CN108723326B - 一种去除mim生坯披锋的设备和工艺 - Google Patents
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Abstract
一种去除MIM生坯披锋的设备及工艺，该设备包括除毛刺机构，所述除毛刺机构包括空气压缩系统、冷干机、刮冰系统和投射管，所述空气压缩系统连接所述冷干机，所述冷干机和所述刮冰系统通过管道连接所述投射管，所述冷干机用于对压缩空气冷冻、干燥形成冷干高压气，所述刮冰系统用于将干冰块刮削成干冰颗粒或干冰粉末，所述干冰颗粒或干冰粉末与所述冷干高压气通过所述管道汇合后通过所述投射管高速喷出，利用干冰颗粒固态升华为气态瞬间的体积膨胀产生的力及干冰颗粒随高速气流的冲击力去除MIM生坯产品上披锋和毛刺。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除MIM生坯披锋的设备和工艺。
背景技术
20世纪90年代MIM(粉末冶金)产品的年销售额的平均增长速度达 到了22％，预计今后十年整个市场仍会以20％～30％的速度递增。随着工艺 不断完善，金属注射成形技术的优越性正逐渐显示出来，将会被越来越多 的行业和客户所接受，它所带来的市场份额也正急剧增大。由于市场潜力巨大，许多风险投资也开始涉足MIM行业。可以预见，MIM将发展成为21 世纪最有前途的零部件制造技术之一。MIM技术的快速发展应用必须要相 应提高生产制造良率及效率。MIM技术应用在生坯的成型过程中由于模具 的制造精度、装配间隙、结构设计等原因不可避免会产生各的披锋、毛刺 以及成型后的生坯在水口去除时产生的披锋、毛刺；这些披锋、毛刺形状 大小不同、厚薄不一以及生坯料结构强度很弱易变形，很难实现机械化、 自动化去除披锋、毛刺的工艺。业界目前传统的生坯披锋、毛刺去除主要是靠人手工完成，不仅效率低下而且良率很难得到保证、不稳定；严重制约了MIM技术的发展及应用。目前，采用手工操作的方式去除MIM生坯件 披锋、毛刺是最主要的方法，使用的工具主要有毛刷、锉刀、刮刀等，存 在4个方面的缺点：1)去除毛刺的质量难以控制、不稳定，凭操作经验判 断，对操作人员技术要求较高而且容易出现漏修、过修现象；2)生产效率不高，每次只能加工1个产品，劳动强度大，生产成本高；3)生坯件结构 强度较为脆弱，特别是小尺寸、厚度较薄的结构相对复杂的生坯件，人工 在去除披锋、毛刺时需要手工取放，容易导致生坯件变形或断裂；4)人工 去除MIM生坯件披锋、毛刺时容易导致修过部位的应力集中，造成力学性能上的缺陷，最终导致烧结后产品的报废。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种去除MIM生坯 披锋的设备和工艺，实现MIM生坯产品披锋、毛刺的高效率、高良率、高 稳定性的去除，且具有很好的环保性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种去除MIM生坯披锋的设备，包括除毛刺机构，所述除毛刺机构包 括空气压缩系统、冷干机、刮冰系统和投射管，所述空气压缩系统连接所 述冷干机，所述冷干机和所述刮冰系统通过管道连接所述投射管，所述冷 干机用于对压缩空气冷冻、干燥形成冷干高压气，所述刮冰系统用于将干冰块刮削成干冰颗粒或干冰粉末，所述干冰颗粒或干冰粉末与所述冷干高 压气通过所述管道汇合后通过所述投射管高速喷出，利用干冰颗粒固态升 华为气态瞬间的体积膨胀产生的力及干冰颗粒随高速气流的冲击力去除 MIM生坯产品上披锋和毛刺。
进一步地：
还包括控制及传送机构，所述控制及传送机构与所述除毛刺机构相配 合设置，用于传送MIM生坯产品经过所述除毛刺机构以进行去披锋和毛刺 处理。
所述控制及传送机构包括控制单元、电机、传送带、产品摆放治具以 及感应器，所述控制单元连接所述电机和所述感应器，所述电机驱动所述 传送带，所述产品摆放治具放置在所述传送带上，所述除毛刺机构设置在 所述传送带的传送路径上，所述感应器与所述除毛刺机构相配合设置在所 述传送带的传送路径上，所述感应器感应到摆放好产品的所述产品摆放治具移动到预定区域时，将感应信号发送给所述控制单元，所述控制单元启 动所述除毛刺机构释放携带干冰颗粒的高速气流通过所述投射管投射到产 品上。
