CN113458382B - 一种用于炮钢铸造的增压铸造设备及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于炮钢铸造的增压铸造设备，包括真空室和门板，所述门板可开合地安装于真空室前侧，还包括：熔炼机构，安装于所述真空室的上表面左侧；真空泵，安装于所述真空室的上表面中部，且进气口通过气管与真空室顶部连通；制冷机，安装于所述真空室的上表面右侧；翻转机构，数量为两个，分别固定连接于所述真空室的左右内壁底部；定模，可翻转地设置于所述翻转机构的内侧；第一液压油缸，数量为两个，分别安装于所述真空室的内腔顶部左右两侧。本发明可实现定模和动模的主动冷却，提高铸造效率，另外，无需使用任何设备对毛坯料抓取便可取出，避免损坏定模，大大提高了铸造的安全性。

Description

一种用于炮钢铸造的增压铸造设备及工艺
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种用于炮钢铸造的增压铸造设备及工艺。
背景技术
火炮身管最基本的作用就是在一定的速度下将弹丸发射到指定的地点，因此身管是包含有弹丸和发射药的火炮-弹药系统的一部分。由于炮管本身对材料的极高要求，这对钢材的精炼提出超乎寻常的要求，即炼钢冶炼结束成毛坯后，还需经过锤床对毛坯锻造，钢材中残留的硫、磷等对强度和韧性有害的元素去除到符合性能使用要求，再将去除杂质的毛坯重新熔炼成钢水，在真空环境中完成浇筑，防止在大气环境下铸造的棒料内产生气泡，故此使炮管得到增压，提升炮管抗压强度；
炮管铸造成型，需要耗费大量的钢水，因此，需要长时间静置才能完成冷却，致使铸造效率低下，而且，由于铸造成型的毛坯料质量巨大，在取出时，一旦抓取不牢，掉落瞬间容易损坏模具，因此，有必要提出一种使用灵活、带有冷却功能的铸造设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于炮钢铸造的增压铸造设备及工艺，以至少解决现有技术不能主动对浇筑完成后的模具冷却，冷却时间长，影响炮管铸造效果，以及取出毛坯料时容易损坏模具的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于炮钢铸造的增压铸造设备，包括真空室和门板，所述门板可开合地安装于真空室前侧，还包括：熔炼机构，安装于所述真空室的上表面左侧；真空泵，安装于所述真空室的上表面中部，且进气口通过气管与真空室顶部连通；制冷机，安装于所述真空室的上表面右侧；翻转机构，数量为两个，分别固定连接于所述真空室的左右内壁底部；定模，可翻转地设置于所述翻转机构的内侧；第一液压油缸，数量为两个，分别安装于所述真空室的内腔顶部左右两侧；冷却机构，安装于所述第一液压油缸的输出端，所述制冷机的出液口和回流口通过水管与冷却机构连通；动模，安装于所述冷却机构的底端，且所述动模与定模组合形成模腔；
所述熔炼机构包括：熔炼箱，安装于所述真空室的上表面左侧；盖板，可开合地安装于所述熔炼箱的顶端；熔炼炉，安装于所述熔炼箱的内壁；阀门，一端安装于所述熔炼炉的底部；引流管，安装于所述阀门的另一端；
所述翻转机构包括：底座，固定连接于所述真空室的内壁，所述底座的上表面前侧开设有滑道，所述定模的侧壁与底座的内侧前端通过销轴转动连接；第二液压油缸，安装于所述底座的上表面后侧；滑块，可前后滑动地内嵌于所述滑道的内腔后侧，且后侧与所述第二液压油缸输出端固定连接；连杆，一端通过销轴可旋转地安装于所述滑块的内侧，且另一端与所述定模的内壁顶部通过销轴转动连接；
所述冷却机构包括：外壳，安装于所述第一液压油缸的输出端，且底部与所述动模的顶部固定连接；移动组件，设置于所述外壳的内腔；驱动组件，安装于所述外壳的上表面中心位置。
优选的，所述移动组件包括：滑杆，数量为两个，分别固定连接于所述外壳的内腔左右两端；移动板，数量为两个，分别可滑动地套接于所述滑杆的外壁前后两侧；散热板，安装于所述移动板的底端，且形状呈半圆形，所述散热板的内部开设有管道，且管道通过水管与制冷机连通。
优选的，所述管道呈蛇形排布在散热板的内部。
优选的，所述驱动组件包括：电机，安装于所述外壳的上表面中心位置；齿轮，安装于所述电机的输出端；齿条，数量为两个，分别安装于两个所述移动板的顶部，且与齿轮啮合连接。
优选的，两个所述齿条相对于齿轮的中心点旋转180度重合。
上述设备工艺，包括以下步骤：
