本實用新型涉及粉料定向、壓制成型智能控制領域，特別是一種稀土粉料高壓成型系統(tǒng)。

背景技術：

隨著對稀土永磁材料需求量的增加和產品定向壓制后固體密度需達到4.2g/cm3的工藝要求，目前傳統(tǒng)的磁極定向、壓制成型工藝已無法滿足稀土永磁材料的要求。

傳統(tǒng)的磁極定向、壓制成型工藝的步驟：

1.人工加粉料進入磁壓機，掃粉使其平整；

2.上活塞運動壓制成型，上活塞上升，下活塞不動；

3.上活塞上升至最上，下活塞頂出首次壓制的成型產品輸出，人工取出；

4.進入到二次壓制環(huán)節(jié)，靜壓，大部分采取油壓。

總共分兩步壓制，且全程產品需要在無氧的環(huán)境下進行，且充滿氮氣，并且當成品密度達到3.8g/cm3以上時，固體成品可允許變形量小，成品從上下模具中取出時由于壓力不均容易造成損壞，且二次加工才能使得產品密度達到4.2g/cm3的質量要求，其壓制過程繁雜且成品密度不足。

在傳統(tǒng)的磁極定向壓制成型工藝下，當成品密度達到3.8g/cm3時，出模合格率達不到企業(yè)規(guī)定的比例，且其產品外形平整率小，后續(xù)加工對坯料的利用率減少，因此必須進行二次加工，氮氣消耗率增加，工藝時間大幅提高。

技術實現要素：

本實用新型的發(fā)明目的是，針對上述問題，提供一種稀土粉料高壓成型系統(tǒng)，能夠使得專用磁粉材料系列壓力機的上、下液壓缸活塞運動位移精確同步的液壓輸出自動控制系統(tǒng)，獲得一次成型、高密度的優(yōu)質產品。

為達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：一種稀土粉料高壓成型系統(tǒng)，包括由上至下依次設置的凸模、凹模和凹模底板，所述凸模和凹模底板正對凹模上用于容納稀土粉料的通孔，并能夠與該通孔相對滑動完成對稀土粉料的擠壓成型；所述凸模連接使其上下移動的上液壓缸，凹模底板連接使其上下移動的下液壓缸；所述上液壓缸和下液壓缸分別連接主液壓系統(tǒng)；還包括用于輔助液壓系統(tǒng)、光柵位移傳感器、伺服電機、執(zhí)行器和處理器；所述輔助液壓系統(tǒng)包括比例閥節(jié)流控制器、電磁比例換向閥、液壓泵、油箱和溢流閥；所述油箱、液壓泵和電磁比例換向閥P接口依次連接，電磁比例換向閥A接口連接比例閥節(jié)流控制器輸入端，電磁比例換向閥B接口分別連接上液壓缸無桿腔和下液壓缸有桿腔，比例換向閥T接口連接油箱；所述溢流閥設置在液壓泵出油口和油箱之間；電磁比例換向閥連接處理器；所述比例閥節(jié)流控制器包括比例閥、可調節(jié)流閥Ⅰ、可調節(jié)流閥Ⅱ和單向閥，比例閥節(jié)流控制器輸入端通過可調節(jié)流閥Ⅰ連接比例閥的P接口、通過可調節(jié)流閥Ⅱ連接比例閥的T接口；比例閥節(jié)流控制器輸入端分別與比例閥A接口、比例閥B接口設置單向閥，所述單向閥朝向比例閥節(jié)流控制器輸入端導通；所述比例閥A接口連接上液壓缸有桿腔，比例閥的B接口連接下液壓缸無桿腔；所述主液壓系統(tǒng)驅動上液壓缸和下液壓缸實現對稀土粉料擠壓成型后，主液壓系統(tǒng)切換為輔助液壓系統(tǒng)；所述光柵位移傳感器分別安裝在凸模和凹模底板上，并通過A/D模塊連接處理器；所述處理器通過D/A模塊連接伺服電機，伺服電機通過執(zhí)行器分別連接控制可調節(jié)流閥Ⅰ和可調節(jié)流閥Ⅱ；所述執(zhí)行器為減速機構。

