專利名稱：粘結(jié)永磁體電動注射成形方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粘結(jié)永磁體加工的注射成形技術(shù)，具體是一種粘結(jié)永磁體電動 注射成形方法及其裝置，通過對粘結(jié)永磁體注射成形過程的改進而提高磁體的 性能與質(zhì)量。
背景技術(shù)：
以釹鐵硼為代表的稱為第三代稀土永磁材料，在計算機、汽車工業(yè)和信息 產(chǎn)業(yè)中的需求日益增加。市場對磁體的尺寸要求越來越小，精度要求越來越高, 形狀要求越來越復雜，傳統(tǒng)的粉末冶金壓制成形制造技術(shù)已無法滿足要求。將 粉末注射成形技術(shù)應(yīng)用于磁性材料加工行業(yè)，不僅可以直接大批量生產(chǎn)各種形 狀復雜的磁體，而且由于注射成形過程中磁體粉末被熔融的有機粘結(jié)劑所包圍， 在磁場作用下容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)動而達到高取向度，從而獲得具有高性能的磁性粉末 注射成形永磁材料產(chǎn)品。
粘結(jié)永磁體注射成形技術(shù)綜合了粉末冶金技術(shù)與聚合物注射成型技術(shù)的優(yōu) 點，與傳統(tǒng)模壓成形技術(shù)相比，產(chǎn)品尺寸精度高，磁性能與力學性能好，廢品 率低，在加工幾何形狀復雜、組織結(jié)構(gòu)均勻、高性能近凈形零件方面優(yōu)勢顯著。 但是，目前對粘結(jié)永磁體的注射成形采用傳統(tǒng)的液壓注射成形方法，使用復雜 的液壓系統(tǒng)進行能量的傳遞與過程的控制，因此存在一些明顯的不足之處(1) 注射成形裝置的結(jié)構(gòu)復雜且體積與重量龐大；(2)液壓控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可 靠性較差；(3)粘結(jié)永磁體產(chǎn)品在注射成形過程中能量的消耗大；(4)粘結(jié)永 磁體產(chǎn)品的注射成形周期較長；(5)工作噪聲和對環(huán)境污染大；(6)成形產(chǎn)品 的磁性能和尺寸精度較低且成本高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前粘結(jié)永磁體注射成形過程中存在的問題，提供一 種粘結(jié)永磁體電動注射成形的方法，采用電動驅(qū)動方式取代液壓驅(qū)動，應(yīng)用高 精度控制性能的伺服電機和新型機械傳動機構(gòu)作為驅(qū)動系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的還在于提供所述方法使用的粘結(jié)永磁體電動注射成形裝置。
本發(fā)明的粘結(jié)永磁體電動注射成形方法，是通過交流伺服電機驅(qū)動同步齒 形帶與滾珠絲杠，完成螺桿對粘結(jié)永磁體混合喂料的塑化計量、無級注射充模 和保壓補縮，實現(xiàn)粘結(jié)永磁體注射成形過程中的低能耗、低噪音和高控制精度， 以及產(chǎn)品的高磁性能、高尺寸精度和短成形周期。
本發(fā)明的粘結(jié)永磁體電動注射成形裝置主要由機頭、加熱器、螺桿、料筒、 料斗、前座、同步齒形帶、傳動軸、注射座、電機、滾珠絲杠、后座、聯(lián)軸器 構(gòu)成。粘結(jié)永磁體電動注射成形裝置由三臺電機控制通過同步齒形帶與螺桿 相連的電機稱為塑化伺服電機，其作用是驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)，把料筒中的磁體粉末 熔融并向前輸送；通過同步齒形帶和滾珠絲杠與注射座相連的電機稱為注射伺 服電機，它通過傳動軸驅(qū)動螺桿向前注射運動或向后塑化運動；移動電機通過 聯(lián)軸器和滾珠絲杠驅(qū)動后座而使整個射臺作往復移動。
