CN108580847B - 一种复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统，属于差压铸造成型领域，解决了现有差压铸造工艺因采用线性加压方式而导致复杂金属构件成型质量差的问题。所述非线性加压控制系统：电磁阀网络设置在上压力筒与充放气装置之间的气道上，或者设置在下压力筒与充放气装置之间的气道上。电磁阀控制单元用于调节电磁阀网络的通流能力。压差传感单元实时检测上压力筒内部与下压力筒内部的气压差，并将检测到的气压差值发送至主控单元。预设有根据复杂金属构件结构生成的理论非线性加压曲线的主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络和压差传感单元构成闭环控制系统，用于使上压力筒与下压力筒之间的实际压差曲线与所述理论非线性加压曲线相吻合。

Description

一种复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统
技术领域
本发明涉及一种非线性加压控制系统，属于差压铸造成型领域。
背景技术
当采用差压铸造工艺成型复杂金属构件时，由于复杂金属构件在结构上厚薄不均匀，为了使充型液面始终保持平稳，就要求差压铸造设备在充型时要根据复杂金属构件的结构来随时调节加压压强，进而改变金属液的充型速率。然而，现有差压铸造工艺通常通过固有经验和粗略计算给出一个线性加压曲线，并根据该线性加压曲线改变充型速率。这种加压方式在复杂金属构件的结构突变处无法实时改变金属液的充型速率。除此之外，这种加压方式的控制精度不足，无法保证充型的平稳。更为严重的是，当粗略计算的误差过大时，前一加压阶段的误差会累加到后一加压阶段，当误差累积过多时，金属液无法充满铸型的型腔，进而导致成型的失败。
发明内容
本发明为解决现有差压铸造工艺因采用线性加压方式而导致复杂金属构件成型质量差的问题，提出了一种复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统。
本发明所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统与差压铸造设备配合使用，差压铸造设备包括上压力筒和下压力筒；
所述非线性加压控制系统包括主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络和压差传感单元；
电磁阀网络包括多个彼此并联的电磁阀子网络，每个电磁阀子网络均包括多个彼此并联的电磁阀；
当对复杂金属构件进行增压法差压铸造成型时，电磁阀网络设置在下压力筒与充放气装置之间的气道上；
当对复杂金属构件进行减压法差压铸造成型时，电磁阀网络设置在上压力筒与充放气装置之间的气道上；
电磁阀控制单元用于调节电磁阀网络的通流能力；
压差传感单元用于在复杂金属构件差压铸造成型的过程中，实时检测上压力筒内部与下压力筒内部的气压差，并将检测到的气压差值发送至主控单元；
主控单元内预设有根据复杂金属构件形状生成的理论非线性加压曲线；
主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络和压差传感单元构成闭环控制系统，用于使上压力筒与下压力筒之间的实际压差曲线与所述理论非线性加压曲线相吻合。
作为优选的是，电磁阀网络通过第一主电磁阀与充放气装置相连通，通过第二主电磁阀与上压力筒或下压力筒相连通；
电磁阀控制单元还用于调节第一主电磁阀和第二主电磁阀的开度。
作为优选的是，所述理论非线性加压曲线的生成方法包括：
步骤一、根据复杂金属构件的形状计算其对应的每个充型液面的充型速率；
步骤二、根据全部充型液面的充型速率生成理论非线性加压曲线。
作为优选的是，所述闭环控制系统为PID控制系统。
作为优选的是，所述闭环控制系统还用于在复杂金属构件差压铸造成型后对复杂金属构件进行保压。
本发明所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统，主控单元内预设有根据复杂金属构件结构生成的理论非线性加压曲线，并且能够通过电磁阀控制单元来调节电磁阀网络的通流能力，进而实现对上压力筒内部与下压力筒内部的气压差的调节。在复杂金属构件差压铸造成型的过程中，主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络和压差传感单元构成闭环控制系统，使上压力筒与下压力筒之间的实际压差曲线与所述理论非线性加压曲线相吻合。
本发明所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统，因采用与复杂金属构件结构相匹配的非线性加压方式而使得金属液的充型速率在充型液面发生改变时，即复杂金属构件的结构突变处，能够得到及时的、相应的调节，进而使得金属液始终平稳充型，有效地避免了因金属液充型速率在充型液面发生改变时没能够得到及时的调节而引起的金属液翻腾和飞溅现象，进而减少氧化夹渣等缺陷，消除缩孔和缩松的形成。另一方面，由主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络和压差传感单元构成的闭环控制系统能够对差压铸造设备的加压过程进行精确控制，能够使差压铸造设备的实际加压曲线，即上压力筒与下压力筒之间的实际压差曲线，与所述理论非线性加压曲线相吻合，进一步地保证了金属液充型的平稳。因此，本发明所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统能够有效地解决现有差压铸造工艺因采用线性加压方式而导致复杂金属构件成型质量差的问题。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统进行更详细的描述，其中：
图1为实施例一所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统的结构框图；
图2为实施例一所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统的气路图，其中，1为电磁阀网络，2为第一主电磁阀，3为充放气装置，4为第二主电磁阀，5为下压力筒；
图3为实施例二所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统的结构框图；
图4为实施例二所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统的气路图，其中，6为上压力筒。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统进一步说明。
实施例一：下面结合图1和图2详细地说明本实施例。
本实施例所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统与差压铸造设备配合使用，差压铸造设备包括上压力筒和下压力筒5；
所述非线性加压控制系统包括主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络1和压差传感单元；
电磁阀网络1包括第一电磁阀子网络和第二电磁阀子网络，第一电磁阀子网络与第二电磁阀子网络并联布置；
第一电磁阀子网络包括彼此并联的五个电磁阀，第二电磁阀子网络包括彼此并联的九个电磁阀；
本实施例的差压铸造设备对复杂金属构件进行增压法差压铸造成型，电磁阀网络1设置在下压力筒5与充放气装置3之间的气道上；
电磁阀控制单元用于调节电磁阀网络1的通流能力；
压差传感单元用于在复杂金属构件差压铸造成型的过程中，实时检测上压力筒内部与下压力筒5内部的气压差，并将检测到的气压差值发送至主控单元；
主控单元内预设有根据复杂金属构件结构生成的理论非线性加压曲线；
主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络1和压差传感单元构成闭环控制系统，用于使上压力筒与下压力筒5之间的实际压差曲线与所述理论非线性加压曲线相吻合。
本实施例的电磁阀网络1通过第一主电磁阀2与充放气装置3相连通，通过第二主电磁阀4与下压力筒5相连通；
电磁阀控制单元还用于调节第一主电磁阀2和第二主电磁阀4的开度。
所述理论非线性加压曲线的生成方法包括：
步骤一、根据复杂金属构件的结构计算其对应的每个充型液面的充型速率；
步骤二、根据全部充型液面的充型速率生成理论非线性加压曲线。
本实施例的主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络1和压差传感单元构成PID控制系统，PID控制系统还用于在复杂金属构件差压铸造成型后对复杂金属构件进行保压。
本实施例的主控单元通过电磁阀控制单元控制电磁阀网络1的电磁阀开闭，进而使电磁阀网络1形成多种电磁阀开闭组合，不同的电磁阀开闭组合对应不同的金属液充型速率。
实施例二：下面结合图3和图4详细地说明本实施例。
本实施例所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统与差压铸造设备配合使用，差压铸造设备包括上压力筒6和下压力筒；
所述非线性加压控制系统包括主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络1和压差传感单元；
电磁阀网络1包括第一电磁阀子网络和第二电磁阀子网络，第一电磁阀子网络与第二电磁阀子网络并联布置；
第一电磁阀子网络包括彼此并联的五个电磁阀，第二电磁阀子网络包括彼此并联的九个电磁阀；
本实施例的差压铸造设备对复杂金属构件进行减压法差压铸造成型，电磁阀网络1设置在上压力筒6与充放气装置3之间的气道上；
电磁阀控制单元用于调节电磁阀网络1的通流能力；
压差传感单元用于在复杂金属构件差压铸造成型的过程中，实时检测上压力筒6内部与下压力筒内部的气压差，并将检测到的气压差值发送至主控单元；
主控单元内预设有根据复杂金属构件结构生成的理论非线性加压曲线；
主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络1和压差传感单元构成闭环控制系统，用于使上压力筒6与下压力筒之间的实际压差曲线与所述理论非线性加压曲线相吻合。
本实施例的电磁阀网络1通过第一主电磁阀2与充放气装置3相连通，通过第二主电磁阀4与上压力筒6相连通；
电磁阀控制单元还用于调节第一主电磁阀2和第二主电磁阀4的开度。
所述理论非线性加压曲线的生成方法包括：
步骤一、根据复杂金属构件的结构计算其对应的每个充型液面的充型速率；
步骤二、根据全部充型液面的充型速率生成理论非线性加压曲线。
本实施例的主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络1和压差传感单元构成PID控制系统，PID控制系统还用于在复杂金属构件差压铸造成型后对复杂金属构件进行保压。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (4)