所述感应器未感应到摆放好产品的所述产品摆放治具移动到所述预定 区域时或者感应到所述产品摆放治具离开所述预定区域时，所述控制单元 控制所述电机驱动所述传送带以第一速度运行，所述感应器感应到摆放好 产品的所述产品摆放治具处于所述预定区域时，所述控制单元控制所述电 机驱动所述传送带以大于所述第一速度的第二速度运行。
所述控制单元包括PLC控制器。
所述产品摆放治具包括在底壁和四周侧壁分布有多个排气孔而顶部开 放的容器，所述传送带分布有多个排气孔。
所述投射管安装在所述传送带的上方，从上至下进行喷射。
所述容器具有阵列式分布的多个槽格单元，相邻的槽格单元之间由隔 层隔离，所述隔层上分布有多个排气孔，优选地，所述槽格单元为矩形。
所述容器的内表面和顶部边缘表面覆盖有防撞缓冲层。
所述容器的下方设置有多个高架脚，以使所述容器的底壁与所述传送 带之间具有间隙。
一种去除MIM生坯披锋的工艺，使用所述的设备去除MIM生坯产品的 披锋和毛刺。
优选地，喷射干冰颗粒或粉末时传送带的传动速度为0.6～1m/min， 干冰流量0.2～0.5kg/min，喷射压力4～8bar。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种去除MIM生坯披锋的设备及工艺，能够对MIM生坯产 品披锋、毛刺实现全自动化、高效率、高良率、高稳定性的去除，从而根 本上解决传统设备及工艺效率低、良率低、成本高、劳动强度大的问题， 尤其适合量产。
本发明利用干冰物理性质变化，固态升华气态瞬间体积膨胀产生的力 去除披锋、毛刺；优选方案可采用流水线、连续自动化的作业方式，通过 摆放治具盛放MIM生坯产品，使用传送带带动，经过干冰喷射装置，自动 感应后喷出携带干冰颗粒的高速气流覆盖MIM生坯产品。由于干冰的物理 特性不会在产品表面残留，没有二次污染，所产生的去披锋毛刺的力不会 使产品发生变形及产生大的残留内应力，从而实现MIM生坯产品披锋、毛 刺的高效率、高良率、高稳定性的去除，且保证原生坯结构完整、不变形， 同时也不影响金属原料的力学及其他性能。
另外，冷气流能使生坯脆化，还能够提高生坯后续的脱脂、烧结效率。 因生坯的脆化导致成型剂高分子材料的性能下降，使下一个工序脱脂、烧 结更容易脱去坯体中的成型剂，很大程度上提高了脱脂烧结效率。而原金 属粉末在低温下性能不受影响，所以不会影响整体产品的性能。
本发明可以实现MIM生坯料全自动化去除披锋、毛刺，每小时产能 3000～5000片/小时，是传统人工效率的6～10倍；良率高约为98％，比传 统人工良率提升7～9％；加工操作简单稳定，节省人力，加工时间短，提高生产效率，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明一种实施例的去除MIM生坯披锋设备的结构示意图；
图2为图1中的区域A的局部放大图；
图3为本发明一种实施例的去除MIM生坯披锋设备的俯视图；
图4为本发明一种实施例的去除MIM生坯披锋设备的侧视图；
图5为图4所示设备的B-B截面图；
图6为图5中的区域D的局部放大图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅 是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参阅图1至图6，在一种实施例中，一种去除MIM生坯披锋的设备， 包括除毛刺机构8，所述除毛刺机构8包括空气压缩系统、冷干机、刮冰 系统(空气压缩系统、冷干机和刮冰系统均可采用已知的技术，未图示) 和投射管9，所述空气压缩系统连接所述冷干机，所述冷干机和所述刮冰 系统通过管道连接所述投射管9，所述冷干机用于对压缩空气冷冻、干燥 形成冷干高压气，所述刮冰系统用于将干冰块刮削成干冰颗粒或干冰粉末， 所述干冰颗粒或干冰粉末与所述冷干高压气通过所述管道汇合后通过所述 投射管9高速喷出，利用干冰颗粒固态升华为气态瞬间的体积膨胀产生的 力及干冰颗粒随高速气流的冲击力去除MIM生坯产品1上披锋和毛刺。
在优选实施例中，去除MIM生坯披锋的设备还包括控制及传送机构， 所述控制及传送机构与所述除毛刺机构8相配合设置，用于传送MIM生坯产品1经过所述除毛刺机构8以进行去披锋和毛刺处理。
