一种磁性产品成型系统的制作方法

本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种磁性产品成型系统。

背景技术：

随着工业的发展，我国已成为磁性材料生产大国，磁性材料的制作需要含水料浆的制备、湿压成型、烧结、磨加工、分检、包装几大工序，湿压成型是所有工序中最关键的工序，所以湿压成型压机备受生产企业关注。国内普遍使用的压制工艺为上压浮动式，料浆压制成型过程中的状态，制约了产品磁性能最高只能达到9等级。上油缸压迫模具型腔向下浮动，下模头固定不动，迫使型腔容积减少，使永磁料浆中的水分被挤出而成型。然而这种浮动式湿压成型液压机，当型腔浮动下压时，含水料浆及物料颗粒向下运动，而水分则向上走被挤压出来，水分的走向和物料颗粒的运动方向正好相反，加之磁瓦形生坯成型时外弧表面先达到密度，水分被穿越其外弧高密度层，除成型时间长外，而更为重要的是水分强行穿越外弧时容易造成坯件裂纹等缺陷，使生坯质量差。同时，由于型腔浮动，很难准确控制型腔内料浆的装料高度，成型的生坯厚度偏差较大，一致性差。

原料料浆中含水率较高，上油缸压迫模具型腔向下浮动时，走水量大，且浮动行程大，产品成型慢，效率低，水分的强行穿越影响充磁效果；模腔密封效果差，影响料浆输料和送料的压力，同时也影响产品成型后的密度，易产生残次品，产品成型率低。

由于上压浮动式成型的特性，加上采用位置精度较低接近开关控制，使得产品成型后的生坯厚度误差大于0.50毫米，增加了后道工序的工作量，同时造成了原材料的浪费。存在压制工序时间长、材料浪费、产品尺寸精度低、质量差、设备损耗率大、功率消耗大。国外相似液压机产品存在问题：a、工作压力大于31MP磁性材料技术，极限工况下，设备元件损耗大，无法正常达到标准压制力；b、填料系统设计缺陷，造成原材料料浆渗进液压油，从而损伤设备；c、取坯系统为减速机链式结构，定位误差大，生产小型产品时，因为位置偏差而产生程序断链，不能正常生产；d、产品脱出时无平衡系统，产生成品偏压损坏；e、模面清洗液压驱动，功率达到22kW，用电浪费严重。

中国发明专利，申请号为：201210279140.8，公开日：2014.07.02，公开了一种液压机，包括冲液阀、主油缸、上横梁、立柱、滑块、浮动工作台、上模板、上压柱、上压头、阴模、下压头、下压柱、下模板、下横梁、电气控制柜(内含触摸屏及PLC)、油箱、液压站、浮动油缸、电机及液压泵、液压阀体、底座和冲液油箱。其不足之处在于：虽然也是浮动式液压机，但并未考虑产品成型时压力和密封效果。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术的磁性料浆在产品成型后的生坯厚度误差大的问题，本发明提供了一种磁性产品成型系统。它可以降低磁性产品的成型误差，提高产品成型率。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种磁性产品成型系统，包括位于机身内的模架，活塞位于模架底部，模架顶部为充磁装置，充磁装置顶部为上活塞，还包括注料装置，注料装置内设有推料装置，推料装置与注料料斗连通，注料料斗出口与模架连通。

优选地，所述的注料装置还包括注料料斗、搅拌器和电机，搅拌器位于注料料斗内，电机架设在注料料斗上方，电机驱动搅拌器运动。

优选地，在注料料斗出口与模架连通的磁性料浆输送管路上设有推料装置，推料装置上设有大功率输送泵。

优选地，所述的活塞与模架底部密封连接，密封结构为阿基米德螺旋密封与迷宫密封的组合，阿基米德螺旋密封位于迷宫密封上部。

优选地，所述的迷宫密封包括密封法兰一、密封法兰二和软密封一，所述密封法兰一的一侧开有方形迷宫凹槽，密封法兰一与密封法兰二相对的一侧开有方形迷宫凸起，方形迷宫凹槽和方形迷宫凸起啮合式连接形成迷宫密封；所述密封法兰一和活塞固定连接处设置软密封一。

