CN201042856Y - 磁性材料干压成型油压机液压系统 - Google Patents

Abstract

一种磁性材料干压成型油压机液压系统，属于磁性材料干压成型的设备，目的是解决由于上下油缸之间机械传力造成的产品易出现裂纹、加工周期长、产品一致性差的问题，包括油泵、驱动上模的上油缸和驱动凹模的下油缸，以及连接在油泵、上油缸和下油缸之间的数个阀体，上油缸有杆腔与下油缸有杆腔之间设置有液压油传力机构，通过液控单向阀的反向开启实现上油缸有杆腔与下油缸有杆腔之间油路的通断。适用于各种磁性材料的干压成型生产。

Description

磁性材料干压成型油压机液压系统

技术领域

本实用新型属于一种磁性材料干压成型的设备，特别涉及一种干压成型的油压机液压系统。

背景技术

永磁材料产品干压成型工艺是指将永磁干粉粉料通过上模、下模施力挤压，使其在凹模中成为具有一定密度和强度的块状物体。根据产品尺寸、形状的差异通常采取凹模固定或凹模浮动两种压制方式。凹模固定的压制方式，通常用于压制尺寸小，形状简单的产品。凹模浮动的压制方式，又有浮动上压式压制和分步可调双向压制两种不同原理。浮动上压式压制时，凹模有一个向上的支承力。当上模进入凹模孔对粉料进行压缩时，由于粉料被压缩而产生对凹模孔内壁的正压力，在该正压力的作用下产生了与上模压制相反的摩擦力，从而使凹模随上模以一定的速度下行，将产品压制成型。但因粉料摩擦力远远小于压制力，故压制成型后的产品上、下部份密度一致差。分步可调双向压制是指上模首先压制某一个压缩量，然后下模再压制某一个压缩量，以达到压制成型的产品上、下密度更均匀一致的目的。液压机通常采用凹模浮动式压制。上油缸给上模施力，下油缸给凹模提供支承力。在电气系统的控制下，液压系统驱动上、下油缸按一定压制工艺要求动作，压制磁性材料产品。液压系统的稳定性直接决定产品成型质量和一致性。

国内外大部份干压成型液压机的上油缸与下油缸规格差异较大。按常规理解，上油缸用于压制，而下油缸仅用于给凹模一个克服粉料摩擦挤压力，故而不需要太大的尺寸规格。因此大部份此类压机为实现分步可调双向压制的目的而采用了机械传力的方法。即：当上模压制粉料到一定位置后，通过可调碰块迫使凹模与上模同步下压而实现下模主动压制的目的。采用调节碰块位置来调节上、下模各自的压制量及分配比例。采用机械传力的方法，上模与凹模产生刚性接触，当压制速度较快时，上模与凹模接触会产生较大的振动，而导致产品出现裂纹。为避免冲击振动导致产品出现裂纹，大部份干压成型液压机的压制周期较长，通常在60S～120S之间，为提高生产效率采取了一模多件的方式。但永磁产品成型工艺需要在磁场作用下实现粉料充填及成型，模具外设有一个充退磁线圈，线圈在直流电源的作用下产生一个定向磁场来实现充磁和退磁。在模具不同位置的磁力线分布是不均匀的，当模具尺寸较大，凹模窗孔布置较多时，磁场差异会更大，一模多件压制的产品往往磁性能及密度差异均较大，难以达到批量压制干压成型的高档永磁产品的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决采用上、下模分步压制工艺的现有技术由于上下油缸之间机械传力造成的产品易出现裂纹、加工周期长、加工的产品磁性能及密度差异均较大的问题，提供一种可以实现液压油传力的磁性材料干压成型油压机液压系统，从而避免因刚性接触而产生的产品裂纹问题，而且由于采用液压油传力，避免了以前为防止因刚性接触而出现产品裂纹而不得不加长压制周期的问题，可以大大缩小产品的压制周期，并能保证产品加工的一致性，如产品的磁性能及密度差异减小，可以实现大批量干压成型压制高档的永磁产品。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

磁性材料干压成型油压机液压系统，包括油泵、驱动上模的上油缸和驱动凹模的下油缸，以及连接在油泵、上油缸和下油缸之间的数个阀体，所述上油缸有杆腔与下油缸有杆腔之间设置有液压油传力机构，在上模压制到设定的压力或位置时，该液压油传力机构将液压油从上油缸有杆腔传递到下油缸有杆腔。