在更优选实施例中，所述控制及传送机构包括控制单元4、电机7、传 送带3、产品摆放治具2以及感应器5，所述控制单元4连接所述电机7 和所述感应器5，所述电机7驱动所述传送带3，所述产品摆放治具2放置 在所述传送带3上，所述除毛刺机构8设置在所述传送带3的传送路径上， 所述感应器5与所述除毛刺机构8相配合设置在所述传送带3的传送路径 上，所述感应器5感应到摆放好产品1的所述产品摆放治具2移动到预定 区域时，将感应信号发送给所述控制单元4，所述控制单元4启动所述除 毛刺机构8释放携带干冰颗粒的高速气流通过所述投射管9投射到产品1 上。
在更优选实施例中，所述感应器5未感应到摆放好产品1的所述产品 摆放治具2移动到所述预定区域时或者感应到所述产品摆放治具2离开所 述预定区域时，所述控制单元4控制所述电机7驱动所述传送带3以第一 速度运行，所述感应器5感应到摆放好产品1的所述产品摆放治具2处于 所述预定区域时，所述控制单元4控制所述电机7驱动所述传送带3以大 于所述第一速度的第二速度运行。
在一些实施例中，所述控制单元4可以包括PLC控制器。
在优选实施例中，所述产品摆放治具2包括在底壁和四周侧壁分布有 多个排气孔11而顶部开放的容器，所述传送带3分布有多个排气孔12。
在更优选实施例中，所述投射管9安装在所述传送带的上方，从上至 下进行喷射。
在更优选实施例中，所述容器具有阵列式分布的多个槽格单元，相邻 的槽格单元之间由隔层14隔离，所述隔层14上分布有多个排气孔11，优 选地，所述槽格单元为矩形。
在更优选实施例中，所述容器的内表面和顶部边缘表面覆盖有防撞缓 冲层10，例如橡胶层。
在更优选实施例中，所述容器的下方设置有多个高架脚13，以使所述 容器的底壁与所述传送带3之间具有间隙。
在另一种实施例中，一种去除MIM生坯披锋的工艺，使用所述的设备 去除MIM生坯产品1的披锋和毛刺。
在优选的实施例中，喷射干冰颗粒或粉末时传送带的传动速度为 0.6～1m/min，干冰流量0.2～0.5kg/min，喷射压力4～8bar。
下面进一步结合结构图来说明设备及工艺具体实施例的作业原理及 过程：
图1至图6是设备的结构示意图，工作时，首先通过作为电气感应控 制总装置的控制单元4让电机7启动，带动传送带3快速移动；再将产品 1在摆放治具2每个格子里面单独摆放，摆放好产品的治具2放置在传送带3上快速移动至触及感应器5时通过电气感应控制总装置降低传送带3 移动速度，同时控制除毛刺机构8启动释放携带干冰颗粒的高速气流通过 投射管9投射到低速移动的产品1上，利用干冰物理性质变化，固态升华 气态瞬间体积膨胀产生的力及高速颗粒气流的冲击将披锋、毛刺去除。当 感应器5检测到摆放治具2完全离开的时候，通过电气感应控制总装置控制除毛刺机构8关闭释放开关同时使传送带3恢复快速移动速度直至感应 器5检测到下个摆放治具2的时候按上述循环运作。
除毛刺机构8主要有空气压缩系统、冷干机、刮冰系统、投射管(同 时连接冷干机和刮冰系统)组成；冷干机对压缩空气冷冻、干燥形成冷干 高压气；刮冰系统将干冰块刮削成干冰颗粒或干冰粉末，干冰颗粒或干冰 粉末与冷干高压气通过管道汇合后通过投射管喷出对MIM生坯产品上披锋、 毛刺的去除。
电气感应控制总装置主要包括电气感应元器件、开关、PLC；通过电、 气、感应器、开关等联通和控制除毛刺机构8和电机7,从而实现MIM生 坯产品披锋、毛刺的高效率、高良率、高稳定性的去除。
摆放治具2采用深隔层、高架脚、开孔设计；治具里面整面外层采用 防撞缓冲层10如橡胶层包裹，可以减少碰伤，采用隔层14设计(治具整 体大小一致，中间间隔层可以根据产品大小单独设计)，可以防止产品相互碰撞及吹跑；表面开有排气孔11，高架脚13及传送带3上面开有排气孔 12都是为有效排掉投射下来的高压气流，避免产生强大的反冲气流将MIM 产品吹飞、吹跑掉。由于MIM生坯产品强度低，在外力作用下容易变形、 断裂、形成应力集中，不能采用常规的固定方式；采用干冰投射去除披锋、 毛刺会有较大的气流，不固定住MIM生坯产品就会吹跑并相互碰撞无法实现自动化；通过对摆放治具2及传送带3的专门设计成功解决以上问题， 并实现自动化。
在优选的实施例中，披锋、毛刺去除工艺具体参数为：空运行速度1～ 2m/s(根据需要一般设最大值)，加工速度(投射干冰颗粒或粉末时传送带 的传动速度)0.6～1m/min，干冰流量0.2～0.5kg/min，喷射压力4～8bar。