优选地，所述阿基米德螺旋密封从上至下依次包括V型密封圈、螺旋密封圈、隔套、V型密封圈和定位套，V型密封圈、定位套和隔套的内圆面均与活塞紧配式连接，外圆面与模架底部连接，定位套的下部为迷宫密封。

优选地，所述隔套的两端的上下圆面均设置软密封二。

优选地，V型密封圈在活塞径向上层层叠加在一起。

优选地，所述的模架包括上模架和下模架，上模架和下模架之间为模腔，活塞与下模架连接，活塞底部为下油缸，注料料斗出口与模架的模腔连通。

一种磁性产品成型工艺，其特征在于：

A、构建以上所述的一种磁性产品成型系统，

B、送料：电机驱动搅拌器在注料装置内的注料料斗内搅拌磁性料浆，注料料斗利用推料装置的大功率输送泵的作用，将含水率为28％-36％的磁性料浆，通过磁性材料输送管道向模架的模腔内注入磁性材料，模腔内注满料浆后，关闭模腔的料浆输送入口；

C、高压密封压制并充磁：泵站通过充液装置驱动上活塞向下移动，上活塞下移推动充磁装置下移，充磁装置底部推动上模架下移合模，将模腔内磁性料浆中的多余水分挤出来，水分通过上模架上的滤孔排放出去，同时充磁装置对磁性材料进行充磁，下模架受上模架以及模腔内的磁性材料的挤压作用下移至最低位置，下模架底部与活塞连接，活塞外围的阿基米德螺旋密封与迷宫密封组合的密封结构防止磁性料浆外泄，在下模架运动过程中起到密封作用，保证模腔内的压力状态；

D、脱模：上模架下移合模后，模腔内的磁性材料去水，成型的产品到指定尺寸后，上模架停止下移，液压系统通过下油缸驱动活塞上移，与活塞连接的下模架向上移动，同时，模腔内的成型产品、上模架和充磁装置均上移，当成型的产品到达与皮带输送机同一平面时，活塞停止动作，下模架停止位移；

E、取坯：将成型的产品转移到皮带输送机上。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明利用注料料斗内的推料装置，利用泵压作用可以将含水率低(现有技术一般为32％-36％，本申请中为28％-36％，具体使用时可以为28％、29％、30％、35％或36％)的磁性料浆输送到模架中成型速度快，成型效率高，产品一致性好，无缺陷；

(2)本发明采用液压系统补偿控制原理，根据产品要求尺寸与模架的模腔内压力和活塞位置有关，在产品尺寸上加上活塞的缓冲行程误差，即当模腔内压力和活塞位置均达到指定值时，利用活塞的缓冲行程误差达到产品要求尺寸，即将活塞的缓冲行程误差补偿进去，提前预防活塞的缓冲行程误差对产品成型尺寸的影响，降低厚度误差。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的活塞密封结构示意图；

图4为图3的A-A示意图；

图5为图3的B-B示意图。

示意图中的标号说明：

1、机身；11、密封法兰一；12、密封法兰二；3、定位套；4、螺旋密封圈；41、V型密封圈；5、隔套；6、软密封一；7、软密封二；8、活塞；131、线包；132、充磁体；133、线包固定装置；141、卷纸；151、注料料斗；16、模架；161、上模架；162、下模架；81、编码器；82、下油缸；83、上活塞；91、泵站；92、充液装置；93、管路；10、皮带输送机。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图1-5及实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合附图1、2、3、4、5，一种磁性产品成型系统，包括位于机身1内的模架16，活塞8位于模架16底部，模架16顶部为充磁装置，充磁装置顶部为上活塞83，还包括注料装置，注料装置内设有推料装置，推料装置与注料料斗151连通，注料料斗151出口与模架16连通。

利用注料料斗151内的推料装置，利用泵压作用可以将含水率低(现有技术一般为32％-36％，本申请中为28％-36％，具体使用时可以为28％、29％、30％、35％或36％)的磁性料浆输送到模架16中成型速度快，成型效率高，产品一致性好，无缺陷。

