CN102699314A - 用于铸造活塞的双模翻转铸造机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铸造活塞的双模翻转铸造机，包括机架和工作台，所述工作台的中心设置有通孔，工作台通过转轴设置在机架的中心支架上，工作台一端的下方设置有翻转油缸；所述工作台上设置有外模机构，工作台的下方设置有中芯机构，工作台的上方设置有顶模机构；所述机架上还设置有机械手以及电气控制装置。本发明结构合理、占地面积小、成本低廉、操作简单方便，更换工装模具快捷，运行稳定，维护方便，故障率低，浇铸的活塞成品率高；相对于单工位铸造机具有占地面积小、生产效率高、工艺参数稳定、产品质量稳定等优点。

Description

用于铸造活塞的双模翻转铸造机

技术领域

本发明涉及铸造专用设备，特别是一种用于铸造活塞毛坯的铸造机。

背景技术

     铸造业的工作环境较为恶劣，自动化程度也处于较低水平，特别是铸造活塞的车间的作业环境温度可高达40°以上，劳动强度极大。生产发动机活塞时，绝大部分采用模具浇铸工艺生产毛坯，首先将铸造活塞用的模具放置在铸造机上，然后进行浇铸作业。铸造活塞用的模具包括顶模、下抽模、左外模和右外模，左外模和右外模对称设置，合拢后形成活塞的外圆。铸造机按工作模具数量分类可分为单模铸造机和多模铸造机；多模铸造机又可分为双模铸造机和四模铸造机；单模铸造机因其占地面积大，生产效率低下得不到广泛应用。而多模铸造机大多采用下抽芯铸造方式和工艺，其铸造的活塞质量好、外形美观，并且多模铸造机的浇冒口较小，铸造机采用自动开模、取模及合模，改善了劳动环境，降低了劳动强度，但是成本较为昂贵。

中国专利200910015464.9公开了一种镶圈内冷铝活塞自动倾转铸造机，主要包括铸造主机、浇注机器人以及取铸件的机械手，所述铸造主机包括床身和工作台，床身的两侧分别安装一个转轴，工作台通过两个转轴安装在床身上，工作台与床身之间安装有倾转机构，工作台上安装有左右对称的两个工位，每个工位均设置有外模机构、顶模机构、中芯机构和边芯机构。该铸造机虽然设置了两个工位，提高了生产效率，但只是将两个独立的单模铸造结构放置在一个工作台上，两个单模之间无相互配合，占地面积还是较大。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种成本低廉、运行可靠、产品质量稳定、故障率低、占地面积小的能够适应连续批量生产的双模铸造机。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是。

用于铸造活塞的双模翻转铸造机，包括机架和工作台，所述工作台的中心设置有放置双模活塞模具的通孔，工作台通过位于通孔两侧的转轴设置在机架的中心支架上，工作台一端的下方设置有使工作台绕转轴旋转的翻转油缸；所述工作台上面位于两转轴轴线的两侧对称设置有用于分别固定双模活塞模具的左外模和右外模的外模机构，工作台的下方与通孔相对应的位置设置有用于固定双模活塞模具的下抽模的中芯机构，工作台的上方与通孔相对的位置设置有用于固定双模活塞模具的顶模的顶模机构；所述机架上还设置有通过机械手支架连接的机械手以及用于控制外模机构、中芯机构、顶模机构以及机械手配合动作的安装在电气柜中的电气控制装置。

所述外模机构的具体结构为：所述外模机构包括导轨、外模座以及用于使外模座沿导轨向工作台中心移动的外模油缸，所述导轨固定设置在工作台上，外模座设置在导轨上并与导轨滑动配合，外模座的外端连接外模油缸的活塞杆。

所述中芯机构的具体结构为：所述中芯机构包括导向柱Ⅰ、芯模座、芯模支架以及用于使下抽模随导向柱Ⅰ向工作台中心移动的芯模油缸，所述芯模支架通过四根立柱固定设置在工作台的下底面上，芯模支架的下底面上固定设置有芯模油缸，芯模油缸的活塞杆与导向柱Ⅰ的底端通过固定板连接，导向柱Ⅰ穿过芯模支架并与芯模支架滑动配合，导向柱Ⅰ的顶端设置有用于固定下抽模的芯模座。