工艺实例
实例一：
将1000片长宽为35*20mm，厚度为1mm的手机卡托MIM生坯料按前面 所述加工方式；加工参数为：空运行速度为2m/s、加工速度为1m/mim、干冰流量0.4kg/min、喷射压力7bar。
按照本实例获得的产品一次合格率为98％。
实例二：
将1000片长宽为35*20mm，厚度为1mm的手机卡托MIM生坯料按前面 所述加工方式；加工参数为：空运行速度为2m/s、加工速度为0.8m/mim、干冰流量0.3kg/min、喷射压力8bar。
按照本实例获得的产品一次合格率为98.9％。
实例三：
将800片长宽为55*45mm，厚度为10mm的手表机壳MIM生坯料按前面 所述加工方式；加工参数为：空运行速度为2m/s、加工速度为0.6m/mim、干冰流量0.2kg/min、喷射压力4bar。
按照本实例获得的产品一次合格率为97％。
实例四：
将800片长宽为55*45mm，厚度为10mm的手表机壳MIM生坯料按前面 所述加工方式；加工参数为：空运行速度为2m/s、加工速度为0.7m/mim、干冰流量0.5kg/min、喷射压力6bar。
按照本实例获得的产品一次合格率为99％。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这 些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种去除MIM生坯披锋的设备，其特征在于,包括除毛刺机构，所述除毛刺机构包括空气压缩系统、冷干机、刮冰系统和投射管，所述空气压缩系统连接所述冷干机，所述冷干机和所述刮冰系统通过管道连接所述投射管，所述冷干机用于对压缩空气冷冻、干燥形成冷干高压气，所述刮冰系统用于将干冰块刮削成干冰颗粒，所述干冰颗粒与所述冷干高压气通过所述管道汇合后通过所述投射管高速喷出，利用干冰颗粒固态升华为气态瞬间的体积膨胀产生的力及干冰颗粒随高速气流的冲击力去除MIM生坯产品上披锋和毛刺，还包括控制及传送机构，所述控制及传送机构与所述除毛刺机构相配合设置，用于传送MIM生坯产品经过所述除毛刺机构以进行去披锋和毛刺处理，所述控制及传送机构包括控制单元、电机、传送带、产品摆放治具以及感应器，所述控制单元连接所述电机和所述感应器，所述电机驱动所述传送带，所述产品摆放治具放置在所述传送带上，所述除毛刺机构设置在所述传送带的传送路径上，所述感应器与所述除毛刺机构相配合设置在所述传送带的传送路径上，所述感应器感应到摆放好产品的所述产品摆放治具移动到预定区域时，将感应信号发送给所述控制单元，所述控制单元启动所述除毛刺机构释放携带干冰颗粒的高速气流通过所述投射管投射到产品上；其中，所述产品摆放治具包括在底壁和四周侧壁分布有多个排气孔而顶部开放的容器，所述容器具有阵列式分布的多个槽格单元，相邻的槽格单元之间由隔层隔离，所述隔层上分布有多个排气孔，所述容器的下方设置有多个高架脚，以使所述容器的底壁与所述传送带之间具有间隙，所述传送带分布有多个排气孔，通过所述容器和所述传送带的排气孔排掉投射的高压气流。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于,所述感应器未感应到摆放好产品的所述产品摆放治具移动到所述预定区域时或者感应到所述产品摆放治具离开所述预定区域时，所述控制单元控制所述电机驱动所述传送带移动，所述感应器感应到摆放好产品的所述产品摆放治具处于所述预定区域时，所述控制单元控制降低所述传送带的移动速度。
3.如权利要求1至2任一项所述的设备，其特征在于,所述控制单元包括PLC控制器。
4.如权利要求1至2任一项所述的设备，其特征在于,所述投射管安装在所述传送带的上方，从上至下进行喷射。
5.如权利要求1至2任一项所述的设备，其特征在于，所述槽格单元为矩形。
6.如权利要求1至2任一项所述的设备，其特征在于,所述容器的内表面和顶部边缘表面覆盖有防撞缓冲层。
7.一种去除MIM生坯披锋的工艺，其特征在于,使用如权利要求1至2任一项所述的设备去除MIM生坯产品的披锋和毛刺；喷射干冰颗粒时传送带的传动速度为0.6～1m/min，干冰流量0.2～0.5kg/min，喷射压力4～8bar。
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