CN106735048B - 一种铝合金曲轴连杆压铸生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，包括压铸机、喷涂装置、熔化保温炉和机械手，其中喷涂装置包括升降装置、控制箱以及喷涂机构，喷涂机构包括连接在升降装置下方的分流盒、安装在分流盒上的多个喷头、连接在喷头出口的转流器以及连接在转流器上的金属毛细管；熔化保温炉包括炉体和除气系统，炉体内设有熔化区、保温区和取水区，保温区与取水区之间通过陶瓷过滤板隔开，除气系统包括转流室、惰性气源、连在转流室出口的转轴、连在转轴末端并伸入保温区的转子以及设与转轴通过传动结构连接的第一电机；机械手设在取水区与喂料口之间并用于将铝熔体喂入压铸机。本发明解决了粘模现象与铝熔体中含有杂质的问题，保证了产品质量。

Description

一种铝合金曲轴连杆压铸生产线

技术领域

本发明涉及金属零件熔铸领域，尤其涉及一种用于铝合金曲轴连杆的压铸生产线。

背景技术

曲轴连杆机构是一种广泛应用于发动机、电机的传动机构，用于实现活塞直线往复运动与曲轴旋转运动之间的动力传递，其工作过程中主要承受燃烧爆发力和往复惯性力所产生的拉伸、压缩、弯曲等高频交变载荷，工作条件恶劣，运动状态复杂，疲劳、磨损、震动等影响连杆的使用寿命。因此，要求连杆既要具有较高的强度和抗疲劳性能，又要具有足够的刚性和韧性。

长久以来，国内铝合金连杆的加工大多依赖于传统机械加工方式，先将整体连杆毛坯锯切为连杆体、连杆盖两部分，再采用磨削方式加工两者的对合面，该加工工序繁多，效率低下，且受定位精度影响，制造的连杆承载能力与装配精度受很大限制，因此，部分生产商开始引入连杆的压铸生产工艺。

压力铸造简称压铸，它是将熔融的液态金属注入压铸机的压射室，通过压射冲头的运动，使液态金属在高压作用下，高速通过模具浇注系统，在压力下结晶并迅速冷却凝固形成压铸件。通过引入压铸生产工艺，不仅极大提高了连杆的生产效率，而且通过压铸生产出来的连杆具有较高的装配精度。

在压铸生产中，每次进行浇注前都需要通过喷涂器对模具内喷洒脱模剂和压缩空气，喷洒脱模剂的目的在于使得压铸件更加容易脱模，以防止高温金属液烧结到模具上而发生粘模，喷洒压缩空气的目的在于对模具内残留金属液凝块进行清除并对模具进行一定降温。现有喷涂器的喷嘴通常设置为朝向固定的位置，其只能朝向某些固定位置喷涂脱模剂，因而模芯内的脱模剂分布不均，且喷嘴的个数设置也十分有限，若在对内部孔腔较多的模芯进行喷涂时，难免出现难以喷涂到的死角位置，以致喷涂效果更加不理想，进而致使粘模现象较为严重，影响压铸件的产品质量。

此外，铝合金生产中产生的非金属夹杂大多数是氧化物，其熔点都高于铝合金，即在铝合金熔体中以固体存在，其比重大小不等，有不少接近于铝合金比重，因此它们会悬浮于铝合金熔体中。同时，在铝合金熔炼过程中，由于铝液的温度比较高，大约达到750℃，在这样的高温下，铝液会吸入空气中的水蒸气，水在高温下会分解成氢气和氧气，其中氧气和铝液直接反应生成氧化铝，一方面使得铸造而成的铝合金表面比较粗糙，另一方面在铝合金溶液冷却过程中，溶解度将不断下降，随之熔液内的氢气也将不断析出，当铝合金溶液内的氢气含量超过一定的密度时，一些来不及上浮的氢气气泡会随着铝合金熔液温度的降低滞留在铝合金熔液内形成微孔，也就是俗称的“针孔”，“针孔”的形成不仅会影响铝合金锻面的光洁度，而且还会直接影响到铝合金铸件的强度和力学性能。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，其可根据模芯形状自由改变喷射方向，由此保证脱模剂喷涂均匀，并有效去除铝熔体中的固体杂质以及氢气和氧气等气体，保证产品的质量。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，包括压铸机、安装在压铸机上的喷涂装置、用于熔炼铝熔体的熔化保温炉和用于将铝熔体喂入压铸机的机械手，其中：

