CN112570678A - 一种高真空压铸真空机系统以及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及真空压铸技术领域，尤其涉及一种高真空压铸真空机系统以及操作方法。括真空罐、旋片真空泵、罗茨真空泵、气动阀、防尘机架、压射杆、压缩空气阀、真空管以及控制器，所罗茨真空泵、旋片真空泵、真空罐依次连接，所述气动阀设置在所述罗茨真空泵与所述真空罐之间，所述防尘机架设置在所罗茨真空泵、旋片真空泵、真空罐、气动阀的外部，控制器设置在防尘机架的左上角，所述真空管与所述真空罐相连接。本发明的有益之处：达到的性能要求非常显著、改变了非常多而又非常复杂的铸件、和产品气密性要求、致密性要求、焊接要求、热处理要求的工艺，解决了以往无法完成的铸件生产，对现有的新能源汽车、结构件、5G通讯生产提供了保障。

Description

一种高真空压铸真空机系统以及操作方法

技术领域

本发明涉及真空压铸技术领域，尤其涉及一种高真空压铸真空机系统以及操作方法。

背景技术

现有的高真空压铸真空机的机构，主要由一个真空泵A1,真空罐A2、电磁阀A3、真空管道A4、传感器A5组成；

本身金属液熔炼后含有部分氢气，在高压压铸过程中金属液通过流动方向填充满整个模具型腔，形成整个产品；伴着金属液的推动流向把模具型腔内的气体被动排出，或未被完全排出的气体，再通过700～900bar铸造压力将剩余的气体打散，尽量提高产品的致密度。

在现有技术中存在以下缺点：

1、在压铸压射过程中利用真空机将金属液未到达模具型腔前0.5～1秒钟将气体抽出，真空机的响应时间很关键。如果真空机的响应时间过慢在极端的时间内无法完成有效的抽真空动作，从而造成生产不良；

2、现有真空机为简易结构设计，真空泵抽气量小，不能满足多通道抽真空，当模具有泄露时过多气体吸入，真空泵很长的时间内也无法完成恢复，导致大批量的产品报废；

3、现有的真空机没有设计防尘机架，真空泵、电气元件很容易被污染，故障率高，维修成本大。

发明内容

本发明的目设备的是，提供一种高真空压铸真空机系统，以克服目前现有技术存在的上述不足。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高真空压铸真空机系统，其特征在于：包括真空罐、旋片真空泵、罗茨真空泵、气动阀、防尘机架、压射杆、压缩空气阀、真空管以及控制器，所罗茨真空泵、旋片真空泵、真空罐依次连接，所述气动阀设置在所述罗茨真空泵与所述真空罐之间，所述防尘机架设置在所罗茨真空泵、旋片真空泵、真空罐、气动阀的外部，控制器设置在防尘机架的左上角，所述真空管与所述真空罐相连接，所述真空管还连接有若干支管，每一根支管均端部均连接有过滤器，所述压缩空气阀连接有空气阀主管，所述空气阀主管连接有若干空气阀支管，所述空气阀支管与所述支管直接一一对应接通，所述空气阀支管上均设置有压力传感器，所述支管和空气阀支管上均设置有气动阀，所述支管和过滤器之间设置有真空压力传感器。

优选的，所述支管和所述空气阀支管均为6根，每根支管与每根空气阀支管一一接通，其中一根连接有顶针真空箱，一根连接与压射杆压的室真空口，剩下的四根均分别连接有真空阀，所述真空阀连接于压射杆的室内底部。

优选的，所述压射杆的前端设置有压射头。

一种高真空压铸真空机系统操作方法，具体操作方法如以下步骤：

a,在压铸机未启动前，打开压缩空气阀，通过控制器先开启旋片真空泵再开启罗茨真空泵，后气动阀打开抽吸真空罐，压力下降，开始抽除真空罐气体，到达一定压力下开启罗茨真空泵再次抽吸真空罐剩余的气体，等待真空罐到达1mbar或更低，真空罐处于一个比较低压力状态，等待压铸机给出信号；

b，压铸机启动后，动模板，定模板先完成合模，当压铸机给出合模到位信号，真空阀打开，抽除顶针位置顶针真空箱处残留的水汽，让顶针真空箱处于负压状态，与顶针真空箱连接的真空压力传感器显示当前真空度，并检测报警；

