CN109396402A - 用于模铸的机械臂 - Google Patents

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Abstract

根据本发明实施例的用于模铸的机械臂，其可以夹持和移动铸铁工件，该机械臂包括：具有多个接头的臂单元，与臂单元的末端连接用于夹持铸铁工件的手单元，和具有多个喷嘴的冷却单元，所述多个喷嘴设置在手单元上并单独操作以向铸铁工件的表面上喷射冷却水。

Description

用于模铸的机械臂
发明领域
本发明涉及一种用于取出和移动铸铁工件的机械臂，并且，更具体的，涉及一种用于模铸的机械臂，在模铸工件从模具中被取出和移动的过程中，机械臂可防止被部分冷却的铸铁工件变形并且提高铸铁工件的强度。
背景技术
通常，模铸也被称为压模铸造，是熔模铸造的一种，其通过向被精确机加工从而获得与所需铸件完全相同的形状的钢模浇注熔融金属，获得与钢模完全一样的铸件，通过模铸制造得到的产品被称为铸铁工件。
铸铁工件具有精确的尺寸和高机械性能，可以被大量生产，从而通常被用做汽车部件，并且，锌、铝、锡、铜和镁合金通常可用作模铸用金属。
特别的，近年来，在制造轻量级汽车的趋势中，由铝合金制造的铸铁工件越来越多地被使用。
由模铸铝合金制造的厚度小于等于5mm的汽车部件可以在模具中快速冷却，即使其没有被额外进行热处理，也具有很高的强度。
然而，当制造厚度大于等于10mm的部件，特别的是20mm左右的部件时，由于它们没有进行充分冷却就从模具中取出，因此与厚度小于等于5mm的部件相比，其强度相对较低。
因此，提出了一种方法，模铸之后在水箱中迅速冷却铸铁工件，然后进行时效热处理从而提高模铸工件厚部的强度。
然而，根据该方法，整个铸铁工件都被冷却，从而导致铸铁工件在冷却过程中发生缺陷，例如扭曲。
图1显示了铸铁工件中的裂纹的照片，其中该铸铁工件是通过插入由铸铁制成的嵌块而制得的。如图1所示，当通过插入由不同材料例如铸铁制成的嵌块而模铸工件时，会产生残余应力或者由于铝合金和铸铁之间热膨胀率不同而导致嵌块被损坏。
发明内容
本发明致力于解决上述问题，并且本发明的目的是提供模铸用机械臂，该机械臂可以提高由具有10mm以上的厚部的铝合金制造并且在制造过程中被部分冷却的铸铁工件的强度。
特别的，本发明提供了用于模铸的机械臂，当制造具有由不同材料制造的嵌块的铸铁工件时，该机械臂可以防止裂纹等缺陷。
本发明所要解决的技术主题不限于以上的技术问题，本领域技术人员也可以根据以下说明清楚地理解其他在此未被提出的技术主题。
根据本发明实施例的一种夹持和移动铸铁工件的机械臂，该机械臂包括：具有多个接头的臂单元；与所述臂单元的末端连接用于夹持铸铁工件的手单元；和具有多个喷嘴的冷却单元，所述多个喷嘴设置在手单元上并且单独操作以将冷却水喷射到铸铁工件的表面。
所述冷却单元还可以具有：设置在手单元中的主道，允许冷却水从主道中流过，从而调整手单元的温度；和从主道分出并与喷嘴连接的分道。
主道可以在手单元的宽度方向上形成为Z字形。
主道可以由柔性材料制造，从而能够与手单元的操作相应地变化。
所述机械臂还可以包括与主道连接的用于供给冷却水的冷却水箱。
铸铁工件可以具有厚度大于等于10mm的厚部。
冷却单元可以打开和关闭喷嘴从而向厚部喷射冷却水。
喷嘴可以与手单元可旋转地连接，从而向厚部喷射冷却水。
可以改变喷嘴的打开和关闭程度从而调整冷却水的量。
根据本发明的实施例，由于仅有的厚度大于等于10mm的厚部被快速冷却，防止了缺陷产生并且提高了强度，从而可以提高工件的质量。
此外，由于可以省略专门的冷却工艺，因此可以减少生产时间并且提高生产率。
附图说明
从以下结合附图的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和其他优点将能够被更加清楚地理解，其中：
图1显示了铸铁工件中的裂纹的照片，其中该铸铁工件是通过插入由铸铁制造的嵌块制得的，
图2是透视图，其显示了根据本发明一个实施例的用于模铸的机械臂，
图3是显示根据本发明一个实施例的手单元的视图，以及
图4是显示了从比较例和从使用本发明一个实施例的模铸机械臂制得的实施例所测量得到的强度的图表。
具体实施方式
尽管以下将结合附图对本发明的示例性实施例进行详细介绍，但是本发明不限于这些实施例。例如，在以下描述中，相同的附图标记基本表示相同的部件，其可以用于表示其他附图和说明中所示的部件，本领域技术人员可以清楚地理解，从而避免了重复。
图2是透视图，其显示了根据本发明一个实施例的用于模铸的机械臂，图3显示根据本发明一个实施例的手单元的视图。
如图2和3所示，本发明实施例中用于模铸的机械臂包括具有多个接头的臂单元100，连接到臂单元100末端用来夹持铸铁工件的手单元200，以及设置在手单元200上用于喷射冷却水的冷却单元300。
优选该臂单元100具有多个接头从而可以将手单元200夹持的铸铁工件移动到所需的位置。
手单元200连接在臂单元100的末端，具有与铸铁工件接触的多个指部，且指部间的宽度是可变的从而可以夹持铸铁工件。
本发明实施例的冷却单元300设置在手单元200上，从而可以通过向铸铁工件表面喷射冷却水来冷却由手单元200夹持的铸铁工件。
详细的，该冷却单元300具有向铸铁工件的表面喷射冷却水的多个喷嘴310，冷却水流经的主道320，从主道320分出并且与喷嘴310连接的多个分道330。
本发明实施例的用于模铸的机械臂还可以包括用于保存从喷嘴310喷出的冷却水的冷却水箱400，主道320与该冷却水箱400连接，从而从冷却水箱400例如通过泵来供给冷却水。
本发明实施例的主道320可以在手单元中设置为Z字形。
这是因为手单元200和主道320之间的接触面积增加，由此当高温铸铁工件被夹持时，主道320和手单元200之间的热传递顺畅，减少了手单元200的升高温度，从而可以防止手单元200的故障和变形。
此外，本发明中的主道320可以由柔性材料制造，例如橡胶，因此当指部通过改变指部之间的宽度来夹持铸铁工件时，可防止其被损坏，例如裂纹或切口。
此外，本发明中的主道320可以由柔性材料制造，例如橡胶，因此当指部通过改变之间的宽度来夹持铸铁工件时，可防止损坏，例如裂纹或切口。
此外，主道320可以形成为波纹管形，其在分出指部的点处具有可变长度，以便与指部的操作相适应。
本发明的特征在于其可以在夹持和移动铸铁工件的时候，通过仅仅向在模具中没有被充分冷却的厚部喷射冷却水来部分冷却具有厚度10mm以上的厚部的铸铁工件。
具有这种结构的从主道320分出到喷嘴310的分道330每个都具有切断阀，从而可以仅仅通过打开喷嘴310向将被冷却的部分，即，从模具中取出的铸铁工件的厚部喷射冷却水，单独控制喷嘴310和分道330中的切断阀来仅仅冷却厚部。
所有喷嘴310可以连接起来从而根据制造状况例如铸铁工件的形状来同时打开和关闭。
本发明实施例的喷嘴310可以通过球节(ball joint)可旋转地连接到旋转单元，从而可以根据铸铁工件的不同形状向厚部喷射冷却水。
从而，可以通过将喷嘴310的冷却水集中喷射到厚部来提高厚部的冷却效率，并且当喷嘴310的冷却水没有到达厚部时，可以通过调整喷嘴310的喷射方向然后喷射冷却水到厚部，从而顺畅地冷却厚部。
此外，本发明实施例的冷却喷嘴310的打开/关闭程度可以改变，从而可以单独调整从喷嘴310中喷出的冷却水的量。
这是因为与喷嘴310喷向其他部分的冷却水相比，可以增加从喷嘴310喷向厚部的冷却水的量，从而可以提高厚部的冷却效率。
因此，通过迅速增加铝合金铸铁工件的厚部，使得增强相沉积在该厚部上，从而可以提高所制造的铸铁工件的强度。
图4是显示了从比较例和从使用本发明一个实施例的模铸机械臂制得的实施例所测量得到的强度的图表。
如图4所示，可以看出，在第二比较例中铸铁工件在水箱中经过迅速冷却后的其拉伸强度和屈服强度大于第一比较例中没有经过迅速冷却的铸铁工件的拉伸强度和屈服强度。
特别的，可以看出，厚部被本发明用于模铸的机械臂冷却后的铸铁工件的拉伸强度和屈服强度与第二比较例相比增加了大约5％，与第一比较例相比，增加了大约19％。
这是因为与在冷却水箱的冷却水中冷却的第二比较例相比，其冷却速度降低了10～30秒，从而作为厚部的铝合金的增强相的铜(Cu)和镁(Mg)更加固溶，因此最大程度地形成了增强相，例如Al2Cu和Mg2Si，从而提高了厚部的强度。
此外，可以将用于冷却具有厚部的铸铁工件所消耗的冷却水的量降低一半，从而降低工厂的投资费用，因为不需要冷却设备，例如用于冷却的水箱，从而可以提高生产率，并因此减少了生产时间。
尽管以上介绍了本发明的示例性实施例，可以理解的是本领域技术人员可以在不脱离以下权利要求描述的本发明的范围和精神的前提下对本发明进行多种形式的改变和修改。

