CN108723338A - 一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统，涉及机械铸造装置技术领域。本发明中：铸模型腔内划分铸模一段结构、铸模二段结构和铸模三段结构；保温坩埚内的金属液液位划分若干水平变化的初始液位、铸模第一液位、铸模第二液位和铸模第三液位；测距传感装置通过数据信息传输线路与主处理控制器相连；主处理控制器通过电气信号传输控制线路与气压动力装置相连。本发明根据铸模型腔的铸模结构进行体积变化速率的划分，在保温坩埚内进行金属液液位的层级划分，便于在对保温坩埚进行气压动力供给时，高效的进行气压供给调节操作，使得铸模型腔内不同段结构的液位能够保持一种较为平稳的上升过程，提升了铸模后的铸件质量。

Description

一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统

技术领域

本发明涉及机械铸造装置技术领域，尤其涉及一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统。

背景技术

铸模，意思是指使流体或可锻铸物质成形的空腔，这是许多铸造成型的重要载体。铸造是液态金属成形的一种方法，铸造过程一般是熔炼金属、制造铸型、并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法；铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间。铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。

在铸造过程中，金属的液态形态并不稳定，高压灌入方式往往导致液态金属飞溅、气体卷入、铸模型腔遭到冲刷等；另外，铸造浇铸过程中，由于铸模型腔内的结构多变，倾倒式的浇铸使得铸模型腔内的金属液位上升速率不稳定，使得成形后的金属铸件的质量不佳，对铸模模具的损伤较大。如何有效的提升铸模过程中铸件成形的品质，以及降低对铸模模具的损伤，成为需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统，从而使得铸模型腔内不同段结构的液位能够保持一种较为平稳的上升过程，提升了铸模后的铸件质量，降低了对铸模模具的损伤。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统，包括系统装置部分和系统调控部分。

系统装置部分中包括保温坩埚、铸模下型和铸模上型；保温坩埚的一侧连接有压缩空气进气管；压缩空气进气管上固定装设有气压动力装置；气压动力装置的进气口侧装设有气体杂质过滤网层；保温坩埚上固定装设有测距传感装置和气压监测装置；铸模下型和铸模上型之间构成铸模型腔；铸模上型上设置有与铸模型腔相连通的气垫机构。

保温坩埚内存放有金属液，保温坩埚与铸模型腔之间固定装设有升液连管机构；升液连管机构的下端位于保温坩埚内的金属液内；升液连管机构的上端与铸模型腔的底部相连通；铸模型腔内划分若干水平结构变化的铸模一段结构、铸模二段结构和铸模三段结构；保温坩埚内的金属液液位划分若干水平变化的初始液位、铸模第一液位、铸模第二液位和铸模第三液位。

系统调控部分内包括主处理控制器；测距传感装置通过数据信息传输线路与主处理控制器相连；主处理控制器通过电气信号传输控制线路与气压动力装置相连；气压监测装置通过数据信息传输线路与主处理控制器相连。

其中，初始液位至铸模第一液位之间的金属液体积与铸模一段结构的体积相匹配；铸模第一液位至铸模第二液位之间的金属液体积与铸模二段结构的体积相匹配；铸模第二液位至铸模第三液位之间的金属液体积与铸模三段结构的体积相匹配。

其中，测距传感装置内设有超声波传感器和/或激光传感器和/或红外传感器；气压动力装置采用高压空气泵和/或电磁式空气压缩机；气压监测装置内设有RS485数字量输出的数字压力传感器。

其中，升液连管机构的底端口位于铸模第三液位以下；测距传感装置的的监测方向与保温坩埚内的金属液的液面相互垂直。

其中，主处理控制器内设有初始距离触发开关、一级距离触发开关、二级距离触发开关和三级距离触发开关；主处理控制器内接收到初始液位数据时驱动触发初始距离触发开关；主处理控制器内接收到铸模第一液位数据时驱动触发一级距离触发开关；主处理控制器内接收到铸模第二液位数据时驱动触发二级距离触发开关；主处理控制器内接收到铸模第三液位数据时驱动触发三级距离触发开关。

