CN112077983B - 陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置及成型方法 - Google Patents

陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置及成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及陶瓷空心回转结构成型技术领域，尤其涉及一种陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置及成型方法。成型装置包括支架、旋转框架、成型模具、模具旋转动力部、框架旋转动力部和控制部，成型模具绕第二旋转轴可旋转地固定在旋转框架，旋转框架绕第一旋转轴可旋转地固定在支架，第一旋转轴和第二旋转轴垂直设置，控制部与模具旋转动力部和框架旋转动力部信号连接，以控制成型模具的转速和旋转框架的旋转角度，该成型装置的成型模具在自身旋转的同时，还能够与旋转框架同步转动，即成型模具能够在不同角度时旋转，实现浆料在成型模具的型腔内不同区域的沉积，可得到局部区域厚度不同的空心回转结构坯体，并且结构简单、操作方便。

Description

陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置及成型方法
技术领域
本发明涉及陶瓷空心回转结构成型技术领域，尤其涉及一种陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置及成型方法。
背景技术
注浆成型是基于多孔模具能够吸收水分的物理特性，将陶瓷粉料配制成具有流动性的浆料，注入模具内，水分在毛细管力的作用下被模具吸收后便形成具有一定厚度的湿坯，经过脱水干燥就得到了具有一定强度的坯体。
普通注浆成型的手工操作较多，生产效率低，且注浆压力为常压，导致坯体致密度较差，容易产生变形、开裂、气泡、针孔等缺陷。为了改进普通注浆的缺点，逐渐发展出压力注浆、离心注浆等强化注浆过程的方法。
压力注浆是采用加大浆料压力的方法，来加速水分扩散，从而加速吸浆速度，同时有利于提高坯体的致密度，避免缺陷。由于注浆所使用的模具是多孔的，强度较低，不易密封，因此，压力注浆施加的压力不能太高，且模具和成型装置结构较复杂，难以实现大批量的工业化生产。
离心注浆是将多孔模具置于旋转的模套上，使模具在旋转中注浆，浆料在离心力作用下紧贴模壁，加速了坯层的形成和水分的扩散，并有助于改善粉体颗粒的堆积密度，提高坯体强度。现有离心注浆多用于制造空心圆柱等壁厚均匀、形状规则的空心回转体产品。而对于各区域壁厚不同的产品，例如，天线罩，其各部的半径不同，各个区域的离心力也不同，现有离心注浆的装置和方法很难实现调整坯体局部区域的壁厚，影响坯体的均匀性，延长了后续的机加周期。
发明内容
本发明的目的提供一种陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，能够调整天线罩坯体不同区域的厚度，以及利用该成型装置进行陶瓷空心回转结构坯体的成型方法。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，包括支架、旋转框架、成型模具、模具旋转动力部、框架旋转动力部和控制部，成型模具绕第二旋转轴可旋转地固定在旋转框架，模具旋转动力部固定于旋转框架，为成型模具的旋转提供动力，旋转框架绕第一旋转轴可旋转地固定在支架，框架旋转动力部为旋转框架的旋转提供动力，第一旋转轴和第二旋转轴垂直设置，控制部与模具旋转动力部和框架旋转动力部信号连接，以控制成型模具的转速和旋转框架的旋转角度。
优选地，旋转框架的两侧分别通过第一旋转部固定于支架，第一旋转部包括第一轴承以及与第一轴承配合的第一转轴，第一轴承固定于支架上，第一转轴的一端与第一轴承连接，另一端固定于旋转框架。
优选地，成型模具的两端分别通过第二旋转部可旋转的固定于旋转框架，第二旋转部包括第二轴承以及与第二轴承配合的第二转轴，第二轴承固定于旋转框架，第二转轴的一端与第二轴承连接，另一端固定于成型模具。
优选地，模具旋转动力部包括第一电机和第一传动部，第一电机固定在旋转框架，并通过第一传动部与成型模具连接，以带动成型模具转动。
优选地，控制部通过变频器控制第一电机，使第一电机的能够转速在0-600rpm之间变换。
优选地，框架旋转动力部包括第二电机和第二传动部，第二电机为步进电机，第二传动部为齿轮传动结构，步进电机通过齿轮传动结构带动旋转框架旋转；
控制部通过控制步进电机的旋转来控制旋转框架的旋转角度。
优选地，旋转框架能够带动成型模具和模具旋转动力部沿第一旋转轴旋转180°
