CN111438345B - 双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

一种双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产工艺及其装置，包括主要以大批量生产方式生产中小型镁合金铸件的第一工位以及主要以小批量生产方式生产大型镁合金铸件的第二工位，第一工位和第二工位可以相互配合生产，也可相互独立生产，既可以满足镁合金铸件的大批量生产，又可以适应多品种小批量生产需求。

Description

双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产工艺及其装置

技术领域

本发明涉及镁铝合金低压铸造技术领域，具体地说是一种双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产工艺及其装置。

背景技术

镁及其合金极易在大多数环境介质中腐蚀，铸造镁合金具有如下特性：结晶温度间隔大，体收缩和线收缩大，组织中的共晶体量、比热容、凝固潜热、密度及镁合金液体压头都较小，所以，镁合金液流动性低，充型能力低，铸件凝固时热裂、缩松倾向一般较铸造铝合金要大得多。镁合金液在空气中会产生剧烈燃烧，燃烧率可达75％，所以在镁合金熔化、保温及低压铸造过程中必须采取完备的安全措施才能确保安全生产。

一般来说，镁合金铸造方法主要是压力铸造方法、差压铸造方法、电磁泵铸造法和低压铸造方法。其中压力铸造法是镁合金是目前最普遍采用的方法，但设备和模具的投资大，仅适合大批量生产方式；差压铸造方法虽然可以生产大型镁合金铸件，但工艺比较复杂，自动化程度低；电磁泵铸造法虽然解决了镁合金液容易氧化和燃烧的问题，但是电磁泵应用技术尚不成熟，制约了该方法的应用，同时，制造成本较高。如何找到一种既可以满足镁合金铸件的大批量生产，又可以适应多品种小批量生产需要的生产工艺及装置是目前亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产工艺及其装置，包括主要以大批量生产方式生产中小型镁合金铸件的第一工位以及主要以小批量生产方式生产大型镁合金铸件的第二工位，第一工位和第二工位可以相互配合生产，也可相互独立生产，既可以满足镁合金铸件的大批量生产，又可以适应多品种小批量生产需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产装置，包括第一工位和第二工位，其特征在于：所述第一工位包括砂箱工作平台，砂箱工作平台的底部安装有保温炉升降机构，在砂箱工作平台的一端位置处设有第一导轨，砂箱工作平台上安装有能与第一导轨相配合的活动导轨升降机构，活动导轨升降机构能带动活动升降导轨上升至与第一导轨相对接，第一导轨上配合安装砂箱台车系统，在砂箱台车系统远离砂箱工作平台一侧的第一导轨上安装带有夹持装置的砂箱水平送移机构，活动升降导轨与第一导轨相对接时，砂箱水平送移机构能使砂箱台车系统在第一导轨和活动导轨升降机构上移动，当砂箱台车系统位于活动导轨升降机构上时，导轨升降机构能带动砂箱台车系统降至砂箱工作平台，在砂箱工作平台上还固定安装有合型机构。

进一步地，所述砂箱工作平台包括竖直设置的四根支腿，支腿顶部安装有水平设置的工作台，工作台上开设定位孔。

进一步地，所述保温炉升降机构包括车体，在车体的两侧位置处均安装有升降机构，所述升降机构包括顶板，顶板底部的两端均配合安装有同步丝杠，车体上安装有与同步丝杠相配合的丝杠同步升降总成，两侧升降机构的丝杠同步升降总成都经由传动轴与转向箱相连，在车体上还安装有伺服电机和减速机，所述转向箱的动力输入轴通过减速机与伺服电机的输出轴相连。

进一步地，所述活动导轨升降机构包括矩形的升降框架，升降框架两端位置处均设有升降装置，升降装置包括固定安装在砂箱工作平台上的支撑座，在支撑座的两端位置处均安装有第二导向套，每个第二导向套内均配合安装第二导向杆，所述第二导向杆上端固定安装在升降框架底部，在支撑座上还安装有竖直设置的升降油缸，升降油缸的活塞杆与升降框架底部固定连接，所述升降框架的两侧位置处均安装有第一轨枕，第一轨枕上通过第一导轨压板安装有活动升降导轨，所述活动升降导轨能与第一导轨相对接。

进一步地，所述砂箱台车系统包括台车体，台车体两侧安装有与第一导轨、活动升降导轨相配合的滚轮，在台车体中间位置处开设有升液管口，台车体的两侧均安装有挂钩。

进一步地，所述砂箱水平送移机构包括固定在第一导轨上的安装架，安装架上通过油缸座安装有驱动油缸，所述驱动油缸的活塞杆上安装有夹持装置，夹持装置中的卡爪在夹持油缸驱动下能与砂箱台车系统实现夹紧或松开，并在驱动油缸的带动下使砂箱台车系统在第一导轨及活动升降导轨上移动。

进一步地，所述合型机构包括固定安装在砂箱工作平台上的支架，支架顶部安装有水平设置的安装板，安装板上固定有竖直设置的合型油缸，所述合型油缸的活塞杆经安装板向下穿出并固定安装动模板，在动模板的两端均开设通孔，通孔内配合安装有螺杆，所述螺杆的底部固定安装模底板，螺杆的上部经由通孔穿出动模板并安装定位螺母，所述动模板和模底板之间的螺杆外周套装有第一弹簧。