1.一种复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统，所述非线性加压控制系统与差压铸造设备配合使用，差压铸造设备包括上压力筒和下压力筒；
其特征在于，所述非线性加压控制系统包括主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络和压差传感单元；
电磁阀网络包括多个彼此并联的电磁阀子网络，每个电磁阀子网络均包括多个彼此并联的电磁阀；
当对复杂金属构件进行增压法差压铸造成型时，电磁阀网络设置在下压力筒与充放气装置之间的气道上；
当对复杂金属构件进行减压法差压铸造成型时，电磁阀网络设置在上压力筒与充放气装置之间的气道上；
电磁阀控制单元用于调节电磁阀网络的通流能力；
压差传感单元用于在复杂金属构件差压铸造成型的过程中，实时检测上压力筒内部与下压力筒内部的气压差，并将检测到的气压差值发送至主控单元；
主控单元内预设有根据复杂金属构件结构生成的理论非线性加压曲线；
主控单元、电磁阀控制单元、电磁阀网络和压差传感单元构成闭环控制系统，用于使上压力筒与下压力筒之间的实际压差曲线与所述理论非线性加压曲线相吻合；
电磁阀网络通过第一主电磁阀与充放气装置相连通，通过第二主电磁阀与上压力筒或下压力筒相连通；
电磁阀控制单元还用于调节第一主电磁阀和第二主电磁阀的开度；
主控单元通过电磁阀控制单元控制电磁阀网络的电磁阀开闭，使电磁阀网络形成多种电磁阀开闭组合，不同的电磁阀开闭组合对应不同的金属液充型速率。
2.如权利要求1所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统，其特征在于，所述理论非线性加压曲线的生成方法包括：
步骤一、根据复杂金属构件的结构计算其对应的每个充型液面的充型速率；
步骤二、根据全部充型液面的充型速率生成理论非线性加压曲线。
3.如权利要求2所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统，其特征在于，所述闭环控制系统为PID控制系统。
4.如权利要求3所述的复杂金属构件差压铸造成型用非线性加压控制系统，其特征在于，所述闭环控制系统还用于在复杂金属构件差压铸造成型后对复杂金属构件进行保压。
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