C，压射杆向前运动，当压射头越过加料口50mm后，与压室真空口连接的支管气动阀打开，开始抽吸真空，此时真空罐压力会上升，真空传感器显示当前真空度(100mbar),并检测报警，当压射头越过压室真空口后关闭气动阀，开启与真空阀相连接的支管气动阀，模腔内部气体通过真空阀的真空管道向真空罐方向流入，真空压力传感器显示当前真空度(50mbar以下)，并检测报警；

d，压射头到达压室底部位置时，与真空阀相连接的支管气动阀关闭，抽真空完成，金属液进入负压腔室填满整个型腔；

f，等待金属液冷却成型，完成后压铸机打开动模,定模，真空机接收到压铸机开模信号，顶针顶出信号后，气动阀开启，压缩空气进行反吹扫，清理真空管道真空阀内部污染物，压力传感器显示当前压力，并检测报警；

e，真空罐吸入的气体，导致真空罐内的压力上升，旋片真空泵和罗茨真空泵、双级泵组组合快速将真空罐内的气体抽出，30S内回复到1mbar或更低，待下一个循环。

本发明的有益效果是：

1、与现有技术相比，现有真空泵组为单级旋片真空泵，生产过程过程中的模具、管道泄露导致的真空罐的压力上升过大，很难快速恢复初始生产条件，造成产品不持续，不稳定，合格率不高，本发明采用双级真空泵组组合，高压缩比提高真空度，让真空罐每次节拍都满足于高真空初始条件，等效平衡后模腔内很快达到高真空度，真空罐持续维持高真空条件，可实现多通道抽真空，对于结构较大的组件，多数量模具真空阀可安装在不同位置实现抽真空，对于顶针抽真空，压室抽真空可同时满足于条件；

2、现有的真空机气动阀启停抽真空，都是通过压射头到达压铸机给定的位置(无源触点)通过压铸机PLC，继电器再到真空机PLC，接触器后触动抽真空气动阀，接收到完成的动作时间大约为 60～80ms,本发明采用的是直接读取压铸机编码器信号，不通过压铸机PLC，过程实时控制，接收到完成的动作时间大约为15ms，满足了高压压铸中给出的极短抽真空条件，并实时记录了整个过程中的数据和曲线变化；本次发明压射过程实时精准控制，对压射过程中的真空数据，做了强大的数据/曲线在线查询和追溯查询等功能；最多储存量为10万组调取记录查询；

3、现有技术中大部分金属液倒入压室内的后的充满度在30％～45％范围，当真空吸力过大很容易将金属液吸入真空管道和真空机内，造成设备故障无法完成真空压铸，本发明设计出的压缩真空恒压将有效杜绝了这一难题，真空机通过压力设别开启不等比例，完成先慢后快的结构设计，防止大吸力产生；

4、现有技术中，高压压铸环境比较恶劣，含有粉尘、水汽、油污等，现防尘机架设计能有很好的包含设备内的所有元器件；

5、生产壁厚较薄的结构件，提高产品的力学性能，改善充型条件，在高空真空(50mbar)以下条件，产品能满T5\T6\T7热处理和焊接要求，为新能源汽车机构件、电池包、5G通讯的生产提供了保障，现已经安全投入使用2年以上，100台以上机器稳定运行；高真空压铸的产品达到的性能要求非常显著、改变了非常多而又非常复杂的铸件、和产品气密性要求、致密性要求、焊接要求、热处理要求的工艺，解决了以往无法完成的铸件生产，对现有的新能源汽车、结构件、5G通讯生产提供了保障。

附图说明

图1为本发明一种高真空压铸真空机系统的结构示意图；

图中：100旋片真空泵，101罗茨真空泵，103气动阀，102真空罐，105防尘机架，104控制器，106真空管，C1压缩空气阀，D1动模板，D2定模板，A1压射杆，A02压射头，A03压室底部,B5压室真空口，B6顶针真空箱，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12 气动阀，01、05、08、011、014、017真空压力传感器，02、06、 09、012、015、018压力传感器，03、07、010、013、016、019过滤器，B1、B2、B3、B4真空阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1，本实施案例是一种高真空压铸真空机系统，包括真空罐、旋片真空泵、罗茨真空泵、气动阀、防尘机架、压射杆、压缩空气阀、真空管以及控制器，所罗茨真空泵、旋片真空泵、真空罐依次连接，所述气动阀设置在所述罗茨真空泵与所述真空罐之间，所述防尘机架设置在所罗茨真空泵、旋片真空泵、真空罐、气动阀的外部，控制器设置在防尘机架的左上角，所述真空管与所述真空罐相连接，所述真空管还连接有若干支管，每一根支管均端部均连接有过滤器，所述压缩空气阀连接有空气阀主管，所述空气阀主管连接有若干空气阀支管，所述空气阀支管与所述支管直接一一对应接通，所述空气阀支管上均设置有压力传感器，所述支管和空气阀支管上均设置有气动阀，所述支管和过滤器之间设置有真空压力传感器。

所述支管和所述空气阀支管均为6根，每根支管与每根空气阀支管一一接通，其中一根连接有顶针真空箱，一根连接与压射杆压的室真空口，剩下的四根均分别连接有真空阀，所述真空阀连接于压射杆的室内底部。