所述磁性材料干压成型油压机液压系统的油箱上设置有液位液温计、空气滤清器，油箱上给高压油泵、大流量泵供油的出油口设置有吸油滤油器。油箱上给控制油泵供油的出油口设置有第二吸油滤油器。

所述液压油传力机构包括第三液控单向阀、第二液控单向阀、电液换向阀、直动式溢流阀、第四单向阀和第五电磁换向阀。第三液控单向阀的出油口与上油缸有杆腔连通，进油口与第四单向阀的进口连通。第四单向阀的出口与下油缸有杆腔连通。第二液控单向阀的进油口与电液换向阀的一个工作油口连通，出油口与上油缸有杆腔连通。电液换向阀的回油口与油箱连通。直动式溢流阀的进口与上油缸有杆腔连通，出油口与油箱连通。第二液控单向阀和第三液控单向阀各自的控制油口分别与第五电磁换向阀的两个工作油口连通。

所述油泵分为三组，即高压油泵、大流量泵和控制油泵。高压油泵的输出口与第一单向阀的进油口连通，大流量泵的输出口与第二单向阀的进油口连通。第一单向阀的出油口与第二单向阀的出油口连通，高压油泵通过第一单向阀后输出的压力油与大流量泵通过第二单向阀后输出的压力油混流在一起。控制油泵的输出口与第五电磁换向阀的进油口连通。

高压油泵和大流量泵分别与双输出轴电机的两个输出轴连接，由其驱动，高压油泵采用的是柱塞泵，大流量泵采用的是叶片泵。

大流量泵的输出口接有第一电磁溢流阀，高压油泵的输出口接有第二电磁溢流阀，两个电磁溢流阀的出口均与油箱相通，以提高系统的安全性。

所述高压油泵与大流量泵共同输出的压力油与第一电磁换向阀的进油口连接。第一电磁换向阀的两个工作油口分别与叠加式液控单向阀的进油口连通，叠加式液控单向阀的出油口分别与下油缸的有杆腔和无杆腔连通。

所述高压油泵与大流量泵共同输出的压力油与电液换向阀的进油口相通。电液换向阀的一个工作油口与第一液控单向阀的进口相通，另一个工作油口通过第二液控单向阀与上缸有杆腔连接。第一液控单向阀的出口与上缸无杆腔连接，控制油口与第二液控单向阀的进油口相通。

所述高压油泵与大流量泵共同输出的压力油与第二电磁换向阀的进油口相通。第二电磁换向阀的一个工作油口通过调速阀、第五单向阀与上缸无杆腔连接，另一个工作油口被封堵。调速阀的出油口与第五单向阀的进油口连通。

所述高压油泵与大流量泵共同输出的压力油与第三电磁换向阀的进油口相通。第三电磁换向阀的一个工作油口与第四液控单向阀控制油口连接，另一个工作油口被封堵。

所述上油缸无杆腔通过第四液控单向阀、第二直动式溢流阀与油箱相连。第四液控单向阀的出口与上缸无杆腔相通。

所述与上油缸无杆腔相连通的还有压力变送器、排气测压接头、耐震压力表。

所述下油缸有杆腔与第三单向阀的出口相通，第三单向阀的进口与油箱相通。

所述下油缸无杆腔与先导式溢流阀的进油口相通，出油口与油箱相通。

控制油泵的进油口与第二吸油滤油器的出油口连通，控制油泵的出油口与第四电磁换向阀的进油口连通，并通过叠加式溢流阀与第四电磁换向阀的回油口连通。控制油泵与电机的输出轴连接，由电机驱动。叠加式溢流阀的出油口与油箱连通，叠加式溢流阀的进油口与控制油泵的出油口连通。

设置有与控制油泵的出油口连通的耐震压力表以监测控制油的压力；设置有与下油缸的无杆腔连通的耐震压力表以监测其压力；设置有与上油缸的有杆腔连通的耐震压力表以监测其压力；设置有与上油缸的无杆腔连通的耐震压力表以监测其压力；设置有与第一单向阀和第二单向阀的出油口连通的耐震压力表以监测由高压油泵与大流量泵共同输出的压力油的压力。

