CN1861380B - 粉末成形压力机的型芯动作装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可迅速进行型芯从压粉体上脱离的动作、且可精确地控制型芯动作的粉末成形压力机的型芯动作装置。其包括支撑型芯(7)的气压缸(8)、以及与气压缸(8)直列配置并具有活塞杆(91)的可进行位置控制的液压缸(9)；通过使气压缸(8)的第二活塞杆(82)抵接液压缸(9)的活塞杆(91)，从而可利用液压缸(9)驱动型芯(7)；在压粉体(10)的脱模工序中，使气压缸(8)的第二活塞杆(82)和液压缸(9)的活塞杆(91)分离，在型芯(7)嵌合于压粉体(10)的孔的状态下脱模压粉体(10)，然后使气压缸(8)的第一活塞杆(81)收缩，使型芯(7)脱离压粉体(10)，使第二活塞杆(82)抵接液压缸(9)的活塞杆(91)。

Description

粉末成形压力机的型芯动作装置

技术领域

本发明涉及一种具有用于成形压粉体的孔的型芯的粉末成形压力机，尤其是使型芯进行动作的型芯动作装置。

背景技术

作为现有的这种具有型芯的粉末成形压力机，其构成包括：冲模，具有用于填充粉末的模孔；上下冲头，压缩模孔内的粉末且成形压粉体；以及型芯，与上下冲头一起插入模孔内并在压粉体上成形孔。

在加压结束时，型芯被压粉体夹紧，如果在这种状态下拔出型芯，由于摩擦力有可能在压粉体上产生裂纹，或者型芯有可能受到损伤(断裂、磨损等)。

因此，一直以来，在压粉体的脱模工序中，在从模孔中脱模压粉体后，再使型芯从压粉体上所成形的孔中脱离(例如，参照专利文献1：日本特许公开2003-285200号公报)。

即，由气压缸支撑型芯，在压粉体脱模时，随着从模孔中脱模的压粉体的动作使活塞杆拉伸，在压粉体脱模之后使气压缸的活塞杆收缩，使型芯从压粉体上脱离。

但是，使用这种气压缸的结构只是进行方向控制，而不能控制型芯的位置，所以必须在成套模具上设置用于决定型芯的加压结束位置的制动机构。

图5示出了具有机械型芯制动机构的现有成套模具的一例。

即，成套模具200的结构包括：支撑冲模201的模板202；下冲头板204，位于模板202的下方，支撑下冲头203；下降板205，位于下冲头板204的更下方，连接至未图示的压力机本体的下柱塞；以及上冲头板207，位于模板202的上方，支撑上冲头206。其中，下冲头板204固定在压力机本体的底座208上。

型芯210通过上下贯穿下冲头板204的型芯连杆211连接至压力机本体侧所设置的未图示的气压缸上。

机械型芯制动机构220用于定位型芯210的加压结束位置，包括：锁固部件221，设置在型芯连杆211的中途部位；以及制动部件222，设置在成套模具200的下冲头板204上。在加压开始时，型芯210由未图示的气压缸支撑，锁固部件221离开制动部件222，利用加压时的压力向下方移动并抵接于制动部件222。锁固部件221可通过位置调整机构223在上下方向上进行位置调整。

在从该加压结束位置将模孔201a内的压粉体230脱模的行程中，下降板205下降，与下降板205连接的模板202向下方移动。在压粉体230从模孔201a中脱模结束时，固定在下降板205上的凸轮板224的倾斜面224a将固定在制动部件222上的凸轮从动件225向侧方推，制动部件222从锁固部件221上脱开，通过未图示的气压缸将型芯连杆211向下方拉下，型芯210从压粉体230上脱离。

这样，在通过气压缸使型芯210动作的装置中，必须在成套模具200上设置上述机械型芯制动机构220，致使成套模具200的机构复杂且成本增大。此外，由于成套模具200自身的高度变高，因此需要用于安装成套模具200的闭合高度较大的压力机。

