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国内生产的粉末成型压机总体上以德国TPA、日本玉川、浦和和台湾月村四大系列为主，应该讲这几年发展较快，已达到了一定的工艺、技术水准，具备了较强的市场竞争力，其主要的工艺性能均已达到国外同行的水平，但其稳定性、控制水平、细节处理、精度等级尚存在较大差距。我国的压制设备多采用组合模冲式模架，压制工艺较为简单。国内有不少中小型粉末冶金企业,仍在采用普通国产液压机及手动模来生产一些不含台阶、精度和性能要求较低的简单粉末冶金零件,设备利用率低,工人劳动强度大,产品质量差。随着粉末冶金产品使用范围日益扩大,对粉末冶金产品性能、精度要求及形状复杂程度要求越来越高,用目前国内大多数厂家现有设备来生产这些粉末冶金产品相当困难[3]。
2 设计背景
目前,在工业化程度较高的国家,粉末冶金零件在汽车工业中得到广泛应用，而我国在这方面还存在着很大的差距。发达国家每辆汽车采用粉末冶金零件约有100种,质量达8～12kg，而我国目前只有20～30种,质量不过3～5kg。在这些粉末冶金零件中缺少的主要是多台面的复杂结构零件，比如汽车离合器中的离合器齿毂、正如齿形带轮、步进马达外框等。在粉末冶金技术进入我国的很长一段时间内,产品一直停留在小规模,技术含量低,附加值低的水平上。国内相关行业的落后,需求跟不上,致使粉末冶金行业失去了发挥其优势的良好机会。近年来,我国粉末冶金技术开始迅猛发展,加上机械制造、汽车工业、金属加工行业、大型工程机械、航天航空等众多行业的快速发展,对粉末冶金行业的需求持续增加,要求也不断提高,依赖性增强,从而也间接地推动了粉末冶金行业进入快速的发展步伐[7]。
本课题中模架是扬州海力精密机械有限公司正在研发的HPP-5000P全自动粉末成型压机配套的通用CNC液控模架。公司的HPP-P系列全自动粉末成型机之前是由日本引进的技术，在此基础上得以发展的，它适用于冶金、精密陶瓷、硬质合金、磁性材料等粉末压制成型的相关行业，尤其适用于多台阶形状复杂的压制成型。模架的功能是与压机连接、传递压力及各种动作，并使模具主要部件完成粉末成型要求。
2.1 粉末成型机简介
粉末成型压机模架有上一下一式、上一下二式、上二下三式三种基本结构。根据选用的模架式样不同能够生产出带有不同台阶数量的零件。近年来随着现代化工业的发展和产品更新换代周期的急剧缩短，粉末冶金零件的需求量大幅度增加，零件形状的复杂程度也在增加。企业正在朝能加工出结构更复杂的零件和生产更大吨位压机的方向发展[12]。
粉末成型压机按动力驱动方式有机械式、液压式、机械-液压（气动）式组合形式之分[8]。
机械式压机是将电动机驱动的飞轮的动能通过用曲轴、凸轮、杠杆、连杆等组成的机械驱动装置使压机的滑块获得一定的压力来完成粉末压制成型动作的。液压式压机是以液体为动作介质，利用液体的压力驱动油缸中活塞的往返运动来实现装粉、压制、脱模等动作的。除采用机械驱动方式带动主上冲头完成主要压制动作以外，人们还在机械式压机上装备数个带比例阀或伺服阀的液压控制系统的油缸或气缸，用来完成辅助上冲模的压制、阴模或辅助下冲头的浮动、拉下及装粉等动作，增加机械式压机的动作功能，满足多台阶复杂形状产品的压制动作要求。
上模冲和机械式压机一样，是利用蜗轮、蜗杆机构，通过双偏心曲轴按正弦曲线进行运行。阴模（使阴模动作的液压力是由偏心曲轴驱动的活塞产生的 ）和装粉靴由液压驱动，且始终都是通过闭环控制的轴进行的，能与机械驱动的上模冲同步进行，能像全液压式CNC压机一样可自由编程。辅助上、下模冲也都是用液压驱动的，既可以是开环，也可以是闭环控制。使用闭环控制的模架中的辅助轴控制粉末移送使形状复杂结构零件的压制可行的，而不需要进行任何预压。
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