如上所述双工位装置进行镁合金砂型低压铸造的生产工艺：第一工位和第二工位共用一套微机液面加压控制系统和混气装置，混气装置内有压缩空气+SF的混合气体，第一工位保温坩埚炉和第二工位保温坩埚炉均安装有炉控系统，炉控系统具有最低液位自动报警提示功能；双工位可以是一个浇注工位，另一个是熔化工位，也可以是两个浇注工位，第一种生产工艺是以第一工位为主，第二工位只熔化镁合金锭，处理镁合金液，实现半连续生产；第二种生产工艺既可以大批量生产方式生产中小型镁合金铸件，又可以小批量生产方式生产大型镁合金铸件，并可交替式连续生产，以适应多品种小批量生产需求，整个双工位生产工艺可以实现柔性化半自动连续生产。

进一步地，第一种生产工艺包括以下步骤：

①依次启动第一工位准备熔化保温过程和第一工位生产低压浇注过程，并且在启动第一工位生产过程的同时，进行第二工位准备过程；

②当第一工位保温坩埚炉内的#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，然后将第二工位中盛有#镁合金液的#保温坩埚移送到第一工位的保温炉内，静置15min后，启动在第一工位生产低压浇注过程，同时进行第二工位准备熔化保温过程；

③反复重复步骤②。

进一步地，第二种生产工艺包括以下步骤：

①依次启动第一工位准备熔化保温过程和第一工位生产低压浇注过程，并且在启动第一工位生产过程的同时，进行第二工位准备过程；

②当第一工位保温坩埚炉内的#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，然后将第二工位的保温炉密封，把装有砂箱的砂箱平台吊装到第二工位的保温炉盖上，实现二次密封后，分别将共用的微机液面加压控制系统和混气装置自动切换到第二工位，进行自动浇注升液、充型、结壳、增压、保压、卸压、排气过程；

③反复重复步骤②；

④当第二工位保温坩埚炉内的#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，然后分别将共用的微机液面加压控制系统和混气装置自动切换到第一工位，进行自动浇注升液、充型、结壳、增压、保压、卸压、排气过程；

⑤反复重复步骤①②③④，即可实现双工位交替式连续生产。

本发明的积极效果在于：本发明所述的一种双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产工艺及其装置，包括主要以大批量生产方式生产中小型镁合金铸件的第一工位以及主要以小批量生产方式生产大型镁合金铸件的第二工位，其布局合理、紧凑，安全性高、占用空间少，两个工位内的镁合金保温炉均具有熔化功能，并且可以互为熔化或保温使用，第一工位和第二工位相互配合生产，也可相互独立生产，既可以满足镁合金铸件的大批量生产，又可以适应多品种小批量生产需求，具有柔性化生产模式。实现了镁合金砂型低压铸造的交替式和柔性化半自动连续生产，解决了现有技术中镁合金砂型低压铸造机生产效率低，生产准备时间长的问题，提高了生产率，降低了设备成本。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是保温炉升降机构的结构示意图；

图4是活动导轨升降机构的结构示意图；

图5是图1中I的局部放大视图(第一导轨的结构示意图)；

图6是图1中II的局部放大视图(砂箱台车系统的结构示意图)；

图7是砂箱水平送移机构的结构示意图；

图8是合型机构的结构示意图；

图9是图8中III的局部放大视图(模底板部分结构)；

图10是图1中Ⅳ的局部放大视图(齿导杆及定位装置)；

图11是砂箱与保温炉之间的密封简图。

图中1砂箱工作平台11支腿12工作台13定位孔2保温炉升降机构21车体22滑轨23车轮24顶板25同步丝杠26丝杠同步升降总成27转向箱28伺服电机29减速机210第一导向杆211第一导向套3活动导轨升降机构31升降框架32支撑座33第二导向套34第二导向杆35升降油缸36第一轨枕37第一导轨压板38活动升降导轨4第一导轨41垫板42第二轨枕43第二导轨压板44固定导轨45限位块46第二导轨5砂箱台车系统51台车体52滚轮53升液管口54挂钩6砂箱水平送移机构61安装架62油缸座63驱动油缸64连接杆65滑轮66推板67夹持油缸68卡爪69限位杆7合型机构71支架72安装板73合型油缸74动模板75螺杆76模底板77定位螺母78第一弹簧79第三导向杆710第三导向套711平板712齿导杆713楔形定位槽714底座715解锁油缸716滑动块717滑杆718导向滑块719导向滑槽720锁舌块721第二弹簧722竖杆723行程开关8保温炉8a另一个保温炉81上密封垫82下密封垫83升液管84电热管85升液管法兰86炉盖9砂箱91型腔92浇口套。

具体实施方式

本发明所述的一种双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产装置，包括主要以大批量生产方式生产中小型镁合金铸件的第一工位，以及主要以小批量生产方式生产大型镁合金铸件的第二工位，其中第二工位可以是现有各种类型的镁合金砂型低压铸造设备，也可以是专利号CN201620918081.8授权专利中所述的安全性高的镁合金低压铸机，还可以是和第一工位结构相同的生产装置。