這里，在凹模底板、凸模上分別安裝精密的光柵位移傳感器，實時采集上液壓缸、下液壓缸活塞位移信息；并以凹模底板位移為參照，計算出模過程中凹模底板與凸模之間距離的相對變化量。采用工業(yè)可編程控制器PLC作處理器，配備數模轉換、模數轉換模塊，實時處理光柵信息；其處理結果反饋控制伺服電機啟動，并驅動精密機械執(zhí)行器。精密機械執(zhí)行器用于連接伺服電機輸出軸與可調節(jié)流閥Ⅰ、可調節(jié)流閥Ⅱ，根據上液壓缸、下液壓缸活塞位移量的插值變化，在比例閥B接口通道流量相對穩(wěn)定的基礎上，快速，準確控制比例閥A接口出口通道流量，進而實現出模過程中上液壓缸、下液壓缸同步運行，防止壓力不均對成型成品造成損壞。同時，根據需要可以通過電磁比例換向閥調控液壓系統(tǒng)的供液量；而比例閥節(jié)流控制器則由處理器實時調控，實現對上液壓缸、下液壓缸流量的精確控制，使得凸模和凹模底板保證對成型成品壓力的情況下，同步移動，從而保證成型成品不因壓力不均而出模失敗。采用兩可調的可調節(jié)流閥Ⅰ、可調節(jié)流閥Ⅱ可以保證對比例閥A、B接口輸出控制，同時根據需要可以單單控制比例閥A接口輸出、單單控制比例閥B接口輸出、同時控制比例閥A接口和B接口輸出等三種精確調節(jié)模式，再結合電磁比例換向閥實現液壓系統(tǒng)的動力油路和回油油路的流量控制，保證稀土粉料出模順利進行。

優(yōu)選地，所述處理器為工業(yè)可編程控制器。

優(yōu)選地，所述液壓泵為單向定量柱塞泵。

優(yōu)選地，所述電磁比例換向閥為三位四通電磁比例換向閥。

優(yōu)選地，所述上液壓缸和下液壓缸為帶彈簧復位活塞桿缸。

優(yōu)選地，還包括取料模塊，所述取料模塊相對設置在凹模上方，并連接處理器。

一種稀土粉料高壓成型系統(tǒng)的輔助出模方法，在所述主液壓系統(tǒng)驅動上液壓缸和下液壓缸實現對稀土粉料擠壓成型后，所述處理器將主液壓系統(tǒng)切換為輔助液壓系統(tǒng)；所述處理器將光柵位移傳感器輸送的數據清零；所述處理器控制電磁比例換向閥切換為A接口輸出，安裝在凹模底板和凸模上光柵位移傳感器動作，并通過A/D模塊向處理器輸出凹模底板位移量和凸模位移量；處理器根據凹模底板位移量和凸模位移量的到兩者的位移量差值，并根據位移量差值轉化為調節(jié)信號通過D/A模塊反饋輸出到所述伺服電機；

所述伺服電機按調節(jié)信號設定的轉速啟動，經執(zhí)行器減速并輸出轉角控制可調節(jié)流閥Ⅰ和/或可調節(jié)流閥Ⅱ，進而調節(jié)比例閥A接口輸出，直至所述位移量差值為零，處理器處理器控制伺服電機停止；循環(huán)上述步驟，直至成型的稀土粉料產品整體脫出凹模，處理器控制電磁比例換向閥A接口和B接口切換為終止狀態(tài)。

