永磁铁氧体流道板式自动注料模具设计

彼岸花开

针对现有永磁铁氧体料腔式自动注料模具存在的问题，设计了流道板式自动注料模具，并通过模腔进料口平衡值计算，解决了一模多件模具不同模膛生坯重量一致性问题。
  ^$ z$ \- P. [; _, h/ C$ [关键词：永磁铁氧体；流道板式自动注料模具；设计

1 引言

湿压取向永磁铁氧体磁体因其价格低廉，性能适中，广泛应用于电机电器等领域。模具作为工业化大生产必不可少的工具，在湿压取向永磁铁氧体磁体成型中扮演着重要的角色，无论是合格率还是生产效率无不与使用的模具密切相关。本文以瓦形磁体为例，针对国内现常使用的永磁铁氧体料腔式自动注料模具存在的问题，设计了永磁铁氧体流道板式自动注料模具，并简单地比较了两种模具使用情况。

2 料腔式自动注料模具

料腔式自动注料模具是一种常用的湿压取向永磁铁氧体磁体成型模具，我国首次从东欧引进便是该模具结构。经过多年的消化、吸收、改进，国内厂家现已普遍采用。
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9 ^2 h7 Z6 ~5 V2.1 结构特点及成型原理

& X6 l) U3 A# b1 y0 m% z1 g6 q* L图1示出了料腔式自动注料模具结构。此结构颇为复杂，所有下模浸泡在一个大储料腔7里，下冲模6与型腔4的密封状况由下冲模6与型腔4之间的间隙大小决定，整个料浆通过储料腔7与中柱15之间的密封件进行密封。

其成型过程为：启动压机后，带有滤布的吸水板3下降与型腔4接触合模，合模压力达到压机设定的压力时，注料泵开始注料，同时压机开始充磁定向。料浆经注料螺塞18流过中柱15到达储料腔7，然后通过型腔4壁上的注料槽分配到每个模膛（以一模多件下拉式脱模方式为例）。注料同时压机真空系统开始抽水，注料延时结束后压机快速压制开始，吸水板3随型腔4及储料腔7一起下行，随着下行距离的增加，下冲模6逐渐封住型腔壁上的注料槽，多余的料浆回流到储料腔7中，模膛中的料浆成型逐渐形成生坯，达到设定的成型最高压力后压机保压，保压延时结束后退磁，退磁延时结束后压机下缸下拉，露出生坯，压机上滑块快速退回，取走生坯，一个压制成型循环便完成了。

2.2 存在的问题
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料腔式自动注料模具结构复杂，安装使用不方便；下冲模6与型腔4的密封状况由下冲模6与型腔4之间的间隙决定，不但要求模具制造精度高，而且密封效果一般，压制循环周期长；所有下冲模浸泡在储料腔7中必须保证注料结束后压制过程中料浆的体积恒定，否则便会出现喷料或吸料现象，即要求所有下冲模横截面积之和必须与中柱横截面积相等，在某种程度上限制的中柱尺寸设计，可能对模具的强度带来一定影响。
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! A4 L1 }" R* H% @7 d3 流道板式自动注料模具
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针对料腔式自动注料模具存在的上述问题，笔者设计了流道板式自动注料模具，具体结构如图2所示。因流道板式自动注料模具与料腔式自动注料模具最大的区别为流道系统的不同，所以本文仅重点对一模多件流道板式自动注料模具中流道系统的设计及修正进行阐述，其余结构参照料腔式自动注料模具设计。

3.1 结构特点及成型原理
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* i8 X% ~3 a: g( \$ `1 Y) S6 ^如图2所示，流道板式自动注料模具无储料腔，中柱结构相对较为简单，下冲模9与型腔4之间密封通过下冲模9上的密封圈10保证，密封效果好，其料浆流程相对较短。
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; {8 _# ~- W2 P/ C其成型原理大体与料腔式自动注料模具结构相似，只是料浆经注料螺塞7、流道板5及型腔4壁上的模腔进料孔直接注入到每一个模腔。