如图1所示，所述第一工位包括砂箱工作平台1，砂箱工作平台1的底部安装有保温炉升降机构2，保温炉升降机构2上设有保温炉8，保温炉8能在保温炉升降机构2的带动下移动至与砂箱工作平台1底部相配合。在砂箱工作平台1的一端位置处设有第一导轨4，砂箱工作平台1上安装有能与第一导轨4相配合的活动导轨升降机构3，活动导轨升降机构3能带动活动升降导轨38上升至与第一导轨4相对接。第一导轨4上配合安装砂箱台车系统5，砂箱台车系统5上安装有砂箱9，在砂箱台车系统5远离砂箱工作平台1一侧的第一导轨4上安装带有夹持装置的砂箱水平送移机构6，夹持装置的卡爪68能与砂箱台车系统5相夹紧或松开。砂箱水平送移机构6能使砂箱台车系统5和砂箱9在第一导轨4上移动至砂箱工作平台1上。当砂箱台车系统5位于砂箱工作平台1上时，活动导轨升降机构3能带动砂箱9降到砂箱工作平台1上。在砂箱工作平台1上还固定安装有合型机构7，合型机构7能将砂箱9压紧在砂箱工作平台1上，此时保温炉8、砂箱工作平台1上和砂箱9相互配合紧密连接，以便于将保温炉8内的升液管与砂箱型腔的浇口对接、密封，为低压浇注做好准备。图1中8a代表另一个保温炉。

上述第一工位和第二工位可以共用一套液面加压气控系统，在同一气控系统下通过选择开关进行切换，可以分别对两个工位进行自动液面加压，将保温炉8内的镁合金液浇注到砂箱9内的型腔中，并在压力下凝固。当液面加压气控系统对第一工位加压时，停止向第二工位加压；当液面加压气控系统对第二位加压时，停止向第一工位加压。

所述砂箱工作平台1包括竖直设置的四根支腿11，所述四根支腿11分为两组位于滑轨22两侧，每组两根。每组支腿11也可由一个较宽的支撑部件替代，以能够提供稳定的支撑力为准。支腿11顶部安装有水平设置的工作台12，工作台12上开设定位孔13，以便于工作台12在承接砂箱9及保温炉8时，保证保温炉8与砂箱9之间的双向密封，防止熔融状态的镁合金溶液在浇注时发生泄漏。

如图3所示，所述保温炉升降机构2包括车体21，车体21底部设有滑轨22，通常滑轨22与第一导轨4的设计方向垂直，在车体21的两侧安装有与滑轨22相配合的车轮23，车体21的一端固定安装有推拉油缸，推拉油缸能带动保温炉8移动至砂箱工作平台1的正下方并精准定位，使保温炉8与砂箱工作平台1和砂箱台车系统5的中心线相一致，也能将保温炉8拉出，以便于对其内部填充待浇注的镁合金液。所述推拉油缸也可以是现有的电动推杆或其他现有的能够带动车体21沿滑轨22移动的机构。

在车体21的两侧位置处均安装有与保温炉8相配合的升降机构，所述升降机构包括顶板24，顶板24用于支撑安装保温炉8，顶板24底部的两端均配合安装有同步丝杠25，车体21上安装有与同步丝杠25相配合的丝杠同步升降总成26，丝杠同步升降总成26可以是专利号CN204917836U中所述的同步升降装置。两侧升降机构的丝杠同步升降总成26都经由传动轴与转向箱27相连，在车体21上还安装有伺服电机28和减速机29，所述转向箱27的动力输入轴通过减速机29与伺服电机28的输出轴相连，伺服电机28启动能便能带动两侧的升降机构进行同步升降，进而带动保温炉8进行竖直升降，可使保温炉8平稳上升到砂箱工作平台1底部精准定位，使保温炉8的炉盖86与其内部的坩埚法兰上端面之间、保温炉8内升液管上端面与砂箱9浇口下端面之间保持合适的密封力，并且具有重复精度高和自锁功能，从而避免由于密封失效时在压力的作用下，出现镁合金液外泄燃烧的事故发生。

为进一步保证顶板23上升的平稳性及稳固性，所述顶板23的底部还安装有第一导向杆210，车体21上安装有与第一导向杆210相配合的第一导向套211。

如图4所示，所述活动导轨升降机构3包括矩形的升降框架31，升降框架31位于工作台12外周，升降框架31两端位置处均设有升降装置，能保证两端的升降装置同步运动，升降装置包括固定安装在砂箱工作平台1上的支撑座32，在支撑座32的两端位置处均安装有第二导向套33，每个第二导向套33内均配合安装第二导向杆34，所述第二导向杆34上端固定安装在升降框架31底部，在支撑座32上还安装有竖直设置的升降油缸35，升降油缸35的活塞杆与升降框架31底部固定连接。所述升降框架31的两侧位置处均安装有第一轨枕36，第一轨枕36上通过第一导轨压板37安装有活动升降导轨38，所述活动升降导轨38能与第一导轨4相对接。所述活动导轨升降机构3位于砂箱工作平台1下侧，当活动升降导轨38上升至与第一导轨4相对接时，砂箱水平送移机构6的驱动油缸63能把第一导轨4上的砂箱台车系统5及砂箱9移动到活动升降导轨38上，活动升降导轨38带动砂箱台车系统5及砂箱9下移至砂箱工作平台1，使砂箱9的浇口与保温炉8的升液管上端口密封，浇注完毕后，活动升降导轨38上移至与第一导轨4相对接，上升过程中使浇口与升液管实现固液分离，浇注完成后的砂箱台车系统5及砂箱9再被砂箱水平送移机构6移动到第一导轨4位置后，用行车取走，完成活动导轨升降机构3在生产线中的循环过程。该机构是与相关机构连接的纽带，通过各检测控制元件，实现了生产线的半自动化运行。