所述顶模机构的具体结构为：所述顶模机构包括导向柱Ⅱ、顶模支撑架、顶模座以及用于使顶模座随导向柱Ⅱ向工作台中心移动的顶模油缸，所述顶模支撑架固定设置在工作台上，导向柱Ⅱ穿过顶模支撑架并与顶模支撑架滑动配合，顶模油缸固定设置在顶模支撑架上顶面，导向柱Ⅱ的顶端与顶模油缸的活塞杆通过连接板连接，导向柱Ⅱ的底端固定设置有安装顶模的顶模座。

所述机械手的具体结构为：所述机械手安装在与机架固定连接的机械手支架上，机械手包括导向柱Ⅲ、滑块、水平运动油缸、垂直运动油缸以及手臂，所述导向柱Ⅲ水平设置在机械手支架上，滑块设置在导向柱Ⅲ上并与导向柱Ⅲ滑动配合，用于使滑块在水平方向上沿导向柱Ⅲ运动的水平运动油缸固定设置在导向柱Ⅲ的一端，水平运动油缸的活塞杆与滑块连接；所述滑块上设置有手臂，用于使手臂在垂直方向上向工作台中心做垂直运动的垂直运动油缸设置在滑块的一端，垂直运动油缸的活塞杆与手臂连接；所述手臂的另一端设置有两对用于夹持活塞毛坯的夹紧油缸。

本发明的改进在于：所述支架的底座上设置有用于冷却模具的水冷机构和风冷机构。

本发明的进一步改进在于：所述电气控制装置内设置有PLC自动编程控制器及触摸屏。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是。

本发明结构合理、占地面积小、成本低廉、操作简单方便，更换工装模具快捷，运行稳定，维护方便，故障率低，浇铸的活塞成品率高；相对于单工位铸造机具有占地面积小、生产效率高、工艺参数稳定、产品质量稳定等优点。工位数和工艺流程设计合理、结构设计科学，适于大批量生产铸造活塞毛坯，设备运行可靠、故障率低，适应连续生产。模具更换方便，可适应多品种活塞需要，设备自动化水平高。电气控制系统采用PLC自动编程控制和触摸屏操作，使工艺参数可调，控制系统灵活可靠，能够满足铸造活塞的凝固成形要求。本发明自动程度高，更换机型或修正参数简单方便，实现了操作、显示的形象化设计。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

图2为机械手的结构示意图。

其中：1.机架，2.顶模支撑架，3.机械手支架，4.工作台，5.顶模油缸，6.水平运动油缸，7.垂直运动油缸，8.机械手，9.导轨，10.芯模支架，11.芯模油缸，12.翻转油缸，13.电气柜，14.转轴，15.中心支架，16.夹紧油缸，17.手臂，18.滑块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

一种用于铸造活塞的双模翻转铸造机，其结构如图1所示。包括机架1，机架上设置有工作台和机械手，工作台上设置有外模机构、中芯机构和顶模机构。

工作台4为一个矩形的平板结构，工作台的中心位置设置有放置模具的通孔。工作台通过位于通孔两侧的转轴14活动设置在机架的中心支架15上，工作台一端的下方设置有翻转油缸12，翻转油缸的活塞杆与工作台下底面的相连接，用于使工作台在翻转油缸的顶升操作下绕转轴旋转。本实施例中工作台的旋转角度为20度。

外模机构对称设置有两套，为左侧外模机构和右侧外模机构，左侧外模机构和右侧外模机构分别位于工作台上两转轴轴线的两侧。左侧外模机构包括一个导轨9、用于安装左外模的外模座以及外模油缸。右侧外模机构也包括一个导轨、用于安装右外模的外模座以及外模油缸。外模机构的导轨固定设置在工作台上，两根导轨对称固定在工作台的通孔两端，两根导轨的连线与两根转轴的连线相垂直。导轨上靠近工作台中心的位置设置一个外模座，外模座与导轨滑动配合。外模油缸固定设置在工作台的两端部，外模油缸的活塞杆与外模座连接，用于推动外模座在导轨上向工作台中心移动。左外模和右外模相对固定在两个外模座内，合模时，在电气控制装置的控制下，启动外模油缸，使外模座分别从左右两侧向工作台中心移动，即可将外模合拢。