此外，在组装成套模具200时，需要进行将型芯连杆211连接至压力机本体侧的气压缸上的作业，因此还存在准备时间变长的问题。

另一方面，还公开了一种为了精确地控制型芯的动作而用液压缸来支撑型芯、并利用液压伺服阀进行控制的技术。此时，可利用液压伺服系统控制型芯从压粉体上脱离的动作。

但是，在用液压伺服系统控制型芯时，虽然可精确地控制型芯的动作，但不能象气压缸那样迅速地进行脱模工序中的压粉体的脱离动作，到下一填充的时间变长，其结果是压粉体的成型个数减少，存在生产性差的问题。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种可迅速进行型芯从压粉体上脱离的动作、且可精确地控制型芯的动作的粉末成形压力机的型芯动作装置。

为达成上述目的，本发明提供一种粉末成形压力机的型芯动作装置，该粉末成形压力机包括：冲模，具有用于填充粉末的模孔；上下冲头，压缩模孔内的粉末且成形压粉体；以及型芯，与该上下冲头一起插入模孔内并在压粉体上成形孔；在压粉体的脱模工序中，在压粉体从模孔中脱模后，使型芯从压粉体上所成形的孔中脱离，其特征在于：将具有不控制型芯而通过施加的偏压力使型芯移动的移动部的第一段致动器、以及具有在进行控制的同时使型芯移动的移动部的第二段致动器串联配置；使第一段致动器的移动部和第二段致动器的移动部的相互正对的端部可自由接合分离地对接；在压粉体脱模时，使第一段致动器的移动部和第二段致动器的移动部处于分离状态，利用第一段致动器使型芯从压粉体上脱离；控制型芯时，在使第一段致动器的移动部抵接于第二段致动器的移动部的状态下，通过第二段致动器进行控制。

在此，利用第二段致动器对型芯的控制包括控制型芯的位置和控制施加给型芯的轴向力这两种情况。该控制不限定于仅位置控制或仅轴向力控制这样的控制，还包括使位置控制和轴向力控制相结合的控制，例如，在轴向力达到预定值之前进行位置控制，在达到预定值之后将轴向力维持为一定。

在本发明的第一优选方式中，在控制型芯时，利用第一段致动器的偏压力推压第一段致动器和第二段致动器的移动部的接触面。

在本发明的第二优选方式中，型芯是与下冲头一起从下方插入模孔内的结构。

在本发明的第三优选方式中，在脱模工序中，使第二段致动器的移动部件从型芯分离并移动到填充开始位置。

在本发明的第四优选方式中，第一段致动器是气压缸。

在本发明的第五优选方式中，第二段致动器是液压缸。

在本发明的第六优选方式中，型芯是台阶结构，在台阶部的端面和正对的冲头之间压缩粉末。

在本发明的第七优选方式中，还包括压力机本体和组装在压力机本体上的成套模具，所述第一段致动器设置在成套模具上，所述第二段致动器设置在压力机本体上。

在本发明的第八优选方式中，利用第二段致动器进行型芯的加压结束位置的定位。

根据本发明，使第一段致动器的移动部和第二段致动器的移动部互相可自由接合分离地对接；在控制型芯时，使第一段致动器和第二段致动器的移动部互相接触，利用第二段致动器进行驱动；在压粉体脱模时，使第一段致动器和第二段致动器的移动部之间分离，利用第一段致动器使型芯从压粉体上脱离。因此，可迅速进行型芯从压粉体上脱离的动作，并且可精确地控制、驱动型芯的动作。

另外，如果施加到第二段致动器上的负荷在其受压能力范围内，也可将型芯作为冲头使用。

根据本发明第一优选方式，在进行型芯的控制时，利用第一段致动器的偏压力推压第一段致动器的移动部和第二段致动器的移动部的接触面，所以可使接触面间没有间隙地靠紧，可更加精确地进行控制。

根据本发明第二优选方式，在为型芯与下冲头一起从下方插入模孔内这种结构的粉末成形压力机的情况下，不但致动器的偏压力作用于第一段致动器的移动部，还受到重力作用，所以可更加迅速地进行从压粉体上脱离的动作。

