CN114425614B - 一种模具预热系统及预热方法 - Google Patents

一种模具预热系统及预热方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种模具预热系统及预热方法，预热系统的预热工作台上固设有向上开口的热风积聚桶，热风积聚桶的桶口上固定覆盖有吹风板；热风积聚桶中设有内中外三个聚热风腔，每个聚热风腔底部桶底上的进风管分别与三个供热装置的出风口相连，每个聚热风腔顶部的板面上各开设有一圈多个吹风孔；通过对三个供热装置的选择性开关控制，利用内圈的吹风孔对小型模具进行吹热风预热，利用内圈和中圈的吹风孔对中型模具进行吹热风预热，利用内中外三圈的吹风孔对大型模具进行吹热风预热；预热工作台的一侧放置有大中小三种规格的保温罩，分别用于对大中小三种规格的模具在预热时进行覆盖。本发明能够实现不同大小模具均匀受热。

Description

一种模具预热系统及预热方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件制造技术领域，具体涉及一种模具预热系统及预热方法。
背景技术
汽车零部件制造过程中，需要对差压模具进行加热。差压模具多采用火焰预热，由于火焰温度高且热量集中，模具会承受过高的交变热应力，容易产生开裂，缩短模具寿命。同时由于生产的铸件大小不同，模具大小也不一样，模具预热器通用性较差。
所以，为迎合汽车零部件铸造生产需要，亟需一台可延缓模具开裂，减少模具变形，受热均匀有利于温度控制且适用于不同大小模具的模具预热系统及控制方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足而提供一种模具预热系统及预热方法，能够实现不同大小的模具均匀受热。
为解决上述技术问题，本发明的内容包括：
一种模具预热系统，包括预热工作台和控制器；所述预热工作台的台面上固定设置有向上开口的热风积聚桶，并且所述热风积聚桶的桶口上固定覆盖有吹风板；所述热风积聚桶中设置有同轴套设的内中外三个聚热风腔，每个聚热风腔底部的桶底上各设置有一个进风管，并且三个进风管的底口分别通过通风管与设置在预热工作台下方的三个供热装置的出风口相连，每个聚热风腔顶部的板面上各开设有一圈多个吹风孔；所述控制器分别与各供热装置相连，通过对三个供热装置的选择性开关控制，利用内圈的吹风孔对小型模具进行吹热风预热，利用内圈和中圈的吹风孔对中型模具进行吹热风预热，利用内中外三圈的吹风孔对大型模具进行吹热风预热；所述预热工作台的一侧依次放置有大中小三种规格的保温罩，分别用于对大中小三种规格的模具在预热时进行覆盖。
进一步的，所述预热工作台的一侧设置有与所述控制器相连且用于拿取模具的机械臂，所述机械臂上设置有与控制器相连且用于识别预热工作台上放置的模具大小的摄像头，并且机械臂根据摄像头识别结果拿取相应大小的保温罩。
进一步的，所述热风积聚桶的内部桶底上开设有均为圆环状的内层板插槽和外层板插槽；所述吹风板的底部固定设置有均为圆环状的内分隔板和外分隔板，并且内分隔板和外分隔板分别插接在所述内层板插槽和外层板插槽中。
进一步的，所述的大中小三种规格的保温罩，其内腔大小分别与大中小三种规格的模具大小相适配；所述吹风板的顶面上且在内圈吹风孔与中圈吹风孔之间开设有圆环状的供小型保温罩插入的内层罩插槽，在中圈吹风孔与外圈吹风孔之间开设有圆环状的供中型保温罩插入的外层罩插槽；所述吹风板凸设于预热工作台的台面上，为圆形且其直径略小于大型保温罩的内径。