中芯机构设置在工作台下方与工作台上通孔相对的位置，包括导向柱Ⅰ、芯模座、芯模支架10以及芯模油缸11。芯模支架通过四根立柱固定设置在工作台的下底面上，芯模支架的下底面上固定设置有芯模油缸，芯模油缸的活塞杆与导向柱Ⅰ的底端通过固定板连接，导向柱Ⅰ穿过芯模支架并与芯模支架滑动配合，，导向柱Ⅰ的顶端设置有用于固定下抽模的芯模座。下抽模固定设置在芯模座上端面。中芯机构动作时，在电气控制装置的控制下，芯模油缸将导向柱Ⅰ向工作台方向顶起，与此同时位于导向柱Ⅰ顶端的芯模座以及固定在芯模座上端面的下抽模均向工作台移动，当下抽模到达指定位置时，芯模油缸停止动作。

顶模机构设置在工作台上方与通孔相对的位置，与中芯机构相对应。顶模机构包括导向柱Ⅱ、顶模支撑架2、顶模座以及顶模油缸5。顶模支撑架固定设置在工作台上，导向柱Ⅱ穿过顶模支撑架并与顶模支撑架滑动配合，顶模油缸固定设置在顶模支撑架上顶面，导向柱Ⅱ的顶端与顶模油缸的活塞杆通过连接板连接，导向柱Ⅱ的底端固定设置有安装顶模座，顶模放置在顶模座内。顶模机构动作时，在电气控制装置的控制下，顶模油缸收缩，带动导向柱Ⅱ向工作台中心移动；与此同时，位于导向柱Ⅱ的底端的顶模座以及固定在顶模座下端面的顶模均向工作台移动，当顶模到达指定位置时，顶模油缸停止动作。

机架上位于顶模机构的一侧设置有机械手8，用于在铸造完成后，自动取出铸造毛坯并放到指定位置。机械手通过机械手支架3设置在机架上，包括导向柱Ⅲ、滑块18、水平运动油缸6垂直运动油缸7以及手臂17。导向柱Ⅲ固定设置在机械手支架上，并水平设置；滑块设置在导向柱Ⅲ上，并与导向柱Ⅲ滑动配合；手臂设置在滑块上。导向柱Ⅲ的一端固定设置有水平运动油缸，水平运动油缸的活塞杆与滑块的一侧连接，用于推动滑块在水平方向上沿导向柱Ⅲ运动，进一步使位于滑块上的手臂在水平方向上运动；垂直运动油缸固定设置在滑块的一端，垂直运动油缸的活塞杆与手臂的一端连接，用于推动手臂向工作台中心做垂直运动。手臂的另一端设置有两对用于夹持活塞毛坯的夹紧油缸16，夹紧油缸用于将铸造完成的活塞毛坯夹紧。

机架上还设置有电气柜13，电气柜中安装有电气控制装置，电气控制装置为PLC控制系统，采用PLC自动编程控制器及触摸屏控制各个电机进行工作，进一步控制外模机构、中芯机构、顶模机构以及机械手中的各个油缸进行配合动作。机架的底座上还设置水冷机构和风冷机构，用于冷却放置在铸造机中的模具。

本发明的工作过程如下所述。

1）固定模具：首先将下抽模固定在芯模座上，左外模和右外模分别固定在相应的外模座内，顶模固定在顶模座内；

2）外模合拢：启动电源开关，电气控制装置控制外模油缸动作，左外模和右外模在导轨上在外模油缸的作用下分别向工作台中心移动，最终合拢成活塞的外模；

3）顶模下降：电气控制装置控制顶模油缸，顶模在顶模油缸的作用下随沿导向柱Ⅱ一起向工作台中心垂直移动，直到到达指定的位置；

4）下抽模上升：电气控制装置控制芯模油缸，下抽模在芯模油缸的作用下随导向柱Ⅰ向工作台中心移动，直到到达指定的位置，完成所有模具的闭合，使下抽模与左外模、右外模和顶模共同形成活塞铸件的型腔；

5）工作台水平翻转：电气控制装置控制翻转油缸，工作台在翻转油缸的作用下沿转轴做回转运动；此时，左外模、右外模、顶模以及下抽模随工作台一起做回转运动，以满足液体的浇注角度要求；