根据本发明第三优选方式，在脱模工序中，使第二段致动器的移动部从型芯分离并移动到填充开始位置，从而可在使型芯脱离后立即开始填充工序。

根据本发明第四优选方式，第一段致动器是气压缸，所以只要利用方向切换阀等进行时间控制即可，可简单地进行控制。

根据本发明第五优选方式，第二段致动器是液压缸，所以即使在第二段致动器上作用较大负荷，也能可靠地进行型芯的定位。

根据本发明第六优选方式，型芯为台阶结构，包括具有端面的台阶部，在型芯和与台阶部的端面正对的冲头之间压缩粉末，此时利用第二段致动器使型芯精确地移动，从而可防止产生裂纹。

根据本发明第七优选方式，第一段致动器设置在成套模具上，第二段致动器设置在压力机本体上，从而型芯的组装作业可在成套模具上进行，并且，不需要与第二段致动器之间的旋入、夹紧等连接作业，因此安装作业简单，可缩短准备时间。

根据本发明第八优选方式，由第二段致动器来定位型芯的加压结束位置，所以不必在成套模具上设置制动机构，可简化成套模具的结构，近而可使用廉价的成套模具。

附图说明

图1(A)是根据本发明实施例的粉末成形压力机的型芯动作装置的示意结构图，图1(B)是成形的压粉体的剖视图，图1(C)是表示型芯的上端部的台阶形状的放大图；

图2示出图1的粉末成形压力机的成形周期，图2(A)是填充工序的示意结构图，图2(B)是加压工序的示意结构图，图2(C)是压粉体脱模工序的示意图，图2(D)是脱模工序结束时的示意图，图2(E)是下一工序的粉末填充开始状态的示意结构图；

图3(A)是图2(A)的粉末填充工序的模孔的放大图，图3(B)是图2(C)的压粉体脱模结束状态下的压粉体附近的放大图；

图4(A)、图4(B)是表示由型芯成形的压粉体的孔的其他形态的剖面图，图4(C)是表示具有多个型芯时的下冲头的构成例的图；以及

图5是表示现有的具有机械型芯制动机构的成套模具的基本结构的剖视图。

具体实施方式

下面基于图示的实施例说明本发明。

图1示出了根据本发明实施例的粉末成形压力机的型芯动作装置。

如图1(A)所示，粉末成形压力机1包括：冲模(Die)3，具有用于填充粉末的模孔(Die Bore)2；上冲头(Upper Punch)5和下冲头6(Lower Punch)，压缩模孔2内的粉末4且成形压粉体；型芯(Core)7，与上下冲头5、6一起插入模孔2内并在压粉体上成形孔；作为第一段致动器(Actuator)的气压缸(PneumaticCylinder)8，不控制型芯7而通过施加的偏压力使型芯7移动；以及作为第二段致动器的液压缸(Hydraulic Cylinder)9，在控制型芯7的同时使其移动。

如图1(B)所示，成形的压粉体10的形状为台阶结构，其是中央具有通孔13的扁平圆柱形状，在通孔13下面侧的开口部周缘设置有圆形的台阶凹部14。以经过该台阶凹部14周缘的圆筒面为界，将外侧的圆筒部分作为第一台阶部11，将内侧的圆筒部分作为第二台阶部12，第一台阶部11和第二台阶部12的上面为同一个面，第二台阶部12的下端面为台阶凹部14。

上冲头5用于成形压粉体10的第一台阶部11、第二台阶部12的平坦的上面，是具有与通孔13对应的型芯插入孔51的厚壁的圆筒形状。

下冲头6是与第一台阶部11宽度相同的厚壁的圆筒形状，在其与上冲头5之间压缩粉末4以成形第一台阶部11的下端面。

如图1(C)所示，型芯7为顶端侧进一步变细的台阶形状，是具有自由滑动地嵌合于下冲头6内周的型芯大直径部71和从型芯大直径部71的端面72向上方突出的小直径的型芯小直径部73的形状，型芯小直径部73用于成形压粉体10的通孔13，在型芯大直径部71的环状端面72和上冲头5之间压缩粉末4，并由型芯大直径部71的端面72成形第二台阶部12的台阶凹部14。

冲模3、上冲头5、下冲头6及型芯7组装在成套模具(Die Set)100上，成套模具安装在压力机本体110上。压力机本体110并没有特殊的限定，肘杆式、凸轮式等机械式压力机、液压等液压压力机、螺旋压力机等对上下冲头及型芯加压的各种方式的压力机均可适用。