3.2 流道系统的设计

流道板式自动注料模具的流道系统设计包括流道系统布置及相关参数的确定。本文以一模六件模具为例，介绍流道系统的设计
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流道系统由主流道、分流道、横浇道及模腔进料口组成，其布置是关键所在，如图3所示。流道系统的布置形式分为平衡式和非平衡式两大类。平衡式是指从主流道上注料螺塞口到各个模腔的分流道、横浇道及模腔进料口的截面尺寸及长度均对应相等，这种设计可直接达到各个模腔均匀进料的目的。非平衡式是指从主流道上注料螺塞口到各个模腔的分流道、横浇道及模腔进料口的截面尺寸及长度可能不是全部对应相等，为了达到各个模腔均衡进料同时充填的目的，就需要将模腔进料口设计成不同尺寸[1]。

流道系统一旦布置好，便需对主流道、分流道、横浇道及模腔进料口的截面尺寸及长度等参数进行确定。一般情况下，根据型腔外形尺寸及经验，我们可以确定主流道、分流道、横浇道参数。
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根据经验，主流道截面直径取ø20mm，分流道截面直径取ø12mm，横浇道截面直径取?6mm，其它L1、L2、L3之值由型腔外形确定。

图3的流道系统采用非平衡式布置，需对模腔进料口的截面尺寸加以调整，以达到流道系统的平衡。流道系统的平衡通过模腔进料口BGV 值（Balanced Gate Value）来设计确定相应模腔进料口截面尺寸。流道系统平衡时，BGV值应符合下述要求：同规格产品多模腔时，各模腔进料口的BGV值必须相等[1]。

, s; @/ l" V9 F8 W) [- v同规格多模腔成型的 BGV值可用下式表示：

式中，A为模腔注料口截面积（mm2）；L为从主流道上注料螺塞口到模腔进料口流动通道总长度（mm）；LG为模腔进料口长度（mm）；图3中A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8即为相应模腔进料口截面；截面A3所对应的流道通道总长度L=L2＋L3＋L2，其他类推；图2中尺寸LG即为该流道系统模膛进料口长度，由模具型腔高度尺寸决定。
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因该流道系统呈对称布置，可只确定A1、A2、A3、A4截面尺寸即可。设计时，为便于加工，截面形状一般为圆形，确定A1、A2、A3、A4，即确定截面直径。一般情况，先假定模腔进料口截面A1的直径已知，参考数值ø10mm，通过先前已确定的流道系统参数及BGV必须相等就不难得出相应的A2、A3、A4截面直径大小，至此，完成了整个流道系统的设计。
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3.3 流道系统的修正
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虽对流道板式自动注料模具流道系统的参数进行了严格的设计计算，但由于加工等原因并不一定能达到理想的效果。因此模具投入使用后应跟踪模具各个模腔生坯的实际重量确定是否对模膛进料口截面直径进行修正，以实现流道系统均衡进料。
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以我厂设计使用的一模六件流道板式自动注料模具生坯重量情况为例，生坯重量统计分析见表1。由表1可见，在压机及注料系统稳定情况下，同一模生坯重量最大偏差为2.0%，不同模次同一模腔生坯重量最大偏差为1.5%，即使是不同模次不同模腔，生坯重量最大偏差为5.4%，根据经验，该流道系统中模腔进料口截面直径尺寸可不修改。

4 模具特点及使用效果
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针对CW274×646×320产品设计的料腔式自动注料模具与流道板式自动注料模具，通过实际使用，我们发现流道板式自动注料模具具有如下特点：

! M2 b( A6 ^5 [+ B2 s（1）结构紧凑，使用方便。压制过程中，无喷料或吸料现象，使用方便。
9 H; m  u: `. @0 d& B' m& Y（2）流程短，易于成型。流道板式自动注料模具流程短，仅为料腔式自动注料模具的1/3，易于成型，尤其对于一模多件，意义重大。
（3）密封效果好，有利于成型效率及合格率的提高。台班产量由料腔式自动注料模具的1260件提高至流道板式模具的1630件，效率提高将近30%，合格率基本持平。