CN103978190A - 一种提高铝合金件铸造质量的温度实时控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的提供一种提高铝合金件铸造质量的温度实时控制系统及方法，属于铝合金铸造生产工艺技术领域。该系统包括位于模具的温度异常区域的温度测定传感器、流量控制器、电磁阀控制器以及位于冷却水管的管路之中的电磁阀；温度测定传感器的输出端依次连接流量控制器、电磁阀的流量控制输入端，电磁阀控制器的输出端连接至电磁阀的开闭信号控制端；该方法，在模具设计阶段分析模具的温度异常区域，在其上布置冷却水管；铸造试生产阶段对温度测定传感器进行记录分析，确定合格温度区间；铸造批量生产时，用电磁阀控制冷却水管的开闭。本发明使得生产可视化，避免反复推敲与试验，极大节省了试制成本，在批量生产中更能保证产品的合格率。
Description
技术领域
本发明属于铝合金铸造生产工艺技术领域，具体涉及一种可提高铝合金件制造质量的温度实时控制系统及方法。
背景技术
近年来，随着产品轻量化、高集成和高性能化的发展，出现了越来越多的结构、形状非常复杂，性能要求很高的铝合金件。当这些铸件采用压铸生产时，给企业带来了新的挑战。铸造过程中，若局部温度过高，会引起热缩不良；若温度过低，又容易引起欠铸不良，所以在行业里面都讲：铸造，是一场与热量做斗争的过程。例如汽车制造领域，自动变速器的核心控制装置是液压控制装置，液压控制装置由油泵、阀体、离合器、制动器以及连接所有这些部件的液体通路所组成。关键部件是阀体，因此它是自动变速器的控制中心。阀体的作用是根据发动机和底盘传动系的负载状况(节气门开度和输出轴转速)，对油泵输出到各执行机构的油压加以控制，以控制液力变矩器，控制各离合器和制动器的结合与分离实现自动换档。目前，汽车变速器(包括手动与自动)的铝合金件一般都是采用压铸方式，手动自动变速器的铝合金件国内汽车厂家大部分都由自己的压铸工厂制作，但是随着产量的急剧扩大，汽车厂家自产不能满足需求，缺口很大。而自动变速器的铝合金件基本依靠进口，因此，2009年烟台三和汽车零部件有限公司开发了自动变速器的关键的三个自动变速阀体的模具设计、铸造和机加工。开发的相关产品已经接近成熟状态，其有部分产品已经在国内相关车型进行了使用，填补了国内自动变速箱的空白。
现有技术中，在铝合金件的铸造生产时，仅在模具的温度异常区域布置冷却水管，进行冷却，生产时，根据产品外观状态，人工喷淋冷却控制温度，一系列人工控制的操作，控制性非常差，且无法获知模具的温度异常区域的合适温度，导致试制成本高，批量生产中产品的合格率非常低。
发明内容
本发明的目的在于彻底解决因温度的影响，而引起的铝合金铸造件产品质量不良，尤其是内部质量不良的技术问题，提供一种提高铝合金件铸造质量的温度实时控制系统及方法。
本发明的技术解决方案是：
一种提高铝合金件铸造质量的温度实时控制系统，其特殊之处在于：包括温度测定传感器、流量控制器、电磁阀控制器以及电磁阀；
所述温度测定传感器位于模具的温度异常区域；所述电磁阀位于冷却水管的管路之中；
所述温度测定传感器的输出端连接至流量控制器的输入端，流量控制器的输出端连接至电磁阀的流量控制输入端，电磁阀控制器的输出端连接至电磁阀的开闭信号控制端；
所述温度测定传感器将测得的温度输出给流量控制器，流量控制器根据温度合格范围判断需要通过冷却水管的流量，并将流量值发送给电磁阀的流量控制输入端；
所述电磁阀控制器根据合模信号确定电磁阀开通和关闭的时间，将开通和关闭的时间信号发送给电磁阀的开闭信号控制端；
所述冷却水管将冷却水引至模具的温度异常区域内按照模具冷却方案进行冷却。
上述冷却水管包括至少两个不同的支路，所述电磁阀为两个，分别位于冷却水管的两个不同支路之中。
其中一个电磁阀每小时最大流入量为500-600L,另一个电磁阀每小时最小流入量为30-50L。
上述电磁阀选用KEYENCE通用型数字接触式传感器GT系列；
上述温度测定传感器选用接触式温度传感器；
上述流量控制器选用流体非接触型电极电磁式流量传感器；