成套模具100包括：模板(Die Plate)101，用于安装冲模3；下冲头板102，位于模板101的下方，用于安装下冲头6；以及下降板104，位于下冲头板102的更下方，通过在下冲头板102的导孔102a中贯穿的杆103与模板101相连接。在图示的例子中，下冲头板102固定在压力机本体110的底座(Base Frame)111上，下降板104可沿上下方向自由移动地收纳在底座111上所设置的纵孔112内，并与收纳固定在该纵孔112下半部的下降缸113的柱塞(Ram)114连接。柱塞114贯穿固定在纵孔112内的缸本体116，且上下端部从缸本体116的上下突出，在缸本体116内的中途部设置有受压用的活塞117。

上冲头5安装在上冲头板105上，通过未图示的导杆等将上冲头板105支撑在模板101上。并且，上冲头板105安装在压力机本体的未图示的上柱塞上。

气压缸8与型芯7同轴(相串联)地安装在成套模具100的下降板104的上面，包括：第一活塞杆81，向型芯7侧突出且与型芯7连接；以及第二活塞杆82，向液压缸9侧突出，可相对液压缸9的活塞杆91接合分离.第一活塞杆81和第二活塞杆82固定在可自由往复移动地插入缸本体83内的活塞84上，并存在着第一活塞杆81拉伸时第二活塞杆82收缩、第一活塞杆81收缩时第二活塞杆82拉伸的关系.该第一活塞杆81、第二活塞杆82及活塞84构成作为第一段致动器的气压缸8的移动部.气压缸8的安装位置并不限定于下降板104，也可安装在下冲头板102上，可根据成套模具的结构加以选择.

液压缸9采用伺服控制，夹持着下降缸113与气压缸8相对地直列配置，缸本体92固定在压力机本体110的底座111的下面。活塞杆91可自由滑动地插入在下降缸113的柱塞114上贯穿形成的导孔115中，下端部固定在缸本体92内的活塞93上，上端部从柱塞114的上端向上方突出。液压缸9的安装位置也并不限定于底座111，也可安装在移动的柱塞114上，可根据压力机本体110的结构适当地加以选择。

另外，在缸本体92上设置有用于检测活塞93位置的位置检测器94。在图示的例子中，作为位置检测器94采用了使用磁致伸缩元件的线性位移传感器，其包括内部插入有磁致伸缩线的探针941和设置在探针941一端的头部942。探针941从缸本体92的杆的相反侧端部插入活塞杆91的中空孔911内，在活塞93上安装有未图示的磁铁。但是，作为位置检测器94并不限定于磁致伸缩元件，还可使用公知的各种位置检测器。

作为该液压缸9的控制方法，除位置控制外，也可进行轴向力控制。即，检测作用在型芯上的轴向力，并进行反馈控制使得轴向力为预定值。型芯的轴向力例如也可以为：检测液压缸的上下油室的液压，通过液压伺服阀控制压力使得上下油室的液压差为预定值。

关于气压缸8，例如也可通过方向控制阀310控制活塞84的移动方向。即，由控制器311控制方向控制阀310，进行以下状态的切换：对气压缸8的第一室8a加压使第一活塞杆81收缩的状态(使第二活塞杆拉伸的方向)、以及将第一室8a及第二室8b向大气开放使第一活塞杆81自由伸缩的开放状态。

液压缸9由液压伺服阀320进行控制。即，将来自位置检测器94的移动位置信息反馈给伺服控制器321，并进行控制以与目标值一致。

控制气压缸8及液压缸9的时间被从未图示的控制器发送到各控制器311、321，该未图示的控制器可设定包括驱动上冲头5的上柱塞、使冲模3升降的下降缸113等在内的整个粉末成形压力机的动作。

在压粉体10脱模时，本实施例的型芯动作装置预先使气压缸8的第二活塞杆82和液压缸9的活塞杆91的相对端部处于分离的状态，利用气压缸8使型芯7脱离压粉体10。另一方面，在控制型芯7的位置时，在使气压缸8的第二活塞杆82抵接在液压缸9的活塞杆91上的状态下，通过液压缸9来进行控制。