所述压铸机包括机架、安装有模具的压铸区、设置在压铸区的滑动防护门、与压铸区相连的喂料口、用于将铝熔体注射入压铸区的压射机构以及驱动压射机构的蓄能装置；

所述喷涂装置包括安装在压铸机机架上的第一支架、垂直设于第一支架上的升降装置、设于第一支架上的控制箱以及连接在升降装置下方的喷涂机构，其中：所述喷涂机构包括连接在升降装置下方的分流盒、安装在分流盒上的多个喷头、连接在喷头出口的转流器以及连接在转流器上的金属毛细管，所述分流盒的输入口通过输料管连接控制箱，所述控制箱还通过进料管连接到压铸机的蓄能装置；所述喷头喷嘴处设置防脱凸环，所述转流器具有与喷头喷嘴相匹配的阶梯孔，所述阶梯孔的出口设置多个转流孔，所述金属毛细管固定于转流孔中，所述喷头喷嘴和金属毛细管与转流器的连接处均设置密封结构；

所述熔化保温炉包括炉体和除气系统，其中所述炉体内设有熔化区、保温区和取水区，所述保温区与取水区之间通过陶瓷过滤板隔开，所述陶瓷过滤板竖直设置在炉体内壁的竖直插槽内且其上端通过压板进行固定；所述除气系统包括第二支架、设置在第二支架上的转流室、与转流室入口通过输气管连接的惰性气源、垂直连接在转流室出口的转轴、连接在转轴末端并伸入至保温区底部的转子以及设置在第二支架上并与转轴通过传动结构连接的第一电机，其中：所述转流室具有圆柱形内腔且其入口和出口分别位于其顶部和底部，所述转流室由上下两部分通过法兰结构组合而成，所述转轴的顶端从转流室的出口伸入至转流室内部且所述转轴的顶端设置有外径略小于转流室内腔内径的圆盘状连接盘，所述连接盘与转流室内壁之间设置有旋转轴密封圈，所述连接盘与转流室底部之间设有平面轴承，所述转轴内部具有输气通道且所述转轴由上下两段通过法兰结构组合而成；所述转子包括两个圆台组成且为上小下大的阶梯状转子本体、设于转子本体中心并连通转子本体上下表面的连接孔、发散状设于转子本体下表面的多个分流槽以及设于转子本体下层阶梯上方的叶片，其中所述连接孔为上大下小的阶梯孔且其上部较大部分与转轴相匹配，所述分流槽从连接孔的较小部分延伸至转子本体下表面的外缘，所述叶片的数量与分流槽数量相同并位于分流槽出口的正上方；

所述机械手设置在熔化保温炉的取水区与压铸机的喂料口之间，所述机械手包括支撑座、设置在支撑座上方的传动箱、设置在传动箱上方的第二电机和第三电机、安装在传动箱侧壁的五连杆结构、设置在传动箱侧壁的接近开关以及设置在五连杆结构末端的汤斗，其中所述五连杆结构通过传动箱内部的传动装置与第二电机和第三电机相连。

进一步地，所述第一支架包括一立柱、固定于立柱顶端的滑块、通过水平丝杆结构安装于滑块上方的滑轨、连接在滑轨末端并用于驱动水平丝杆结构的伺服电机，所述升降装置和控制箱均固定于滑轨上。

进一步地，所述升降装置为竖直设置的气缸，所述气缸的气管连接于控制箱，所述气缸的伸缩杆朝下设置并连接在分流盒上。

进一步地，所述喷涂装置还包括设置在第一支架上的导向结构，所述导向结构包括竖直地固定于第一支架上方的导向筒、竖直地设置在导向筒内的限位弹簧、设置在导向筒内并套在限位弹簧内的导向柱，所述导向柱的下端与分流盒连接。

进一步地，所述导向柱为两根并分别对称地设于气缸的两侧，所述两根导向柱的顶端通过水平的连接板连接，所述连接板中部开设有用于气缸穿过的方形孔和用于输料管穿过的圆形孔。