6）工作台回位：浇注完成后，电气控制装置控制翻转油缸，使工作台回归到原位；

7）开模：经过延时冷却后，电气控制装置控制顶模油缸，使顶模上升；控制外模油缸动作，使左外模和右外模向工作台两侧移动分开；

8）机械手水平前移：机械手的手臂在水平运动油缸的作用下，使手臂在水平方向上沿导向柱Ⅲ运动；

9）机械手垂直下降：手臂在垂直运动油缸的作用下，使手臂在垂直方向上向工作台中心做垂直运动；

10）夹紧活塞毛坯：通过控制夹紧油缸，使手臂将铸造完成的两个活塞毛坯夹紧，并将活塞毛坯放到指定位置；

11）最后控制芯模油缸，使下抽模下降；

12）启动风冷机构和水冷机构，对活塞模具进行降温处理。

Claims (7)

1.用于铸造活塞的双模翻转铸造机，包括机架（1）和工作台（4），其特征在于：所述工作台的中心设置有放置双模活塞模具的通孔，工作台通过位于通孔两侧的转轴（14）设置在机架的中心支架（15）上，工作台一端的下方设置有使工作台绕转轴（14）旋转的翻转油缸（12）；所述工作台上面位于两转轴轴线的两侧对称设置有用于分别固定双模活塞模具的左外模和右外模的外模机构，工作台的下方与通孔相对应的位置设置有用于固定双模活塞模具的下抽模的中芯机构，工作台的上方与通孔相对的位置设置有用于固定双模活塞模具的顶模的顶模机构；所述机架上还设置有通过机械手支架（3）连接的机械手（8）以及用于控制外模机构、中芯机构、顶模机构以及机械手配合动作的安装在电气柜（13）中的电气控制装置。

2.根据权利要求1所述的用于铸造活塞的双模翻转铸造机，其特征在于：所述外模机构包括导轨（9）、外模座以及用于使外模座沿导轨向工作台中心移动的外模油缸，所述导轨固定设置在工作台上，外模座设置在导轨上并与导轨滑动配合，外模座的外端连接外模油缸的活塞杆。

3.根据权利要求2所述的用于铸造活塞的双模翻转铸造机，其特征在于：所述中芯机构包括导向柱Ⅰ、芯模座、芯模支架（10）以及用于使下抽模随导向柱Ⅰ向工作台中心移动的芯模油缸（11），所述芯模支架通过四根立柱固定设置在工作台的下底面上，芯模支架的下底面上固定设置有芯模油缸，芯模油缸的活塞杆与导向柱Ⅰ的底端通过固定板连接，导向柱Ⅰ穿过芯模支架并与芯模支架滑动配合，导向柱Ⅰ的顶端设置有用于固定下抽模的芯模座。

4.根据权利要求3所述的用于铸造活塞的双模翻转铸造机，其特征在于：所述顶模机构包括导向柱Ⅱ、顶模支撑架（2）、顶模座以及用于使顶模座随导向柱Ⅱ向工作台中心移动的顶模油缸（5），所述顶模支撑架固定设置在工作台上，导向柱Ⅱ穿过顶模支撑架并与顶模支撑架滑动配合，顶模油缸固定设置在顶模支撑架上顶面，导向柱Ⅱ的顶端与顶模油缸的活塞杆通过连接板连接，导向柱Ⅱ的底端固定设置有安装顶模的顶模座。

5.根据权利要求4所述的用于铸造活塞的双模翻转铸造机，其特征在于：所述机械手安装在与机架（1）固定连接的机械手支架（3）上，机械手包括导向柱Ⅲ、滑块（18）、水平运动油缸（6）、垂直运动油缸（7）以及手臂（17），所述导向柱Ⅲ水平设置在机械手支架上，滑块设置在导向柱Ⅲ上并与导向柱Ⅲ滑动配合，用于使滑块在水平方向上沿导向柱Ⅲ运动的水平运动油缸固定设置在导向柱Ⅲ的一端，水平运动油缸的活塞杆与滑块连接；所述滑块上设置有手臂，用于使手臂在垂直方向上运动的垂直运动油缸设置在滑块的一端，垂直运动油缸的活塞杆与手臂连接；所述手臂的另一端设置有两对用于夹持活塞毛坯的夹紧油缸（16）。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于铸造活塞的双模翻转铸造机，其特征在于：所述支架的底座上设置有用于冷却模具的水冷机构和风冷机构。

7.根据权利要求6所述的用于铸造活塞的双模翻转铸造机，其特征在于：所述电气控制装置内设置有PLC自动编程控制器及触摸屏。

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