所述的注料装置还包括注料料斗151、搅拌器和电机，搅拌器位于注料料斗151内，电机架设在注料料斗151上方，电机驱动搅拌器运动。

搅拌器不断对注料料斗151内的料浆搅拌，以使磁性材料含水率一致，确保最终产品成型的尺寸和性能的一致性。

在注料料斗151出口与模架16连通的磁性料浆输送管路上设有推料装置，推料装置上设有大功率输送泵。

推料装置上的大功率输送泵将注料料斗151内流出的磁性料浆，强力推入到模架16内，为产品成型提供一定压力，通过强压的作用，减少磁性材料输送所花费的时间，提高生产效率，同时大功率输送泵，降低了对磁性料浆含水率的要求，可以用于更低含水率的磁性料浆的输送，低至28％。

所述的活塞8与模架16底部密封连接，密封结构为阿基米德螺旋密封与迷宫密封的组合，阿基米德螺旋密封位于迷宫密封上部。

密封的作用一方面使模架16内保持高压，高压本身会降低磁性产品的含水率要求，更低的含水率的磁性料浆均可在模架16内成型，另一方面，在压制同样的产品时，含水率低的磁性材料在模架16内占用的空间小，从而减少了压制过程的行程，提高了工作效率。

所述的迷宫密封包括密封法兰一11、密封法兰二12和软密封一6，所述密封法兰一11的一侧开有方形迷宫凹槽，密封法兰一11与密封法兰二12相对的一侧开有方形迷宫凸起，方形迷宫凹槽和方形迷宫凸起啮合式连接形成迷宫密封；所述密封法兰一11和活塞8固定连接处设置软密封一6。

所述方形迷宫凹槽和方形迷宫凸起的数量各为3个，一一对应啮合式连接,迷宫密封是一种机械密封方式，曲折的密封接触面，延长了料浆外渗的行程和难度，起到密封的效果。

所述阿基米德螺旋密封从上至下依次包括V型密封圈41、螺旋密封圈4、隔套5、V型密封圈41和定位套3，V型密封圈41、定位套3和隔套5的内圆面均与活塞8紧配式连接，外圆面与模架16底部连接，定位套3的下部为迷宫密封。

阿基米德螺旋密封为软密封，利用V型密封圈41和螺旋密封圈4曲折连接面结构，进一步增大了料浆渗漏到外部的行程，密封效果好，使得模架16内的压力较大，提高了成型质量。

所述隔套5的两端的上下圆面均设置软密封二7；V型密封圈41在活塞8径向上层层叠加在一起。

V型密封圈41曲折连接面结构，进一步增大了料浆渗漏到外部的行程，密封效果好，使得模架16内的压力较大，提高了成型质量。

所述的模架16包括上模架161和下模架162，上模架161和下模架162之间为模腔，活塞8与下模架162连接，活塞8底部为下油缸82，注料料斗151出口与模架16的模腔连通。

注料料斗151内的磁性料浆由推料装置输送至模架16的模腔内，上活塞83下移，推动上模架161下移压制模腔内的磁性材料，压制成型后，上活塞83上移，液压系统控制下油缸82注油，驱动活塞8上移，产品脱模。

实施例2

本实施例的一种磁性产品成型系统同实施例1，本实施例的一种磁性产品成型工艺，其步骤为：

A、构建实施例1所述的一种磁性产品成型系统，

B、送料：电机驱动搅拌器在注料装置内的注料料斗151内搅拌磁性料浆，注料料斗151利用推料装置的大功率输送泵的作用，将含水率为28％-36％的磁性料浆，通过磁性材料输送管道向模架16的模腔内注入磁性材料，模腔内注满料浆后，关闭模腔的料浆输送入口；

C、高压密封压制并充磁：泵站91通过充液装置93驱动上活塞83向下移动，上活塞83下移推动充磁装置下移，充磁装置底部推动上模架161下移合模，将模腔内磁性料浆中的多余水分挤出来，水分通过上模架161上的滤孔排放出去，同时充磁装置对磁性材料进行充磁，下模架162受上模架161以及模腔内的磁性材料的挤压作用下移至最低位置，下模架162底部与活塞8连接，活塞8外围的阿基米德螺旋密封与迷宫密封组合的密封结构防止磁性料浆外泄，在下模架162运动过程中起到密封作用，保证模腔内的压力状态；