进一步地，所述除气系统的传动结构下方还设置有套在转轴上的滚动轴承，所述滚动轴承安装在第二支架的横板上。

进一步地，所述分流槽的深度从连接孔至转子本体下表面的外缘呈逐渐减小的布置。

进一步地，所述传动结构包括连接在第一电机输出的变速箱、连接在变速箱输出的第一链轮、套在转轴上的第二链轮以及连接第一链轮和第二链轮的传动链条。

进一步地，所述旋转轴密封圈为截面呈X字型的密封圈。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明通过在喷头喷嘴前连接多个金属毛细管，使得可以根据不同的模具模芯形状而对金属毛细管的形状及出口方向进行自由塑形，脱模剂从喷头喷嘴出来之后分流到各金属毛细管中，即可根据预设金属毛细管的喷出方向对模具模芯进行喷涂，从而实现对模芯内部死角位置亦可进行有效喷涂脱模剂，避免粘模现象；同时，通过陶瓷过滤板对铝熔体中的非金属固体杂质进行过滤，利用除气装置向铝熔体中输入惰性气体，通过高速旋转的转子将惰性气体打散成细小的气泡，气泡弥散到铝液中，通过虹吸作用将铝液中的氢气和氧气去除掉，从而保证了铝熔体的纯度，进而保证了铝材产品的质量。

附图说明

图1为本发明的结构正视图。

图2为本发明所述喷涂装置的结构正视图。

图3为本发明所述喷涂装置的结构左视图。

图4为图3中A部分的局部放大视图。

图5为本发明所述连接板的结构视图。

图6为本发明所述熔化保温炉的结构视图。

图7为图6中B部分的局部放大视图。

图8为图6中C部分的局部放大视图。

图9为本发明所述转子的结构仰视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明提出了一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，包括压铸机、安装在压铸机上的喷涂装置、用于熔炼铝熔体的熔化保温炉和用于将铝熔体喂入压铸机的机械手4，其中：所述压铸机包括机架31、安装有模具32的压铸区33、设置在压铸区33的滑动防护门34、与压铸区33相连的喂料口35、用于将铝熔体注射入压铸区33的压射机构36以及驱动压射机构36的蓄能装置37；

如图2、图3所示，所述喷涂装置包括第一支架、垂直设于第一支架上的升降装置13、设置在第一支架上的导向结构、设于第一支架上的控制箱11以及连接在升降装置下方的喷涂机构10，其中，所述喷涂机构10包括连接在升降装置下方的分流盒101、安装在分流盒上的多个喷头102、连接在喷头出口的转流器103以及连接在转流器上的金属毛细管104，所述分流盒的输入口通过输料管105连接控制箱11，所述控制箱11还通过进料管111连接到压铸机的蓄能装置37；如图4所示，所述喷头102喷嘴处设置防脱凸环106，所述转流器103具有与喷头102喷嘴相匹配的阶梯孔107，所述阶梯孔107的出口设置多个转流孔108，所述金属毛细管104固定于转流孔108中，所述喷头喷嘴和金属毛细管与转流器的连接处均设置密封结构，由于金属毛细管的可塑性，工人可根据不同形状的模具模芯对金属毛细管的出口位置及方向进行自由塑形，运作时，脱模剂和压缩空气从压铸机的蓄能装置37经进料管进入控制箱，在控制箱的作用下，压缩空气和脱模剂依次经输料管进入分流盒并分配到各喷头，经喷头加压后进入转流器的阶梯孔内，最后经多个金属毛细管从预设的喷涂方向喷出；

其中，所述第一支架包括一立柱121、固定于立柱121顶端的滑块122、通过水平丝杆结构123安装于滑块122上方的滑轨124、连接在滑轨124末端并用于驱动水平丝杆结构123的伺服电机125，所述升降装置和控制箱11均固定于滑轨124上；

其中，所述升降装置13为竖直设置的气缸，所述气缸的气管131连接于控制箱11，所述气缸的伸缩杆132朝下设置并连接在分流盒101上；

其中，所述导向结构包括竖直地固定于第一支架上方的导向筒141、竖直地设置在导向筒141内的限位弹簧142、设置在导向筒141内并套在限位弹簧142内的导向柱143，所述导向柱143的下端与分流盒101连接；所述导向柱为两根并分别对称地设于气缸的两侧，所述两根导向柱的顶端通过水平的连接板144连接，所述连接板144中部开设有用于气缸13穿过的方形孔145和用于输料管105穿过的圆形孔146；

如图6所示，所述熔化保温炉包括炉体20和除气系统，其中所述炉体内设有熔化区201、保温区202和取水区203，所述保温区202与取水区203之间通过陶瓷过滤板204隔开，所述陶瓷过滤板204竖直设置在炉体20内壁的竖直插槽205内且其上端通过压板206进行固定，通过陶瓷过滤板204可有效去除铝熔体内的固体杂质且其安装和拆卸均十分方便快捷；