步骤一，打开盖板，将钢锭放入熔炼炉内，合上盖板，利用真空泵将真空室内气体吸出，使真空室内达到真空状态，通过熔炼炉将钢锭熔炼成钢水，打开阀门，钢水可顺着引流管流进动模和定模组成的模腔内，实现浇铸；
步骤二，控制电机带动齿轮顺时针旋转，通过齿轮、齿条和滑杆的配合可使两个散热板向内侧移动闭合，包裹在动模和定模的外壁，制冷机向管道内输送冷却液，使散热板降温，散热板可吸收钢水带给动模和定模的热量，提高钢水定型速率，升温后的冷却液回流到制冷机中，以此实现散热板的循环制冷，提高钢水的冷却效率，进而达到毛坯料成型的目的；
步骤三，当需要取出毛坯料时，控制电机带动齿轮逆时针旋转，在齿条的作用下移动板和散热板向外侧移动，散热板回到初始位置，打开门板，将毛坯料盛放设备移动至定模底部，控制第一液压油缸驱动外壳向上移动，进而使动模向上移动与定模分离，定模内的毛坯料裸露出来，控制第二液压油缸推动滑块沿着滑道向前侧移动，促使连杆向上推动定模的后侧，定模向前侧翻转，毛坯料受自身重力作用从定模内移出掉落在盛放设备上，将冷却后的毛坯料取出。
优选的，步骤二中两个散热板向内侧移动闭合的具体步骤为，当齿轮顺时针旋转时，由于两个齿条相对于齿轮的中心点旋转度重合，因此，两个齿条在齿轮的旋转作用下反向运动，促使齿条可带动移动板向内侧移动，从而实现两个散热板的同步向内侧移动。
本发明提出的一种用于炮钢铸造的增压铸造设备及工艺，有益效果在于：
1、本发明通过熔炼机构可将钢锭熔炼成钢水，浇筑到定模与动模组成的模腔内，实现浇筑，通过驱动组件可使移动组件内的移动板沿着滑杆向内侧移动，进而使两个散热板包夹在定模与动模外壁，在制冷机的制冷基础上，在管道内流动的冷却液对散热板降温，使散热板吸收钢水带来的热量，从而实现定模和动模的主动冷却，提高铸造效率；
2、本发明通过第二液压油缸驱动滑块沿着滑道向前侧移动，利用连杆的推动作用可使定模向前侧翻转，进而使定型后的毛坯料掉落出来，因此，无需使用任何设备对毛坯料抓取便可取出，避免损坏定模，大大提高了铸造的安全性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明主视剖面图；
图3为本发明翻转机构右视剖面图；
图4为本发明冷却机构右视剖面图；
图5为本发明齿轮和齿条组合俯视图。
图中：1、真空室，2、门板，3、熔炼机构，31、熔炼箱，32、盖板，33、熔炼炉，34、阀门，35、引流管，4、真空泵，5、制冷机，6、翻转机构，61、底座，62、滑道，63、第二液压油缸，64、滑块，65、连杆，7、定模，8、第一液压油缸，9、冷却机构，91、外壳，92、移动组件，921、滑杆，922、移动板，923、散热板，924、管道，93、驱动组件，931、电机，932、齿轮，933、齿条，10、动模。
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。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种用于炮钢铸造的增压铸造设备，包括真空室1和门板2，门板2可开合地安装于真空室1前侧，还包括熔炼机构3、真空泵4、制冷机5、翻转机构6、定模7、第一液压油缸8、冷却机构9和动模10，熔炼机构3安装于真空室1的上表面左侧，真空泵4安装于真空室1的上表面中部，且进气口通过气管与真空室1顶部连通，通过真空泵4吸出真空室1内气体，使真空室1内达到真空状态，制冷机5安装于真空室1的上表面右侧，用于提供制冷后的冷却液，翻转机构6数量为两个，分别固定连接于真空室1的左右内壁底部，定模7可翻转地设置于翻转机构6的内侧，第一液压油缸8数量为两个，分别安装于真空室1的内腔顶部左右两侧，用于控制冷却机构9上下移动，冷却机构9安装于第一液压油缸8的输出端，制冷机5的出液口和回流口通过水管与冷却机构9连通，动模10安装于冷却机构9的底端，且动模10与定模7组合形成模腔；
熔炼机构3包括熔炼箱31、盖板32、熔炼炉33、阀门34和引流管35，熔炼箱31安装于真空室1的上表面左侧，盖板32可开合地安装于熔炼箱31的顶端，熔炼炉33安装于熔炼箱31的内壁，通过熔炼炉33对除杂的钢锭熔炼呈钢水，阀门34一端安装于熔炼炉33的底部，引流管35安装于阀门34的另一端；