所述压射杆的前端设置有压射头。

一种高真空压铸真空机系统操作方法，具体操作方法如以下步骤：

a,在压铸机未启动前，打开压缩空气阀，通过控制器先开启旋片真空泵再开启罗茨真空泵，后气动阀打开抽吸真空罐，压力下降，开始抽除真空罐气体，到达一定压力下开启罗茨真空泵再次抽吸真空罐剩余的气体，等待真空罐到达1mbar或更低，真空罐处于一个比较低压力状态，等待压铸机给出信号；

b，压铸机启动后，动模板，定模板先完成合模，当压铸机给出合模到位信号，真空阀打开，抽除顶针位置顶针真空箱处残留的水汽，让顶针真空箱处于负压状态，与顶针真空箱连接的真空压力传感器显示当前真空度，并检测报警；

C，压射杆向前运动，当压射头越过加料口50mm后，与压室真空口连接的支管气动阀打开，开始抽吸真空，此时真空罐压力会上升，真空传感器显示当前真空度(100mbar),并检测报警，当压射头越过压室真空口后关闭气动阀，开启与真空阀相连接的支管气动阀，模腔内部气体通过真空阀的真空管道向真空罐方向流入，真空压力传感器显示当前真空度(50mbar以下)，并检测报警；

d，压射头到达压室底部位置时，与真空阀相连接的支管气动阀关闭，抽真空完成，金属液进入负压腔室填满整个型腔；

f，等待金属液冷却成型，完成后压铸机打开动模,定模，真空机接收到压铸机开模信号，顶针顶出信号后，气动阀开启，压缩空气进行反吹扫，清理真空管道真空阀内部污染物，压力传感器显示当前压力，并检测报警；

e，真空罐吸入的气体，导致真空罐内的压力上升，旋片真空泵和罗茨真空泵、双级泵组组合快速将真空罐内的气体抽出，30S内回复到1mbar或更低，待下一个循环。

本发明的工作原理，压铸机未启动前，打开C1压缩空气阀，通过104控制器先开启100旋片真空泵再开启101罗茨真空泵，后103 气动阀打开抽吸102真空罐，压力下降，开始抽除真空罐气体，到达一定压力下开启101罗茨真空泵再次抽吸真空罐剩余的气体，等待真空罐到达1mbar或更低，真空罐处于一个比较低压力状态，等待压铸机给出信号。压铸机启动后，动模板D1，定模板D2先完成合模，当压铸机给出合模到位信号，真空阀打开，抽除顶针位置B6顶针真空箱处残留的水汽，让B6顶针真空箱处于负压状态，017传感器显示当前真空度，并检测报警。压射杆A1向前运动，当压射头A02越过加料口50mm后，1气动阀打开，开始抽吸真空，此时真空罐压力会上升，01真空压力传感器显示当前真空度(100mbar),并检测报警，当压射头越过B5压室真空口后关闭1气动阀，开启3，5，7，9气动阀，模腔内部气体通过真空阀B1,B2,B3,B4通过真空管道向真空罐方向流入，05，08，011，014显示当前真空度(50mbar以下)，并检测报警。压射头到达A03压室底部位置时，3，5，7，9气动阀关闭，抽真空完成，金属液进入负压腔室填满整个型腔。等待金属液冷却成型，完成后压铸机打开动模D1,定模D2，真空机接收到压铸机开模信号，顶针顶出信号后，2，4，6，8，10，12气动阀开启，压缩空气进行反吹扫，清理真空管道B1,B2,B3,B4真空阀内部污染物，02， 06，09，012，015，018传感器显示当前压力，并检测报警。真空罐吸入的气体，导致真空罐内的压力上升，旋片真空泵100和罗茨真空泵101双级泵组组合快速将真空罐内的气体抽出，30S内回复到1mbar或更低，待下一个循环。过程中的被吸入的有污染气体混合物通过 03，07，010，013，016，019过滤器有效过滤装置很好的包含气动阀以及传感器。

本发明的有益效果是：

1、与现有技术相比，现有真空泵组为单级旋片真空泵，生产过程过程中的模具、管道泄露导致的真空罐的压力上升过大，很难快速恢复初始生产条件，造成产品不持续，不稳定，合格率不高，本发明采用双级真空泵组组合，高压缩比提高真空度，让真空罐每次节拍都满足于高真空初始条件，等效平衡后模腔内很快达到高真空度，真空罐持续维持高真空条件，可实现多通道抽真空，对于结构较大的组件，多数量模具真空阀可安装在不同位置实现抽真空，对于顶针抽真空，压室抽真空可同时满足于条件；