上述各方案中，上油缸和下油缸为等径油缸，即上油缸、下油缸的活塞及活塞杆直径相同。

本实用新型可通过上油缸有杆腔与下油缸有杆腔之间的液压油传力机构实现上、下模分步可调的双向压制。上、下油缸为等径油缸，在上模压制时，高压油进入上油缸无杆腔，第三液控单向阀处于关闭状态，第二液控单向阀处于反向开启状态，上油缸有杆腔的回油经第二液控单向阀、电液换向阀流回油箱；当上模压制到设定的压力或位置时，第三液控单向阀反向打开，第二液控单向阀关闭，上油缸有杆腔的液压油通过第三液控单向阀，经第四单向阀流入下油缸有杆腔，带动下油缸及凹模与上模同步向下移动实现了下模压制。采用液压油传力避免了机械传力方式时上模与凹模刚性接触产生的冲击振动，可缩短压制周期。同时，上、下模分步压制比例能采用位置或压力实现调节。

液压系统采用高压油泵、大流量泵和控制油泵三组油泵分别供油的结构设计，可节省电能，减少发热，提高系统效率。在系统需要高压时，高压油泵工作，其余两个油泵卸荷；在系统快速动作时，高压油泵和大流量泵同时工作，保证系统大流量的需要；控制油泵是为实现上、下模分步压制油路切换阀件(即第二液控单向阀和第三液控单向阀)的开闭提供控制油源，在不需控制时处卸荷状态。

可见，整个液压系统主要由油箱、油泵电机组、控制泵组、集成阀组等部分组成。集成阀组是控制系统的核心部分，集成阀组回油口设置有冷却器28以降低液压油的温度。

采用上述结构的本实用新型，经生产线上连续运行实验，压制61.6mm×46mm×27mm的永磁铁氧体产品的压制周期达到9.5秒/模，可解决磁性材料干压成型油压机成型周期长、产品一致性差的问题，实现大批量干压成型压制高档永磁产品。

附图说明

图1是本实用新型的液压原理图；

图2是图1中各电磁阀的电磁铁在各工序的动作表(+号表示动作，空格表示无动作)；

图中标号，1是吸油滤油器，2是高压油泵，3是双输出轴电机，4是大流量泵，5是第一单向阀，6是第二单向阀，7-1是第一电磁溢流阀，7-2是第二电磁溢流阀，8是第一电磁换向阀，9是叠加式液控单向阀，10是先导式溢流阀，11是第三单向阀，12是直动式溢流阀，13-1第四单向阀，13-2是第五单向阀，14-1是第二电磁换向阀，14-2是第三电磁换向阀，15是电液换向阀，16是第一液控单向阀，17是第二液控单向阀，18是第二直动式溢流阀，19是第三液控单向阀，20是第四液控单向阀，21是调速阀，22是压力变送器，23是排气测压接头，24-1～4和25是耐震压力表，26是空气滤清器，27是液位液温计，28是冷却器，29是第二吸油滤油器，30是控制油泵，31是电机，32是叠加式溢流阀，33是第四电磁换向阀，34是下油缸，35是上油缸，YV1是第一电磁溢流阀7-1的电磁铁，YV2是第二电磁溢流阀7-2的电磁铁，YV3是第一电磁换向阀的第一电磁铁，YV4是第一电磁换向阀的第二电磁铁，YV5是第四电磁换向阀的第一电磁铁，YV10是第四电磁换向阀的第二电磁铁，YV6是电液换向阀的第一电磁铁，YV7是电液换向阀的第二电磁铁，YV8是第三电磁换向阀的电磁铁，YV9是第二电磁换向阀的电磁铁。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。

磁性材料干压成型油压机液压系统的原理如图1所示，油箱上设置有液位液温计27、空气滤清器26，油箱上给高压油泵2、大流量泵4供油的出油口设置有吸油滤油器1，回油口设置有冷却器28以降低回油的温度。油箱上给控制油泵30供油的出油口设置有第二吸油滤油器29。