當料筒中粘結(jié)永磁體熔融喂料的壓力達到設(shè)定值時注射伺服電機負荷增加 而導致其電流相應(yīng)增大，使注射伺服電機產(chǎn)生反轉(zhuǎn)驅(qū)動螺桿后退實現(xiàn)粘結(jié)永磁 體混合喂料的塑化計量，當料筒中粘結(jié)永磁體熔融喂料達到塑化計量值時注射 伺服電機正轉(zhuǎn)驅(qū)動同步齒形帶與滾珠絲杠，利用傳動軸使螺桿產(chǎn)生軸向前進實 現(xiàn)對粘結(jié)永磁體混合喂料的無級注射充模與保壓補縮。
注射座采用一個滾珠絲杠對中驅(qū)動，使得注射絲杠與塑化螺桿同軸，而且 安裝在注射座的塑化伺服電機與安裝在后座的注射伺服電機采用對稱布置形式，前座和后座采用兩個對稱導桿支承注射座。
本發(fā)明的特點在于粘結(jié)永磁體熔融喂料在注射成形過程中采用無級注射， 通過檢測注射壓力的變化，并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形狀，實時調(diào)節(jié)注射速度以獲得模 腔內(nèi)穩(wěn)定的熔體流速。所謂"無級"是針對目前注射成形為多級有固定分段而 言，無級就是沒有具體的分級分段，其分級是根據(jù)模腔形狀的變化實時調(diào)整注 射速度。調(diào)節(jié)注射壓力變化的上限值大小，可以改變注射速度調(diào)節(jié)的次數(shù)。增 大注射壓力變化的上限值則減少分級，減小注射壓力變化的上限值則增加分級， 通過改變注射級數(shù)而調(diào)整成形產(chǎn)品的精度。在粘結(jié)永磁體電動注射成形裝置中，
利用伺服電機的速度控制特性對伺服電機進行無級調(diào)速，采用模糊PID控制方 法并結(jié)合模腔結(jié)構(gòu)形狀調(diào)節(jié)注射速度，根據(jù)實時檢測出來的注射壓力實現(xiàn)無級 注射，從而避免多級注射固定分級方法所造成磁體產(chǎn)品的飛邊、欠注、凹陷、 龜裂等缺陷，有效抑制模具型腔不定性的影響。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點
(1) 驅(qū)動系統(tǒng)全部電動化，對加工潔凈度要求很高的粘結(jié)永磁體產(chǎn)品十分 有利。驅(qū)動電機只在執(zhí)行機構(gòu)動作時才運轉(zhuǎn)，無液壓裝置的冷卻系統(tǒng)，有利于 節(jié)能降耗。伺服電機運轉(zhuǎn)時無流動損失和控制損失，磁滯損失極低，且滾珠絲 杠的摩擦阻力極小，因此整個裝置的效率遠超過液壓驅(qū)動。
(2) 采用交流伺服電機驅(qū)動同步齒形帶和滾動絲杠，應(yīng)用多單片機分布式 控制系統(tǒng)，通過主單片機數(shù)據(jù)總線向從單片機發(fā)送指令，實現(xiàn)對各個工藝環(huán)節(jié) 的精確控制，因此塑化的穩(wěn)定性和注射的重復精度大大提高，使注射成形磁體 的精密性和可靠度很高。
(3) 電動注射成形裝置分別由多個獨立的伺服電機來完成塑化、無級注射、保壓等工藝，與傳統(tǒng)液壓注射成形裝置相比其注射成形周期大大縮短。電動注 射成形裝置具有高注射速度，從而使粘結(jié)永磁體的注射效率和成形速率提高， 產(chǎn)品成本降低。
(4)伺服電機具有噪音低、慣性小、加減速控制容易的特性，更易設(shè)定激 活及停止斜率且激活振動低，故其速度控制的特性好、范圍大，而且伺服電機 控制的注射壓力和注射速度變化時間非常短，從高速向低速的轉(zhuǎn)換平滑，動態(tài) 響應(yīng)特性很好，特別適合精密粘結(jié)永磁體的注射成形。
圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中傳動軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1中注射座的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖1中注射絲杠的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖1中后座的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖1中前座的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明所述方法使用的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置主要由機頭(1)、 加熱器(2)、螺桿(3)、料筒(4)、料斗(5)、前座(6)、同步齒形帶(7、 15)、 傳動軸(8)、注射座(9)、電機(10、 12、 17)、滾珠絲杠(11、 13)、后座(14)、 聯(lián)軸器(16)構(gòu)成。