CN107635696B - 制造由轻合金制成的物品的制造装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于制造轻合金或类似材料的物品的装置，包括模具(10)，该模具包括能够连接在一起的两半模具(12、14)，即下半模具和上半模具。下半模具(12)确定了与液态金属的供给导管(16)相邻的模制空腔(20)，该供给导管穿过下半模具直至在模制空腔(20)中的液态金属的引入通道(18)。上半模具(14)与至少一个可运动冲头(24)相连，该可运动冲头设置有模制表面(21)，该模制表面与模制空腔(20)一起确定要模制的物品的形状。各冲头(24)执行闸板的功能，以便停止液态金属朝向模制空腔(20)的流动。该装置包括与控制单元(32)连接的温度控制装置和温度传感器，当两半模具(12、14)的温度不在预定值范围内时，该控制单元防止可动冲头(24)运动。

Description

制造由轻合金制成的物品的制造装置

技术领域

本发明通常涉及用于制造轻合金的物品的装置，该轻合金例如铝合金、铝合金等。

背景技术

EP-1472027介绍了这种装置，该装置执行“液态金属锻造”处理，也称为“挤压铸造”。这种已知装置基本包括下半模具和至少一个上半模具，该下半模具和上半模具能够连接在一起，下半模具被液态金属引入导管穿过，该液态金属引入导管与布置在模具下面的金属熔化炉连接。在下半模具中，至少一个下部模槽确定在液态金属引入导管的边缘附近，该下部模槽有凹形部分，该凹形部分将接收一定量的液态金属，该液态金属通过所述导管供给，并通过从该导管的边缘溢出而定剂量。上半模具与至少一个可运动冲头相连，该可运动冲头能够相对于两半模具运动(当它们处于关闭构造时)，该可运动冲头确定了能够与所述至少一个下部模槽相连的表面，以便界定要模制的物品的形状。各可运动冲头还执行闸门的功能，以便在液态金属填充相关下部模槽的凹形部分之后关闭该液态金属的通道。

这种已知装置的目的是获得无浇口(sprueless)和非常紧凑结构的物品，以便在模制步骤结束时在物品从模具中取出之后避免进一步处理该物品。

尽管这样，由申请人进行的测试已经证明，这种已知装置在使用时并不非常高效，因为在仅仅几个生产循环之后，所获得的物品的质量快速降低。实际上，通过这种已知装置获得的物品的结构通常并不非常紧凑，且它们具有清晰的毛刺，该毛刺的去除需要进行昂贵的精加工操作。基本上，只是在几个机械加工循环之后，这种已知装置就需要停止，以便然后能够在制备步骤之后再次开始，这在工业生产过程中在装置的正常操作中是不可接受的。

发明内容

为了克服这些缺陷，本发明的目的是一种用于制造由轻合金制成的物品的制造装置。

根据本发明，模具包括上半模具和下半模具的温度控制装置，所述控制装置包括与各半模具相连的温度传感器装置和加热装置，它们与外部控制单元连接，该外部控制单元用于当两半模具的温度并不包含在预定值范围内时防止所述至少一个可运动冲头运动。

这样，在由装置执行的模制步骤过程中保持模具的最佳热状态，这即使在进行了许多模制循环之后还能够获得较高和恒定的模制物品质量。特别是，由于这些特性，能够消除在装置部件中的不同热膨胀现象，这是为了获得制造物品的均匀和紧凑结构所必需，且在经过一段时间后还使得由冲头执行的液态金属引入导管的闸门功能保持可靠，这也能够避免冲头的较早磨损。

根据本发明的优选特征，只有当两半模具的温度都低于液态金属的熔化温度，且当两半模具的温度差小于界限值时，外部控制单元才用于产生各可运动冲头运动的许可。这能够有效控制两半模具的热状态，以使得它们在整个模制步骤过程中保持最佳。

根据本发明的另一优选特征，上半模具包括所述至少一个冲头的运动的润滑装置。由于该特征，将在相对于两半模具滑动的步骤中促进装置的冲头的正常运动，这有助于使得由装置产生的物品的质量保持最优，还进一步阻碍冲头的磨损现象，从而使它们的闸板功能保持可靠。