翻转机构6包括底座61、滑道62、第二液压油缸63、滑块64和连杆65，底座61固定连接于真空室1的内壁，底座61的上表面前侧开设有滑道62，对滑块64限位，确保滑块64可水平前后移动，定模7的侧壁与底座61的内侧前端通过销轴转动连接，第二液压油缸63安装于底座61的上表面后侧，通过第二液压油缸63驱动滑块64前后移动，滑块64可前后滑动地内嵌于滑道62的内腔后侧，且后侧与第二液压油缸63输出端固定连接，连杆65一端通过销轴可旋转地安装于滑块64的内侧，且另一端与定模7的内壁顶部通过销轴转动连接，连杆65用于动模10的支撑与牵引；
冷却机构9包括外壳91、移动组件92和驱动组件93，外壳91安装于第一液压油缸8的输出端，且底部与动模10的顶部固定连接，移动组件92设置于外壳91的内腔，驱动组件93安装于外壳91的上表面中心位置。
作为优选方案，更进一步的，移动组件92包括滑杆921、移动板922、散热板923和管道924，滑杆921数量为两个，分别固定连接于外壳91的内腔左右两端，对移动板922限位，确保移动板922可带动散热板923水平移动，移动板922数量为两个，分别可滑动地套接于滑杆921的外壁前后两侧，散热板923安装于移动板922的底端，且形状呈半圆形，当散热板923与动模10和定模7接触时，可吸收动模10和定模7上的热量，散热板923的内部开设有管道924，且管道924通过水管与制冷机5连通，管道924呈蛇形排布在散热板923的内部，扩大散热板923与冷却液之间的接触面积，对散热板923的降温效果更好。
作为优选方案，更进一步的，驱动组件93包括电机931、齿轮932和齿条933，电机931安装于外壳91的上表面中心位置，齿轮932安装于电机931的输出端，齿条933数量为两个，分别安装于两个移动板922的顶部，且与齿轮932啮合连接，两个齿条933相对于齿轮932的中心点旋转180度重合，可使两个齿条933反向移动，当齿轮932顺时针或逆时针旋转时，可使两个齿条933同时向内或向外侧移动。
一种用于炮钢铸造的增压铸造设备工艺，包括以下步骤：
步骤一，打开盖板32，将钢锭放入熔炼炉33内，合上盖板32，利用真空泵4将真空室1内气体吸出，使真空室1内达到真空状态，通过熔炼炉33将钢锭熔炼成钢水，打开阀门34，钢水可顺着引流管35流进动模10和定模7组成的模腔内，实现浇铸；
步骤二，控制电机931带动齿轮932顺时针旋转，通过齿轮932、齿条933和滑杆921的配合可使两个散热板923向内侧移动闭合，包裹在动模10和定模7的外壁，制冷机5向管道924内输送冷却液，使散热板923降温，散热板923可吸收钢水带给动模10和定模7的热量，提高钢水定型速率，升温后的冷却液回流到制冷机5中，以此实现散热板923的循环制冷，提高钢水的冷却效率，进而达到毛坯料成型的目的；
步骤三，当需要取出毛坯料时，控制电机931带动齿轮932逆时针旋转，在齿条933的作用下移动板922和散热板923向外侧移动，散热板923回到初始位置，打开门板2，将毛坯料盛放设备移动至定模7底部，控制第一液压油缸8驱动外壳91向上移动，进而使动模10向上移动与定模7分离，定模7内的毛坯料裸露出来，控制第二液压油缸63推动滑块64沿着滑道62向前侧移动，促使连杆65向上推动定模7的后侧，定模7向前侧翻转，毛坯料受自身重力作用从定模7内移出掉落在盛放设备上，将冷却后的毛坯料取出。
作为优选方案，更进一步的，步骤二中两个散热板923向内侧移动闭合的具体步骤为，当齿轮932顺时针旋转时，由于两个齿条933相对于齿轮932的中心点旋转180度重合，因此，两个齿条933在齿轮932的旋转作用下反向运动，促使齿条933可带动移动板922向内侧移动，从而实现两个散热板923的同步向内侧移动。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种用于炮钢铸造的增压铸造设备，包括真空室(1)和门板(2)，所述门板(2)可开合地安装于真空室(1)前侧，其特征在于，还包括：
熔炼机构(3)，安装于所述真空室(1)的上表面左侧；
真空泵(4)，安装于所述真空室(1)的上表面中部，且进气口通过气管与真空室(1)顶部连通；
制冷机(5)，安装于所述真空室(1)的上表面右侧；
翻转机构(6)，数量为两个，分别固定连接于所述真空室(1)的左右内壁底部；
定模(7)，可翻转地设置于所述翻转机构(6)的内侧；
第一液压油缸(8)，数量为两个，分别安装于所述真空室(1)的内腔顶部左右两侧；
冷却机构(9)，安装于所述第一液压油缸(8)的输出端，所述制冷机(5)的出液口和回流口通过水管与冷却机构(9)连通；
动模(10)，安装于所述冷却机构(9)的底端，且所述动模(10)与定模(7)组合形成模腔；
所述熔炼机构(3)包括：