上述电磁阀控制器选用北京多维精控TPC8-8TD型电磁阀控制器。
一种提高铝合金件铸造质量的温度实时控制方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
1】模具设计阶段，使用模流分析软件对模具进行成型模拟，确认模具的温度异常区域；所述模具与所铸铝合金件形状相匹配；
2】在模具的温度异常区域根据冷却方案布置冷却水管，进行冷却，在冷却水管的管路上追加电磁阀；同时对模具的温度异常区域追加温度测定传感器；将温度传感器的输出端与流量控制器的输入端相连，流量控制器的输出端与电磁阀的流量控制输入端相连，电磁阀控制器的输出端连接至电磁阀的开闭信号控制端；
3】铸造试生产阶段，对追加的全部温度测定传感器进行记录，做温度曲线分析，确定温度异常区域不会产生因温度引起的不合格现象的合格温度区间；
4】铸造批量生产时，将合格温度区间输入至流量控制器，流量控制器将温度传感器测定的实时温度与合格温度区间进行比对，如果温度传感器测定的实时温度在合格温度区间之内，则电磁阀关闭；如果温度传感器测定的实时温度在合格温度区间之外，流量控制器判断需要通过冷却水管的流量，并将流量值发送给电磁阀的流量控制输入端，电磁阀打开，电磁阀打开和关闭的时间由电磁阀控制器根据合模信号确定。
上述模流分析软件为FLOW3D、ANYCAST、PROCAST中任何一种。
上述电磁阀选用KEYENCE通用型数字接触式传感器GT系列。温度测定传感器选用接触式温度传感器。流量控制器选用流体非接触型电极电磁式流量传感器。电磁阀控制器北京多维精控TPC8-8TD型电磁阀控制器。
本发明的优点是：本发明通过模流分析软件分析出模具的温度异常区域，在温度异常区域设置温度传感器，不但满足模具设计上的布点要求，又可直接呈现铝水凝固趋向，使得生产可视化，避免反复推敲与试验，极大节省了试制成本，在批量生产中更能保证产品的合格率。可适用于铝合金高压铸造、低压铸造、重力铸造生产。
附图说明
图1为温度实时控制系统原理图。
其中：1-温度测定传感器、2-流量控制器、3-电磁阀、4-电磁阀控制器。
具体实施方式
温度实时控制系统应用在汽车自动变速器阀体模具与铸造上，从模具设计到实际的铸造生产，彻底解决因温度的影响，而引起的产品质量(尤其是内部质量)不良。
本发明的温度实时控制系统，包括温度测定传感器1、流量控制器2、电磁阀控制器3以及电磁阀4，温度测定传感器位于模具的温度异常区域；电磁阀位于冷却水管的管路之中；温度测定传感器的输出端连接至流量控制器的输入端，流量控制器的输出端连接至电磁阀的流量控制输入端，电磁阀控制器的输出端连接至电磁阀的开闭信号控制端；
温度测定传感器将测得的温度输出给流量控制器，流量控制器将温度传感器测定的实时温度与合格温度区间进行比对，判断需要通过冷却水管的流量，并将流量值发送给电磁阀的流量控制输入端；所述电磁阀控制器根据合模信号确定电磁阀开通和关闭的时间，将开通和关闭的时间信号发送给电磁阀的开闭信号控制端。
冷却水管将冷却水引至模具的温度异常区域内进行冷却方案，冷却方案的确定为现有技术，在此不做过多陈述。
较佳的，冷却水管包括至少两个不同的支路，电磁阀为两个，分别位于冷却水管的两个不同支路之中。其中一个电磁阀每小时最大流入量为500-600L,另一个电磁阀每小时最小流入量为30-50L，可以供不同冷却流量的模具使用。
温度测定传感器选用接触式温度传感器，接触式温度传感器是通过传导又或者是对流达到了热平衡的状态，使它的显示值可以直接地表示被测物体的温度的情况。一般来说，它的测量的精度是比较高的。在一定的温度内，它甚至能够测量出物体内部的温度的分别情况。本实施例中选用烟台涌鑫五金WRNK-191K型L300及WRN-520直角500*400。