如图5所示，所述第一导轨4包括并排设置的垫板41，垫板41的两端均安装有第二轨枕42，所述第二轨枕42上通过第二导轨压板43安装有固定导轨44，固定导轨44上放置砂箱台车系统5，固定导轨44与活动升降导轨38相对接，以实现砂箱台车系统5从第一导轨4移动至活动导轨升降机构3上。在固定导轨44的一端还安装有限位块45，用来对固定导轨44上的砂箱台车系统5进行限位，防止砂箱台车系统5与固定导轨44脱离。

如图6所示，所述砂箱台车系统5包括台车体51，台车体51上用于安放砂箱9，台车体51两侧安装有与第一导轨4、活动升降导轨38相配合的滚轮52，在台车体51中间位置处开设有升液管口53，以便于砂箱9的浇口与升液管相配合密封，在台车体51的两侧均安装有挂钩54，以便于用行车或龙门吊将第一导轨4上浇注完毕的砂箱台车系统5及砂箱9一同吊运到落砂工序。

如图7所示，所述带有夹持装置的砂箱水平送移机构6包括固定在第一导轨4上的安装架61，安装架61上通过油缸座62安装有驱动油缸63，所述驱动油缸63的活塞杆上安装有夹持装置，夹持装置的卡爪68能与砂箱台车系统5相夹紧或松开，并在驱动油缸63的带动下使砂箱台车系统5在第一导轨4及活动升降导轨38上移动。所述夹持装置包括固定安装在驱动油缸63活塞杆上的连接杆64，连接杆64的两端均安装有与第一导轨4、活动升降导轨38相配合的滑轮65，滑轮65的设置可为驱动油缸63活塞杆伸出时提供支撑，在连接杆64上还固定安装有竖直设置的推板66，推板66上部铰接有夹持油缸67，夹持油缸67的活塞杆上固定安装有卡爪68，所述卡爪68的一端铰接在推板66上，通过夹持油缸67的伸缩来带动卡爪68转动，以实现与砂箱台车系统5的连接与分离。在所述推板66的底部还安装有水平设置的限位杆69，可根据与砂箱台车系统5的长度尺寸进行微调，以便于将夹持装置定位，使卡爪68顺利与砂箱台车系统5相连接固定或松开。砂箱水平送移机构6能驱动砂箱台车系统5及砂箱9完成水平移送，从“浇注工位”(活动升降导轨38上升位)→“下料位(第一导轨4)，夹持装置的结构简单，定位可靠。

进一步地，为了减小设备所占的空间，所述驱动油缸63是双级驱动油缸，驱动油缸63内可设置位移传感器，以实现全行程精确定位，驱动油缸63可采用比例阀控制，油缸全行程各段运行速度均可调。

如图8所示，所述合型机构7包括固定安装在砂箱工作平台1上的支架71，支架71顶部安装有水平设置的安装板72，安装板72上固定有竖直设置的合型油缸73，所述合型油缸73的活塞杆经安装板72向下穿出并固定安装动模板74。如图9所示，在动模板74的两端均开设通孔，通孔内配合安装有螺杆75，所述螺杆75的底部固定安装模底板76，螺杆75的上部经由通孔穿出动模板74并安装定位螺母77，所述动模板74和模底板76之间的螺杆75外周套装有第一弹簧78，动模板74和模底板76之间的距离可由转动定位螺母77在螺杆75上的位置进行调节。当合型油缸73驱动进行合型动作时，模底板76接触到浇注位置的砂箱9，第一弹簧78被压缩，第一弹簧78的压缩量可通过定位螺母77来调节，这样就能完成对砂箱9的预紧压实，从而实现浇口和升液管之间的弹性密封，进而避免了：1过往砂型低压铸造机一般是靠砂箱的重力实现砂型浇口和升液管上口的密封，由于位置精度差和重复精度低会造成镁合金液外溢现象的发生，2过往砂箱低压铸造机的硬密封，会造成了陶瓷浇口和升液管容易损坏的现象的发生。其中该合型机构7中的弹簧浮动式模底板76和活动导轨升降机构3实现了对浇注口与升液管之间的双重密封，提高了生产线的可靠性，有效地避免了镁合金液外溢现象的发生。

进一步地，为了保证合型过程中动模板74和模底板76下移过程中的稳定性，所述动模板74的四角位置处均安装有竖直设置的第三导向杆79，安装板72上设有与第三导向杆79相配合的第三导向套710，为保证四根第三导向杆79的同步移动，所述第三导向杆79顶部共同安装有同一块水平设置的平板711。

