CN105543454A - 自动化铸件预热装置及其预热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种自动化铸件预热装置及其预热方法，包括设备支架，还包括固定设置于所述设备支架上用于铸件固定的装夹机构、以及固定设置于所述设备支架上用于铸件加热的加热机构；所述装夹机构包括设置于所述设备支架上的承托平台、以及可活动地设置于所述承托平台上用于夹紧铸件的装夹头，所述承托平台与所述装夹头配合完成铸件固定；所述加热机构包括设置于所述设备支架上的送风组件、以及设置于所述送风组件出风端的发热组件，所述送风组件与所述发热组件配合完成铸件加热。本发明对于铸件的预热效果显著，克服了传统预热方法的缺点，极大地缩短了工时，节约了资源，提升了加工企业的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化铸件预热装置及其预热方法，尤其适用于铸件焊修前的预热，属于铸造技术领域。
背景技术
铸钢件的焊补是消除产品缺陷，保证产品成品率的关键工序。铸钢件的裂纹、冷隔、夹砂等缺陷均可进行焊补，焊补工艺是否合理，直接影响到铸钢件的力学性能及使用性能。焊修前对于铸件的预热是焊补工艺中的重要组成工序。焊修前预热有效地减小了焊修熔池与铸件本体之间的温度差，降低了焊补过程中由于温度不均匀而造成的铸件局部应力不均，大大降低了产生焊接裂纹及变形的风险。
目前，为防止铸件变形，绝大多数铸钢件的焊修前预热均需要在热处理炉内进行，对于一些仅需局部预热而不需要进行整体进炉的铸件和焊修数量较少的铸件来说，整体在热处理炉内预热不但增加了产品生产周期而且又浪费资源，给生产加工带来了很大不便，降低了加工企业的生产效率。此外，使用热处理炉对铸件进行预热还存在着升温速度慢、整体温度难以保持恒温等诸多缺点，因此，如何实现对铸件的自动化预热就成为了困扰加工企业的难题。
CN202101311U揭示了一种浇铸件预热烘烤装置，所述烘烤装置包括加热箱，箱体内设有加热设备，所述加热箱为侧面开口，所述加热设备连接于加热箱顶部，于所述加热设备为并联的数只红外线灯泡，所述红外线灯泡距离加热箱底的高度约为30cm，所述加热箱箱体壁内设有保温层。
上述技术方案选用红外线灯泡做为热源，对放置在加热箱底部的浇铸件进行加热升温，虽然具有升温速度快、加热温度恒定等优点，但是由于其仍然采用的是将铸件放置于加热装置内并进行整体加热的方式进行铸件预热，所以其并未从根本上克服传统加工方法的缺陷。在装置的使用过程中仍然存在着铸件变形、产品生产周期长、资源浪费等诸多问题。
发明内容
鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种适用于铸件焊修前预热的自动化铸件预热装置及其预热方法。
本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：
一种自动化铸件预热装置，包括设备支架，还包括固定设置于所述设备支架上用于铸件固定的装夹机构、以及固定设置于所述设备支架上用于铸件加热的加热机构；
所述装夹机构包括设置于所述设备支架上的承托平台、以及可活动地设置于所述承托平台上用于夹紧铸件的装夹头，所述承托平台与所述装夹头配合完成铸件固定；
所述加热机构包括设置于所述设备支架上的送风组件、以及设置于所述送风组件出风端的发热组件，所述送风组件与所述发热组件配合完成铸件加热。
优选地，还包括用于控制装置整体运作的控制机构，所述控制机构包括控制器及控制面板，所述装夹机构及加热机构均与所述控制机构电性连接并由其驱动。
优选地，所述设备支架上设置有环形导轨，所述承托平台借助所述环形导轨可活动地设置于所述设备支架上；
所述承托平台表面开设有导向槽，所述装夹头可活动地设置于所述导向槽内。
优选地，所述装夹机构还包括固定设置于所述设备支架底部的驱动电机，以及与所述驱动电机的驱动轴固定连接的传动件，所述传动件与所述承托平台的底部中心位置固定连接，所述驱动电机借助所述传动件带动所述承托平台转动。
