一种用于丝棒状模具的离心辅助送粉装置及其送粉方法

本发明涉及粉末冶金送粉成型，特别涉及一种用于丝棒状模具的离心辅助送粉装置及其送粉方法。

背景技术：

1、在粉末冶金与硬质合金批量生产领域，细长丝棒状坯件是切削刀具、精密结构件等产品的关键基础坯料，其成型质量直接决定终端产品的力学性能与服役精度。

2、针对大长径比丝棒状高压模具，传统自上而下的重力送粉方式存在固有技术瓶颈，粉体在细长型腔内下落过程中，受颗粒间内摩擦力、模壁粘附效应共同作用，易形成粉体架桥与局部空洞缺陷，最终导致坯体轴向密度分布严重不均，端部与中部密度差可达15%以上，经后续高压压制后，密度差异会转化为内部应力梯度，极易引发坯体弯曲、分层、断裂等失效问题，无法满足高长径比丝棒产品的质量管控要求。

3、为改善粉体填充致密性，现有改良方案多采用离心辅助预压工艺，借助离心力场强化粉体密实填充效果。但该类方案仍存在一定的不足：一方面，离心预压完成后粉体存在显著弹性后效，且细长预压坯自身结构强度较低，脱模取出后既会发生密度反弹衰减，大幅抵消预压致密化效果，又极易在转运环节出现断损、缺角等外观缺陷；另一方面，预压坯二次装入压制模具时不可避免存在对位误差，直接造成细长坯同轴度偏差，压制后易出现壁厚不均、偏心等质量问题，产品成品率偏低，且工序周转繁琐、衔接效率低，难以实现连续自动化批量生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种用于丝棒状模具的离心辅助送粉装置及其送粉方法。本发明能够提升送粉均匀性，有效抑制粉体弹性后效造成的密度反弹，降低转运风险，保证坯件同轴度与壁厚均匀性。

2、本发明的技术方案：一种用于丝棒状模具的离心辅助送粉装置，包括机架，所述机架上从上至下同轴设置有送粉机构、离心旋转组件、对接输出件以及高压阴模，所述离心旋转组件与对接输出件之间设有可流转的长筒预压衬套单元以及配套使用的衬套锁紧机构；

3、所述长筒预压衬套单元内具有径向收放能力的筒状约束结构，筒状约束结构用于装载粉体并在流转过程中保持对粉体的径向约束；

4、所述送粉机构的出料端与长筒预压衬套单元的进料端同轴对应，所述送粉机构定量将粉体送入长筒预压衬套单元内；

5、所述离心旋转组件夹持长筒预压衬套单元的上端并且驱动其旋转，通过旋转使得长筒预压衬套单元内的粉体在离心力作用下贴壁铺展并致密化形成空心管状预压坯；

6、所述衬套锁紧机构连接于离心旋转组件的下部，所述衬套锁紧机构随离心旋转组件同步旋转，用于在离心降速阶段驱动长筒预压衬套单元的约束件轴向移动至锁紧位，保持对预压坯的径向抱紧力；

7、所述对接输出件用于将锁紧状态的筒状约束结构以对中方式交接并落入高压阴模中，且在所述筒状约束结构落座时，其内部的约束件释放复位，由高压阴模对预压坯实现径向约束。

8、上述的用于丝棒状模具的离心辅助送粉装置中，所述长筒预压衬套单元包括设置弹性衬套、刚性锁紧套以及底部托板；所述刚性锁紧套套设于弹性衬套上，所述衬套锁紧机构驱动刚性锁紧套沿轴向挤压弹性衬套，所述弹性衬套实现径向收缩。

9、前述的用于丝棒状模具的离心辅助送粉装置中，所述弹性衬套的外壁设有外锥面，外锥面上沿周向设有多个轴向收缩槽；所述刚性锁紧套的内侧具有与外锥面相配合的内锥面，所述刚性锁紧套轴向移动时，其内锥面抵触外锥面实现弹性衬套径向均匀收缩。