为了保证第三导向杆79在下移的过程中能实现安全限位，即对一段有效距离其所处的位置进行机械锁定，确保操作者的安全。其中一根第三导向杆79为齿导杆712，所述齿导杆712上沿其竖直方向开设有楔形定位槽713，如图10所示，在安装板72上设有与楔形定位槽713相配合的定位装置，所述定位装置包括底座714，底座714一侧安装有解锁油缸715，解锁油缸715的活塞杆固定连接滑动块716，滑动块716内配合安装有滑杆717，滑杆717的一端位于滑动块716内，滑杆717的另一端安装有与楔形定位槽713相配合的锁舌块720，位于滑动块716内的滑杆717两侧固定安装有导向滑块718，滑动块716的两侧开设有与导向滑块718相配合的导向滑槽719，锁舌块720和滑动块716之间的滑杆717外周套装有第二弹簧721，所述第二弹簧721始终有使锁舌块720远离滑动块716的趋势，如图10所示是锁舌块720伸出配合在楔形定位槽713内的状态，此时解锁油缸715的活塞杆不发生动作，即滑动块716固定在底座714上，在第二弹簧721的弹力作用下，锁舌块720伸入楔形定位槽713内，使得水平分力为零，齿导杆712就不能继续下降，由于楔形定位槽713的形状，在齿导杆712上升时就会产生水平分力与其相配合的锁舌块720压缩第二弹簧721，推动导向滑块718在导向滑槽719内移动一段距离，锁舌块720与楔形定位槽713暂时脱离，直到锁舌块720接触到齿导杆712的下一个楔形定位槽713后，在第二弹簧721的弹力作用下，锁舌块720又伸入楔形定位槽713内，如此往复，不会影响齿导杆712的上升。当需要解除对齿导杆712的定位时，只需解锁油缸715的活塞杆回缩，带动滑动块716、滑杆717和锁舌块720远离齿导杆712，锁舌块720与楔形定位槽713分离即可。在齿导杆712的一侧还安装有竖杆722，竖杆722上设有行程开关723，以便于对齿导杆712上的楔形定位槽713进行计数监测，上述定位装置不仅结构紧凑、操作简单，而且定位准确，可控性强。

进一步地，为了保证第一工位进行低压铸造时，其上料位与下料位分别位于砂箱工作平台1的两侧位置，便于流水作业，避免上下料工位之间的活动干涉，在所述砂箱工作平台1的另一端安装有第二导轨46，第二导轨46作为上料位，其上放置待浇注的砂箱9，所述第二导轨46能与活动导轨升降机构3相对接，砂箱工作平台1和第一导轨4分别作为浇注工位和下料位。砂箱水平送移机构6的驱动油缸63可以把第二导轨46上已造好型的砂箱及台车系统5移送到活动升降导轨38上。

当本发明所述的第一工位进行作业时，各工位的流程及动作过程如下：

1.采用树脂砂机混砂，手工造型、下芯、上涂料、表干后合箱，然后用行车或平衡吊将砂箱9和砂箱台车系统5一同吊装到如图2所示的，位于砂箱工作平台1右边第二导轨46上，并依次摆放数个相同或不同的合箱后的砂箱9。

2.位于砂箱工作平台1下侧的活动导轨升降机构3中的升降油缸35驱动活动升降导轨38平稳上升，直至与两侧的第一导轨4和第二导轨46相对接。

3.在驱动油缸63的带动下，带有夹持装置的砂箱水平送移机构6空行程移动至第二导轨46上砂箱台车系统5的左端部，到位后行程开关发送电信号至控制系统。

4.夹持装置中的夹持油缸67驱动卡爪68转动并与砂箱台车系统5完成锁定，到位后行程开关发送电信号至控制系统，控制驱动油缸63的电磁阀换向，砂箱水平送移机构6反向缩回，将装有砂箱9的砂箱台车系统5移动至砂箱工作平台1浇注工位，此时夹持油缸67驱动卡爪68与砂箱台车系统5分离，砂箱水平送移机构6水平向左移动到距离浇注工位的最小位置。

5.砂箱9及砂箱台车系统5位于浇注工位后，接近开关发送电信号至控制系统，活动导轨升降机构3带动砂箱9及砂箱台车系统5平稳下降。

6.检测砂箱9及砂箱台车系统5下降到工作台12的行程开关发送电信号至控制系统后，合型机构7中具有弹簧浮动功能的动模板74在合型油缸73的驱动下进行合型，并压实浇注位置内的砂箱9，使砂箱9与保温炉8紧密配合。

7.当各个工序具备浇注条件时，液面加压系统将混合气体按照设定的压力工艺曲线通入到保温炉8内，使镁合金液通过升液管压入到砂型型腔中，在混合气体压力作用下使镁合金液完成升液、充型、保压、结晶、增压、保压、卸压等自动化过程，在达到设定的延时时间后，指示灯亮并发讯。

8.当收到允许开型的信号后，合型机构7中的动模板74在合型油缸73的驱动下进行开型。

9.开型到位后行程开关发送电信号至控制系统，活动导轨升降机构3中的升降油缸35驱动活动升降导轨38上的砂箱9及砂箱台车系统5平稳上升，到位后与两侧的第一导轨4和第二导轨46相对接。

10.活动升降导轨38上升到位后行程开关发送电信号至控制系统，带有夹持装置的砂箱水平送移机构6中的驱动油缸63的活塞杆向右伸出，夹持装置的卡爪68并重新与砂箱台车系统5锁定连接，之后驱动油缸63电磁阀换向，活塞杆反向向左缩回，将浇注完毕装有砂箱9的砂箱台车系统5移动至第一导轨4上的下料位，此时夹持装置解除对砂箱台车系统5的锁定连接，砂箱水平送移机构6向左移动至距离下料位的最小位置处。