附图说明

通过下面的详细说明(用于非限定目的)并参考附图，将更清楚本发明的其它特征和优点，附图中：

图1是装置的模具沿在它的上半模具的高度处的水平面剖开时的示意俯视图，

图2是与图1类似的、缩小比例的视图，该图还表示了该装置的、在模具外部的元件，

图3是装置的模具沿图1中的线III-III剖开时的侧视图，所处的结构对应于在物品模制之前的步骤，

图4是另一侧视图，该图表示了沿图1中的线IV-IV剖开的装置的模具的细节，处于与图3相同的结构，

图5是类似于图3的视图，所处的结构对应于物品的模制步骤，

图6是由箭头VI表示的、图5的细节的放大图。

具体实施方式

参考附图，根据本发明的、用于制造轻合金或类似材料的物品的装置包括模具，该模具整个由附图标记10表示。纯粹作为示例，图中所示的装置将在单个模制操作中制造多个用于安全鞋的鞋头。

模具10包括下半模具12和上半模具14，该下半模具12和上半模具14都为金属的，能够在模具10的关闭结构中连接在一起。

特别是，下半模具12将可拆卸地固定在由压力机(在图中未示出，因为它自身为已知类型)确定的支承平面上，该压力机使得上半模具 14能够在模具10的关闭和打开步骤中竖直运动，同时向这两半模具施加压力。

下半模具12在基本中心位置处被液态金属的竖直供给导管16穿过，且参考图中所示的实施例，该下半模具12有模制空腔20，该模制空腔20包括四个相邻的空心的模槽20a，这四个空心的模槽20a相对于该供给导管16等角度间隔地分开。

特别是，供给导管16在熔化炉(未示出)和引入通道18之间延伸，该熔化炉布置在下半模具12的下面，优选为增压类型，即能够使得液态金属随着炉的内部压力的升高而沿供给导管16升高，该引入通道18形成于下半模具12中。供给导管16终止于引入通道18处，且上端由液态金属的溢流边缘22来界定，该溢流边缘22将恰好在物品的模制步骤之前、在模制空腔20的模槽20a充满的瞬间由液态金属越过。

对于模制空腔20的各模槽20a，上半模具14包括相应冲头24，该冲头24也是金属的，相对于该模槽可滑动地安装，以便可离开和朝向下半模具12运动。各冲头24有下部模制表面21，用于确定要模制的物品的内表面，以便通过下半模具12的模制空腔20的相关模槽20a 和通过冲头24的、与它相对的下表面21而在相对侧界定要模制的物品的形状。

各冲头24的朝向引入通道18的侧表面用于执行闸板的功能，以便关闭确定在供给导管16的上端的溢流边缘22和上半模具14的、与它并列的部件之间的液态金属的通道孔。这样，冲头24朝向下半模具 12的运动使得引入通道18关闭，以便阻止液态金属朝向模制空腔的相关模槽20a流动。由于多个冲头24的闸板功能，在下半模具12的空腔20的各模槽20a中供给一定量的液态金属，该液态金属以与用于要模制的各物品所需的金属体积相对应的方式自动地定剂量。

模具10优选地包括高度传感器26，该高度传感器26与上半模具 14相连，它沿在两下半模具12和上半模具14之间相对运动的方向而轴向延伸，用于检测与液态金属的接触，以便因此停止该金属从熔化炉朝向引入通道18的供给。

根据本发明，模具10包括用于控制下半模具12和上半模具14 的温度的装置，该装置包括与下半模具12和上半模具14都相连的加热部件以及相同的两半模具的温度传感器。优选是，加热部件包括电阻类型的加热元件28，但是也可选择或与其组合，可以预见加热流体类型的加热系统。加热元件28和温度传感器装置30通过相应的导管 28a和30a而与外部的电子控制单元(ECU)32连接，该ECU 32布置在模具10的外部，并将响应由温度传感器装置30检测的温度来控制冲头24的运动。