高压油泵2和大流量泵4分别与双输出轴电机3的两个输出轴连接，由其驱动，高压油泵2采用的是柱塞泵，大流量泵4采用的是叶片泵。

大流量泵4的输出口与油箱回油口处的冷却器28的进油口之间接有第一电磁溢流阀7-1，高压油泵2的输出口与油箱回油口处的冷却器28的进油口之间接有第二电磁溢流阀7-2，以提高系统的安全性。

高压油泵2的输出口与第一单向阀5的进油口连通。第一单向阀5的出油口与第一电磁换向阀8的进油口连通；与电液换向阀15的进油口连通；与第二电磁换向阀14-1和第三电磁换向阀14-2的进油口连通；与第二单向阀6的出油口连通。

第二单向阀6的进油口与大流量泵4的输出口连通。

冷却器28的出油口与油箱连通。冷却器28的进油口与先导式溢流阀10的出油口连通；与第一电磁换向阀8的回油口连通；与第三单向阀11的进油口连通；与电液换向阀15的回油口连通；与第二电磁换向阀14-1、第三电磁换向阀14-2的回油口连通；与第四电磁换向阀33的回油口连通。

第一电磁换向阀8的两个工作油口分别与叠加式液控单向阀9的进油口连通，叠加式液控单向阀9的出油口分别与下油缸34的上腔和下腔连通。先导式溢流阀10的进油口与下油缸34的下腔连通，并连接有耐震压力表25。

下油缸34的上腔与第四单向阀13-1的出油口、第三单向阀11的出油口连通，第四单向阀13的进油口与第三液控单向阀19的进油口连通，第三液控单向阀19的控制油口与第四电磁换向阀33的一个工作油口连通，第三液控单向阀19的出油口与直动式溢流阀12的进油口、第二液控单向阀17的出油口、上油缸35的下腔连通，并设置有与第三液控单向阀19的出油口连通的耐震压力表24-3，直动式溢流阀12的出油口与冷却器28的进油口连通。

第二液控单向阀17的进油口与第一液控单向阀16的控制油口、电液换向阀15的一个工作油口连通，第二液控单向阀17的控制油口与第四电磁换向阀33的另一个工作油口连通。

第一液控单向阀16的进油口与电液换向阀15的另一个工作油口连通，第一液控单向阀16的出油口与上油缸34的上腔连通。

上油缸34的上腔还与第四液控单向阀20的出油口连通，第四液控单向阀20的控制油口与第三电磁换向阀14-2的一个工作油口连通，第三电磁换向阀14-2的该工作油口在其电磁铁YV8的作用下，可以受控与其回油口通断。第四液控单向阀20的进油口与冷却器28的进油口之间设置有第二直动式溢流阀18。

第二电磁换向阀14-1的一个工作油口与调速阀21的进油口连通，第二电磁换向阀14-1的该工作油口在其电磁铁YV9的作用下，可以受控与其回油口通断。调速阀21的出油口与第五单向阀13-2的进油口连通。第五单向阀13-2的出油口与第一液控单向阀16的出油口连通，并设置有与其连通的压力变送器22，以及与压力变送器连通的排气测压接头23和耐震压力表24-1。

第二吸油滤油器29的出油口与控制油泵30的进油口连通，控制油泵30的出油口与第四电磁换向阀33的进油口连通，并通过叠加式溢流阀32与第四电磁换向阀33的回油口连通。控制油泵30与电机31的输出轴连接，由电机31驱动。叠加式溢流阀32的出油口与第三单向阀11的进油口连通，叠加式溢流阀32的进油口与控制油泵30的出油口连通。

大流量泵4的出油口与第二单向阀6的进油口连通，第二单向阀6的出油口与第一单向阀5的出油口连通。

设置有与控制油泵30的出油口连通的耐震压力表24-4以监测控制油的压力；设置有与下油缸34的下腔连通的耐震压力表25以监测其压力；设置有与上油缸35的下腔连通的耐震压力表24-3以监测其压力；设置有与上油缸35的上腔连通的耐震压力表24-1以监测其压力；设置有与第一单向阀5的出油口连通的耐震压力表24-2以监测由高压油泵2驱动的高压油路的压力。

上述液压系统工作过程中，在系统需要高压时，高压油泵2工作，其余两个油泵(大流量泵4、控制油泵30)卸荷；在系统快速动作时，高压油泵2和大流量泵4同时工作，保证系统大流量的需要；控制油泵30在上、下模分步压制中可为切换油路阀件(即第二液控单向阀17和第三液控单向阀19)的开闭提供控制油源，不需要控制时处卸荷状态。采用这三组分离的油泵，可节省电能，减少发热，提高系统效率。