进一步的，所述热风积聚桶以及各保温罩的内壁上均铺设有保温层。
进一步的，所述的内中外三圈吹风孔，每个吹风孔分别向上固定设置有一个吹风管，并且三圈吹风管的高度由外向内依次降低。
进一步的，所述热风积聚桶的桶沿上开设有一圈多个第一螺栓孔，所述吹风板的周边也开设有一圈多个第二螺栓孔，所述吹风板与热风积聚桶通过一圈多个螺栓固定连接。
进一步的，所述保温罩内部安装有温度传感器。
进一步的，所述供热装置包括高速风机电加热器，并且高速风机的出风口与电加热器的进风口相连。
一种利用上述预热系统对模具进行预热的方法，包括以下步骤：
步骤S1. 模具来料后放置在预热工作台上；
步骤S2. 利用机械臂上集成的摄像头对模具大小进行测量后，利用机械臂将模具放置在吹风板上面，然后根据摄像头识别结果再利用机械臂夹取相应大小的保温罩覆盖住模具；
本步骤中，根据摄像头的识别结果，若是大型模具，则机械臂将其放置在吹风板上的外圈吹风管上，再夹取大型保温罩盖住模具并与吹风板的外沿配合放置，若是中型模具，则机械臂将其放置在吹风板上的中圈吹风管上，再夹取中型保温罩盖住模具并插入到吹风板上的外层罩插槽中配合放置，若是小型模具，则机械臂将其放置在吹风板上的内圈吹风管上，再夹取小型保温罩盖住模具并插入到吹风板上的内层罩插槽中配合放置；
步骤S3. 设定模具的预热温度和预热时间，控制器调整相应供热装置中的电加热器的加热电流和高速风机的转速，对模具进行加热；
本步骤中，根据步骤S2中摄像头的识别结果，若是大型模具则同时选择三个聚热风腔对应的三个供热装置联合供热，若是中型模具则选择内中两个聚热风腔对应的两个供热装置联合供热，若是小型模具则选择内聚热风腔对应的一个供热装置对模具进行预热；
步骤S4. 在加热过程中，利用设置在保温罩内部的温度传感器实时监测加热温度，同时根据此时的加热温度、风量和发热量，预估加热完成时间，经过比较如果在设定时间内无法达到预热温度，则加大加热电流并提高风机转速；如果早于设定时间，则减小加热电流并降低风机转速；
步骤S5. 加热结束后，利用机械臂夹取保温罩放回原处，再将模具从吹风板上取下，完成预热工作。
本发明的有益效果是：
本发明的模具预热系统主要用于铝铸模具的预热，该系统采用电加热，多联机供热模式，能够实现不同大小模具预热的自动控制，并对加热温度进行反馈控制，控制加热时间，使模具均匀受热，不会使模具因为局部过热而产生损伤。本发明提高了模具预热效率，增加了模具的使用寿命。
本发明的摄像头用于识别模具大小，并对比模具尺寸选择合适的保温罩，模具上料及保温罩安装过程依靠机械臂（机器人）完成。人工设定加热温度和加热时间，控制器根据电加热器的台数、温度、时间等参数，计算出单台电加热器的电阻丝的初始加热温度及送风量，对模具进行加热。保温罩内部安装温度传感器，对加热温度实时反馈，控制器根据当前的加热温度、风量和发热量实时估算加热完成时间，当预估的加热完成时间小于设定时间，控制器将减小供热装置的加热电流并降低风机转速，当预估完成时间大于设定时间，控制器将加大供热装置的加热电流并提高风机转速，当预估完成时间等于设定时间时，供热装置的加热电流及风机转速保持不变。
附图说明
图1是本发明模具预热系统的主视图；
图2是本发明模具预热系统的侧视图；
图3是本发明预热工作台的俯视图；
图4是本发明吹风板的俯视图；
图5是本发明吹风板的立体图；
图6是本发明模具加热流程图；
图7是本发明模具加热逻辑控制图；