11.用行车或平衡吊将浇注完毕的砂箱9及砂箱台车系统5吊离后，吊离的砂箱9在另一工序开箱、落砂和取件等，直到进行下一工序的手工造型。

12.重新完成上述2-10工序，进行下一个半自动工作循环。

当不设置第二导轨46时，整个工作过程的上料位及下料位均位于第一导轨4上，除砂箱水平送移机构6的往复动作距离长短以及砂箱台车系统5初步移动的方向之外，其余的各工位流程及动作均与上述相同。

本发明所述的一种双工位镁合金砂型低压铸造生产工艺，通过以下技术方案实现：

一种双工位镁合金砂型低压铸造半自动化生产工艺，第一工位和第二工位共用一套微机液面加压控制系统和混气装置，混气装置内有混合气体，第一工位保温坩埚炉和第二工位保温坩埚炉均安装有炉控系统，炉控系统具有最低液位自动报警提示功能；使用第一工位或/和第二工位交替式连续生产。

优选的一种双工位镁合金砂型低压铸造半自动化生产工艺，包括以下步骤：

①第一工位准备过程：将镁合金锭在第一工位的第一工位保温坩埚炉内加热熔化为1#镁合金液，在熔化过程中对1#镁合金液的温度进行PID控温，当温度达到730±5℃后，启动第一工位生产过程，具体的：

将混合气体由微机液面加压系统通入第一工位保温坩埚炉内，使第一工位保温坩埚炉内的1#镁合金液按照设定的工艺曲线通过升液管压入砂型型腔内，使之在压力下升液、充型、结晶、增压、保压、卸压和延时开箱过程；

②在第一工位生产时，进行下述第二工位准备过程，具体的：将镁合金锭加入到第二工位中的第二工位保温坩埚炉内加热熔化得到2#镁合金液，在熔化过程中对2#镁合金液进行PID控温，当温度达到730±5℃后，备用；

③当第一工位的第一工位保温坩埚炉内的1#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，通过选择开关将微机液面加压控制系统和混气装置由第一工位切换到第二工位，启动第二工位生产过程，具体的：

按下浇注按钮，将混合气体由微机液面加压系统通入第二工位保温坩埚炉内，使第二工位保温坩埚炉内的2#镁合金液按照设定的工艺曲线通过升液管压入砂型型腔内，使之在压力下升液、充型、结晶、增压、保压、卸压和延时开箱过程；

④在第二工位生产时，进行步骤①的第一工位准备过程；

⑤当第二工位的第二工位保温坩埚炉内的2#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，通过选择开关将微机液面加压控制系统和混气装置由第二工位切换到第一工位，启动第一工位生产；

⑥反复进行步骤②、③、④和⑤。

优选的一种双工位镁合金砂型低压铸造半自动化生产工艺，包括以下步骤：

①依次启动第一工位准备过程和第一工位生产过程，并且在启动第一工位生产过程的同时，进行第二工位准备过程；

②当第一工位保温坩埚炉内的1#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，然后将第二工位中盛有2#镁合金液的2#保温坩埚移送到第一工位的保温炉8内，静置后，启动在第一工位生产过程，同时进行第二工位准备过程；

③反复重复步骤②。

优选的一种双工位镁合金砂型低压铸造半自动化生产工艺，包括以下步骤：

①依次启动第二工位准备过程和第二工位生产过程，并且在启动第二工位生产过程的同时，进行第一工位准备过程；

②当第二工位保温坩埚炉内的2#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，然后将第一工位中盛有1#镁合金液的1#保温坩埚移送到第二工位的保温炉8内，静置后，启动在第二工位生产过程，同时进行第一工位准备过程；

③反复重复步骤②。

优选的，混合气体由压缩空气和六氟化硫按照体积比100：0.15～0.20混合得到；。

一种双工位镁合金砂型低压铸造半自动化生产工艺，第一工位和第二工位共用一套微机液面加压控制系统和混气装置，混气装置内有混合气体，混合气体依据帕斯卡原理，由微机液面加压系统通入保温坩埚炉内。

以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。

实施例1

一种双工位镁合金砂型低压铸造半自动化生产工艺，包括以下步骤：

①第一工位准备过程：将镁合金锭加入到第一工位的保温坩埚炉内加热熔化为1#镁合金液，在熔化过程中对1#镁合金液的温度进行PID控温，当温度达到730±5℃后，启动第一工位生产过程，具体的：

将混合气体由微机液面加压系统通入第一工位保温坩埚炉内，使第一工位保温炉坩埚内的1#镁合金液按照设定的工艺曲线通过升液管压入砂型型腔内，使之在压力下升液、充型、结晶、增压、保压、卸压和延时开箱过程；

所述混合气体由压缩空气和六氟化硫按照体积比100：0.15～0.20混合得到；

②在第一工位生产时，进行下述第二工位准备过程，具体的：将镁合金锭加入到第二工位中的保温坩埚炉内加热熔化得到2#镁合金液，在熔化过程中对2#镁合金液进行PID控温，当温度达到730±5℃后，备用；

③由于第一工位保温坩埚炉安装有炉控系统，具有最低液位自动报警提示功能，当第一工位的保温坩埚炉内的1#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，通过选择开关将微机液面加压控制系统和混气装置由第一工位切换到第二工位，启动第二工位生产过程，具体的：