工作过程中，各电磁阀的电磁铁动作情况如图2中的表所示，+号表示电磁铁通电动作，空格表示电磁铁断电不动作。

压力油进入集成阀组后分成六路。一路是电磁溢流阀控制的压力控制回路；二路是下油缸回路；三路是上油缸快速动作回路；四路是上油缸卸压回路；五路是上油缸慢压回路。六路是实现上、下模分步压制切换的控制油路。在集成阀组上各阀件的控制下，实现下油缸将凹模起降，上油缸快下、压制1(指上油缸单独压制)、压制2(指上下油缸同步压制)、保压、卸压、脱模、上模快回，同时下油缸升等一系列工艺过程。

如图1所示，下面分油路进行工作原理说明。

(1)、高压油泵2打出的压力油流到第一电磁溢流阀7-1和第一单向阀5，当第一电磁溢流阀7-1的电磁铁YV1不通电或应急按钮未按下时，调节阀件调节杆即可调节系统压力，压力油只有超过此调节压力时，才能将阀芯顶开通过此阀，此时即为溢流。当电磁铁YV1通电或按下应急按钮，先导电磁阀换向，先导油从先导电磁阀流回油箱，引起主阀芯打开，此时小流量的高压油泵2处于卸荷状态。低压的大流量泵4打出的压力油流到第二电磁溢流阀7-2和第二单向阀6，当第二电磁溢流阀7-2的电磁铁YV2不通电或应急按钮未按下时，调节调节杆即可调节低压泵压力，给电磁铁YV2通电或按下应急按钮，第二电磁溢流阀7-2打开，低压大流量泵4卸荷。电磁铁YV1、YV2均不通电，高压油泵2和大流量泵4同时给系统供油；YV2通电、YV1不通电，只有高压油泵2给系统供油；YV1、YV2均通电，系统卸荷。

(2)、二路油流到第一电磁换向阀8的P口，当第一电磁换向阀8处于中位时，油流到此就不再流动了。给第一电磁换向阀8的第一电磁铁YV3通电或按下相应按钮，第一电磁换向阀8换向到YV3这边，此时P→A、B→T，下油缸回杆、凹模下降用于生还脱模；给第一电磁换向阀8的第二电磁铁YV4通电或按下相应按钮，第一电磁换向阀8换向到YV4这边，此时P→B、A→T，下油缸出杆、凹模上升形成粉料充填空腔。此回路具有浮动支承功能，即下油缸活塞受到向下压的力时，下油缸无杆腔压力升高，只有当压力达到先导式溢流阀10调定值时，才将其打开溢流。此回路中，当第三液控单向阀19打开时，下油缸有杆腔的油可与上油缸有杆腔直接联通，用于上油缸与下油缸实现同步联动压制。

(3)、三路油流到电液换向阀15的P口，当电液换向阀15处于中位时，油流到此就不再流动了。给电液换向阀15的第一电磁铁YV6通电或按下相应按钮，电液换向阀15换向到YV6这边，此时P→A和B，压力油通过A油口流入上油缸35的无杆腔，通过B油口流入上油缸35的有杆腔，但上油缸35的无杆腔面积大于其有杆腔面积，压力油将油缸活塞往外推，实质上是上油缸35有杆腔的油液经反向打开的第二液控单向阀17、电液换向阀15的B油口流入A油口，再经第一液控单向阀16流入上油缸35无杆腔，上油缸35在差动状态下快速下降。给电液换向阀15的第二电磁铁YV7通电或按下相应按钮，电液换向阀15换向到YV7这边，此时P→B、A→T，即P口的油经B油口，再经第二液控单向阀17流入上油缸35有杆腔，上油缸35无杆腔的油液经反向打开的第一液控单向阀16、电液换向阀15的A、T口回油箱，上油缸35快速回程。

(4)、四路油流到第三电磁换向阀14-2控制第四液控单向阀20的开关。第三电磁换向阀14-2的电磁铁YV8处于断电状态时，第四液控单向阀20的控制油接回油箱，此阀关闭。给电磁铁YV8通电，第三电磁换向阀14-2的P→A、B→T，此时第四液控单向阀20打开，上油缸35无杆腔的压力油经第二直动式溢流阀18流回油箱而卸压。