优选地，第一旋转轴为水平旋转轴，第二旋转轴为竖直旋转轴。
优选地，控制部为单片机或计算机。
第二方面，本发明还提供了一种陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型方法，可以使用第一方面中所述的任一种陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，包括以下步骤：
S1、调制陶瓷浆料；
S2、将步骤S1得到的陶瓷浆料脱气，注入成型模具中；
S3、根据设定的参数，旋转成型模具，在成型模具的旋转过程中，通过旋转框架旋转来调整成型模具的角度，调整浆料与成型模具的型腔壁上相对应区域的接触时间，在成型模具的型腔壁上相对应区域形成所需厚度坯层，将多余的浆料排出，湿坯带模干燥；
S4、脱模，得到陶瓷空心回转结构坯体。
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，包括支架、旋转框架、成型模具、模具旋转动力部、框架旋转动力部和控制部，成型模具绕第二旋转轴可旋转地固定在旋转框架，旋转框架绕第一旋转轴可旋转地固定在支架，第一旋转轴和第二旋转轴垂直设置，控制部与模具旋转动力部和框架旋转动力部信号连接，以控制成型模具的转速和旋转框架的旋转角度，该成型装置的成型模具在自身旋转的同时，还能够与旋转框架同步转动，即成型模具能够在不同角度时旋转，实现浆料在成型模具的型腔内不同区域的沉积，可得到所需的局部区域厚度不同的天线罩坯体，并且结构简单、操作方便。
本发明提供的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型方法，使用本发明的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置进行成型，可得到所需的局部区域厚度不同的天线罩坯体，并且操作方便、工艺简单。
附图说明
本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。
图1是本发明实施例一中一种陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置。
图中：100：支架；200：旋转框架；300：成型模具；400：模具旋转动力部；500：第一旋转轴；600：第二旋转轴；700：第一旋转部；701：第一轴承；702：第一转轴；800：第二旋转部；801：第二轴承；802：第二转轴。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
参见图1所示，本发明实施例提供的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，包括支架100、旋转框架200、成型模具300、模具旋转动力部400、框架旋转动力部(图中未示出)和控制部(图中未示出山)，其中，成型模具300绕第二旋转轴600可旋转地固定在旋转框架200，模具旋转动力部400固定于旋转框架200，为成型模具300的旋转提供动力，旋转框架200绕第一旋转轴500可旋转地固定在支架100，框架旋转动力部为旋转框架200的旋转提供动力，框架旋转动力部为旋转框架的旋转提供动力，第一旋转轴500和第二旋转轴600垂直设置。控制部与模具旋转动力部400和框架旋转动力部信号连接，以控制成型模具300的转速和旋转框架200的旋转角度。
使用时，根据需要通过控制部设定参数，包括成型过程中成型模具300的转速、旋转框架200的旋转角度，模具旋转动力部400以一定的转速带动成型模具300转动，注入成型模具型腔内的浆料在离心力的作用下，在成型模具300的型腔壁沉积形成坯体，框架旋转动力部能够带动旋转框架200转动一定的角度，成型模具300在自身旋转的同时，能够与旋转框架200同步转动，即成型模具300能够在不同角度时旋转，实现浆料在成型模具300的型腔内不同区域的沉积，可得到所需的局部区域厚度不同的陶瓷空心回转结构坯体，利用该装置得到的坯体，各不同厚度区域之间过渡平滑，整体较为接近成品尺寸，有利于后续加工，节约材料，并且该成型装置结构简单、操作方便。
优选地，第一旋转轴500为水平旋转轴，第二旋转轴600为竖直旋转轴，即成型模具300的上下两端与旋转框架200可转动连接，旋转框架200的左、右两端与支架100可转动连接。
在一些优选地实施方式中，旋转框架200的两侧分别通过第一旋转部700固定于支架100，使旋转框架200能够相对支架旋转。在一个具体地实施方式中，第一旋转部700包括第一轴承701以及与第一轴承701配合的第一转轴702，第一轴承701固定于支架100上，第一转轴702的一端与第一轴承701可转动连接，另一端固定于旋转框架200。
