齿形带、传动轴、注射座、电机、滚珠丝杠、后座、 联轴器构成，并且由三台电机控制，塑化伺服电机驱动螺杆旋转并把料筒中的 磁体粉末熔融向前输送，注射伺服电机通过传动轴驱动螺杆向前注射运动或向 后塑化运动，移动电机使整个射台作往复移动。
3、 根据权利要求2所述的电动注射成形装置，其特征在于当料筒中粘结永磁体 熔融喂料的压力达到设定值时注射伺服电机负荷增加使其电流相应增大，注射 伺服电机产生反转驱动螺杆后退实现磁体喂料的塑化计量，当料筒中粘结永磁 体熔融喂料达到塑化计量值时注射伺服电机正转驱动同步齿形带与滚珠丝杠， 利用传动轴使螺杆产生轴向前进实现磁体喂料的无级注射充模与保压补縮。
4、 根据权利要求2所述的电动注射成形装置，其特征在于注射座采用一个滚珠 丝杠对中驱动，使得注射丝杠与塑化螺杆同轴，而且安装在注射座的塑化伺服 电机与安装在后座的注射伺服电机采用对称布置形式，前座和后座采用两个对 称导杆支承注射座。
5、 根据权利要求2所述的电动注射成形装置，其特征在于粘结永磁体熔融喂料 在注射成形过程中采用无级注射，通过检测注射压力的变化，并结合模具结构 形状，实时调节注射速度以获得模腔内稳定的熔体流速。
全文摘要
本发明涉及粘结永磁体电动注射成形方法及其装置，所述方法是通过交流伺服电机驱动同步齿形带与滚珠丝杠，完成螺杆对粘结永磁体混合喂料的塑化计量、无级注射充模和保压补缩；所述装置主要由螺杆、料筒、同步齿形带、传动轴、电机、滚珠丝杠构成，当料筒中粘结永磁体熔融喂料的压力达到设定值时注射伺服电机负荷增加使其电流相应增大，注射伺服电机产生反转驱动螺杆后退实现磁体喂料的塑化计量，当料筒中粘结永磁体熔融喂料达到塑化计量值时注射伺服电机正转驱动同步齿形带与滚珠丝杠，利用传动轴使螺杆产生轴向前进实现磁体喂料的无级注射充模与保压补缩。本发明整个装置的结构对称性和运动平稳性好，能耗低，注射成形周期短，产品的磁性能和尺寸精度高。
文档编号H01F41/02GK101197208SQ20071003090
公开日2008年6月11日 申请日期2007年10月17日 优先权日2007年10月17日
发明者杜遥雪 申请人:五邑大学