CN101797634B - 一种压铸模具多点精确控温系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压铸模具多点精确控温系统及方法，其特征在于：它包括嵌入在模具内的多个温度检测装置，每一所述温度检测装置分别通过一补偿导线连接一模拟量输入模块，所述模拟量输入模块连接一中央处理单元，所述中央处理单元分别连接一人机交互界面和一模温机；所述模温机上设置有若干条进油管和若干条出油管，所述进油管和出油管分别与所述模具上的多条流道连通形成循环流通管道。本发明结构设计巧妙，能提高压铸过程中模具温度控制的可重复性，提高生产效率，可广泛用于压铸生产的控温过程中。
Description
技术领域
本发明涉及一种压铸生产过程中的控温系统及方法，特别是关于一种压铸模具多点精确控温系统及方法。
背景技术
目前，压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少无切削的特种铸造方法，它是将熔融金属在高压高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固形成铸件的过程。高压高速是压力铸造的主要特征，常用的压力为数十兆帕，填充速度(内浇口速度)约为16～80米/秒，金属液填充模具型腔的时间极短，约为0.01～0.2秒。由于采用这种方法铸造铸件，具有生产效率高，工序简单，铸件公差等级较高，表面粗糙度好，机械强度大，并且可以省去大量的机械加工工序和设备，节约原材料等优点，因此现已成为我国铸造业中的一个重要组成部分。
由于压铸工艺的特点，正确选用各项工艺参数是获得优质铸件的决定因素，而模具又是能够正确选择和调整各工艺参数的前提。模具的温度分布影响了型腔中金属液的凝固顺序，同时影响结晶速度。而对于模具本身，其生产时反复受到激冷激热，容易产生热疲劳龟裂损坏失效。因此，尽量控制模具的温度在合理的范围之内，不仅能够提高产品的合格率，同时还能延长模具的使用寿命。
常规的模具温度控制方法是在模具内部设置冷却液或加热液流道，通过模具温控设备将冷却液或加热液通过流道流入模具之中实现温度控制。这种温控方法比较简单，模具的温度检测装置通常只有一个热电偶，只能检测到模具某一位置的温度。且热电偶测温有时间延迟，其未经处理过的数据不能够快速准确地反应模具型腔表面附近的温度。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种压铸模具多点精确控温系统及方法，从而可对模具各个区域的温度分别进行快速控制，以降低压铸生产的废品率，提高生产效率和产品质量。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种压铸模具多点精确控温系统，其特征在于：它包括嵌入在模具内的多个温度检测装置，每一所述温度检测装置分别通过一补偿导线连接一模拟量输入模块，所述模拟量输入模块连接一中央处理单元，所述中央处理单元分别连接一人机交互界面和一模温机；所述模温机上设置有若干条进油管和若干条出油管，所述进油管和出油管分别与所述模具上的多条流道连通形成循环流通管道。
所述温度检测装置包括测温辅助元件、热电偶和红外高温计；所述测温辅助元件包括一圆柱筒体，所述圆柱筒体的封闭端向外延伸出一圆柱体；所述圆柱体内轴向设置有一通孔，所述通孔与所述圆柱筒体的内腔连通；所述圆柱体的圆周壁上轴向设置有两条以上凹槽，所述凹槽一端与所述圆柱筒体的内腔连通，另一端封闭；所述圆柱体的每一凹槽内均设置有一所述热电偶，且各所述热电偶的一端设置在贴近所述模具型腔表面的所述凹槽内，另一端通过穿设在所述圆柱筒体的内腔中的所述补偿导线连接所述模拟量输入模块；所述红外高温计设置在所述测温辅助元件的外部，其输出端直接与所述中央处理单元连接，输入端连接一穿设在所述圆柱筒体的内腔中的光纤的一端；所述光纤的另一端与设置在所述通孔中的光导管一端连接，所述光导管另一端与所述圆柱体的端面平齐。
所述圆柱筒体的内腔横截面呈六边形，且所述圆柱筒体的内腔对角线长度大于所述圆柱体的外径。
所述圆柱体的圆周壁上周向设置有一圈用于将所述测温辅助元件螺纹连接在所述模具内的外螺纹。
所述光导管为蓝宝石光导管。
一种压铸模具多点精确控温方法，其包括以下步骤：1)利用模拟软件对压铸生产时的模具温度分布进行模拟仿真，确定需要进行温度检测的关键区域，在模具的各关键区域中安装温度检测装置，并在温度检测装置的相近区域设置冷却液或加热液流道；2)根据模具型腔内不同的金属液，对红外高温计进行标定；3)红外高温计和热电偶同时对模具进行测温，当热电偶测量的温度与红外高温计测量的模具型腔表面的温度存在误差时，中央处理单元以红外高温计所测数据为准，对热电偶的测量值进行修正；4)压铸过程中热电偶单独对模具进行实时测温，检测的温度信号通过模拟量输入模块传递给中央处理单元，中央处理单元对检测到的温度信号与工程师设定的目标温度进行分析，计算得到控制信号，确定温度控制方案；5)中央处理单元将控制信号传递给模温机，模温机根据控制信号调整进入流道的为冷却液或加热液，并调节冷却液或加热液的流速，从而对各关键区域分别进行不同程度的冷却或加热，以达到精确的温度控制效果，使模具的温度分布最优。