下面，参照图2详细说明型芯在成形周期的各工序中的动作。

在填充工序中，如图2(A)所示，从图2(E)所示的填充开始位置使下降缸113的柱塞114向上方拉伸，使模板101上升预定量。在填充开始位置上，下冲头6及型芯7的上端面与冲模3的上面为同一平面。

型芯7也与模板101同步地向上方移动，维持冲模3的上面和型芯7的上端面为同一平面的状态。即，向气压缸8的第一室8a导入空气，使第二活塞杆82的下端抵接于液压缸9的活塞杆91的上端面，并与模板101同步地被液压缸9向上方驱动。

同时，如图2(E)所示，填充筛120沿着模板101的上面移动，原料粉末4被填充到模孔2内，通过填充筛120的下端进行填满刮平，使得粉末的上部与冲模3的上面高度一致(参照图2(A)).从冲模3上面到下冲头6上端面的第一粉末部分的填充深度ha与到型芯大直径部71的端面72的第二粉末部分42的填充深度hb之比(ha∶hb)设定为：等于图1(B)所示的最终的压粉体10的第一台阶部11的厚度a与内侧的第二台阶部12的厚度b之比(a∶b)(参照图3(A)).

如图2(B)所示，在加压工序中，使上冲头5下降并以预定的速度Vu进入模孔2内，压缩上冲头5下端面和下冲头6上端面之间的环状第一粉末部分41、以及上冲头5下端面和型芯大直径部端面72之间的环状第二粉末部分42。

在该加压工序中，向气压缸8的第一活塞杆81侧的第一室8a施加预定压力的气压，推压第二活塞杆82和液压缸9的活塞杆91的接触面之间，在使接触面之间没有间隙地相互靠紧的状态下，驱动液压缸9，以规定的速度Vc下拉型芯7。在该例子中，型芯7的下降速度Vc与上冲头5的下降速度Vu之比设定为Vu∶Vc＝a∶(a-b)的关系，通过液压伺服阀320进行控制使得型芯7的速度为Vu。

在脱模工序中，如图2(C)所示，利用下降缸113下拉模板101，直至冲模3的上面与下冲头6的上端面成为同一平面，将压粉体10从模孔2中脱模。在该实施例中，因为是撤回(Withdrawal)式，所以压粉体10不移动而冲模3下降，压粉体10相对于冲模3上升。

在该脱模工序中，气压缸8的第一室8a和第二室8b处于开放状态、向两者导入气压而达到适当的平衡状态、或者只向第一室8a导入气压的状态。只向第一室8a导入时的气压值为：小于与模孔2内的压粉体10的摩擦力、且大于从模孔2中脱模的压粉体10和型芯的摩擦力。因为活塞84自由移动，所以型芯7在利用与压粉体10的通孔13及台阶凹部14间的嵌合部的摩擦力咬住压粉体10的状态下相对于冲模3上升(参照图3(B))。气压缸8安装在与冲模3进行同样动作的下降板104上，所以第一活塞杆81相对拉伸，第二活塞杆82相对收缩。

压粉体10在从模孔2中脱模时，向内的力松开，压粉体10的通孔13和型芯小直径部73之间、以及台阶凹部14的内周面和型芯大直径部71之间的摩擦力减小。

另一方面，驱动液压缸9，将活塞杆91预先下拉至包括型芯7的下降在内的型芯7的脱模结束位置。

如图2(D)所示，在压粉体10脱模结束时，向气压缸8的第一室8a导入气压，向下方拉型芯7。在图2(C)的脱模工序中，当处于已经向第一室8a导入了气压的状态时，由于压粉体脱模引起摩擦力减少，因此型芯7开始下降。由于气压，型芯7从压粉体10脱离并向下方移动，第二活塞杆82下端抵接于脱模结束位置上的液压缸9的活塞杆91上端。在该位置上，型芯7的上端面与冲模3的上面之间是处于同一平面或具有适当的高度差这样的位置关系。

此时，转移到下面的成形周期，如图2(E)所示，使填充筛120前进，将压粉体10沿着冲模3的上面滑动地推出，同时开始进行下面的填充工序。

[其他实施例]