粘結(jié)永磁體電動注射成形裝置由三臺電機控制通過同步 齒形帶與螺桿相連的電機稱為塑化伺服電機，其作用是驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)，把料筒 中的磁體粉末熔融并向前輸送；通過同步齒形帶和滾珠絲杠與注射座相連的電 機稱為注射伺服電機，它通過傳動軸驅(qū)動螺桿向前注射運動或向后塑化運動； 移動電機通過聯(lián)軸器和滾珠絲杠驅(qū)動后座而使整個射臺作往復運動。
料筒上方安裝加熱器和料斗，塑化伺服電機驅(qū)動同步齒形帶使料筒內(nèi)的螺
桿產(chǎn)生圓周旋轉(zhuǎn)，當料筒中粘結(jié)永磁體熔融喂料的壓力達到設(shè)定值時，由于注 射伺服電機負荷的增加而導致其電流相應(yīng)增大到對應(yīng)值，從而使注射伺服電機 產(chǎn)生反轉(zhuǎn)，驅(qū)動螺桿后退而實現(xiàn)粘結(jié)永磁體混合喂料的塑化計量。當料筒中粘 結(jié)永磁體熔融喂料達到塑化計量值時，注射伺服電機正轉(zhuǎn)，驅(qū)動同步齒形帶與 滾珠絲杠，利用傳動軸使螺桿產(chǎn)生軸向前進而實現(xiàn)對粘結(jié)永磁體混合喂料的無 級注射充模與保壓補縮。
圖2是本發(fā)明裝置中傳動軸的結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)軸(18)采用滾動軸承(20、 21、 22)支承以傳遞運動和動力，軸承座(19)通過螺釘與注射座(圖3)相連。 圖4是本發(fā)明裝置中注射絲杠的結(jié)構(gòu)示意圖，螺母(23)通過螺釘與注射座相 連，絲杠(24)采用滾動軸承支承在后座(圖5)上。由于注射座采用一個滾珠 絲杠對中驅(qū)動，使得注射絲杠與塑化螺桿同軸，而且安裝在注射座的塑化伺服 電機與安裝在后座的注射伺服電機采用對稱布置形式，前座(圖6)和后座采用 兩個對稱導桿支承注射座，因此整個裝置不僅結(jié)構(gòu)對稱性好、受力均衡、結(jié)構(gòu) 緊湊，而且運動平穩(wěn)性和注射精度高。
粘結(jié)永磁體熔融喂料在注射成形過程中采用無級注射，通過檢測注射壓力 的變化，并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形狀，實時調(diào)節(jié)注射速度以獲得模腔內(nèi)穩(wěn)定的熔體流 速，避免了多級注射固定分級方法造成的飛邊、欠注、凹陷、龜裂等缺陷。
裝置的工作過程描述如下-
移動電機(17)通過聯(lián)軸器(16)使?jié)L珠絲杠(13)轉(zhuǎn)動，利用后座(14). 使整個射臺向前移動至機頭(1)的噴嘴與模具澆口緊密接觸。塑化伺服電機(10) 通過同步齒形帶(7)驅(qū)動帶輪，再通過鍵連接利用傳動軸(8)中的轉(zhuǎn)軸(18) 使料筒(4)內(nèi)的螺桿(3)產(chǎn)生圓周旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)磁體粉末熔融并向前輸送。 當料筒(4)中粘結(jié)永磁體熔融喂料的壓力達到設(shè)定值時，由于注射伺服電機(12)