图中：1、A保温罩，2、B保温罩，3、C保温罩，4、预热工作台，4-1、第一螺栓孔，4-2、外层板插槽，4-3、C进风管，4-4、内层板插槽，4-5、A进风管，4-6、B进风管，4-7、热风积聚桶，5、吹风板，5-1、外层吹风孔，5-2、中层吹风孔，5-3、内层吹风孔，5-4、外层罩插槽，5-5、第二螺栓孔，5-6、内层罩插槽，5-7、内分隔板，5-8、外分隔板，6、卡箍，7、A模具，8、B模具，9、C模具，10、B供热装置，11、A供热装置，12、C供热装置。
具体实施方式
为便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
如图1、2所示，本发明提供了一种模具预热系统，包括预热工作台4和控制器；预热工作台4的台面上固定设置有向上开口的热风积聚桶4-7，并且热风积聚桶4-7的桶口上固定覆盖有吹风板5；热风积聚桶4-7中设置有同轴套设的内中外三个聚热风腔，每个聚热风腔底部的桶底上各设置有一个进风管，并且三个进风管的底口分别通过通风管与设置在预热工作台4下方的三个供热装置的出风口相连，每个聚热风腔顶部的板面上各开设有一圈多个吹风孔；控制器分别与各供热装置相连，通过对三个供热装置的选择性开关控制，利用内圈的吹风孔对小型模具进行吹热风预热，利用内圈和中圈的吹风孔对中型模具进行吹热风预热，利用内中外三圈的吹风孔对大型模具进行吹热风预热；预热工作台4的一侧依次放置有大中小三种规格的保温罩，分别用于对大中小三种规格的模具在预热时进行覆盖。
预热工作台4的一侧设置有与控制器相连且用于拿取模具的机械臂，机械臂上设置有与控制器相连且用于识别预热工作台4上放置的模具大小的摄像头，并且机械臂根据摄像头识别结果拿取相应大小的保温罩。
如图1、2所示，预热工作台4的板面上的一侧放置有规格由大到小的三个保温罩：A保温罩1、B保温罩2和C保温罩3，另一侧放置有规格由大到小的三个模具：A模具7、B模具8和C模具9。大中小三种规格的保温罩，其内腔大小分别与大中小三种规格的模具大小相适配，即A保温罩1、B保温罩2和C保温罩3分别用于盖住A模具7、B模具8和C模具9。利用机械臂上集成的摄像头识别出将要预热的模具大小，再将该模具放置到吹风板5上，然后机械臂再根据识别出的模具大小选择相应大小的保温罩，夹取该保温罩盖住将要预热的模具。热风积聚桶4-7以及各保温罩的内壁上均铺设有保温层，以防止热量流失。
预热工作台4的下方固定设置有三个供热装置：B供热装置10、A供热装置11和C供热装置12。每个供热装置均包括高速风机电加热器，并且高速风机的出风口与电加热器的进风口相连。
如图3、4、5所示，热风积聚桶4-7的内部桶底上开设有均为圆环状的内层板插槽4-4和外层板插槽4-2；吹风板5的底部固定设置有均为圆环状的内分隔板5-7和外分隔板5-8，并且内分隔板5-7和外分隔板5-8分别插接在所述内层板插槽4-4和外层板插槽4-2中，如此将热风积聚桶4-7的内腔分隔成了内中外三个聚热风腔。
热风积聚桶4-7的桶底中心设置有B进风管4-6，内层板插槽4-4与外层板插槽4-2之间的桶底上设置有C进风管4-3，外层板插槽4-2外侧的桶底上设置有A进风管4-5；外层聚热风腔通过A进风管4-5与A供热装置11相通，中层聚热风腔通过C进风管4-3与C供热装置12相通，内层聚热风腔通过B进风管4-6与B供热装置10相通。三个供热装置工作时将热风分别送至热风积聚桶4-7中的三个聚热风腔积聚，然后热风通过吹风板5上的吹风孔向上喷出而预热模具。