主处理控制器内设有一级气压驱动开关、二级气压驱动开关和三级气压驱动开关；气压动力装置内设有一级气压功率单元、二级气压功率单元和三级气压功率单元。

其中，初始距离触发开关驱动触发一级气压驱动开关，一级气压驱动开关内设状态自保持模块；一级距离触发开关驱动触发二级气压驱动开关，二级气压驱动开关内设状态自保持模块；二级距离触发开关驱动触发三级气压驱动开关，三级气压驱动开关内设状态自保持模块。

一级距离触发开关驱动解除一级气压驱动开关的状态自保持模块；二级距离触发开关驱动解除二级气压驱动开关的状态自保持模块；三级距离触发开关驱动解除三级气压驱动开关的状态自保持模块。

一级气压驱动开关驱动触发一级气压功率单元；二级气压驱动开关驱动触发二级气压功率单元；三级气压驱动开关驱动触发三级气压功率单元。

其中，一级气压功率单元、二级气压功率单元和三级气压功率单元为两两互斥逻辑关系；一级气压功率单元、二级气压功率单元和三级气压功率单元的功率调节输出量依次增大。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用对保温坩埚内进行气压供给，进而将金属液体压进至铸模型腔内；并根据铸模型腔的铸模结构进行体积变化速率的划分，在保温坩埚内进行金属液液位的层级划分，便于在对保温坩埚进行气压动力供给时，高效的进行气压供给调节操作，从而使得铸模型腔内不同段结构的液位能够保持一种较为平稳的上升过程，提升了低压铸模后的铸件质量，也降低了对铸模模具的损伤；

2、本发明设置测距传感装置对保温坩埚内的金属液位进行实时的监测，并通过主处理控制器进行液位分段式的驱动动作，有效的对气压动力装置进行输出功率调节操作，从而保障保温坩埚内的对应需求的气压等级；同时设置气压监测装置，对液位到达铸模第三液位时的保温坩埚内的气压进行监测，并反馈至主处理控制器，进而调控气压动力装置保持当前的保温坩埚内的气压，从而保证了铸模型腔内的金属液成型支撑气压动力。

附图说明

图1为本发明的基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置的结构示意图；

图2为本发明中低压铸模驱动控制过程的逻辑结构示意图；

图3为本发明中低压铸模中一级气压供给的调控逻辑结构示意图；

图4为本发明中低压铸模中二级气压供给的调控逻辑结构示意图；

图5为本发明中低压铸模中三级气压供给的调控逻辑结构示意图；

图6为本发明中低压铸模中三段气压供给与液位变化的逻辑结构示意图；

其中：1-保温坩埚；2-压缩空气进气管；3-气压动力装置；4-升液连管机构；5-铸模下型；6-铸模上型；7-铸模型腔；8-气垫机构；9-主处理控制器；10-测距传感装置；11-气压监测装置；12-金属液；

A-铸模一段结构；B-铸模二段结构；C-铸模三段结构；Vo-初始液位；Va-铸模第一液位；Vb-铸模第二液位；Vc-铸模第三液位；

0001-一级距离触发开关；0002-二级距离触发开关；0003-三级距离触发开关；0004-初始距离触发开关；0100-一级气压驱动开关；0200-二级气压驱动开关；0300-三级气压驱动开关；0501-一级气压功率单元；0502-二级气压功率单元；0503-三级气压功率单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施例一：

本发明为一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统，包括系统装置部分和系统调控部分。

系统装置部分中包括保温坩埚1、铸模下型5和铸模上型6；保温坩埚1的一侧连接有压缩空气进气管2；压缩空气进气管2上固定装设有气压动力装置3；保温坩埚1上固定装设有测距传感装置10和气压监测装置11；铸模下型5和铸模上型6之间构成铸模型腔7。

保温坩埚1内存放有金属液12，保温坩埚1与铸模型腔7之间固定装设有升液连管机构4；升液连管机构4的下端位于保温坩埚1内的金属液12内；升液连管机构4的上端与铸模型腔7的底部相连通；铸模型腔7内划分若干水平结构变化的铸模一段结构A、铸模二段结构B和铸模三段结构C；保温坩埚1内的金属液12液位划分若干水平变化的初始液位Vo、铸模第一液位Va、铸模第二液位Vb和铸模第三液位Vc。