人机交互界面将模具的温度分布通过数字显示器进行显示，为手工喷涂脱模剂提供参考，工人或机械手参考当前模具温度，在脱模剂喷涂过程中对喷涂位置和喷涂量进行调整，使模具的温度接近目标温度。
在进行步骤3)时，对热电偶修正完成后，卸下红外高温计，并从测温辅助元件中撤出光纤和光导管。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于分别在模具的各个关键区域设置热电偶，因此，可以对模具各个区域的温度分别进行快速测量和控制，降低了产生废品的几率。2、本发明由于将热电偶通过一测温辅助元件设置在模具中，热电偶不直接接触压铸零件，因此，可以避免热电偶被高温、高压的压铸零件金属液所腐蚀，提高了热电偶的使用寿命。3、本发明由于采用红外高温计标定和工业热电偶测温相结合的方式对模具型腔内的温度进行测量控制，因此，可以修正热电偶在测量中的误差，使测量更加准确。4、本发明由于将热电偶连接模拟量输入模块，模拟量输入模块连接中央处理单元，因此，可以通过中央处理单元对采集到的温度进行分析计算，以确定温度控制方案。5、本发明由于将中央处理单元与一模温机连接，中央处理单元确定的控制信号传递给模温机，模温机根据控制信号调整进入模具流道中的冷却液或加热液的流速，对模具的各个区域分别进行不同程度的冷却或加热，因此，可以达到比较精确的温度控制效果，防止模具局部过热或过冷，实现对模具温度的实时控制。6、本发明由于将中央处理单元连接一人机交互界面，模具的温度分布可以通过人机交互界面展现在操作工人面前，因此，可以为操作工人喷涂脱模剂的过程提供参考。本发明结构设计巧妙，可以提高压铸过程中模具温度控制的可重复性，提高生产效率，因此，可广泛用于压铸生产的控温过程中。
附图说明
图1是本发明控温系统的结构示意图
图2是本发明温度检测装置的安装位置示意图
图3是本发明温度检测装置的结构示意图
图4是本发明测温辅助元件的结构示意图
图5是图4的左视图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1、图2所示，本发明的控温系统包括嵌入在模具1内的多个温度检测装置2，每一温度检测装置2分别通过一补偿导线3连接一模拟量输入模块4，模拟量输入模块4连接一中央处理单元5，中央处理单元5分别连接一人机交互界面6和一模温机7。模温机7上设置有两条进油管8和两条出油管9(仅以此为例，并不限于此)，进油管8和出油管9分别与模具1上的流道10连通形成循环流通管道。
如图3～5所示，温度检测装置2包括测温辅助元件11、热电偶12和红外高温计13。测温辅助元件11包括一圆柱筒体14，且圆柱筒体14的内腔横截面呈六边形。圆柱筒体14的封闭端向外延伸出一圆柱体15，且圆柱筒体14的内腔对角线长度大于圆柱体15的外径。圆柱体15内轴向设置有一通孔16，通孔16与圆柱筒体14的内腔连通。圆柱体15的圆周壁上轴向设置有两条细长的凹槽17(仅以此为例，并不限于此)，凹槽17一端与圆柱筒体14的内腔连通，另一端封闭。圆柱体15的圆周壁上周向还设置有一圈外螺纹18，用于将测温辅助元件11螺纹连接在模具1内。
圆柱体15的凹槽17内均设置有一热电偶12，且各热电偶12的一端设置在贴近模具1型腔表面的凹槽17内，另一端通过穿设在圆柱筒体14的内腔中的补偿导线3连接模拟量输入模块4。
红外高温计13设置在测温辅助元件11的外部，其输出端直接与中央处理单元5连接，用于对各个热电偶12的测温误差进行修正。红外高温计13的输入端连接一穿设在圆柱筒体14的内腔中的光纤19的一端，光纤19的另一端与一设置在通孔16中的光导管20一端连接，光导管20另一端与圆柱体15的端面平齐，光导管20的端面则直接与模具1中的压铸零件21表面接触。压铸零件21发出的红外线通过光导管20和光纤19传送给红外高温计13，从而将测出的压铸零件21的表面温度传送给中央处理单元5。
上述实施例中，光导管20可以采用蓝宝石光导管。
本发明的控温方法采用红外高温计标定和热电偶测温相结合的方式，其具体包括以下步骤：
1)利用模拟软件对压铸生产时的模具1温度分布进行模拟仿真，确定需要进行温度检测的几块关键区域，并在模具1的各关键区域中安装温度检测装置2，在温度检测装置的相近区域设置流道10。
2)根据模具1型腔内不同的金属液，对红外高温计13进行标定。