吹风板5上且位于内分隔板5-7中间的板面上开设有一圈多个内层吹风孔5-3、位于内分隔板5-7与外分隔板5-8之间的板面上开设有一圈多个中层吹风孔5-2以及位于外分隔板5-8外侧的板面上开设有一圈多个外层吹风孔5-1；热风积聚桶4-7的桶沿上开设有一圈多个第一螺栓孔4-1，吹风板5的周边也开设有一圈多个第二螺栓孔5-5，吹风板5与热风积聚桶4-7通过一圈多个螺栓固定连接。每圈吹风孔和螺栓孔都是均匀设置。内中外三圈吹风孔，每个吹风孔分别向上固定设置有一个吹风管，并且三圈吹风管的高度由外向内依次降低，如此设置，保证了不同大小的模具通风良好，预热效率高。
热风积聚桶4-7内嵌式安装在预热工作台4的中间台面上，吹风板5固定盖合在热风积聚桶4-7的桶口，并且吹风板5为圆形，凸设于预热工作台4的台面上，其直径略小于大型保温罩即A保温罩1的内径，以便于A保温罩1将放置于吹风板5上的A模具7完全盖住。吹风板5的顶面上且在内圈吹风孔与中圈吹风孔之间开设有圆环状的供小型保温罩插入的内层罩插槽5-6，在中圈吹风孔与外圈吹风孔之间开设有圆环状的供中型保温罩插入的外层罩插槽5-4。
如图6、7所示，本发明还提供了一种模具预热方法，包括以下步骤：
步骤S1. 模具来料后放置在预热工作台4上；
步骤S2. 利用机械臂上集成的摄像头对模具大小进行测量后，利用机械臂将模具放置在吹风板5上面，然后根据摄像头识别结果再利用机械臂夹取相应大小的保温罩覆盖住模具；
本步骤中，对于大型的A模具7，机械臂夹取A模具7放置在吹风板5上的外圈吹风管上，再夹取A保温罩1盖住A模具7并与吹风板5的外沿配合放置，然后由B供热装置10、A供热装置11和C供热装置12同时供热；对于中型的B模具8，机械臂夹取B模具8放置在吹风板5上的中圈吹风管上，再夹取B保温罩2盖住B模具8并插入到吹风板5上的外层罩插槽5-4中配合放置，然后由B供热装置10和C供热装置12同时供热；对于小型的C模具9，机械臂夹取C模具9放置在吹风板5上的内圈吹风管上，再夹取C保温罩3盖住C模具9并插入到吹风板5上的内层罩插槽5-6中配合放置，然后由B供热装置10供热。
步骤S3. 设定模具的预热温度和预热时间，控制器调整相应供热装置中的电加热器的加热电流和高速风机的转速，对模具进行加热；
本步骤中，根据步骤S2中摄像头的识别结果，对于大型的A模具7，由B供热装置10、A供热装置11和C供热装置12同时供热；对于中型的B模具8，由内中两个聚热风腔对应的B供热装置10和C供热装置12同时供热；对于小型的C模具9，仅由内聚热风腔对应的B供热装置10供热。
步骤S4. 在加热过程中，利用设置在保温罩内部的温度传感器实时监测加热温度，同时根据此时的加热温度、风量和发热量，预估加热完成时间，经过比较如果在设定时间内无法达到预热温度，则加大加热电流并提高风机转速；如果早于设定时间，为避免温度上升过快损坏模具，则减小加热电流并降低风机转速；如果与设定时间相差无几，则控制器维持现状。上述风量是由控制系统控制的电机转速计算得来，实际电机转速除以额定电机转速再乘以风机的额定风量，即可得到风机实际风量；发热量根据供热装置实际发热功率获得，控制系统控制加热电流，实际电流除以额定电流再乘以额定功率，得到供热装置的实际功率，即发热量。
步骤S5. 加热结束后，利用机械臂夹取保温罩放回原处，再将模具从吹风板上取下，完成预热工作。
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 (10)