D、脱模：上模架161下移合模后，模腔内的磁性材料去水，成型的产品到指定尺寸后，上模架161停止下移，液压系统通过下油缸82驱动活塞8上移，与活塞8连接的下模架162向上移动，同时，模腔内的成型产品、上模架161和充磁装置均上移，当成型的产品到达与皮带输送机10同一平面时，活塞8停止动作，下模架162停止位移；

E、取坯：将成型的产品转移到皮带输送机10上。

本发明利用推料装置的作用可以将含水率较高的料浆输送至模腔内，增大了模腔内的压力，另外，活塞8的密封结构进一步确保了压力不外泄，进一步保证了模腔内的磁性材料始终处于高压状态，这样可以保证压制过程行程小，减少压制时间，水分含量少，使的磁性分布更为均匀，减小压制阻力，高效节能，另外，含水率低的磁性料浆，以及压力恒定且高压的模腔，因为密封效果好，压制时模架16压制行程小，成型产品的尺寸更为精确，最终均致使成型的产品尺寸误差小，一致性好。

实施例3

本实施例的一种磁性产品成型系统包括下限位装置，包括位于机身1内的模架16，活塞8位于模架16底部，模架16顶部为充磁装置，充磁装置顶部为上活塞83，还包括编码器、压力传感器和液压系统，编码器位于活塞8内，压力传感器位于模架16的模腔内，编码器和压力传感器均与液压系统连接，液压系统与下油缸82连接，下油缸82驱动活塞8。

现有技术中产品停止压制以后，模架16由于受到活塞8的驱动力的作用，速度不能立即降为零，活塞8有一个缓冲阶段，是活塞8的缓冲行程误差，在这段时间里，模架16因为具备一定的位移速度继续压制，导致产品成型后误差大，达到±0.5mm，有时甚至是±10mm，造成原材料的浪费，厚度误差大，合格率低，烧结后，需要磨床磨削量大，废料较多，加工时间长，生产效率低。

而本申请采用液压系统补偿控制原理，根据产品要求尺寸与模架16的模腔内压力和活塞8位置有关，在产品尺寸上加上活塞8的缓冲行程误差，即当模腔内压力和活塞8位置均达到指定值时，利用活塞8的缓冲行程误差达到产品要求尺寸，即将活塞8的缓冲行程误差补偿进去，提前预防活塞8的缓冲行程误差对产品成型尺寸的影响，降低厚度误差。

在液压系统中预设模腔内压力大小和活塞8位置，在压制过程中，模腔内的压力传感器将模腔内的实时压力传递到液压控制系统，液压控制系统与预设压力相比较，活塞8内的编码器将活塞8的位置信号不断传输给液压控制系统，液压控制系统与预设活塞8位置相比较，当压力传感器检测到的压力和编码器检测到的位置信号分别与预设压力和活塞8的位置大小相同时，液压控制系统向活塞8发出指令，停止向活塞8施加驱动力，活塞8因存在缓冲行程误差继续运动压制产品，因在预设压力和活塞8的位置时已考虑该部分，所以，正好起到补偿作用，抵消该缓冲行程误差所带来的产品成型误差，采用这种方式可将生坯产品误差控制在±0.1mm，烧结后的产品误差控制在±0.01mm，降低了磨床的磨削量，节省了原料，节省了加工时间，提高了生产效率。

所述的模架16包括上模架161和下模架162，上模架161和下模架162之间为模腔，活塞8与下模架162连接，活塞8底部为下油缸82，注料料斗151出口与模架16的模腔连通。

注料料斗151内的磁性料浆由推料装置输送至模架16的模腔内，上活塞83下移，推动上模架161下移压制模腔内的磁性材料，压制成型后，上活塞83上移，液压系统控制下油缸82注油，驱动活塞8上移，产品脱模。