其中，所述除气系统包括第二支架21、设置在第二支架21上的转流室22、与转流室22入口通过输气管23连接的惰性气源24、垂直连接在转流室22出口的转轴25、连接在转轴25末端并伸入至保温区202底部的转子26以及设置在第二支架上并与转轴25通过传动结构27连接的驱动电机28，其中所述转流室22具有圆柱形内腔且其入口和出口分别位于其顶部和底部，所述转流室22由上下两部分通过法兰结构组合而成；

其中，如图7所示，所述转轴25内部具有输气通道251且所述转轴25由上下两段通过法兰结构组合而成，所述转轴25的顶端从转流室22的出口伸入至转流室22内部且所述转轴25的顶端设置有外径略小于转流室22内腔内径的圆盘状连接盘252，所述连接盘252与转流室22内壁之间设置有旋转轴密封圈221，所述旋转轴密封圈221为截面呈X字型的密封圈221，所述连接盘252与转流室22底部之间设有平面轴承222；

其中，如图8、图9所示，所述转子包括两个圆台组成且为上小下大的阶梯状转子本体261、设于转子本体261中心并连通转子本体261上下表面的连接孔262、发散状设于转子本体261下表面的多个分流槽263以及设于转子本体261下层阶梯上方的叶片264，其中所述连接孔为上大下小的阶梯孔且其上部较大部分与转轴25相匹配，所述分流槽263从连接孔262的较小部分延伸至转子本体261下表面的外缘，所述分流槽263的深度从连接孔262至转子本体261下表面的外缘呈逐渐减小的布置，所述叶片264的数量与分流槽263数量相同并位于分流槽263出口的正上方，在工作时，惰性气体从转轴内部的输气通道输入至连接孔并从多个分流槽向外扩散，由于分流槽的深度呈逐渐减小式布置，惰性气体一部分溢出并在转子本体下表面进行扩散，使得惰性气体扩散更加均匀，当惰性气体由转子本体下表面的外缘流出后，被高速旋转的叶片打碎成气泡并与弥散至铝熔体中，进而产生虹吸作用使得铝熔体中的氢气等被吸收到气泡中，最终使得含有氢气的气泡上浮至铝熔体表面排出；

其中，所述传动结构27包括连接在驱动电机28输出的变速箱271、连接在变速箱271输出的第一链轮272、套在转轴25上的第二链轮273以及连接第一链轮272和第二链轮273的传动链条274；所述传动结构27下方还设有套在转轴25上并安装在第二支架21横板211上的滚动轴承29，以减小转轴25转动所产生的摆动进而保证转轴25的旋转平稳性；

如图1所示，所述机械手设置在熔化保温炉的取水区203与压铸机的喂料口35之间，所述机械手包括支撑座41、设置在支撑座41上方的传动箱42、设置在传动箱42上方的第二电机43和第三电机44、安装在传动箱42侧壁的五连杆结构45、设置在传动箱42侧壁的接近开关46以及设置在五连杆结构45末端的汤斗47，其中所述五连杆结构45通过传动箱42内部的传动装置与第二电机43和第三电机44相连，所述接近开关46用于对五连杆结构45的旋转进行限位及行程控制，以避免其超出预设行程。

本发明的工作过程为：先向熔化保温炉投入一定铝锭，待到其熔化并流入至保温区之后，启动除气系统对铝熔体进行除气，经过除气的铝熔体经过陶瓷过滤板的滤除作用后进入取水区；然后关闭滑动防护门，并启动喷涂装置对压铸机内的模具进行喷涂脱模剂，再控制模具合拢，再启动机械手从取水区舀取一定铝熔体，机械手将舀取的铝熔体倒入喂料口，再控制压射机构将铝熔体压射到模具的模芯中，再经过保压、冷却、开模和顶出步骤，即可打开滑动防护门并取出工件；此时再关闭滑动防护门，并再次喷涂脱模剂，即可进行下一次压铸。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，其特征在于，包括压铸机、安装在压铸机上的喷涂装置、用于熔炼铝熔体的熔化保温炉和用于将铝熔体喂入压铸机的机械手，其中：

