磁粉成型液压机液压缸改造——修改稿

1、磁粉成型液压机液压缸改造张安龙1，梁伟2，严文垒1，吴蕾1，杨雯燕1（1.武钢集团国际经济贸易总公司，湖北武汉，430081；2.武钢条材总厂大型分厂，湖北武汉，430083；）摘要：结合磁粉成型液压机的结构及磁粉成型的生产工艺，分析了磁粉成型液压机中两台液压缸的设计缺陷，采用了改变两台液压缸的结构、位置及其连接方式的措施，有效解决了填料不均、脱模时产品破裂等问题，减小了液压机机架的尺寸和制作成本，并降低了能耗。关键字：磁粉,液压机,液压缸,改造中图分类号：TH137.3Revamp ofhydraulic cylinder of the hydropress for magnetic pow

2、der formationZHANG An-long1,LIANG Wei2,YAN Wen-lei1, WU Lei1,YANG Wen-yan1(1.International Economic & Trading CorporationWISCO,Wuhan430081,China 2.Heavy Section Branch of General Wire-rod Mill of WISCO,Wuhan430083, China；)Abstract: Combined with the structure ofthe hydropress for magnetic powder

3、 formationand the technology of magnetic powder formation ,the design defects of the two hydraulic cylinders about the hydropress were analyzed, and the measure,which changed the structure as well as the situation and the connection of the two cylinders, put the axe in the helve of the uniformity of

4、 filling, the breach of the product, minished the size and the cost of the frame, and toke from the consumption of the energy.Keywords:magnetic powder,hydropress, hydraulic cylinder, revamp1前言汽车、电脑、音响、步进电机等对永磁磁环、磁鼓等磁性元器件的需求量非常大，目前该类高品质铁磁材料的生产的有效途径为在磁场条件下用液压机压制成型1。某公司专门引进一台液压机生产磁性元件，由于液压机液压缸设计不合理，该单位

5、生产的磁环废品率较高，需加以改进。2 液压机结构及磁性元件成型工艺磁粉成型液压机的结构如图1，外形结构如图2。液压机主体部分有上模缸1、上模2及其工作台面3、阴模4及其工作台面5、下模6及其工作台面7、芯杆8及其工作台面9、芯杆缸10及阴模缸11等。液压机总高度约2550mm，上模缸用于驱动上模上下运动，芯杆缸用于驱动芯杆上下运动，阴模缸用于驱动阴模上下运动。芯杆缸位于芯杆工作台面及阴模缸之间，芯杆缸底与阴模缸活塞杆法兰连接。磁性元件的生产工序2为：1）阴模缸带动阴模及芯杆上升，下模保持原位（此步工艺后，在阴模腔内形成一个环状空间）；2） 人工填料，阴模上升高度即为填料高度；3）双手启动阴模和

6、芯杆微升（阴模和芯杆微升是为了压制产品时防止粉末逸出）；4）芯杆上下往复运动，并停止在微升后位置（使粉末填充更均匀）5）上模快降，直至上模工作平台触碰到上模缸慢降开关；6）上模慢降，直至上模工作平台触碰到上模慢压开关；7）发讯充磁，使磁粉具有磁性；8）上模慢压（V）（同时阴模V/2下降），直到上模缸上腔的压力达到设定的压制压力；9）保压（退磁），保压时为充油保压，即保压时仍然给产品施加压力，但压力保持在设定值不变，以防产品继续塑性变形，保压的作用是防止产品尺寸回弹；10）泄压延时，将上模缸上腔压力泄掉一部分，因为保压之后，产品会减小尺寸回弹率，但此刻如果突然泄压，产品仍会发生尺寸回弹；11）

7、阴模及芯杆下拉脱模；12） 上模上升；13） 人工取下工件成品。至此，一个工作循环完毕。磁性元件压制工艺过程图如图3所示。3液压缸设计缺陷及改进措施3.1 液压缸设计缺陷原液压机在设计液压缸时，芯杆缸位于芯杆工作台面及阴模缸之间，芯杆缸底与阴模缸活塞杆法兰连接，其设计主要是为缩短工作周期：阴模缸上升和下降时，也带动芯杆缸和芯杆一起运动，可以省略芯杆上升和芯杆下降工序，缩短了工作周期。结合磁粉成型的生产工艺及液压机的制作、安装、运行等方面，分析液压机的液压缸设计缺陷如下：1）导致填料不均匀。如图1所示，芯杆缸底和阴模缸顶法兰连接，阴模缸带动阴模工作台面上升的同时，也带动芯杆上升，形成有一定厚度的

8、空心圆柱。磁粉具有一定的流动性，磁粉在环状空间的流动性要比柱状空间的流动性差3，在环状空间内填料会导致填料不均匀。而填料不均匀会直接导致产品成形密度分布不均，压出的产品很容易产生裂痕。2）脱模时磁性元件容易破损。当压制成形后，阴模缸带动阴模下行脱模时，芯模工作平台也随着阴模缸活塞杆下行从而带动芯杆下行，即阴模与芯杆同时下行脱模。由磁粉压制而成的磁性元件对外力及震动较为敏感3，如磁性元件的内圈和外圈同时受到摩察力和震动，势必加大产品的破损率；3）加大了液压机机架的尺寸，增加了制作成本。由于工序需要，芯杆缸需安装在阴模缸和下模工作台面之间。工艺要求芯杆缸的行程为150mm，按此行程设计的芯杆缸外形