3)热电偶12和红外高温计13同时对模具进行测温，当热电偶12测量的温度与红外高温计13测量的模具1型腔表面的温度存在误差时，中央处理单元5以红外高温计13所测数据为准，对热电偶12的测量值进行修正。修正完成后，可卸下红外高温计13，并从测温辅助元件11中撤出光纤19和光导管20。
4)压铸过程中热电偶12单独对模具进行实时测温，检测的温度信号通过补偿导线3输入到模拟量输入模块4，模拟量输入模块4将采集到的测量值传递给中央处理单元5。中央处理单元5对检测到的温度信号与工程师设定的目标温度进行对比，计算得到控制信号，确定温度控制方案。
5)中央处理单元5将控制信号传递给模温机7，模温机7根据控制信号调整进入流道10的为冷却液或加热液，并调节冷却液或加热液的流速，从而对各关键区域分别进行不同程度的冷却或加热，以达到精确的温度控制效果，使模具1的温度分布最优。
6)同时，人机交互界面6将模具1的温度分布通过数字显示器进行显示，为手工喷涂脱模剂提供参考，工人或机械手可以参考当前模具温度，在脱模剂喷涂过程中对喷涂位置和喷涂量进行调整，使模具1的温度接近目标温度。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (8)
1.一种压铸模具多点精确控温系统，其特征在于：它包括嵌入在模具内的多个温度检测装置，每一所述温度检测装置分别通过一补偿导线连接一模拟量输入模块，所述模拟量输入模块连接一中央处理单元，所述中央处理单元分别连接一人机交互界面和一模温机；所述模温机上设置有若干条进油管和若干条出油管，所述进油管和出油管分别与所述模具上的多条流道连通形成循环流通管道；
所述温度检测装置包括测温辅助元件、热电偶和红外高温计；所述测温辅助元件包括一圆柱筒体，所述圆柱筒体的封闭端向外延伸出一圆柱体；所述圆柱体内轴向设置有一通孔，所述通孔与所述圆柱筒体的内腔连通；所述圆柱体的圆周壁上轴向设置有两条以上凹槽，所述凹槽一端与所述圆柱筒体的内腔连通，另一端封闭；
所述圆柱体的每一凹槽内均设置有一所述热电偶，且各所述热电偶的一端设置在贴近所述模具型腔表面的所述凹槽内，另一端通过穿设在所述圆柱筒体的内腔中的所述补偿导线连接所述模拟量输入模块；
所述红外高温计设置在所述测温辅助元件的外部，其输出端直接与所述中央处理单元连接，输入端连接一穿设在所述圆柱筒体的内腔中的光纤的一端；所述光纤的另一端与设置在所述通孔中的光导管一端连接，所述光导管另一端与所述圆柱体的端面平齐。
2.如权利要求1所述的一种压铸模具多点精确控温系统，其特征在于：所述圆柱筒体的内腔横截面呈六边形，且所述圆柱筒体的内腔对角线长度大于所述圆柱体的外径。
3.如权利要求1所述的一种压铸模具多点精确控温系统，其特征在于：所述圆柱体的圆周壁上周向设置有一圈用于将所述测温辅助元件螺纹连接在所述模具内的外螺纹。
4.如权利要求2所述的一种压铸模具多点精确控温系统，其特征在于：所述圆柱体的圆周壁上周向设置有一圈用于将所述测温辅助元件螺纹连接在所述模具内的外螺纹。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种压铸模具多点精确控温系统，其特征在于：所述光导管为蓝宝石光导管。
6.一种采用如权利要求1～5任一项所述系统的压铸模具多点精确控温方法，其包括以下步骤：
1)利用模拟软件对压铸生产时的模具温度分布进行模拟仿真，确定需要进行温度检测的关键区域，在模具的各关键区域中安装温度检测装置，并在温度检测装置的相近区域设置冷却液或加热液流道；
2)根据模具型腔内不同的金属液，对红外高温计进行标定；
3)红外高温计和热电偶同时对模具进行测温，当热电偶测量的温度与红外高温计测量的模具型腔表面的温度存在误差时，中央处理单元以红外高温计所测数据为准，对热电偶的测量值进行修正；
4)压铸过程中热电偶单独对模具进行实时测温，检测的温度信号通过模拟量输入模块传递给中央处理单元，中央处理单元对检测到的温度信号与工程师设定的目标温度进行分析，计算得到控制信号，确定温度控制方案；
5)中央处理单元将控制信号传递给模温机，模温机根据控制信号调整进入流道的为冷却液或加热液，并调节冷却液或加热液的流速，从而对各关键区域分别进行不同程度的冷却或加热，以达到精确的温度控制效果，使模具的温度分布最优。
7.如权利要求6所述的一种压铸模具多点精确控温方法，其特征在于：人机交互界面将模具的温度分布通过数字显示器进行显示，为手工喷涂脱模剂提供参考，工人或机械手参考当前模具温度，在脱模剂喷涂过程中对喷涂位置和喷涂量进行调整，使模具的温度接近目标温度。
8.如权利要求6或7所述的一种压铸模具多点精确控温方法，其特征在于：在进行步骤3)时，对热电偶修正完成后，卸下红外高温计，并从测温辅助元件中撤出光纤和光导管。
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