2、现有的真空机气动阀启停抽真空，都是通过压射头到达压铸机给定的位置(无源触点)通过压铸机PLC，继电器再到真空机PLC，接触器后触动抽真空气动阀，接收到完成的动作时间大约为60～80ms,本发明采用的是直接读取压铸机编码器信号，不通过压铸机PLC，过程实时控制，接收到完成的动作时间大约为15ms，满足了高压压铸中给出的极短抽真空条件，并实时记录了整个过程中的数据和曲线变化；本次发明压射过程实时精准控制，对压射过程中的真空数据，做了强大的数据/曲线在线查询和追溯查询等功能；最多储存量为10万组调取记录查询；

3、现有技术中大部分金属液倒入压室内的后的充满度在30％～45％范围，当真空吸力过大很容易将金属液吸入真空管道和真空机内，造成设备故障无法完成真空压铸，本发明设计出的压缩真空恒压将有效杜绝了这一难题，真空机通过压力设别开启不等比例，完成先慢后快的结构设计，防止大吸力产生；

4、现有技术中，高压压铸环境比较恶劣，含有粉尘、水汽、油污等，现防尘机架设计能有很好的包含设备内的所有元器件；

5、生产壁厚较薄的结构件，提高产品的力学性能，改善充型条件，在高空真空(50mbar)以下条件，产品能满T5\T6\T7热处理和焊接要求，为新能源汽车机构件、电池包、5G通讯的生产提供了保障，现已经安全投入使用2年以上，100台以上机器稳定运行；高真空压铸的产品达到的性能要求非常显著、改变了非常多而又非常复杂的铸件、和产品气密性要求、致密性要求、焊接要求、热处理要求的工艺，解决了以往无法完成的铸件生产，对现有的新能源汽车、结构件、5G通讯生产提供了保障。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高真空压铸真空机系统，其特征在于：包括真空罐、旋片真空泵、罗茨真空泵、气动阀、防尘机架、压射杆、压缩空气阀、真空管以及控制器，所述罗茨真空泵、旋片真空泵、真空罐依次连接，所述气动阀设置在所述罗茨真空泵与所述真空罐之间，所述防尘机架设置在所述罗茨真空泵、旋片真空泵、真空罐、气动阀的外部，控制器设置在防尘机架的左上角，所述真空管与所述真空罐相连接，所述真空管还连接有若干支管，每一根支管均端部均连接有过滤器，所述压缩空气阀连接有空气阀主管，所述空气阀主管连接有若干空气阀支管，所述空气阀支管与所述支管直接一一对应接通，所述空气阀支管上均设置有压力传感器，所述支管和空气阀支管上均设置有气动阀，所述支管和过滤器之间设置有真空压力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种高真空压铸真空机系统，其特征在于：所述支管和所述空气阀支管均为6根，每根支管与每根空气阀支管一一接通，其中一根连接有顶针真空箱，一根连接与压射杆压的室真空口，剩下的四根均分别连接有真空阀，所述真空阀连接于压射杆的室内底部。

3.根据权利要求1所述的一种高真空压铸真空机系统，其特征在于：所述压射杆的前端设置有压射头。

4.根据权利要求1-3所述的一种高真空压铸真空机系统操作方法，其特征在于：具体操作方法如以下步骤：

a,在压铸机未启动前，打开压缩空气阀，通过控制器先开启旋片真空泵再开启罗茨真空泵，后气动阀打开抽吸真空罐，压力下降，开始抽除真空罐气体，到达一定压力下开启罗茨真空泵再次抽吸真空罐剩余的气体，等待真空罐到达1mbar或更低，真空罐处于一个比较低压力状态，等待压铸机给出信号；

b，压铸机启动后，动模板，定模板先完成合模，当压铸机给出合模到位信号，真空阀打开，抽除顶针位置顶针真空箱处残留的水汽，让顶针真空箱处于负压状态，与顶针真空箱连接的真空压力传感器显示当前真空度，并检测报警；

C，压射杆向前运动，当压射头越过加料口50mm后，与压室真空口连接的支管气动阀打开，开始抽吸真空，此时真空罐压力会上升，真空传感器显示当前真空度(100mbar),并检测报警，当压射头越过压室真空口后关闭气动阀，开启与真空阀相连接的支管气动阀，模腔内部气体通过真空阀的真空管道向真空罐方向流入，真空压力传感器显示当前真空度(50mbar以下)，并检测报警；

d，压射头到达压室底部位置时，与真空阀相连接的支管气动阀关闭，抽真空完成，金属液进入负压腔室填满整个型腔；

f，等待金属液冷却成型，完成后压铸机打开动模,定模，真空机接收到压铸机开模信号，顶针顶出信号后，气动阀开启，压缩空气进行反吹扫，清理真空管道真空阀内部污染物，压力传感器显示当前压力，并检测报警；

e，真空罐吸入的气体，导致真空罐内的压力上升，旋片真空泵和罗茨真空泵、双级泵组组合快速将真空罐内的气体抽出，30S内回复到1mbar或更低，待下一个循环。

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