在出模過程中，需要凸模和凹模底板同步運動，而由于現有裝置中，液壓缸的流量控制并不精確導致出模過程凸模和凹模底板常常不同步，如凸模上移過快或過慢等等，都會導致成品出模破損。上述出模輔助方法通過安裝在凸模和凹模底板上的光柵位移傳感器，間接得到上液壓缸和下液壓缸的位移，光柵位移傳感器將凹模底板位移量和凸模位移量通過A/D模塊發(fā)送到處理器，處理器對比兩者的位移量差值即可以得到實時的上液壓缸和下液壓缸移位狀態(tài)。將切換輔助液壓系統(tǒng)時的凸模和凹模底板直接距離設置為標準距離，即稀土粉料擠壓成成品后的尺寸；以凹模底板位移量為基準，根據位移量差值的正負及大小即可以知道上液壓缸和下液壓缸移位狀態(tài)：位移量差值為零時，上液壓缸和下液壓缸之間距離為標準距離，或說在同步移動運行；位移量差值為正值時，上液壓缸和下液壓缸之間距離大于標準距離，上液壓缸移動過快，兩者不同步；位移量差值為負值時，上液壓缸和下液壓缸之間距離小于標準距離，上液壓缸移動過慢，兩者不同步。處理器根據位移量差值轉化為調節(jié)量，如位移量差值為零時，不進行調節(jié)；位移量差值為正值時，將調節(jié)量通過D/A模塊反饋輸出到所述伺服電機，伺服電機根據調節(jié)量啟動，伺服電機帶動精密機械執(zhí)行器，通過執(zhí)行器減速調節(jié)可調節(jié)流閥Ⅰ實現減小比例閥A接口流量的操作，直至處理器得到的位移量差值為零，處理器停止對伺服電機發(fā)送調節(jié)信號。根據不同的需要也可以同步調節(jié)可調節(jié)流閥Ⅰ、可調節(jié)流閥Ⅱ或電磁比例換向閥，以保證上液壓缸和下液壓缸精確同步。上述方案中通過反饋調節(jié)實現了對凸模和凹模底板移動的精確控制，保證出模過程凸模和凹模底板對成品施加壓力均勻，防止成品由于受力不均損壞。

由于采用上述技術方案，本實用新型具有以下有益效果：

1.本實用新型能夠保證機械壓制產品獲得技術要求的4.2g/cm³以上的密度，且產品出模合格品達到企業(yè)規(guī)定的比例。

2.本實用新型增加機械壓力，在剛性凹模內一次成形，可獲得經過機械、高壓油靜壓二次壓縮成形更為規(guī)整的產品外形，提高了后續(xù)加工對坯料的利用率。

3.本實用新型取消二次施壓必須的包裝、靜壓、清理等工序，大幅度縮短產品在生產線上的運送距離，減小了需要隔氧的空間，有效降低氮氣消耗。

4.本實用新型節(jié)省了機械、靜壓二次成形過程的所有物料及人工消耗；一次成形直接進入燒結高溫爐，大幅度縮短工藝時間。

5.本實用新型保留傳統(tǒng)壓機原有工藝流程的基礎上增加專門出模液壓通道，技術改造風險達到最小，利于企業(yè)現有設備技術改造的深度實施；簡化后的工藝流程，有利于實現生產線自動化和確保運行的穩(wěn)定。

6.本實用新型通過設置以高靈敏度可控比例閥組件為核心的輔助液壓系統(tǒng)，用于產品出模運動控制。結合現代機、電、算一體化技術，通過采集脫模全程上、下液壓缸活塞運動位移量信息；由工業(yè)可編程控制器作數據中央處理器，判斷上、下活塞上升位移量差異，實時反饋控制伺服電機；伺服電機驅動精密機械裝置，實現對比例閥組件A、B出口相對流量的調整，保證上下缸活塞同步上升，將高密度產品從凹模中順利取出。智能控制系統(tǒng)實際運行結果表明，凹模底板、凸模同步上升位移量的相對誤差小于±0.15mm，達到工藝要求許用值。

附圖說明

圖1是模具壓力成形工藝填料示意圖；

圖2是模具壓力成形工藝成型示意圖；

圖3是模具壓力成形工藝出模示意圖；

圖4是本實用新型產品出模移動位移控制示意圖；

圖5是本實用新型系統(tǒng)功能結構示意圖。

1-凹模、2-凸模、3-凹模底板、4-上液壓缸；5-下液壓缸、6-油箱、7-液壓泵、8-電磁比例換向閥、9-比例閥節(jié)流控制器、10-可調節(jié)流閥Ⅰ、11-可調節(jié)流閥Ⅱ、12-單向閥、13-比例閥、14-溢流閥、15-處理器、16-伺服電機、17-執(zhí)行器。