Claims (9)

1.一种用于夹持和移动铸铁工件的机械臂，该机械臂包括：
具有多个接头的臂单元；
与所述臂单元的末端连接用于夹持铸铁工件的手单元；和
具有多个喷嘴的冷却单元，所述多个喷嘴设置在手单元上并且单独操作以将冷却水喷射到铸铁工件的表面。
2.如权利要求1所述的机械臂，其中所述冷却单元还具有：
设置在手单元中的主道，允许冷却水从主道中流过，从而调整手单元的温度；和
从主道分出并与喷嘴连接的分道。
3.如权利要求2所述的机械臂，其中主道在手单元的宽度方向上形成为Z字形。
4.如权利要求3所述的机械臂，其中主道由柔性材料制造，从而能够与手单元的操作相应地变化。
5.如权利要求2所述的机械臂，还包括与主道连接的用于供给冷却水的冷却水箱。
6.如权利要求1所述的机械臂，其中铸铁工件具有厚度大于等于10mm的厚部。
7.如权利要求6所述的机械臂，其中冷却单元打开和关闭喷嘴从而向厚部喷射冷却水。
8.如权利要求7所述的机械臂，其中喷嘴与手单元可旋转地连接，从而向厚部喷射冷却水。
9.如权利要求7所述的机械臂，其中改变喷嘴的打开和关闭程度从而调整冷却水的量。
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