系统调控部分内包括主处理控制器9；测距传感装置10通过数据信息传输线路与主处理控制器9相连；主处理控制器9通过电气信号传输控制线路与气压动力装置3相连；气压监测装置11通过数据信息传输线路与主处理控制器9相连。

进一步的，初始液位Vo至铸模第一液位Va之间的金属液12体积与铸模一段结构A的体积相匹配；铸模第一液位Va至铸模第二液位Vb之间的金属液12体积与铸模二段结构B的体积相匹配；铸模第二液位Vb至铸模第三液位Vc之间的金属液12体积与铸模三段结构C的体积相匹配。

进一步的，测距传感装置10内设有超声波传感器和/或激光传感器和/或红外传感器；气压动力装置3的进气口侧装设有气体杂质过滤网层；气压动力装置3采用高压空气泵和/或电磁式空气压缩机；气压监测装置11内设有RS485数字量输出的数字压力传感器。

进一步的，铸模上型6上设置有与铸模型腔7相连通的气垫机构8；升液连管机构4的底端口位于铸模第三液位Vc以下；测距传感装置10的的监测方向与保温坩埚1内的金属液12的液面相互垂直。

进一步的，主处理控制器9内设有初始距离触发开关0004、一级距离触发开关0001、二级距离触发开关0002和三级距离触发开关0003；主处理控制器9内接收到初始液位Vo数据时驱动触发初始距离触发开关0004；主处理控制器9内接收到铸模第一液位Va数据时驱动触发一级距离触发开关0001；主处理控制器9内接收到铸模第二液位Vb数据时驱动触发二级距离触发开关0002；主处理控制器9内接收到铸模第三液位Vc数据时驱动触发三级距离触发开关0003。

主处理控制器9内设有一级气压驱动开关0100、二级气压驱动开关0200和三级气压驱动开关0300；气压动力装置3内设有一级气压功率单元0501、二级气压功率单元0502和三级气压功率单元0503。

进一步的，初始距离触发开关0004驱动触发一级气压驱动开关0100，一级气压驱动开关0100内设状态自保持模块；一级距离触发开关0001驱动触发二级气压驱动开关0200，二级气压驱动开关0200内设状态自保持模块；二级距离触发开关0002驱动触发三级气压驱动开关0300，三级气压驱动开关0300内设状态自保持模块。

一级距离触发开关0001驱动解除一级气压驱动开关0100的状态自保持模块；二级距离触发开关0002驱动解除二级气压驱动开关0200的状态自保持模块；三级距离触发开关0003驱动解除三级气压驱动开关0300的状态自保持模块。

一级气压驱动开关0100驱动触发一级气压功率单元0501；二级气压驱动开关0200驱动触发二级气压功率单元0502；三级气压驱动开关0300驱动触发三级气压功率单元0503。

进一步的，一级气压功率单元0501、二级气压功率单元0502和三级气压功率单元0503为两两互斥逻辑关系；一级气压功率单元0501、二级气压功率单元0502和三级气压功率单元0503的功率调节输出量依次增大。

具体实施例二，更进一步的对本发明进行阐释说明：

如图1所示，保温坩埚1内储存着待铸造金属液12，测距传感装置10对当前的金属液12的实时液位进行监测。当装置系统开始运作时，测距传感装置10监测到当前的金属液12的液位为初始液位Vo，气压动力装置3内一级气压功率动作，气压动力装置3对保温坩埚1内进行一级气压持续供给操作，保温坩埚1内的金属液12沿着升液连管机构4上升至铸模型腔7内；当铸模型腔7内的液位填充满铸模一段结构A，保温坩埚1内的金属液12的液位下降至铸模第一液位Va，气压动力装置3内的二级气压功率动作，同时一级气压功率解除，气压动力装置3对保温坩埚1内进行二级气压持续供给操作；当铸模型腔7内的液位填充满铸模二段结构B，保温坩埚1内的金属液12的液位下降至铸模第二液位Vb，气压动力装置3内的三级气压功率动作，同时二级气压功率解除，气压动力装置3对保温坩埚1内进行三级气压持续供给操作；当铸模型腔7内的液位填充满铸模三段结构C，保温坩埚1内的金属液12的液位下降至铸模第三液位Vc，气压动力装置3停止对保温坩埚1内进行三级气压持续供给操作，由气压监测装置11监测到当前的保温坩埚1内的气压，并由气压动力装置3保持当前的保温坩埚1内的气压一段时间，直至铸模型腔7内的铸件冷却成型。