还包括泵站91、充液装置92和管路93，泵站91位于地平面上，机身1旁边，泵站91通过管路93与充液装置92连通，充液装置92与上活塞83连接，泵站91与液压控制系统连接。

所述的充磁装置包括充磁体132、线包131和线包固定装置133，所述的充磁体132缠绕有线包131，充磁体132和线包131均位于线包固定装置133之上。

液压控制系统向线包131通电后，充磁体132排布磁性，向产品充磁。

所述的充磁体132为超级纯铁。普通碳钢的气隙阻碍导磁，线包131为充磁线圈，超级纯铁的导磁排列均匀，磁场强度大。

还包括皮带输送机10，所述的皮带输送机10位于模架16的一侧。皮带输送机10用于输送压制成型后的生坯，送去烧结及后续处理。

还包括卷纸装置，所述的卷纸装置包括卷纸141和两对辊轮，在机身两侧上分别设有一对辊轮，每对辊轮的外圆周上下相切，两对辊轮的相切线在同一条线上，且高于皮带输送机10所在水平面，卷纸141位于两对辊轮的相切线上。

卷纸装置还包括卷纸辊，泵站91和注料装置分别位于机身1的两侧，泵站91靠近机身1的一侧设有卷纸辊，注料装置的注料料斗151靠近机身1的一侧设有卷纸辊，卷纸141从其中一个卷纸辊穿过一对辊轮的切线，经过充磁装置下方，再经过另一对辊轮，到达另一个卷纸辊上。

所述的注料装置还包括注料料斗151、搅拌器和电机，搅拌器位于注料料斗151内，电机架设在注料料斗151上方，电机驱动搅拌器运动，在注料料斗151出口与模架16连通的磁性料浆输送管路上设有推料装置，推料装置上设有大功率输送泵。

实施例4

本实施例的一种磁性产品成型系统的下限位装置的下限位方法，其步骤为：

A、构建实施例3所述的一种磁性料浆成型的下限位装置，在液压系统中预设模腔内压力大小和活塞8位置；

B、送料：电机驱动搅拌器在注料装置内的注料料斗151内搅拌磁性料浆，注料料斗151利用推料装置的大功率输送泵的作用，将含水率为28％-36％的磁性料浆，通过磁性材料输送管道向模架16的模腔内注入磁性材料，模腔内注满料浆后，关闭模腔的料浆输送入口；

C、高压密封压制：泵站91通过充液装置93驱动上活塞83向下移动，上活塞83下移推动充磁装置下移，充磁装置底部推动上模架161下移合模，将模腔内磁性料浆中的多余水分挤出来，水分通过上模架161上的滤孔排放出去，下模架162受上模架161以及模腔内的磁性材料的挤压作用下移至最低位置，下模架162底部与活塞8连接，活塞8外围的阿基米德螺旋密封与迷宫密封组合的密封结构防止磁性料浆外泄，在下模架162运动过程中起到密封作用，保证模腔内的压力状态；

D、充磁：在压制的同时充磁装置对磁性材料进行充磁，液压控制系统对线包131通电后，充磁体132排布磁性，在压制的同时向产品充磁；

E、补偿控制：上模架161下移合模后，模腔内的磁性材料去水，成型的产品到指定尺寸后，上模架161停止下移，液压系统通过下油缸82驱动活塞8上移，与活塞8连接的下模架162向上移动，同时，模腔内的成型产品、上模架161和充磁装置均上移，在压制过程中，模腔内的压力传感器将模腔内的实时压力传递到液压控制系统，液压控制系统与预设压力相比较，活塞8内的编码器将活塞8的位置信号不断传输给液压控制系统，液压控制系统与预设活塞8位置相比较，当压力传感器检测到的压力和编码器检测到的位置信号分别与预设压力和活塞8的位置大小相同时，液压控制系统向活塞8发出指令，停止向活塞8施加驱动力，活塞8因存在缓冲行程误差继续运动压制产品，因在预设压力和活塞8的位置时已考虑该部分，所以，正好起到补偿作用，抵消该缓冲行程误差所带来的产品成型误差，下模架162受到活塞8缓冲行程误差的影响逐渐停止位移；