9、尺寸长度约360mm，加上芯杆工作台面及芯杆的尺寸，阴模缸和下模工作台面之间至少需留出500mm的安装空间，同时机架也要相应加高500mm，增加了制作成本和安装难度。4）阴模缸负载增大，加大了能耗。芯杆缸及芯板工作平台总体重量约80公斤，阴模缸上行时，需克服该部分重力势能。图1磁环成形液压机机械结构图 图2 液压机实物1上模缸；2上模工作台面；3上模；4阴模；5阴模工作台面；6下模；7下模工作台面；8芯杆；9芯杆工作平面；10芯杆缸；11阴模缸；图3磁粉成型各工序模具位置图3.2 改进措施针对以上液压缸设计缺陷，采用了将阴模缸和芯杆缸设计成如图4所示的复合式液压缸，即将芯杆缸缸筒与阴模缸缸筒串

10、联连接，而芯杆缸活塞杆和阴模缸活塞杆可独立运动。由于芯杆缸要控制芯模工作平台，而芯模工作平台处于阴模工作平台和下模头工作平台之间，因此要求芯杆缸的活塞杆从阴模缸的活塞杆内穿出，即：在阴模缸活塞杆内镗孔，然后芯杆缸活塞杆从孔内穿出。图4复合式液压缸结构简图1-芯杆缸缸筒；2-芯杆缸活塞；3-芯杆缸活塞杆；4-连接法兰；5-阴模缸缸筒；6-阴模缸活塞；7-阴模缸活塞复合式液压缸阴模缸部分的结构简图如图5。该结构对液压缸的密封性提出了更高的要求，为保证密封性，阴模缸共10个部位使用了密封，除防尘圈1、活塞杆与端盖密封2、端盖与缸筒密封3、活塞与活塞杆密封7、活塞与缸筒密封8、活塞与活塞杆密封9一般的

11、液压缸用密封圈外，为使阴模缸活塞杆与芯杆缸活塞杆密封严密，同时还要起到芯杆缸活塞杆的导向作用，阴模缸活塞杆前端采用导向套筒与活塞杆密封5、导向套筒与芯杆缸活塞杆密封6联合导向和密封结构；同时，为保证阴模缸和芯杆缸液压油相互隔离，阴模缸还设置有阴模缸活塞杆与芯杆缸活塞杆密封10以及阴模缸缸底与芯杆缸活塞杆密封11。图5复合式液压缸阴模缸部分结构图1-防尘圈；2-活塞杆与端盖密封；3-端盖与缸筒密封；4-导向套筒；5-导向套筒与活塞杆密封；6-导向套筒与芯杆缸活塞杆密封；7-活塞与活塞杆密封；8-活塞与缸筒密封；9-活塞与活塞杆密封；10-阴模缸活塞杆与芯杆缸活塞杆密封；11-阴模缸缸底与芯杆缸活

12、塞杆密封根据工艺要求，与阴模缸缸底部法兰连接的芯杆缸要控制芯杆，其设计长度为1120mm。安装时如果芯杆从阴模缸底部穿出，则挖坑深度至少要多出1200mm，而且也不便于安装，因此考虑将芯杆缸活塞杆分为3节，将第二节活塞杆从阴模缸上部穿下，和芯杆缸内的活塞杆（第三节）相连结，然后固定芯杆缸，最后将第一节和第二节连接。复为保证3段活塞杆有很高的同心度，在加工时，先将满足长度要求的活塞杆切成3端，再加工3段毛坯活塞杆的连接螺纹，然后3段活塞杆连接在一起好后一次性加工完成。合式液压缸芯杆缸结构简图如图6所示。阴模缸和芯杆缸分别加工完毕后，将芯杆缸活塞杆从阴模缸活塞杆孔内穿出，芯杆缸缸顶与阴模缸缸底法兰

13、连接，其整体安装效果图如图6。1-芯杆缸第1节活塞杆；2-芯杆缸第2节活塞杆；3-芯杆缸第3节活塞杆；图6复合式液压缸芯杆缸部分结构图1-芯杆缸活塞杆；2-阴模缸活塞杆；3-阴模缸活塞；4-阴模缸缸筒；5-芯杆缸缸筒；6-芯杆缸活塞图6 复合式液压缸总装图4 改进效果改进后的复合式液压缸的阴模缸活塞杆和芯杆缸活塞杆可独立运行，互不干涉，改进了阴模脱模时芯杆也同时脱模的工艺，解决了磁性材料内外壁同时受摩擦力和震动的问题；改进后的复合式液压缸可全部安装在挖掘的地坑中，不需要占用机架高度范围内的尺寸，有效减小了液压机机架的高度；改进后的复合式液压缸芯杆缸部分位于阴模缸底部，阴模缸在上行时无需承受芯杆缸重量，有效降低了能耗。表1为复合式液压缸改造前后液压机各参数的对比表表1 复合式液压缸改造前后液压机各参数的对比参数 时间磁性元件破损率%液压机高度mm平均能耗 kw*h改造前42255017.9改造后7215016.15 结论本文结合磁粉成型工艺，分析了磁粉成型液压机的液压缸设计缺陷，并将相互独立的阴模缸和芯杆缸改造成复合式结构，实践证明，改造后的液压缸能