优选地，所述装夹头上固定设置有用于测量铸件表面温度的测温元件，所述测温元件与所述控制机构电性连接。
优选地，所述送风组件包括空气压缩机、以及与所述空气压缩机相连接的送风风管，所述送风风管的出风端开设有至少两个出风口；
所述发热组件包括但不限于电阻加热盒或红外线加热器，所述发热组件与所述控制机构电性连接。
优选地，所述加热机构还包括固定设置于所述设备支架底部的升降电机，所述升降电机的驱动轴穿出所述设备支架，所述升降电机的驱动轴顶端固定设置有连接杆，所述升降电机的驱动轴末端可活动地套设有旋转平台，所述旋转平台可转动的设置于所述设备支架上。
优选地，所述连接杆上设置有限位螺母、紧固螺母及支撑臂，所述限位螺母及紧固螺母均与所述连接杆螺纹紧固，所述支撑臂可活动地套设于所述限位螺母及紧固螺母之间；
所述送风风管与所述电阻加热盒相匹配的固定设置于所述支撑臂上。
优选地，所述支撑臂与所述旋转平台之间设置有可伸缩的固定杆，所述固定杆的一端固定设置于所述支撑臂上、另一端固定设置于所述旋转平台的周向边缘位置，所述固定杆上设置有用于调节所述支撑臂刚度的固定螺栓；
所述支撑臂下端固定设置有用于测量所述支撑臂与铸件之间距离的测距传感器，所述测距传感器与所述控制机构电性连接。
本发明还揭示了一种自动化铸件预热方法，包括如下步骤：
1）上料步骤：向控制面板内输入加工参数，将所述支撑臂旋转至上料工位，并保持所述固定螺栓松开，随后将待焊补铸件置于所述承托平台上，并利用所述装夹头完成待焊补铸件固定，使所述测温元件紧贴于待焊补铸件表面，固定完成后再将所述支撑臂旋转至待焊补铸件正上方；
2）调整步骤：所述测距传感器测量出所述支撑臂与待焊补铸件之间距离，并将结果反馈至所述控制器，随后所述控制器驱动所述升降电机运作，所述升降电机带动所述支撑臂下降，使设置于所述支撑臂上的送风风管的出风口位于待焊补铸件正上方10cm处，下降完成后，拧紧所述固定螺栓；
3）加热步骤：所述控制器控制所述电阻加热盒开始加热，待温度升高至预设温度值后，启动所述空气压缩机开始送风、为待焊补铸件加热，所述测温元件将待焊补铸件的温度反馈至所述控制器，当铸件温度达到焊补工艺规定的温度后，所述控制器将装置内各运作部件全部关闭，随后将所述支撑臂旋转至上料工位，并对已预热铸件进行焊补加工；
4）下料步骤：待已完成焊补的铸件冷却至室温后，开启所述装夹头并松开所述固定螺栓，将已完成焊补的铸件从所述承托平台上取下，随后装置内各机构复位，等待下一待焊补铸件上料。
优选地，当所述待焊补铸件为圆环形铸件时，在所述调整步骤及所述加热步骤之间还包括，
铸件旋转步骤：所述控制器控制所述驱动电机开始运作，所述驱动电机带动所述承托平台按预设速率缓慢匀速旋转。
本发明的突出效果为：本发明为加工企业的铸件预热过程提供了多种选择，不仅能够实现对铸件的整体预热，还能够对铸件进行局部预热，操作者可以根据实际使用需要加以选择，极大地提升了生产企业的加工效率。此外，本发明中装夹机构的设置和运用，有效地避免了铸件焊修过程中由于铸件内部温度不均而使铸件产生变形缺陷的现象。特别是对于圆环形或半圆环形的铸件，本发明能够将其变形量控制在1mm以内，使用效果显著。综上所述，本发明对于铸件的预热效果显著，克服了传统预热方法的缺点，极大地缩短了工时，节约了资源，提升了加工企业的生产效率。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的俯视结构示意图；
其中：1、设备支架11、环形导轨2、承托平台21、导向槽3、装夹头31、测温元件4、驱动电机5、传动件6、送风风管61、出风口7、电阻加热盒8、升降电机9、连接杆91、限位螺母92、紧固螺母10、支撑臂12、固定杆13、固定螺栓14、测距传感器15、旋转平台。
具体实施方式
本发明揭示了一种适用于铸件焊修前预热的自动化铸件预热装置及其预热方法。
如图1~图2所示，一种自动化铸件预热装置，包括设备支架1，还包括固定设置于所述设备支架1上用于铸件固定的装夹机构、以及固定设置于所述设备支架1上用于铸件加热的加热机构。