(5)、五路流向第二电磁换向阀14-1用于上油缸慢压。当第二电磁换向阀14-1的电磁铁YV9处于断电状态时，其P→B、A→T，压力油流到B口就不再流动了，第五单向阀13-2关闭。给电磁铁YV9通电或按下相应按钮，第二电磁换向阀14-1换向到YV9这边，此时P→A，压力油经调速阀21、第五单向阀13-2流入上油缸35无杆腔。

(6)、控制油泵30打出的压力油经叠加式溢流阀32流入第四电磁换向阀33控制第二液控单向阀17和第三液控单向阀19的反向开启。第四电磁换向阀33处于中位时，其P、T、A、B互通，控制油泵30卸荷，第二液控单向阀17、第三液控单向阀19均关闭，为防止意外，在上油缸35有杆腔的油路上设置有直动式溢流阀12作为安全元件保护油缸。给第四电磁换向阀33的第二电磁铁YV10通电，第四电磁换向阀33换向到YV10这边，此时其P→A、B→T，第二液控单向阀17反向打开，第三液控单向阀19关闭，上油缸35有杆腔的油只能经反向打开的第二液控单向阀17流入电液换向阀15的B油口。给第四电磁换向阀33的第一电磁铁YV5通电，其P→B、A→T，此时第三液控单向阀19反向打开，第二液控单向阀17关闭，上油缸35有杆腔的油只能经反向打开的第三液控单向阀19、第四单向阀13-1流入下油缸34有杆腔，因上、下油缸的缸径、杆径均相等，此时上、下油缸同步移动，即上冲头与凹模同步移动压制产品。

采用上述的液压油传力结构，有效避免了过去上模与凹模刚性接触产生的冲击振动，可缩短压制周期达到9.5秒/模。同时，上、下模分步压制的比例可以采用位置或压力调节。

Claims (5)

1.磁性材料干压成型油压机液压系统，包括油泵、驱动上模的上油缸(35)和驱动凹模的下油缸(34)，以及连接在油泵、上油缸(35)和下油缸(34)之间的数个阀体，其特征在于：所述上油缸(35)的有杆腔与下油缸(34)的有杆腔之间设置有液压油传力机构，在上模压制到设定的压力或位置时，该液压油传力机构将液压油从上油缸有杆腔传递到下油缸有杆腔。

2.如权利要求1所述磁性材料干压成型油压机液压系统，其特征在于：所述液压油传力机构包括电液换向阀(15)、第二液控单向阀(17)、第三液控单向阀(19)、直动式溢流阀(12)、第四单向阀(13-1)和第五电磁换向阀(33)，第三液控单向阀(19)出油口与上油缸(34)有杆腔连通，进油口与第四单向阀(13-1)的进口连通，第四单向阀(13-1)的出口与下油缸有杆腔连通，第二液控单向阀(17)出油口与上油缸(35)有杆腔连通，进油口与电液换向阀(15)的一个工作油口连通，第二液控单向阀(17)和第三液控单向阀(19)各自的控制油口分别与第五电磁换向阀(33)的两个工作油口连通。

3.如权利要求2所述磁性材料干压成型油压机液压系统，其特征在于：所述油泵分为三组，即高压油泵(2)、大流量泵(4)和控制油泵(30)，第一单向阀(5)的出油口与第二单向阀(6)的出油口连通，高压油泵(2)通过第一单向阀(5)后输出的压力油与大流量泵(4)通过第二单向阀(6)后输出的压力油混流在一起，控制油泵(30)的输出口与第五电磁换向阀(33)的进油口连通。

4.如权利要求3所述磁性材料干压成型油压机液压系统，其特征在于：所述液压系统还包括双输出轴电机(3)，高压油泵(2)和大流量泵(4)分别与双输出轴电机(3)的两个输出轴连接。

5.如权利要求1或2或3或4所述磁性材料干压成型油压机液压系统，其特征在于：上油缸(35)和下油缸(34)为等径油缸，即上油缸(35)、下油缸(34)的活塞及活塞杆直径相同。

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