10、前述的用于丝棒状模具的离心辅助送粉装置中，所述离心旋转组件包括中空旋转主轴、气动夹头以及驱动电机；所述驱动电机的输出端与中空旋转主轴相连接，气动夹头设置于中空旋转主轴的末端，所述气动夹头用于夹持弹性衬套的法兰端；所述送粉机构内的粉体经中空旋转主轴进入弹性衬套内。

11、前述的用于丝棒状模具的离心辅助送粉装置中，所述底部托板与弹性衬套的底部之间为快拆卡扣结构。

12、前述的用于丝棒状模具的离心辅助送粉装置中，所述对接输出件包括导向止口、浮动对中座和联动释放顶杆；所述导向止口设置于浮动对中座的中心，其上口设有导入锥面，用于引导所述长筒预压衬套单元初对位；所述浮动对中座由周向均布的碟簧构成，可沿径向浮动以实现自适应对中；所述联动释放顶杆设置于所述导向止口底部，用于在所述长筒预压衬套单元落座时顶推所述刚性锁紧套上行至释放位。

13、前述的用于丝棒状模具的离心辅助送粉装置的送粉方法中，具体步骤如下：

14、步骤1、将送粉机构的出料端与长筒预压衬套单元的进料端同轴对应，通过送粉机构定量将粉体送入长筒预压衬套单元内，离心旋转组件带动长筒预压衬套单元以第一转速旋转，使粉体沿所述筒状约束结构的内壁均匀铺展；

15、步骤2、通过离心旋转组件夹持长筒预压衬套单元的上端，驱动长筒预压衬套单元整体以第二转速旋转；使长筒预压衬套单元内的粉体在离心力作用下沿内壁贴壁铺展并逐步致密化，最终形成空心管状预压坯；

16、步骤3、进入离心降速阶段后，由随离心旋转组件同步旋转的衬套锁紧机构驱动长筒预压衬套单元的约束件沿轴向移动至锁紧位，筒状约束结构持续保持对预压坯的径向抱紧力，维持预压坯的形状稳定；待锁紧到位后，长筒预压衬套单元停止旋转；

17、步骤4、通过对接输出件将处于锁紧状态的筒状约束结构以对中方式完成交接并引导落入高压阴模中；所述筒状约束结构落座于高压阴模时，其内部的约束件释放复位，由高压阴模对预压坯实现径向约束。

18、前述的用于丝棒状模具的离心辅助送粉方法中，所述第一转速的转速范围在50至200rpm，第二转速的转速范围在1000至8000rpm。

19、前述的用于丝棒状模具的离心辅助送粉方法中，在步骤3中，所述长筒预压衬套单元的筒状约束结构的径向单边收缩量为0.1至0.3mm，长筒预压衬套单元的筒状约束结构以低速旋转，待锁紧到位后再使其完全停转。

20、前述的用于丝棒状模具的离心辅助送粉方法中，在步骤4中，所述筒状约束结构与对接输出件对接后的同轴度不大于0.02mm，所述对接输出件的径向自适应偏移量为0.5mm。

21、与现有技术相比，本发明采用离心辅助送粉成型工艺，通过低速旋转使粉体沿衬套内壁均匀铺展，再以高速旋转产生强离心力驱动粉体贴壁致密化，避免粉体形成架桥或者空洞的缺陷，将坯体轴向密度差控制在较低水平；通过在离心降速阶段同步启动衬套锁紧机构，通过衬套锁紧机构带动长筒预压衬套单元的筒状约束结构实现径向均匀收缩，在离心力逐步消失的过程中持续对预压坯施加径向抱紧力，有效抵消粉体的弹性回弹趋势，避免预压致密化效果发生密度反弹衰减，同时持续的径向约束可显著提升细长空心管状预压坯的结构强度，在衬套单元流转对接过程中为坯体提供全程保护，杜绝转运环节易出现的断损、缺角等外观缺陷，保障坯体完整度；通过对接输出件实现预压坯与高压阴模的无中转直接对接，实现径向自适应对中，最终确保长筒预压衬套单元与高压阴模的对接同轴度，长筒预压衬套单元落座时触发锁紧结构复位，由高压阴模接续承担径向约束，彻底消除了传统二次装模的对位误差，有效避免压制后坯体偏心、壁厚不均等质量问题，显著提升产品成品率。