所述装夹机构包括设置于所述设备支架1上的承托平台2、以及可活动地设置于所述承托平台2上用于夹紧铸件的装夹头3，所述承托平台2与所述装夹头3配合完成铸件固定。
所述加热机构包括设置于所述设备支架1上的送风组件、以及设置于所述送风组件出风端的发热组件，所述送风组件与所述发热组件配合完成铸件加热。
还包括用于控制装置整体运作的控制机构（图中未示出），所述控制机构包括控制器及控制面板，所述装夹机构及加热机构均与所述控制机构电性连接并由其驱动。
所述设备支架1上设置有环形导轨11，所述承托平台2借助所述环形导轨11可活动地设置于所述设备支架1上。所述承托平台2表面开设有导向槽21，所述装夹头3可活动地设置于所述导向槽21内。
此处设置所述环形导轨11的目的在于避免铸件预热过程中，所述承托平台2转动导致铸件在离心力及惯性的作用下与承托平台2出现相对位移，造成铸件滑落伤人等事故。此外，部分铸件在局部加热过程中，由于受热不均产生内应力，造成铸件变形，影响铸件尺寸，故需将铸件固定在所述承托平台2上。
所述装夹机构还包括固定设置于所述设备支架1底部的驱动电机4，以及与所述驱动电机4的驱动轴固定连接的传动件5，所述传动件5与所述承托平台2的底部中心位置固定连接，所述驱动电机4借助所述传动件5带动所述承托平台2转动。所述传动件5包括但不限于传动齿轮或传动杆。
所述装夹头3上固定设置有用于测量铸件表面温度的测温元件31，所述测温元件31与所述控制机构电性连接。所述测温元件31包括但不限于铂热电阻或铜热电阻，具体选择还应当视焊补工艺规定的温度而定。
此外，考虑到所述测温元件31的易损性，所述测温元件31的设置还可以采用另一种优选结构，即所述承托平台2表面还开设有另一圈导向槽，该导向槽位于上述实施例中的导向槽的外侧周圈位置，该导向槽内设置有可活动的支撑座，所述支撑座上固定设置有测温元件31。在使用时，操作者可以直接将所述支撑座活动至铸件上需要测温的位置，且测温完成后可直接将所述支撑座移开。这样设置的目的在于保证所述测温元件31不会长时间与铸件高温区域直接接触，从而保证了所述测温元件31的使用效果，延长了装置的使用寿命。
所述送风组件包括空气压缩机（图中未示出）、以及与所述空气压缩机相连接的送风风管6，所述送风风管6的出风端开设有至少两个出风口61；在本实施例中，所述出风口61共设置有四个，且均布于所述送风风管6的出风端。这样设置的目的在于减小所述送风风管6上出风口61处的局部压力，使风量均匀化。
所述发热组件包括但不限于电阻加热盒7或红外线加热器，所述发热组件与所述控制机构电性连接。
所述加热机构还包括固定设置于所述设备支架1底部的升降电机8，所述升降电机8的驱动轴穿出所述设备支架1，所述升降电机8的驱动轴顶端固定设置有连接杆9，所述升降电机8的驱动轴末端可活动地套设有旋转平台15，所述旋转平台15可转动的设置于所述设备支架1上。
需要说明的是，在本实施例中，所述旋转平台15是设置于所述设备支架1上的，所述旋转平台15可借助环形槽与所述设备支架1相连接，并实现转动。为了避免后续使用中所述旋转平台15出现松动、上翘等问题，还可以采用另一种优选结构，即所述设备支架1上开设有凹槽，所述凹槽底部设置有环形槽，所述旋转平台15借助所述环形槽嵌设于所述凹槽内，所述旋转平台15的上表面与所述设备支架1的表面相匹配，构成一个完整的平面。
所述连接杆9上设置有限位螺母91、紧固螺母92及支撑臂10，所述限位螺母91及紧固螺母92均与所述连接杆9螺纹紧固，所述支撑臂10可活动地套设于所述限位螺母91及紧固螺母92之间。
所述送风风管6与所述电阻加热盒7相匹配的固定设置于所述支撑臂10上。所述支撑臂10与所述旋转平台15之间设置有可伸缩的固定杆12，所述固定杆12的一端固定设置于所述支撑臂10上、另一端固定设置于所述旋转平台15的周向边缘位置，所述固定杆12上设置有用于调节所述支撑臂10刚度的固定螺栓13。所述支撑臂10下端固定设置有用于测量所述支撑臂10与铸件之间距离的测距传感器14，所述测距传感器14与所述控制机构电性连接。