特别是，在由液态金属填充模槽20a的步骤之后，当下半模具12 和上半模具14的温度并不在预定的温度范围内时(例如选择在 250-400℃的范围内，因此小于液态金属的熔融温度)，以及当下半模具12和上半模具14的温度差不小于预定界限值时(例如大约几十摄氏度)，ECU 32防止冲头24朝向下半模具12滑动。当发生上述条件中的至少一个时，则ECU32并不提供冲头24的运动许可，因此通常由操作人员控制的模具10驱动将不能发生，因为冲头24保持在它们相对于下半模具12升高的位置，从而防止关闭在引入通道18和模制空腔20的模槽20a之间的液态金属通道孔。作为通过操作人员的干预来控制模具10驱动的可选方式，该驱动能够通过完全由ECU32管理的控制来自动进行。

在任何情况下，只要下半模具12和上半模具14的温度没有达到预定值，模具10就保持操作停止状态。

优选是，各下半模具12包括多个加热元件28，该加热元件28的数目等于模制空腔20的模槽20a数目，各加热元件布置在靠近它们的一对相邻模槽20a之间。以类似的方式，各上半模具14设置有数目等于冲头24数目的多个加热元件28，各加热元件28布置在靠近它们的一对相邻冲头24之间。

而且，下半模具12和上半模具14各自包括单个温度传感器装置 30。

优选是，该装置设置有润滑装置，该润滑装置与上半模具14相连，总体表示为34，以便促进冲头24在一段时间后相对于下半模具12和上半模具14均匀和恒定的运动。特别是，对于各冲头24，这些润滑装置34包括环形座38，该环形座38在垂直于冲头24运动方向的平面上延伸，形成于上半模具14中，并在面对相关冲头24的侧表面的位置处，且环形垫圈40布置在该环形座中。各环形座38与润滑剂流体(通常为油)的供给槽道连接，该供给槽道通过相关导管和连接器 36a而与润滑剂液体罐(未示出)连接。

各环形垫圈40有多孔结构，优选是包括耐高温的纤维，特别是矿物来源的人造耐火纤维。例如，各环形垫圈40可以通过以与相关环形座38相对应的方式成形这种耐火纤维的相对较薄基体而获得，该耐火纤维为任何自身已知的、市场上可获得的类型。

各环形座38优选是具有：下部部分，环形垫圈40接收于该下部部分中；以及上喉部42，该上喉部42直接面对供给槽道36，优选是形成脊形的保持装置44，例如形状类似于齿，在环形座38的下部部分和它的上喉部42之间，以便将环形垫圈40保持在环形座38的下部部分中。

在装置的操作中，在压力机(模具10安装在该压力机上)驱动后，下半模具12和上半模具14相互相向运动。布置在下半模具12下面的熔化炉的增压被控制，以便使得液态金属沿供给导管16升高，直至到达引入通道18。从该引入通道18，液态金属溢流至空腔20的多个模槽20a中，越过溢流边缘22，直到它们完全充满。检测到液态金属的存在的高度传感器26停止炉的增压，以使得液态金属的高度在供给导管16中向下回落。

在该步骤中，下半模具12和上半模具14的加热部件通常是有效的，这使得该半模具能够呈现用于模制步骤的预定温度，该预定温度通过温度传感器装置30来检测。该温度包括在预定范围内，例如在 250-400℃的范围内选择，因此小于液态金属的熔融温度，该熔融温度通常为大约720℃。而且，下半模具12和上半模具14的温度差不超过界限值，典型为大约几十摄氏度，例如包含在大约20至50℃之间。

因此模具10被驱动(通常通过操作人员)，以便执行模制步骤。

当下半模具12和上半模具14的温度的上述给出值并不落在预计的范围内时，ECU32不允许冲头24向下运动。只有当下半模具12 和上半模具14的温度值落在设定的限制值内时，ECU 32提供用于冲头24向下运动的许可信号。