F、取坯：将成型的产品转移到皮带输送机10上。

实施例5

本实施例的一种磁性产品成型系统对应的一种浮动式液压机，包括位于机身1内的模架16，活塞8位于模架16底部，模架16顶部为充磁装置，充磁装置顶部为上活塞83，还包括注料装置，注料装置内设有推料装置，推料装置与注料料斗151连通，注料料斗151出口与模架16连通；

还包括编码器、压力传感器和液压系统，编码器位于活塞8内，压力传感器位于模架16的模腔内，编码器和压力传感器均与液压系统连接，液压系统与下油缸82连接，下油缸82驱动活塞8。

所述的模架16包括上模架161和下模架162，上模架161和下模架162之间为模腔，活塞8与下模架162连接，活塞8底部为下油缸82，注料料斗151出口与模架16的模腔连通。

还包括泵站91、充液装置92和管路93，泵站91位于地平面上，机身1旁边，泵站91通过管路93与充液装置92连通，充液装置92与上活塞83连接，泵站91与液压控制系统连接。

还包括卷纸装置，所述的卷纸装置包括卷纸141和两对辊轮，在机身两侧上分别设有一对辊轮，每对辊轮的外圆周上下相切，两对辊轮的相切线在同一条线上，且高于皮带输送机10所在水平面，卷纸141位于两对辊轮的相切线上。

所述的活塞8与模架16底部密封连接，密封结构为阿基米德螺旋密封与迷宫密封的组合，阿基米德螺旋密封位于迷宫密封上部。

所述阿基米德螺旋密封从上至下依次包括V型密封圈41、螺旋密封圈4、隔套5、V型密封圈41和定位套3，V型密封圈41、定位套3和隔套5的内圆面均与活塞8紧配式连接，外圆面与模架16底部连接，定位套3的下部为迷宫密封。

所述的模架16包括上模架161和下模架162，上模架161和下模架162之间为模腔，活塞8与下模架162连接，活塞8底部为下油缸82，注料料斗151出口与模架16的模腔连通。

所述的充磁装置包括充磁体132、线包131和线包固定装置133，所述的充磁体132缠绕有线包131，充磁体132和线包131均位于线包固定装置133之上。

所述的注料装置还包括注料料斗151、搅拌器和电机，搅拌器位于注料料斗151内，电机架设在注料料斗151上方，电机驱动搅拌器运动，在注料料斗151出口与模架16连通的磁性料浆输送管路上设有推料装置，推料装置上设有大功率输送泵。

实施例6

一种磁性产品成型系统对应的一种浮动式液压机的工作方法，其步骤为：

A、构建实施例5所述的一种浮动式液压机，在液压系统中预设模腔内压力大小和活塞8位置；

B、送料：电机驱动搅拌器在注料装置内的注料料斗151内搅拌磁性料浆，注料料斗151通过磁性材料输送管道向模架16的模腔内注入磁性材料；

C、高压密封压制：泵站91通过充液装置93驱动上活塞83向下移动，上活塞83下移推动充磁装置下移，充磁装置底部推动上模架161下移合模，将模腔内磁性料浆中的多余水分挤出来，水分通过上模架161上的滤孔排放出去；

D、充磁：在压制的同时充磁装置对磁性材料进行充磁，液压控制系统对线包131通电后，充磁体132排布磁性，在压制的同时向产品充磁；

E、补偿控制：在压制过程中，模腔内的压力传感器将模腔内的实时压力传递到液压控制系统，液压控制系统与预设压力相比较，活塞8内的编码器将活塞8的位置信号不断传输给液压控制系统，液压控制系统与预设活塞8位置相比较，当压力传感器检测到的压力和编码器检测到的位置信号分别与预设压力和活塞8的位置大小相同时，液压控制系统向活塞8发出指令，停止向活塞8施加驱动力，活塞8因存在缓冲行程误差继续运动压制产品，因在预设压力和活塞8的位置时已考虑该部分，所以，正好起到补偿作用，抵消该缓冲行程误差所带来的产品成型误差，下模架162受到活塞8缓冲行程误差的影响逐渐停止位移；

F、取坯：将成型的产品转移到皮带输送机10上。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。