在上述实施例中，作为第一段致动器使用了气压缸8，但是并不限定于气压缸8，例如，也可以使用螺线管，并利用电磁引力作为偏压力使型芯7移动，还可使用不进行位置控制而通过施加的偏压力使型芯7移动的各种致动器。

对于第二段致动器也并不限定于液压缸9，可使用利用伺服电机的螺旋输送机构等在进行位置控制的同时使型芯移动的各种致动器。

另外，对型芯7的顶端部为台阶的结构进行了说明，但并不限定于台阶形状，利用没有台阶的型芯成形图4(A)所示的直线状孔131的情况也可同样适用。此时，在加压工序中，在控制上下密度的基础上，有时还需要控制液压缸的移动。另外，作为孔并不限定于通孔，成形图4(B)所示的未穿透的带底孔132的情况也可适用。

此外，在上述实施例中，对下冲头及上冲头分别为一个的情况进行了说明，但对于下冲头被分割为多个的情况也可适用，并且上冲头被分割为多段的情况也可适用。

另外，型芯也可以不是一个，如图4(C)所示，对于具有多个型芯7的情况也可适用。

另外，在上述实施例中，对型芯7从下方插入模孔的情况进行了说明，但是对于型芯组装在成套模具的上冲头侧、从上方插入模孔、在压粉体的上面成形孔的情况也可适用。

此外，在上述实施例中，没有设置用于定位型芯的加压结束位置的制动机构，但考虑到第二段致动器的受压能力，也可以设置制动机构。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种粉末成形压力机的型芯动作装置，所述粉末成形压力机包括：冲模，具有用于填充粉末的模孔；上下冲头，压缩所述模孔内的粉末且成形压粉体；以及型芯，与所述上下冲头一起插入所述模孔内并在所述压粉体上成形孔；其中，在所述压粉体的脱模工序中，在压粉体从所述模孔中脱模后，使所述型芯从压粉体上所成形的孔中脱离，其特征在于：

将具有不控制所述型芯而通过施加的偏压力使所述型芯移动的移动部的第一段致动器、以及具有在控制所述型芯的同时使所述型芯移动的移动部的第二段致动器相互串联配置；

使所述第一段致动器的移动部和所述第二段致动器的移动部的相互正对的端部可相互自由接合、分离地对接；

在所述压粉体脱模时，使所述第一段致动器的移动部和所述第二段致动器的移动部处于相互分离状态，利用所述第一段致动器使所述型芯从所述压粉体上脱离；

在控制所述型芯时，在使所述第一段致动器的移动部抵接于所述第二段致动器的移动部的状态下，通过所述第二段致动器进行控制。

2.根据权利要求1所述的粉末成形压力机的型芯动作装置，其特征在于：在控制所述型芯时，利用所述第一段致动器的偏压力推压所述第一段致动器的移动部以使所述第一段致动器的移动部与所述第二段致动器的移动部的相互正对的端部抵接在一起。

3.根据权利要求1或2所述的粉末成形压力机的型芯动作装置，其特征在于：所述型芯是与所述下冲头一起从下方插入所述模孔内。

4.根据权利要求3所述的粉末成形压力机的型芯动作装置，其特征在于：在脱模工序中，使所述第二段致动器的移动部从所述第一段致动器分离并移动到填充开始位置。

5.根据权利要求1所述的粉末成形压力机的型芯动作装置，其特征在于：所述第一段致动器是气压缸。

6.根据权利要求1所述的粉末成形压力机的型芯动作装置，其特征在于：所述第二段致动器是液压缸。

7.根据权利要求1所述的粉末成形压力机的型芯动作装置，其特征在于：所述型芯是台阶结构，包括具有端面的台阶部，在所述型芯和与所述台阶部的端面正对的上冲头或下冲头之间压缩粉末。

8.根据权利要求1所述的粉末成形压力机的型芯动作装置，其特征在于：还包括压力机本体和组装在该压力机本体上的成套模具，所述第一段致动器设置在所述成套模具上，所述第二段致动器设置在所述压力机本体上。

9.根据权利要求1所述的粉末成形压力机的型芯动作装置，其特征在于：利用所述第二段致动器进行所述型芯的加压结束位置的定位。

Images