所述支撑臂10借助所述连接杆9及所述旋转平台15可实现自由转动，以保证后续加工过程中铸件的上下搬运。
一种自动化铸件预热方法，包括如下步骤：
1）上料步骤：向控制面板内输入加工参数，将所述支撑臂10旋转至上料工位，并保持所述固定螺栓13松开，随后将待焊补铸件置于所述承托平台2上，并利用所述装夹头3完成待焊补铸件固定，使所述测温元件31紧贴于待焊补铸件表面，固定完成后再将所述支撑臂10旋转至待焊补铸件正上方；
需要说明的是，所述上料工位指的是所述支撑臂10旋转至背向所述待焊补铸件的任意位置，所述上料工位可以代指任何不影响铸件上下搬运时所述支撑臂10的位置。
2）调整步骤：所述测距传感器14测量出所述支撑臂10与待焊补铸件之间距离，并将结果反馈至所述控制器，随后所述控制器驱动所述升降电机8运作，所述升降电机8带动所述支撑臂10下降，使设置于所述支撑臂10上的送风风管6的出风口61位于待焊补铸件正上方10cm处，下降完成后，拧紧所述固定螺栓13；
3）加热步骤：所述控制器控制所述电阻加热盒7开始加热，待温度升高至预设温度值后，启动所述空气压缩机开始送风、为待焊补铸件加热，所述测温元件31将待焊补铸件的温度反馈至所述控制器，当铸件温度达到焊补工艺规定的温度后，所述控制器将装置内各运作部件全部关闭，随后将所述支撑臂10旋转至上料工位，并对已预热铸件进行焊补加工；
4）下料步骤：待已完成焊补的铸件冷却至室温后，开启所述装夹头3并松开所述固定螺栓13，将已完成焊补的铸件从所述承托平台2上取下，随后装置内各机构复位，等待下一待焊补铸件上料。
当所述待焊补铸件为圆环形铸件时，在所述调整步骤及所述加热步骤之间还包括铸件旋转步骤，即：所述控制器控制所述驱动电机4开始运作，所述驱动电机4带动所述承托平台2按预设速率缓慢匀速旋转。
此处铸件旋转步骤的目的在于使铸件能够均匀受热，由于圆环形铸件的体积普遍较大、容易变形，因此在对其进行预热时，需要尽可能地考虑到铸件的受热问题，以避免铸件因局部过度受热而导致变形、损坏。
本发明为加工企业的铸件预热过程提供了多种选择，不仅能够实现对铸件的整体预热，还能够对铸件进行局部预热，操作者可以根据实际使用需要加以选择，极大地提升了生产企业的加工效率。此外，本发明中装夹机构的设置和运用，有效地避免了铸件焊修过程中由于铸件内部温度不均而使铸件产生变形缺陷的现象。特别是对于圆环形或半圆环形的铸件，本发明能够将其变形量控制在1mm以内，使用效果显著。综上所述，本发明对于铸件的预热效果显著，克服了传统预热方法的缺点，极大地缩短了工时，节约了资源，提升了加工企业的生产效率。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种自动化铸件预热装置，包括设备支架（1），其特征在于：还包括固定设置于所述设备支架（1）上用于铸件固定的装夹机构、以及固定设置于所述设备支架（1）上用于铸件加热的加热机构；
所述装夹机构包括设置于所述设备支架（1）上的承托平台（2）、以及可活动地设置于所述承托平台（2）上用于夹紧铸件的装夹头（3），所述承托平台（2）与所述装夹头（3）配合完成铸件固定；
所述加热机构包括设置于所述设备支架（1）上的送风组件、以及设置于所述送风组件出风端的发热组件，所述送风组件与所述发热组件配合完成铸件加热。
2.根据权利要求1所述的自动化铸件预热装置，其特征在于：还包括用于控制装置整体运作的控制机构，所述控制机构包括控制器及控制面板，所述装夹机构及加热机构均与所述控制机构电性连接并由其驱动。
3.根据权利要求1所述的自动化铸件预热装置，其特征在于：所述设备支架（1）上设置有环形导轨（11），所述承托平台（2）借助所述环形导轨（11）可活动地设置于所述设备支架（1）上；
所述承托平台（2）表面开设有导向槽（21），所述装夹头（3）可活动地设置于所述导向槽（21）内。