負荷的增加而導致其電流相應(yīng)增大到對應(yīng)值，從而使注射伺服電機(12)產(chǎn)生 反轉(zhuǎn)，通過同步齒形帶(15)使?jié)L珠絲杠(11)轉(zhuǎn)動，利用注射座(9)和傳動 軸(8)驅(qū)動螺桿(3)沿軸向后退而實現(xiàn)粘結(jié)永磁體混合喂料的塑化計量。當 粘結(jié)永磁體熔融喂料達到塑化計量值時，塑化伺服電機(10)停止轉(zhuǎn)動，注射 伺服電機(12)正轉(zhuǎn)，驅(qū)動同步齒形帶(15)與滾珠絲杠(11)，利用注射座(9) 和傳動軸(8)使螺桿(3)沿軸向前進，通過機頭(1)實現(xiàn)快速無級注射，完 成注射裝置螺桿(3)對粘結(jié)永磁體混合喂料的注射充模和保壓補縮。磁體混合 喂料由支承在前座(6)上的料斗(5)加入，通過熱電偶控制加熱器(2)的接 通與斷開以及冷卻介質(zhì)的流速，實現(xiàn)對磁體混合喂料溫度的精確控制。
權(quán)利要求
1、一種粘結(jié)永磁體電動注射成形方法，其特征是通過交流伺服電機驅(qū)動同步齒形帶與滾珠絲杠，完成螺桿對粘結(jié)永磁體混合喂料的塑化計量、無級注射充模和保壓補縮，實現(xiàn)粘結(jié)永磁體注射成形過程中的低能耗、低噪音和高控制精度，以及產(chǎn)品的高磁性能、高尺寸精度和短成形周期。
2、 一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征是主要由機頭、加熱器、螺桿、 料筒、料斗、前座、同步齒形帶、傳動軸、注射座、電機、滾珠絲杠、后座、 聯(lián)軸器構(gòu)成，并且由三臺電機控制，塑化伺服電機驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)并把料筒中的 磁體粉末熔融向前輸送，注射伺服電機通過傳動軸驅(qū)動螺桿向前注射運動或向 后塑化運動，移動電機使整個射臺作往復移動。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動注射成形裝置，其特征在于當料筒中粘結(jié)永磁體 熔融喂料的壓力達到設(shè)定值時注射伺服電機負荷增加使其電流相應(yīng)增大，注射 伺服電機產(chǎn)生反轉(zhuǎn)驅(qū)動螺桿后退實現(xiàn)磁體喂料的塑化計量，當料筒中粘結(jié)永磁 體熔融喂料達到塑化計量值時注射伺服電機正轉(zhuǎn)驅(qū)動同步齒形帶與滾珠絲杠， 利用傳動軸使螺桿產(chǎn)生軸向前進實現(xiàn)磁體喂料的無級注射充模與保壓補縮。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動注射成形裝置，其特征在于注射座采用一個滾珠 絲杠對中驅(qū)動，使得注射絲杠與塑化螺桿同軸，而且安裝在注射座的塑化伺服 電機與安裝在后座的注射伺服電機采用對稱布置形式，前座和后座采用兩個對 稱導桿支承注射座。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動注射成形裝置，其特征在于粘結(jié)永磁體熔融喂料 在注射成形過程中采用無級注射，通過檢測注射壓力的變化，并結(jié)合模具結(jié)構(gòu) 形狀，實時調(diào)節(jié)注射速度以獲得模腔內(nèi)穩(wěn)定的熔體流速。
全文摘要
本發(fā)明涉及粘結(jié)永磁體電動注射成形方法及其裝置，所述方法是通過交流伺服電機驅(qū)動同步齒形帶與滾珠絲杠，完成螺桿對粘結(jié)永磁體混合喂料的塑化計量、無級注射充模和保壓補縮；所述裝置主要由螺桿、料筒、同步齒形帶、傳動軸、電機、滾珠絲杠構(gòu)成，當料筒中粘結(jié)永磁體熔融喂料的壓力達到設(shè)定值時注射伺服電機負荷增加使其電流相應(yīng)增大，注射伺服電機產(chǎn)生反轉(zhuǎn)驅(qū)動螺桿后退實現(xiàn)磁體喂料的塑化計量，當料筒中粘結(jié)永磁體熔融喂料達到塑化計量值時注射伺服電機正轉(zhuǎn)驅(qū)動同步齒形帶與滾珠絲杠，利用傳動軸使螺桿產(chǎn)生軸向前進實現(xiàn)磁體喂料的無級注射充模與保壓補縮。本發(fā)明整個裝置的結(jié)構(gòu)對稱性和運動平穩(wěn)性好，能耗低，注射成形周期短，產(chǎn)品的磁性能和尺寸精度高。
文檔編號H01F41/02GK101197208SQ20071003090
公開日2008年6月11日 申請日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日
發(fā)明者杜遙雪 申請人:五邑大學