在一些优选地实施方式中，成型模具300的两端分别通过第二旋转部800可旋转的固定于旋转框架200，使成型模具300固定在旋转框架200上并且能够相对旋转框架200转动。在一个具体地实施方式中，第二旋转部800包括第二轴承801以及与第二轴承801配合的第二转轴802，第二轴承801固定于旋转框架200，第二转轴802的一端与第二轴承801可转动连接，另一端固定于成型模具300。
在一些优选地实施方式中，模具旋转动力部400包括第一电机和第一传动部，第一电机固定在旋转框架200，并通过第一传动部与成型模具300连接，以带动成型模具转动。在一些具体地实施方式中，第一传动部可以是传动带、传动链等结构。
在一些优选地实施方式中，控制部通过变频器控制第一电机，使第一电机的转速能够在0-600rpm之间变换，以适应不同的成型需要，第一电机的转速与浆料中颗粒的大小和浆料固相含量有关，应通过试验确定转速，以得到所需的壁厚为最佳。
在一些优选地实施方式中，框架旋转动力部包括第二电机和第二传动部，第二电机为步进电机，第二传动部为齿轮传动结构，步进电机通过齿轮传动结构带动旋转框架旋转，控制部通过控制步进电机的旋转来控制旋转框架的旋转角度。在该实施方式中，通过步进电机与齿轮传动结构配合，能够精准实现旋转框架200的旋转角度控制。需要说明的是，框架旋转动力部可以设置在支架100，也可以设置在支架100附近，能够齿轮传动结构带动旋转框架200旋转即可。还需要说明的是，齿轮传动结构为现有常用传动结构，例如，一般输出轴具有一主动齿轮，被动轴具有一个与之啮合的被齿轮，两者啮合传动。因此，在此不再赘述。
在一些优选地实施方式中，旋转框架200的两侧各设有一框架旋转动力部。
在一些优选地实施方式中，旋转框架200能够带动成型模具300和模具旋转动力部400沿第一旋转轴旋转180°，以使成型模具300能够在0°(初始状态)至180°之间任一角度状态绕第二旋转轴旋转。需要说明的是，陶瓷空心回转结构坯体可以是陶瓷空心圆柱坯体、陶瓷空心圆锥坯体、陶瓷天线罩坯体(图1中所示的成型模具为陶瓷天线罩坯体的成型模具)等陶瓷回转体结构，其成型模具300的具体结构为现有技术，在此不再赘述。
还需要说明的是，第一旋转轴和第二旋转轴是为了方便、准确的描述而人为定义的虚拟轴，其分别对应的是第一转轴和第二转轴的轴线，并且不限定其一定为直线轴，也可以为阶梯轴线。并且第二旋转轴的方向随着旋转框架的旋转而发生变化，例如，初始状态，第二旋转轴为竖直旋转轴，在旋转框架旋转90°后，第二旋转轴会变为水平方向的旋转轴，本领域技术人员应当理解这种变化，不应基于此种情况错误理解本发明的方案。
值得说明的是，支架100主要起支撑作用，在不影响本发明实施的情况下，对支架100的结构不作限定。
实施例二
本实施例二提供了一种陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型方法，在本实施例中，该成型方法使用实施例中的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置进行成型，包括以下步骤：
S1、调制陶瓷浆料；
S2、将步骤S1得到的陶瓷浆料脱气，注入成型模具中；
S3、根据设定的参数，旋转成型模具，在成型模具的旋转过程中，通过旋转框架旋转来调整成型模具的角度，调整浆料与成型模具的型腔壁上相对应区域的接触时间，在成型模具的型腔壁上相对应区域形成所需厚度坯层，将多余的浆料排出，湿坯带模干燥。
在一个具体的实施方式中，成型模具竖直设置，即绕竖直旋转轴(未旋转时的初始状态)旋转，旋转框架能够绕水平旋转轴旋转。成型模具保持竖直状态(0°)，以90rpm的速率绕竖直旋转轴(第二旋转轴)离心20分钟，然后，通过步进电机带动旋转框架转动180°，成型模具随旋转框架同步转动，即成型模具的上下端位置互换(旋转180°)，以80rpm的速率沿第二旋转轴离心20分钟，停止离心，将多余浆料排出，模具回转到0°(未旋转时的初始状态)，带模干燥6～12小时。
S4、脱模，得到陶瓷空心回转结构坯体。
该成型方法可实现浆料在成型模具的型腔内不同区域的沉积，可得到所需的局部区域厚度不同的天线罩坯体，并且操作方便、工艺简单。
需要说明的是，该成型方法中除步骤S2外，其余步骤使用现有技术即可，在此不再赘述。