4.根据权利要求1所述的自动化铸件预热装置，其特征在于：所述装夹机构还包括固定设置于所述设备支架（1）底部的驱动电机（4），以及与所述驱动电机（4）的驱动轴固定连接的传动件（5），所述传动件（5）与所述承托平台（2）的底部中心位置固定连接，所述驱动电机（4）借助所述传动件（5）带动所述承托平台（2）转动。
5.根据权利要求2所述的自动化铸件预热装置，其特征在于：所述装夹头（3）上固定设置有用于测量铸件表面温度的测温元件（31），所述测温元件（31）与所述控制机构电性连接。
6.根据权利要求2所述的自动化铸件预热装置，其特征在于：所述送风组件包括空气压缩机、以及与所述空气压缩机相连接的送风风管（6），所述送风风管（6）的出风端开设有至少两个出风口（61）；
所述发热组件包括但不限于电阻加热盒（7）或红外线加热器，所述发热组件与所述控制机构电性连接。
7.根据权利要求6所述的自动化铸件预热装置，其特征在于：所述加热机构还包括固定设置于所述设备支架（1）底部的升降电机（8），所述升降电机（8）的驱动轴穿出所述设备支架（1），所述升降电机（8）的驱动轴顶端固定设置有连接杆（9），所述升降电机（8）的驱动轴末端可活动地套设有旋转平台（15），所述旋转平台（15）可转动的设置于所述设备支架（1）上。
8.根据权利要求7所述的自动化铸件预热装置，其特征在于：所述连接杆（9）上设置有限位螺母（91）、紧固螺母（92）及支撑臂（10），所述限位螺母（91）及紧固螺母（92）均与所述连接杆（9）螺纹紧固，所述支撑臂（10）可活动地套设于所述限位螺母（91）及紧固螺母（92）之间；
所述送风风管（6）与所述电阻加热盒（7）相匹配的固定设置于所述支撑臂（10）上。
9.根据权利要求7所述的自动化铸件预热装置，其特征在于：所述支撑臂（10）与所述旋转平台（15）之间设置有可伸缩的固定杆（12），所述固定杆（12）的一端固定设置于所述支撑臂（10）上、另一端固定设置于所述旋转平台（15）的周向边缘位置，所述固定杆（12）上设置有用于调节所述支撑臂（10）刚度的固定螺栓（13）；
所述支撑臂（10）下端固定设置有用于测量所述支撑臂（10）与铸件之间距离的测距传感器（14），所述测距传感器（14）与所述控制机构电性连接。
10.一种自动化铸件预热方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）上料步骤：向控制面板内输入加工参数，将所述支撑臂（10）旋转至上料工位，并保持所述固定螺栓（13）松开，随后将待焊补铸件置于所述承托平台（2）上，并利用所述装夹头（3）完成待焊补铸件固定，使所述测温元件（31）紧贴于待焊补铸件表面，固定完成后再将所述支撑臂（10）旋转至待焊补铸件正上方；
2）调整步骤：所述测距传感器（14）测量出所述支撑臂（10）与待焊补铸件之间距离，并将结果反馈至所述控制器，随后所述控制器驱动所述升降电机（8）运作，所述升降电机（8）带动所述支撑臂（10）下降，使设置于所述支撑臂（10）上的送风风管（6）的出风口（61）位于待焊补铸件正上方10cm处，下降完成后，拧紧所述固定螺栓（13）；
3）加热步骤：所述控制器控制所述电阻加热盒（7）开始加热，待温度升高至预设温度值后，启动所述空气压缩机开始送风、为待焊补铸件加热，所述测温元件（31）将待焊补铸件的温度反馈至所述控制器，当铸件温度达到焊补工艺规定的温度后，所述控制器将装置内各运作部件全部关闭，随后将所述支撑臂（10）旋转至上料工位，并对已预热铸件进行焊补加工；
4）下料步骤：待已完成焊补的铸件冷却至室温后，开启所述装夹头（3）并松开所述固定螺栓（13），将已完成焊补的铸件从所述承托平台（2）上取下，随后装置内各机构复位，等待下一待焊补铸件上料。
11.根据权利要求10所述的自动化铸件预热方法，其特征在于：当所述待焊补铸件为圆环形铸件时，在所述调整步骤及所述加热步骤之间还包括，
铸件旋转步骤：所述控制器控制所述驱动电机（4）开始运作，所述驱动电机（4）带动所述承托平台（2）按预设速率缓慢匀速旋转。
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