在冲头朝向下半模具12运动之后，它们关闭朝向模槽20a的通道孔，从而截断在引入通道18中的液态金属，并因此执行它们的闸板功能。以这种方式，能够在液态金属溢出后根据这种模槽20a的容积而获得在空腔20的多个模槽20a中的、液态金属的精确和自动定剂量。

由于半模具的控制温度和润滑装置34的存在，冲头24相对于下半模具12和上半模具14的运动以完全规则和均匀的方式来进行。

冲头24向下的运动能够在液态金属上施加压力作用，以便使得该金属在模具10空腔的、相对于溢流边缘22布置在更高高度的部分中升高，以便充满模具10的整个模制空腔，并确定要在空腔20的模槽 20a和冲头24的相关模制表面21之间模制的多个物品的形状。测量该压力作用的程度，从而它的应用能够引起液态金属的压紧效果，以便获得模制物品的良好结构均匀性和最佳机械强度。

在物品的模制步骤结束时，物品的冷却步骤进行预定持续时间，在该冷却步骤结束时，冲头24升高，从而离开下半模具12，以便使得下半模具12和上半模具14能够打开，并能够从模具10中取出模制物品。

Claims (9)

1.一种用于制造由轻合金制成的物品的制造装置，所述制造装置包括模具(10)，其中，所述模具包括下半模具(12)和至少一个上半模具(14)，其中：

所述下半模具(12)和所述至少一个上半模具(14)设置成能够连接一起；

下半模具(12)确定了与液态金属的供给导管(16)相邻的至少一个模制空腔，所述供给导管穿过下半模具(12)直至在所述至少一个模制空腔中的、液态金属的引入通道(18)，所述供给导管(16)与布置在下半模具(12)下面的熔化炉连接；

所述至少一个上半模具(14)与至少一个冲头(24)相连，所述至少一个冲头(24)可沿朝着下半模具(12)的方向运动，并且所述至少一个冲头具有模制表面(21)，所述模制表面用于与所述至少一个模制空腔一起确定要模制的物品的形状，所述至少一个冲头(24)设置成关闭引入通道(18)，并停止液态金属朝向所述至少一个模制空腔的流动，以使得在所述至少一个模制空腔中接收的液态金属的量被对应于要模制的物品的体积来定剂量，其特征在于，模具(10)包括所述至少一个上半模具(14)和下半模具(12)的温度控制装置，所述温度控制装置包括：加热部件、与所述至少一个上半模具(14)相连的第一温度传感器装置(30)和与下半模具(12)相连的第二温度传感器装置，所述第一温度传感器装置和第二温度传感器装置都与外部控制单元(32)连接，所述外部控制单元设置成：当所述至少一个上半模具(14)和下半模具(12)的温度并不在预定值范围内时，防止可运动的所述至少一个冲头(24)运动；

其中，只有当所述至少一个上半模具(14)和下半模具(12)的温度小于液态金属的熔化温度，且当由第一温度传感器装置测量的第一温度和由第二温度传感器装置测量的第二温度之间的计算温度差小于界限值时，外部控制单元(32)才用于产生各可运动的冲头(24)的运动许可。

2.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于：上半模具(14)和下半模具(12)的所述加热部件包括电阻类型的加热元件(28)和/或使用加热流体的加热系统。

3.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于：上半模具(14)和下半模具(12)中的每一个与第一温度传感器装置和第二温度传感器装置中相应的温度传感器装置相连。

4.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于：所述至少一个上半模具(14)包括用于所述至少一个冲头(24)的运动的润滑装置(34)。

5.一种用于制造由轻合金制成的物品的制造装置，所述制造装置包括模具(10)，其中，所述模具包括下半模具(12)和至少一个上半模具(14)，其中：

所述下半模具(12)和所述至少一个上半模具(14)设置成能够连接一起；

下半模具(12)确定了与液态金属的供给导管(16)相邻的至少一个模制空腔，所述供给导管穿过下半模具(12)直至在所述至少一个模制空腔中的、液态金属的引入通道(18)，所述供给导管(16)与布置在下半模具(12)下面的熔化炉连接；