还需要说明的是，本领域技术人员应当理解的是，本发明的主要发明点是提供一种能够得局部厚度不同的陶瓷空心回转结构坯体的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置以及利用该成型装置进行成型的方法。是基于浆料与成型模具的型腔内壁的接触时间越长，坯体的厚度越大的原理，通过本发明装置调整成型模具的在离心旋转时所处的角度，实现桨料与型腔内壁不同区域的接触时长，得到局部区域厚度不同的坯体。并不是提供在何种角度、何种速度下才能得到某种壁厚产品方案。在具体制备一种型号的陶瓷空心回转结构坯体时，可通过本发明的成型装置进行实验来确实得到合格产品所需的离心转速以及在成型过程中旋转框架的旋转角度、保持相应角度旋转的时间等参数，在拿到参数后即可使用本发明的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置及成型方法进行成型。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，其特征在于：包括支架、旋转框架、成型模具、模具旋转动力部、框架旋转动力部和控制部，所述成型模具绕第二旋转轴可旋转地固定在所述旋转框架，所述模具旋转动力部固定于所述旋转框架，为所述成型模具的旋转提供动力，所述旋转框架绕第一旋转轴可旋转地固定在所述支架，所述框架旋转动力部为所述旋转框架的旋转提供动力，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴垂直设置，所述控制部与所述模具旋转动力部和所述框架旋转动力部信号连接，以控制所述成型模具的转速和所述旋转框架的旋转角度。
2.根据权利要求1所述的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，其特征在于：所述旋转框架的两侧分别通过第一旋转部固定于所述支架，所述第一旋转部包括第一轴承以及与所述第一轴承配合的第一转轴，所述第一轴承固定于所述支架上，所述第一转轴的一端与所述第一轴承连接，另一端固定于所述旋转框架。
3.根据权利要求1所述的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，其特征在于：所述成型模具的两端分别通过第二旋转部可旋转的固定于所述旋转框架，所述第二旋转部包括第二轴承以及与所述第二轴承配合的第二转轴，所述第二轴承固定于所述旋转框架，所述第二转轴的一端与所述第二轴承连接，另一端固定于所述成型模具。
4.根据权利要求1所述的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，其特征在于：所述模具旋转动力部包括第一电机和第一传动部，所述第一电机固定在所述旋转框架，并通过所述第一传动部与所述成型模具连接，以带动所述成型模具转动。
5.根据权利要求4所述的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，其特征在于：所述控制部通过变频器控制所述第一电机，使所述第一电机的能够转速在0-600rpm之间变换。
6.根据权利要求1所述的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，其特征在于：所述框架旋转动力部包括第二电机和第二传动部，所述第二电机为步进电机，所述第二传动部为齿轮传动结构，所述步进电机通过齿轮传动结构带动所述旋转框架旋转；
所述控制部通过控制所述步进电机的旋转来控制所述旋转框架的旋转角度。
7.根据权利要求1所述的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，其特征在于：所述旋转框架能够带动所述成型模具和所述模具旋转动力部沿所述第一旋转轴旋转180°。
8.根据权利要求1所述的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，其特征在于：所述第一旋转轴为水平旋转轴，所述第二旋转轴为竖直旋转轴。
9.根据权利要求1所述的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置，其特征在于：所述控制部为单片机或计算机。
10.一种陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型方法，其特征在于：采用如权利要求1-9任一项所述的陶瓷空心回转结构坯体的离心注浆成型装置进行成型，包括以下步骤：
S1、调制陶瓷浆料；
S2、将步骤S1得到的陶瓷浆料脱气，注入成型模具中；
S3、根据设定的参数，旋转成型模具，在所述成型模具的旋转过程中，通过旋转框架旋转来调整成型模具的角度，调整浆料与成型模具的型腔壁上相对应区域的接触时间，在成型模具的型腔壁上相对应区域形成所需厚度坯层，将多余的浆料排出，湿坯带模干燥；
S4、脱模，得到陶瓷空心回转结构坯体。
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