所述压铸机包括机架、安装有模具的压铸区、设置在压铸区的滑动防护门、与压铸区相连的喂料口、用于将铝熔体注射入压铸区的压射机构以及驱动压射机构的蓄能装置；

所述喷涂装置包括安装在压铸机机架上的第一支架、垂直设于第一支架上的升降装置、设于第一支架上的控制箱以及连接在升降装置下方的喷涂机构，其中：所述喷涂机构包括连接在升降装置下方的分流盒、安装在分流盒上的多个喷头、连接在喷头出口的转流器以及连接在转流器上的金属毛细管，所述分流盒的输入口通过输料管连接控制箱，所述控制箱还通过进料管连接到压铸机的蓄能装置；所述喷头喷嘴处设置防脱凸环，所述转流器具有与喷头喷嘴相匹配的阶梯孔，所述阶梯孔的出口设置多个转流孔，所述金属毛细管固定于转流孔中，所述喷头喷嘴和金属毛细管与转流器的连接处均设置密封结构；

所述熔化保温炉包括炉体和除气系统，其中所述炉体内设有熔化区、保温区和取水区，所述保温区与取水区之间通过陶瓷过滤板隔开，所述陶瓷过滤板竖直设置在炉体内壁的竖直插槽内且其上端通过压板进行固定；所述除气系统包括第二支架、设置在第二支架上的转流室、与转流室入口通过输气管连接的惰性气源、垂直连接在转流室出口的转轴、连接在转轴末端并伸入至保温区底部的转子以及设置在第二支架上并与转轴通过传动结构连接的第一电机，其中：所述转流室具有圆柱形内腔且其入口和出口分别位于其顶部和底部，所述转流室由上下两部分通过法兰结构组合而成，所述转轴的顶端从转流室的出口伸入至转流室内部且所述转轴的顶端设置有外径略小于转流室内腔内径的圆盘状连接盘，所述连接盘与转流室内壁之间设置有旋转轴密封圈，所述连接盘与转流室底部之间设有平面轴承，所述转轴内部具有输气通道且所述转轴由上下两段通过法兰结构组合而成；所述转子包括两个圆台组成且为上小下大的阶梯状转子本体、设于转子本体中心并连通转子本体上下表面的连接孔、发散状设于转子本体下表面的多个分流槽以及设于转子本体下层阶梯上方的叶片，其中所述连接孔为上大下小的阶梯孔且其上部较大部分与转轴相匹配，所述分流槽从连接孔的较小部分延伸至转子本体下表面的外缘，所述叶片的数量与分流槽数量相同并位于分流槽出口的正上方；

所述机械手设置在熔化保温炉的取水区与压铸机的喂料口之间，所述机械手包括支撑座、设置在支撑座上方的传动箱、设置在传动箱上方的第二电机和第三电机、安装在传动箱侧壁的五连杆结构、设置在传动箱侧壁的接近开关以及设置在五连杆结构末端的汤斗，其中所述五连杆结构通过传动箱内部的传动装置与第二电机和第三电机相连。

2.如权利要求1所述的一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，其特征在于：所述第一支架包括一立柱、固定于立柱顶端的滑块、通过水平丝杆结构安装于滑块上方的滑轨、连接在滑轨末端并用于驱动水平丝杆结构的伺服电机，所述升降装置和控制箱均固定于滑轨上。

3.如权利要求1所述的一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，其特征在于：所述升降装置为竖直设置的气缸，所述气缸的气管连接于控制箱，所述气缸的伸缩杆朝下设置并连接在分流盒上。

4.如权利要求1所述的一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，其特征在于：所述喷涂装置还包括设置在第一支架上的导向结构，所述导向结构包括竖直地固定于第一支架上方的导向筒、竖直地设置在导向筒内的限位弹簧、设置在导向筒内并套在限位弹簧内的导向柱，所述导向柱的下端与分流盒连接。

5.如权利要求4所述的一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，其特征在于：所述导向柱为两根并分别对称地设于气缸的两侧，所述两根导向柱的顶端通过水平的连接板连接，所述连接板中部开设有用于气缸穿过的方形孔和用于输料管穿过的圆形孔。

6.如权利要求1所述的一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，其特征在于：所述除气系统的传动结构下方还设置有套在转轴上的滚动轴承，所述滚动轴承安装在第二支架的横板上。

7.如权利要求1所述的一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，其特征在于：所述分流槽的深度从连接孔至转子本体下表面的外缘呈逐渐减小的布置。

8.如权利要求1所述的一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，其特征在于：所述传动结构包括连接在第一电机输出的变速箱、连接在变速箱输出的第一链轮、套在转轴上的第二链轮以及连接第一链轮和第二链轮的传动链条。

9.如权利要求1所述的一种铝合金曲轴连杆压铸生产线，其特征在于：所述旋转轴密封圈为截面呈X字型的密封圈。