按下浇注按钮，将混合气体由微机液面加压系统通入第二工位保温坩埚炉内，使第二工位保温坩埚炉内的2#镁合金液按照设定的工艺曲线通过升液管压入砂型型腔内，使之在压力下升液、充型、结晶、增压、保压、卸压和延时开箱过程；

所述混合气体由压缩空气和六氟化硫按照体积比100：0.15～0.20混合得到；

④在第二工位生产时，进行下述第一工位准备过程：将镁合金锭加入到第一工位中的保温坩埚炉内加热熔化得到1#镁合金液，在熔化过程中对2#镁合金液进行PID控温，当温度达到730±5℃后，备用；

⑤由于第二工位保温坩埚炉安装有炉控系统，具有最低液位自动报警提示功能，当第二工位的保温坩埚炉内的2#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，通过选择开关将微机液面加压控制系统和混气装置由第二工位切换到第一工位，启动第一工位生产；

⑥反复进行步骤②、③、④和⑤，实现第一工位和第二工位交替式连续生产。

实施例2

第一工位保温坩埚炉和第二工位保温坩埚炉均具有熔化和保温功能，并且第一工位准备、第一工位生产和第二工位准备的过程与实施例1一样；

一种双工位镁合金砂型低压铸造半自动化生产工艺，包括以下工艺：

①依次启动第一工位准备过程和第一工位生产过程，并且在启动第一工位生产过程的同时，进行第二工位准备过程；

②第一工位保温坩埚炉安装有炉控系统，具有最低液位自动报警提示功能，当第一工位保温坩埚炉内的1#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，然后将第二工位中盛有2#镁合金液的2#保温坩埚移送到第一工位的保温炉8内，静置15分钟左右后，启动在第一工位生产过程；

启动在第一工位生产过程的同时，进行第二工位准备过程；

③反复重复步骤②，使得第二工位的保温坩埚源源不断地给第一工位提供熔化好的镁合金液，保证第一工位的半连续生产。

实施例3

第二工位保温坩埚炉和第一工位保温坩埚炉均具有熔化和保温功能，并且第二工位准备、第二工位生产和第一工位准备的过程与实施例1一样；

一种双工位镁合金砂型低压铸造半自动化生产工艺，包括以下工艺：

①依次启动第二工位准备过程和第二工位生产过程，并且在启动第二工位生产过程的同时，进行第一工位准备过程；

②第二工位保温坩埚炉安装有炉控系统，具有最低液位自动报警提示功能，当第二工位保温坩埚炉内的2#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，然后将第一工位中盛有1#镁合金液的1#保温坩埚移送到第二工位的保温炉8内，静置15分钟左右后，启动在第二工位生产过程，

启动在第二工位生产过程的同时，进行第一工位准备过程；

③反复重复步骤②，使得第一工位的保温坩埚源源不断地给第二工位提供熔化好的镁合金液，保证第二工位的半连续生产。

实施例4

当生产批量大的中小型镁合金铸件时，在第一工位进行生产，过程与实施例2一致。

实施例5

当生产批量小的大型镁合金铸件时，在第二工位进行生产，过程与实施例3一致。本发明所述的工艺相比现有技术具有以下优点：本发明的双工位镁合金砂型低压铸造半连续生产工艺，采用半自动化的砂型低压铸造技术生产镁合金铸件，与压力铸造和电磁泵铸造法相比，大大减少了设备投资，可以满足多品种小批量生产需要，铸件成本大为降低。

本发明的双工位镁合金砂型低压铸造生产工艺，先将干燥的压缩空气和惰性气体按一定比例混合，镁合金液在混合气体压力下从密闭的保温炉8内通过升液管完成升液、充型、结晶、增压、保压、卸压过程，从而避免了镁合金液与空气直接接触，解决了现有技术中镁合金液在空气中容易氧化与燃烧，安全隐患大，污染环境，劳动条件差，生产效率低的问题，生产效率高，设备成本低，能够实现交替式和柔性化半自动连续生产，既可以实现大批量生产，也适用于多品种小批量生产，具有柔性化生产的特点。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (7)