具體實施方式

以下結合附圖對實用新型的具體實施進一步說明。

如圖1至圖3所示，為現有技術中模具壓力成形工藝示意圖，依次包括填料、成型、出模。如圖1所示進料及壓制，將粉末填充入凹模1內，用特制刮板平整粉末表面。如圖2所示凹模1兩側電磁極通電，對粉料磁極作定向處理，凸模2同時下行，與出料頂板產生高壓將粉末壓制成型。如圖3所示成品出模，凹模底板3、凸模2同步上升，全過程保持等間距。產品出模過程凸模2始終保持與產品的接觸，目的在于防止因凹模1壁與產品相對運動阻力造成棱邊損壞。但是現有技術中由于驅動凹模底板3、凸模2的兩個液壓缸活塞上升運動的同步控制精度不夠，兩活塞相對位移誤差量大于高密度成品允許的彈性范圍，導致成品出模破損。

如圖4至圖5所示，為本實用新型公開的一種稀土粉料高壓成型系統(tǒng)，具體是具有高精度輔助稀土粉料成品出模的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括由上至下依次設置的凸模2、凹模1和凹模底板3，凸模2和凹模底板3正對凹模1上用于容納稀土粉料的通孔，并能夠與該通孔相對滑動完成對稀土粉料的擠壓成型。凸模2連接使其上下移動的上液壓缸4，凹模底板3連接使其上下移動的下液壓缸5；所述上液壓缸4和下液壓缸5分別連接主液壓系統(tǒng)。主液壓系統(tǒng)用于對上液壓缸4和下液壓缸5供液使得凸模2和凹模底板3完成對稀土粉料的擠壓成型，并且成型產品到達4.2g/cm³以上的密度。圖5中的主液壓系統(tǒng)已經省略，其結構設置可參考現有技術。

如圖4是本實用新型產品出模移動位移控制示意圖，為避免出模時液壓缸不能同步，導致成品出模破損，這里在凸模2、凹模底板3上分別安裝光柵位移傳感器，用于反應上液壓缸4和下液壓缸5的位移情況。這里將稀土粉料成型時的凸模2和凹模底板3直接距離設置為標準距離，即稀土粉料擠壓成成品后的尺寸；在凸模2和凹模底板3上移過程中兩者距離不能偏離標準距離。

如圖5所示，為本實用新型系統(tǒng)功能結構示意圖，包括用于凸模2、凹模1、凹模底板3、上液壓缸4、下液壓缸5、輔助液壓系統(tǒng)、光柵位移傳感器、伺服電機16、執(zhí)行器17和處理器15。輔助液壓系統(tǒng)包括比例閥節(jié)流控制器9、電磁比例換向閥8、液壓泵7、油箱6和溢流閥14；這里油箱6、液壓泵7和電磁比例換向閥8P接口依次連接，電磁比例換向閥8A接口連接比例閥節(jié)流控制器9輸入端，電磁比例換向閥8B接口分別連接上液壓缸4無桿腔和下液壓缸5有桿腔，比例換向閥T接口連接油箱6。所述溢流閥14設置在液壓泵7出油口和油箱6之間；電磁比例換向閥8還連接處理器15。比例閥節(jié)流控制器9包括比例閥13、可調節(jié)流閥Ⅰ10、可調節(jié)流閥Ⅱ11和單向閥12，比例閥節(jié)流控制器9輸入端通過可調節(jié)流閥Ⅰ10連接比例閥13的P接口、通過可調節(jié)流閥Ⅱ11連接比例閥13的T接口；比例閥節(jié)流控制器9輸入端分別與比例閥13A接口、比例閥13B接口設置單向閥12，所述單向閥12朝向比例閥節(jié)流控制器9輸入端導。比例閥13A接口連接上液壓缸4有桿腔，比例閥13的B接口連接下液壓缸5無桿腔。