具体实施例三，更进一步的对本发明进行阐释说明：

如图2所示，测距传感装置10监测到初始液位Vo信号，驱动初始距离触发开关0004动作，进而驱动触发一级气压驱动开关0100，一级气压驱动开关0100驱动一级气压功率单元0501动作。

测距传感装置10监测到铸模第一液位Va信号，驱动一级距离触发开关0001动作，一级距离触发开关0001驱动触发二级气压驱动开关0200，同时一级距离触发开关0001驱动解除一级气压驱动开关0100，进而一级气压功率单元0501动作解除，二级气压驱动开关0200驱动二级气压功率单元0502动作。

测距传感装置10监测到铸模第二液位Vb信号，驱动二级距离触发开关0002动作，二级距离触发开关0002驱动触发三级气压驱动开关0300，同时二级距离触发开关0002驱动解除二级气压驱动开关0200，进而二级气压功率单元0502动作解除，三级气压驱动开关0300驱动三级气压功率单元0503动作。

测距传感装置10监测到铸模第三液位Vc信号，驱动三级距离触发开关0003动作，三级距离触发开关0003解除三级气压功率单元0503的持续上升输出，并由气压监测装置11对当前的保温坩埚1内的气压进行监测，由气压动力装置3对保温坩埚1内的气压进行保持操作。

具体实施例四，更进一步的对本发明进行阐释说明：

如图3、图4、图5所示，初始距离触发开关0004动作，驱动一级气压驱动开关0100动作，并形成自保持；一级气压驱动开关0100驱动一级气压功率单元0501持续输出。

一级距离触发开关0001动作，驱动二级气压驱动开关0200动作，并形成自保持；二级气压驱动开关0200驱动二级气压功率单元0502持续输出；同时一级气压功率单元0501驱动解除。

二级距离触发开关0002动作，驱动三级气压驱动开关0300动作，并形成自保持；三级气压驱动开关0300驱动三级气压功率单元0503持续输出；同时二级气压功率单元0502驱动解除。

具体实施例五，更进一步的对本发明进行阐释说明：

如图6所示，液位从初始液位Vo到铸模第一液位Va，铸模型腔7内的液位逐渐填充满铸模一段结构A，气压动力装置3对保温坩埚1内的气压供给功率保持在第一阶段；

液位从铸模第一液位Va到铸模第二液位Vb，铸模型腔7内的液位逐渐填充满铸模二段结构B，气压动力装置3对保温坩埚1内的气压供给功率保持在第二阶段；

液位从铸模第二液位Vb到铸模第三液位Vc，铸模型腔7内的液位逐渐填充满铸模三段结构C，气压动力装置3对保温坩埚1内的气压供给功率保持在第三阶段；

液位下降至铸模第三液位Vc，铸模型腔7被金属液12充满，气压动力装置3对保温坩埚1内的气压进行维持操作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统，其特征在于：