流量控制器:是一种直观简便的流量调节控制装置，管网中应用自控式流量控制阀可直接根据设计来设定流量，阀门可在水作用下，自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，无论系统压力怎样变化均保持设定流量不变，该阀这些功能使管网流量调节一次完成，把调网工作变为简单的流量分配，有效的解决管网的水力失调。自力式流量控制阀主要应用于集中供热(冷)等水系统中，使管网流量按需分配，消除水系统水力失调，解决冷热不均问题，可节能、节电15％-20％,本实施例选用KEYENCE FD-M系列流体非接触型电极电磁式流量传感器。
电磁阀选用KEYENCE通用型数字接触式传感器GT系列；
电磁阀控制器:电磁阀的控制可采用编程控制器PLC、单片机、工控机等，本实施例采用的是北京多维精控TPC8-8TD型电磁阀控制器。
本发明的温度实时控制方法，包括以下步骤：
1】模具设计阶段，使用现行模流分析软件FLOW3D、ANYCAST、PROCAST等任何一种对模具进行成型模拟，确认模具的温度异常区域；模具与所铸铝合金件形状相匹配；
2】在模具的温度异常区域根据冷却方案布置冷却水管，进行冷却，在冷却水管的管路上追加电磁阀；同时对模具的温度异常区域追加温度测定传感器；将温度传感器的输出端与流量控制器的输入端相连，流量控制器的输出端与电磁阀的流量控制输入端相连，电磁阀控制器的输出端连接至电磁阀的开闭信号控制端；
3】铸造试生产阶段，对追加的全部温度测定传感器进行记录，做温度曲线分析，确认铝水在模具内整个升温与降温的过程，汇总出温度异常区域不会产生因温度引起的不合格现象的合格温度区间；
4】铸造批量生产时，将合格温度区间输入至流量控制器，流量控制器将温度传感器测定的实时温度与合格温度区间进行比对，如果温度传感器测定的实时温度在合格温度区间之内，则电磁阀关闭；如果温度传感器测定的实时温度在合格温度区间之外，流量控制器判断需要通过冷却水管的流量，并将流量值发送给电磁阀的流量控制输入端，电磁阀打开，电磁阀打开和关闭的时间由电磁阀控制器根据合模信号确定。
本方法通过模流分析软件分析出模具的温度异常区域，在温度异常区域设置温度传感器，不但满足模具设计上的布点要求，又可直接呈现铝水凝固趋向，使得生产可视化，避免反复推敲与试验，极大节省了试制成本，在批量生产中更能保证产品的合格率。可适用于铝合金高压铸造、低压铸造、重力铸造生产。
Claims (10)
1.一种提高铝合金件铸造质量的温度实时控制系统，其特征在于：包括温度测定传感器、流量控制器、电磁阀控制器以及电磁阀；
所述温度测定传感器位于模具的温度异常区域；所述电磁阀位于冷却水管的管路之中；
所述温度测定传感器的输出端连接至流量控制器的输入端，流量控制器的输出端连接至电磁阀的流量控制输入端，电磁阀控制器的输出端连接至电磁阀的开闭信号控制端；
所述温度测定传感器将测得的温度输出给流量控制器，流量控制器根据温度合格范围判断需要通过冷却水管的流量，并将流量值发送给电磁阀的流量控制输入端；
所述电磁阀控制器根据合模信号确定电磁阀开通和关闭的时间，将开通和关闭的时间信号发送给电磁阀的开闭信号控制端；
所述冷却水管将冷却水引至模具的温度异常区域内按照模具冷却方案进行冷却。
2.根据权利要求1所述的提高铝合金件铸造质量的温度实时控制系统，其特征在于：所述冷却水管包括至少两个不同的支路，所述电磁阀为两个，分别位于冷却水管的两个不同支路之中。
3.根据权利要求2所述的提高铝合金件铸造质量的温度实时控制系统，其特征在于：其中一个电磁阀每小时最大流入量为500-600L,另一个电磁阀每小时最小流入量为30-50L。
4.根据权利要求1-3任一所述的提高铝合金件铸造质量的温度实时控制系统，其特征在于：
电磁阀选用KEYENCE通用型数字接触式传感器GT系列；
温度测定传感器选用接触式温度传感器；
流量控制器选用流体非接触型电极电磁式流量传感器；
电磁阀控制器选用北京多维精控TPC8-8TD型电磁阀控制器。
5.一种提高铝合金件铸造质量的温度实时控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1】模具设计阶段，使用模流分析软件对模具进行成型模拟，确认模具的温度异常区域；所述模具与所铸铝合金件形状相匹配；