1.一种双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产装置，包括第一工位和第二工位，其特征在于：所述第一工位包括砂箱工作平台(1)，砂箱工作平台(1)的底部安装有保温炉升降机构(2)，在砂箱工作平台(1)的一端位置处设有第一导轨(4)，砂箱工作平台(1)上安装有能与第一导轨(4)相配合的活动导轨升降机构(3)，活动导轨升降机构(3)能带动活动升降导轨(38)上升至与第一导轨(4)相对接，第一导轨(4)上配合安装砂箱台车系统(5)，在砂箱台车系统(5)远离砂箱工作平台(1)一侧的第一导轨(4)上安装带有夹持装置的砂箱水平送移机构(6)，活动升降导轨(38)与第一导轨(4)相对接时，砂箱水平送移机构(6)能使砂箱台车系统(5)在第一导轨(4)和活动导轨升降机构(3)上移动，当砂箱台车系统(5)位于活动导轨升降机构(3)上时，导轨升降机构(3)能带动砂箱台车系统(5)降至砂箱工作平台(1)，在砂箱工作平台(1)上还固定安装有合型机构(7)，所述砂箱水平送移机构(6)包括固定在第一导轨(4)上的安装架(61)，安装架(61)上通过油缸座(62)安装有驱动油缸(63)，所述驱动油缸(63)的活塞杆上安装有夹持装置，夹持装置中的卡爪(68)在夹持油缸(67)驱动下能与砂箱台车系统(5)实现夹紧或松开，并在驱动油缸(63)的带动下使砂箱台车系统(5)在第一导轨(4)及活动升降导轨(38)上移动，所述合型机构(7)包括固定安装在砂箱工作平台(1)上的支架(71)，支架(71)顶部安装有水平设置的安装板(72)，安装板(72)上固定有竖直设置的合型油缸(73)，所述合型油缸(73)的活塞杆经安装板(72)向下穿出并固定安装动模板(74)，在动模板(74)的两端均开设通孔，通孔内配合安装有螺杆(75)，所述螺杆(75)的底部固定安装模底板(76)，螺杆(75)的上部经由通孔穿出动模板(74)并安装定位螺母(77)，所述动模板(74)和模底板(76)之间的螺杆(75)外周套装有第一弹簧(78)，所述活动导轨升降机构(3)包括矩形的升降框架(31)，升降框架(31)两端位置处均设有升降装置，升降装置包括固定安装在砂箱工作平台(1)上的支撑座(32)，在支撑座(32)的两端位置处均安装有第二导向套(33)，每个第二导向套(33)内均配合安装第二导向杆(34)，所述第二导向杆(34)上端固定安装在升降框架(31)底部，在支撑座(32)上还安装有竖直设置的升降油缸(35)，升降油缸(35)的活塞杆与升降框架(31)底部固定连接，所述升降框架(31)的两侧位置处均安装有第一轨枕(36)，第一轨枕(36)上通过第一导轨压板(37)安装有活动升降导轨(38)，所述活动升降导轨(38)能与第一导轨(4)相对接。

2.根据权利要求1所述的一种双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产装置，其特征在于：所述砂箱工作平台(1)包括竖直设置的四根支腿(11)，支腿(11)顶部安装有水平设置的工作台(12)，工作台(12)上开设定位孔(13)。

3.根据权利要求1所述的一种双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产装置，其特征在于：所述保温炉升降机构(2)包括车体(21)，在车体(21)的两侧位置处均安装有升降机构，所述升降机构包括顶板(24)，顶板(24)底部的两端均配合安装有同步丝杠(25)，车体(21)上安装有与同步丝杠(25)相配合的丝杠同步升降总成(26)，两侧升降机构的丝杠同步升降总成(26)都经由传动轴与转向箱(27)相连，在车体(21)上还安装有伺服电机(28)和减速机(29)，所述转向箱(27)的动力输入轴通过减速机(29)与伺服电机(28)的输出轴相连。

4.根据权利要求1所述的一种双工位镁合金砂型低压铸造自动化生产装置，其特征在于：所述砂箱台车系统(5)包括台车体(51)，台车体(51)两侧安装有与第一导轨(4)、活动升降导轨(38)相配合的滚轮(52)，在台车体(51)中间位置处开设有升液管口(53)，台车体(51)的两侧均安装有挂钩(54)。

5.使用权利要求1-4任一种所述装置进行镁合金砂型低压铸造的生产工艺，其特征在于：第一工位和第二工位共用一套微机液面加压控制系统和混气装置，混气装置内有压缩空气+SF₆的混合气体，第一工位保温坩埚炉和第二工位保温坩埚炉均安装有炉控系统，炉控系统具有最低液位自动报警提示功能；双工位可以是一个浇注工位，另一个是熔化工位，也可以是两个浇注工位，第一种生产工艺是以第一工位为主，第二工位只熔化镁合金锭，处理镁合金液，实现半连续生产；第二种生产工艺既可以大批量生产方式生产中小型镁合金铸件，又可以小批量生产方式生产大型镁合金铸件，并可交替式连续生产，以适应多品种小批量生产需求，整个双工位生产工艺可以实现柔性化半自动连续生产。

6.根据权利要求5所述的镁合金砂型低压铸造的生产工艺，其特征在于：第一种生产工艺包括以下步骤：

①依次启动第一工位准备熔化保温过程和第一工位生产低压浇注过程，并且在启动第一工位生产过程的同时，进行第二工位准备过程；

②当第一工位保温坩埚炉内的1#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，然后将第二工位中盛有2#镁合金液的2#保温坩埚移送到第一工位的保温炉(8)内，静置15min后，启动在第一工位生产低压浇注过程，同时进行第二工位准备熔化保温过程；

③反复重复步骤②。

7.根据权利要求5所述的镁合金砂型低压铸造的生产工艺，其特征在于：第二种生产工艺包括以下步骤：

①依次启动第一工位准备熔化保温过程和第一工位生产低压浇注过程，并且在启动第一工位生产过程的同时，进行第二工位准备过程；

②当第一工位保温坩埚炉内的1#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，然后将第二工位的保温炉密封，把装有砂箱的砂箱平台吊装到第二工位的保温炉盖上，实现二次密封后，分别将共用的微机液面加压控制系统和混气装置自动切换到第二工位，进行自动浇注-升液、充型、结壳、增压、保压、卸压、排气过程；

③反复重复步骤②；

④当第二工位保温坩埚炉内的2#镁合金液接近用尽时，炉控系统自动报警，然后分别将共用的微机液面加压控制系统和混气装置自动切换到第一工位，进行自动浇注-升液、充型、结壳、增压、保压、卸压、排气过程；

⑤反复重复步骤①②③④，即可实现双工位交替式连续生产。

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