包括系统装置部分和系统调控部分；

所述系统装置部分中包括保温坩埚（1）、铸模下型（5）和铸模上型（6）；

所述保温坩埚（1）的一侧连接有压缩空气进气管（2）；

所述压缩空气进气管（2）上固定装设有气压动力装置（3）；

所述保温坩埚（1）上固定装设有测距传感装置（10）和气压监测装置（11）；

所述铸模下型（5）和铸模上型（6）之间构成铸模型腔（7）；

所述保温坩埚（1）内存放有金属液（12）；

所述保温坩埚（1）与铸模型腔（7）之间固定装设有升液连管机构（4）；

所述升液连管机构（4）的下端位于保温坩埚（1）内的金属液（12）内；

所述升液连管机构（4）的上端与铸模型腔（7）的底部相连通；

所述铸模型腔（7）内划分若干水平结构变化的铸模一段结构（A）、铸模二段结构（B）和铸模三段结构（C）；

所述保温坩埚（1）内的金属液（12）液位划分若干水平变化的初始液位（Vo）、铸模第一液位（Va）、铸模第二液位（Vb）和铸模第三液位（Vc）；

所述系统调控部分内包括主处理控制器（9）；

所述测距传感装置（10）通过数据信息传输线路与主处理控制器（9）相连；

所述主处理控制器（9）通过电气信号传输控制线路与气压动力装置（3）相连；

所述气压监测装置（11）通过数据信息传输线路与主处理控制器（9）相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统，其特征在于：

所述初始液位（Vo）至铸模第一液位（Va）之间的金属液（12）体积与铸模一段结构（A）的体积相匹配；

所述铸模第一液位（Va）至铸模第二液位（Vb）之间的金属液（12）体积与铸模二段结构（B）的体积相匹配；

所述铸模第二液位（Vb）至铸模第三液位（Vc）之间的金属液（12）体积与铸模三段结构（C）的体积相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统，其特征在于：

所述测距传感装置（10）内设有超声波传感器和/或激光传感器和/或红外传感器；

所述气压动力装置（3）的进气口侧装设有气体杂质过滤网层；

所述气压动力装置（3）采用高压空气泵和/或电磁式空气压缩机；

所述气压监测装置（11）内设有RS485数字量输出的数字压力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统，其特征在于：

所述铸模上型（6）上设置有与铸模型腔（7）相连通的气垫机构（8）；

所述升液连管机构（4）的底端口位于铸模第三液位（Vc）以下；

所述测距传感装置（10）的的监测方向与保温坩埚（1）内的金属液（12）的液面相互垂直。

5.根据权利要求1所述的一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统，其特征在于：

所述主处理控制器（9）内设有初始距离触发开关（0004）、一级距离触发开关（0001）、二级距离触发开关（0002）和三级距离触发开关（0003）；

所述主处理控制器（9）内接收到初始液位（Vo）数据时驱动触发初始距离触发开关（0004）；

所述主处理控制器（9）内接收到铸模第一液位（Va）数据时驱动触发一级距离触发开关（0001）；

所述主处理控制器（9）内接收到铸模第二液位（Vb）数据时驱动触发二级距离触发开关（0002）；

所述主处理控制器（9）内接收到铸模第三液位（Vc）数据时驱动触发三级距离触发开关（0003）；

所述主处理控制器（9）内设有一级气压驱动开关（0100）、二级气压驱动开关（0200）和三级气压驱动开关（0300）；

所述气压动力装置（3）内设有一级气压功率单元（0501）、二级气压功率单元（0502）和三级气压功率单元（0503）。

6.根据权利要求5所述的一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统，其特征在于：

所述初始距离触发开关（0004）驱动触发一级气压驱动开关（0100），所述一级气压驱动开关（0100）内设状态自保持模块；

所述一级距离触发开关（0001）驱动触发二级气压驱动开关（0200），所述二级气压驱动开关（0200）内设状态自保持模块；

所述二级距离触发开关（0002）驱动触发三级气压驱动开关（0300），所述三级气压驱动开关（0300）内设状态自保持模块；

所述一级距离触发开关（0001）驱动解除一级气压驱动开关（0100）的状态自保持模块；

所述二级距离触发开关（0002）驱动解除二级气压驱动开关（0200）的状态自保持模块；

所述三级距离触发开关（0003）驱动解除三级气压驱动开关（0300）的状态自保持模块；

所述一级气压驱动开关（0100）驱动触发一级气压功率单元（0501）；

所述二级气压驱动开关（0200）驱动触发二级气压功率单元（0502）；

所述三级气压驱动开关（0300）驱动触发三级气压功率单元（0503）。

7.根据权利要求5所述的一种基于铸件构造分段式的低压铸模供压调控装置系统，其特征在于：

所述一级气压功率单元（0501）、二级气压功率单元（0502）和三级气压功率单元（0503）为两两互斥逻辑关系；

所述一级气压功率单元（0501）、二级气压功率单元（0502）和三级气压功率单元（0503）的功率调节输出量依次增大。