這里光柵位移傳感器分別安裝在凸模2和凹模底板3上，并通過A/D模塊連接處理器15；所述處理器15通過D/A模塊連接伺服電機16，伺服電機16通過執(zhí)行器17分別連接控制可調節(jié)流閥Ⅰ10和可調節(jié)流閥Ⅱ11；所述執(zhí)行器17為減速機構。其中，主液壓系統(tǒng)驅動上液壓缸4和下液壓缸5實現對稀土粉料擠壓成型后，主液壓系統(tǒng)切換為輔助液壓系統(tǒng)。

上述中，液壓泵7為單向定量柱塞泵；電磁比例換向閥8為三位四通電磁比例換向閥8；上液壓缸4和下液壓缸5為帶彈簧復位活塞桿缸。

上述方案的工作原理是：在凹模底板3、凸模2上分別安裝精密的光柵位移傳感器，實時采集上液壓缸4、下液壓缸5活塞位移信息；并以凹模底板3位移為參照，計算出模過程中凹模底板3與凸模2之間距離的相對變化量。采用工業(yè)可編程控制器PLC作處理器15，配備數模轉換、模數轉換模塊，實時處理光柵信息；其處理結果反饋控制伺服電機16啟動，并驅動精密機械執(zhí)行器17。精密機械執(zhí)行器17用于連接伺服電機16輸出軸與可調節(jié)流閥Ⅰ10、可調節(jié)流閥Ⅱ11，根據上液壓缸4、下液壓缸5活塞位移量的插值變化，在比例閥13B接口通道流量相對穩(wěn)定的基礎上，快速，準確控制比例閥13A接口出口通道流量，進而實現出模過程中上液壓缸4、下液壓缸5同步運行，防止壓力不均對成型成品造成損壞。

這里基于上述方案公開一種稀土粉料高壓成型系統(tǒng)的輔助出模方法，包括如下步驟：

(1)在主液壓系統(tǒng)驅動上液壓缸4和下液壓缸5實現對稀土粉料擠壓成型后，處理器15將主液壓系統(tǒng)切換為輔助液壓系統(tǒng)；處理器15將光柵位移傳感器輸送的數據清零。

(2)處理器15控制電磁比例換向閥8切換為A接口輸出，安裝在凹模底板3和凸模2上光柵位移傳感器動作，并通過A/D模塊向處理器15輸出凹模底板3位移量和凸模2位移量；處理器15根據凹模底板3位移量和凸模2位移量的到兩者的位移量差值，并根據位移量差值轉化為調節(jié)信號通過D/A模塊反饋輸出到所述伺服電機16。

(3)伺服電機16按調節(jié)信號設定的轉速啟動，經執(zhí)行器17減速并輸出轉角控制可調節(jié)流閥Ⅰ10和/或可調節(jié)流閥Ⅱ11，進而調節(jié)比例閥13A接口輸出，直至所述位移量差值為零，處理器15處理器15控制伺服電機16停止。

(4)循環(huán)上述步驟(2)、(3)，直至成型的稀土粉料產品整體脫出凹模1，處理器15控制電磁比例換向閥8A接口和B接口切換為終止狀態(tài)。

上述步驟(2)、(3)中，產品出模運動初始，下缸從無桿腔進油，活塞上升；上缸從有桿腔進油，活塞上升；因進油腔容積差異必然導致凸模2上升速度快，凹模底板3、凸模2間距增加，大于設定的標準值。伺服電機16獲得控制信號，正向啟動，可調節(jié)流閥Ⅱ11不變、同時通過調節(jié)可調節(jié)流閥Ⅰ10及時減小A口流量；此時凸模2上升速度下降，凹模底板3、凸模2間距減小并趨于標準距離。當凹模底板3、凸模2間距減小到標準距離，控制伺服電機16停止；由于流量慣性的影響，伺服電機16作短暫反向啟動，抑制凹模底板3、凸模2間距進一步減小，保持標準距離。依此類推，伺服電機16將正向啟動，進行下一控制循環(huán)；直到產品整體脫出凹模1，系統(tǒng)發(fā)出終止信號。

上述說明是針對本實用新型較佳可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本實用新型的專利申請范圍，凡本實用新型所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬于本實用新型所涵蓋專利范圍。