熔炼箱(31)，安装于所述真空室(1)的上表面左侧；
盖板(32)，可开合地安装于所述熔炼箱(31)的顶端；
熔炼炉(33)，安装于所述熔炼箱(31)的内壁；
阀门(34)，一端安装于所述熔炼炉(33)的底部；
引流管(35)，安装于所述阀门(34)的另一端；
所述翻转机构(6)包括：
底座(61)，固定连接于所述真空室(1)的内壁，所述底座(61)的上表面前侧开设有滑道(62)，所述定模(7)的侧壁与底座(61)的内侧前端通过销轴转动连接；
第二液压油缸(63)，安装于所述底座(61)的上表面后侧；
滑块(64)，可前后滑动地内嵌于所述滑道(62)的内腔后侧，且后侧与所述第二液压油缸(63)输出端固定连接；
连杆(65)，一端通过销轴可旋转地安装于所述滑块(64)的内侧，且另一端与所述定模(7)的内壁顶部通过销轴转动连接；
所述冷却机构(9)包括：
外壳(91)，安装于所述第一液压油缸(8)的输出端，且底部与所述动模(10)的顶部固定连接；
移动组件(92)，设置于所述外壳(91)的内腔；
驱动组件(93)，安装于所述外壳(91)的上表面中心位置；
所述移动组件(92)包括：
滑杆(921)，数量为两个，分别固定连接于所述外壳(91)的内腔左右两端；
移动板(922)，数量为两个，分别可滑动地套接于所述滑杆(921)的外壁前后两侧；
散热板(923)，安装于所述移动板(922)的底端，且形状呈半圆形，所述散热板(923)的内部开设有管道(924)，且管道(924)通过水管与制冷机(5)连通；
所述驱动组件(93)包括：
电机(931)，安装于所述外壳(91)的上表面中心位置；
齿轮(932)，安装于所述电机(931)的输出端；
齿条(933)，数量为两个，分别安装于两个所述移动板(922)的顶部，且与齿轮(932)啮合连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于炮钢铸造的增压铸造设备，其特征在于：所述管道(924)呈蛇形排布在散热板(923)的内部。
3.根据权利要求1所述的一种用于炮钢铸造的增压铸造设备，其特征在于：两个所述齿条(933)相对于齿轮(932)的中心点旋转180度重合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于炮钢铸造的增压铸造设备工艺，包括以下步骤：
步骤一，打开盖板(32)，将钢锭放入熔炼炉(33)内，合上盖板(32)，利用真空泵(4)将真空室(1)内气体吸出，使真空室(1)内达到真空状态，通过熔炼炉(33)将钢锭熔炼成钢水，打开阀门(34)，钢水可顺着引流管(35)流进动模(10)和定模(7)组成的模腔内，实现浇铸；
步骤二，控制电机(931)带动齿轮(932)顺时针旋转，通过齿轮(932)、齿条(933)和滑杆(921)的配合可使两个散热板(923)向内侧移动闭合，包裹在动模(10)和定模(7)的外壁，制冷机(5)向管道(924)内输送冷却液，使散热板(923)降温，散热板(923)可吸收钢水带给动模(10)和定模(7)的热量，提高钢水定型速率，升温后的冷却液回流到制冷机(5)中，以此实现散热板(923)的循环制冷，提高钢水的冷却效率，进而达到毛坯料成型的目的；
步骤三，当需要取出毛坯料时，控制电机(931)带动齿轮(932)逆时针旋转，在齿条(933)的作用下移动板(922)和散热板(923)向外侧移动，散热板(923)回到初始位置，打开门板(2)，将毛坯料盛放设备移动至定模(7)底部，控制第一液压油缸(8)驱动外壳(91)向上移动，进而使动模(10)向上移动与定模(7)分离，定模(7)内的毛坯料裸露出来，控制第二液压油缸(63)推动滑块(64)沿着滑道(62)向前侧移动，促使连杆(65)向上推动定模(7)的后侧，定模(7)向前侧翻转，毛坯料受自身重力作用从定模(7)内移出掉落在盛放设备上，将冷却后的毛坯料取出。
5.根据权利要求4所述的一种用于炮钢铸造的增压铸造设备工艺，其特征在于：步骤二中两个散热板(923)向内侧移动闭合的具体步骤为，当齿轮(932)顺时针旋转时，由于两个齿条(933)相对于齿轮(932)的中心点旋转180度重合，因此，两个齿条(933)在齿轮(932)的旋转作用下反向运动，促使齿条(933)可带动移动板(922)向内侧移动，从而实现两个散热板(923)的同步向内侧移动。
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