所述至少一个上半模具(14)与至少一个冲头(24)相连，所述至少一个冲头(24)可沿朝着下半模具(12)的方向运动，并且所述至少一个冲头具有模制表面(21)，所述模制表面用于与所述至少一个模制空腔一起确定要模制的物品的形状，所述至少一个冲头(24)设置成关闭引入通道(18)，并停止液态金属朝向所述至少一个模制空腔的流动，以使得在所述至少一个模制空腔中接收的液态金属的量被对应于要模制的物品的体积来定剂量，其特征在于，模具(10)包括所述至少一个上半模具(14)和下半模具(12)的温度控制装置，所述温度控制装置包括：加热部件、与所述至少一个上半模具(14)相连的第一温度传感器装置(30)和与下半模具(12)相连的第二温度传感器装置，所述第一温度传感器装置和第二温度传感器装置都与外部控制单元(32)连接，所述外部控制单元设置成：当所述至少一个上半模具(14)和下半模具(12)的温度并不在预定值范围内时，防止可运动的所述至少一个冲头(24)运动；其中，所述至少一个模制空腔(20)包括多个分开的模槽(20a)，所述至少一个上半模具(14)与多个可运动的冲头(24)相连，所述可运动的冲头的数目等于所述至少一个模制空腔(20)的模槽(20a)的数目，下半模具(12)装备有多个加热元件(28)，各加热元件布置成位于一对所述模槽(20a)之间。

6.根据权利要求5所述的制造装置，其特征在于：各上半模具(14)装备有多个加热元件(28)，各加热元件布置成靠近一对冲头(24)、处于布置于两个相邻的冲头(24)之间的位置处。

7.一种用于制造由轻合金制成的物品的制造装置，所述制造装置包括模具(10)，其中，所述模具包括下半模具(12)和至少一个上半模具(14)，其中：

所述下半模具(12)和所述至少一个上半模具(14)设置成能够连接一起；

下半模具(12)确定了与液态金属的供给导管(16)相邻的至少一个模制空腔，所述供给导管穿过下半模具(12)直至在所述至少一个模制空腔中的、液态金属的引入通道(18)，所述供给导管(16)与布置在下半模具(12)下面的熔化炉连接；

所述至少一个上半模具(14)与至少一个冲头(24)相连，所述至少一个冲头(24)可沿朝着下半模具(12)的方向运动，并且所述至少一个冲头具有模制表面(21)，所述模制表面用于与所述至少一个模制空腔一起确定要模制的物品的形状，所述至少一个冲头(24)设置成关闭引入通道(18)，并停止液态金属朝向所述至少一个模制空腔的流动，以使得在所述至少一个模制空腔中接收的液态金属的量被对应于要模制的物品的体积来定剂量，其特征在于，模具(10)包括所述至少一个上半模具(14)和下半模具(12)的温度控制装置，所述温度控制装置包括：加热部件、与至少一个上半模具(14)相连的第一温度传感器装置(30)和与下半模具(12)相连的第二温度传感器装置，所述第一温度传感器装置和第二温度传感器装置都与外部控制单元(32)连接，所述外部控制单元设置成：当所述至少一个上半模具(14)和下半模具(12)的温度并不在预定值范围内时，防止可运动的所述至少一个冲头(24)运动；其中，所述至少一个上半模具(14)包括用于所述至少一个冲头(24)的运动的润滑装置(34)；以及

对于各冲头(24)，所述润滑装置(34)包括环形座(38)，所述环形座形成在所述至少一个上半模具(14)中并在面对所述至少一个冲头(24)的侧表面的位置处，与润滑剂流体的供给槽道(36)连接，环形垫圈(40)布置在所述环形座(38)中。

8.根据权利要求7所述的制造装置，其特征在于：所述环形座(38)具有接收所述环形垫圈(40)的下部接收部分和朝向润滑剂流体的所述供给槽道(36)的上喉部(42)。

9.根据权利要求7所述的制造装置，其特征在于：所述环形垫圈包括纤维，所述纤维是矿物来源的人造耐火纤维。

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