2】在模具的温度异常区域根据冷却方案布置冷却水管，进行冷却，在冷却水管的管路上追加电磁阀；同时对模具的温度异常区域追加温度测定传感器；将温度传感器的输出端与流量控制器的输入端相连，流量控制器的输出端与电磁阀的流量控制输入端相连，电磁阀控制器的输出端连接至电磁阀的开闭信号控制端；
3】铸造试生产阶段，对追加的全部温度测定传感器进行记录，做温度曲线分析，确定温度异常区域不会产生因温度引起的不合格现象的合格温度区间；
4】铸造批量生产时，将合格温度区间输入至流量控制器，流量控制器将温度传感器测定的实时温度与合格温度区间进行比对，如果温度传感器测定的实时温度在合格温度区间之内，则电磁阀关闭；如果温度传感器测定的实时温度在合格温度区间之外，则电磁阀打开，电磁阀打开和关闭的时间由电磁阀控制器根据合模信号确定。
6.根据权利要求5所述的提高铝合金件铸造质量的温度实时控制方法，其特征在于：所述模流分析软件为FLOW3D、ANYCAST、PROCAST中任何一种。
7.根据权利要求5或6所述的提高铝合金件铸造质量的温度实时控制方法，其特征在于：所述电磁阀选用KEYENCE通用型数字接触式传感器GT系列。
8.根据权利要求5或6所述的提高铝合金件铸造质量的温度实时控制方法，其特征在于：温度测定传感器选用接触式温度传感器。
9.根据权利要求5或6所述的提高铝合金件铸造质量的温度实时控制方法，其特征在于：流量控制器选用流体非接触型电极电磁式流量传感器。
10.根据权利要求5或6所述的提高铝合金件铸造质量的温度实时控制方法，其特征在于：电磁阀控制器北京多维精控TPC8-8TD型电磁阀控制器。
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: YANTAI SANWA AUTO PARTS CO., LTD. TO: YANTAI SANHE NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 264003 YANTAI, SHANDONG PROVINCE TO: 264006 YANTAI, SHANDONG PROVINCE |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 264006 No. 56 Shanghai street, Yantai economic and Technological Development Zone, Shandong Patentee after: YANTAI SANHE AMPEREX TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 264006 No. 56 Shanghai street, Yantai economic and Technological Development Zone, Shandong Patentee before: Yantai three and New Energy Technology Co., Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Real-time temperature control system and method for improving casting quality of aluminum alloy component Effective date of registration: 20160718 Granted publication date: 20150715 Pledgee: China Co truction Bank Corp Yantai branch Pledgor: YANTAI SANHE AMPEREX TECHNOLOGY CO., LTD. Registration number: 2016990000602 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model |