1.一种模具预热系统，其特征在于：包括预热工作台（4）和控制器；所述预热工作台（4）的台面上固定设置有向上开口的热风积聚桶（4-7），并且所述热风积聚桶（4-7）的桶口上固定覆盖有吹风板（5）；所述热风积聚桶（4-7）中设置有同轴套设的内中外三个聚热风腔，每个聚热风腔底部的桶底上各设置有一个进风管，并且三个进风管的底口分别通过通风管与设置在预热工作台（4）下方的三个供热装置的出风口相连，每个聚热风腔顶部的板面上各开设有一圈多个吹风孔；所述控制器分别与各供热装置相连，通过对三个供热装置的选择性开关控制，利用内圈的吹风孔对小型模具进行吹热风预热，利用内圈和中圈的吹风孔对中型模具进行吹热风预热，利用内中外三圈的吹风孔对大型模具进行吹热风预热；所述预热工作台（4）的一侧放置有大中小三种规格的保温罩，分别用于对大中小三种规格的模具在预热时进行覆盖。
2.根据权利要求1所述的模具预热系统，其特征在于：所述预热工作台（4）的一侧设置有与所述控制器相连且用于拿取模具的机械臂，所述机械臂上设置有与控制器相连且用于识别预热工作台（4）上放置的模具大小的摄像头，并且机械臂根据摄像头识别结果拿取相应大小的保温罩。
3.根据权利要求1所述的模具预热系统，其特征在于：所述热风积聚桶（4-7）的内部桶底上开设有均为圆环状的内层板插槽（4-4）和外层板插槽（4-2）；所述吹风板（5）的底部固定设置有均为圆环状的内分隔板（5-7）和外分隔板（5-8），并且内分隔板（5-7）和外分隔板（5-8）分别插接在所述内层板插槽（4-4）和外层板插槽（4-2）中。
4.根据权利要求1所述的模具预热系统，其特征在于：所述的大中小三种规格的保温罩，其内腔大小分别与大中小三种规格的模具大小相适配；所述吹风板（5）的顶面上且在内圈吹风孔与中圈吹风孔之间开设有圆环状的供小型保温罩插入的内层罩插槽（5-6），在中圈吹风孔与外圈吹风孔之间开设有圆环状的供中型保温罩插入的外层罩插槽（5-4）；所述吹风板（5）凸设于预热工作台（4）的台面上，为圆形且其直径略小于大型保温罩的内径。
5.根据权利要求1所述的模具预热系统，其特征在于：所述热风积聚桶（4-7）以及各保温罩的内壁上均铺设有保温层。
6.根据权利要求1所述的模具预热系统，其特征在于：所述的内中外三圈吹风孔，每个吹风孔分别向上固定设置有一个吹风管，并且三圈吹风管的高度由外向内依次降低。
7.根据权利要求1所述的模具预热系统，其特征在于：所述热风积聚桶（4-7）的桶沿上开设有一圈多个第一螺栓孔（4-1），所述吹风板（5）的周边也开设有一圈多个第二螺栓孔（5-5），所述吹风板（5）与热风积聚桶（4-7）通过一圈多个螺栓固定连接。
8.根据权利要求1所述的模具预热系统，其特征在于：所述保温罩内部安装有温度传感器。
9.根据权利要求1所述的模具预热系统，其特征在于：所述供热装置包括高速风机电加热器，并且高速风机的出风口与电加热器的进风口相连。
10.一种利用权利要求1-9任一所述预热系统对模具进行预热的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤S1. 模具来料后放置在预热工作台（4）上；
步骤S2. 利用机械臂上集成的摄像头对模具大小进行测量后，利用机械臂将模具放置在吹风板（5）上面，然后根据摄像头识别结果再利用机械臂夹取相应大小的保温罩覆盖住模具；
本步骤中，根据摄像头的识别结果，若是大型模具，则机械臂将其放置在吹风板（5）上的外圈吹风管上，再夹取大型保温罩盖住模具并与吹风板（5）的外沿配合放置，若是中型模具，则机械臂将其放置在吹风板（5）上的中圈吹风管上，再夹取中型保温罩盖住模具并插入到吹风板（5）上的外层罩插槽（5-4）中配合放置，若是小型模具，则机械臂将其放置在吹风板（5）上的内圈吹风管上，再夹取小型保温罩盖住模具并插入到吹风板（5）上的内层罩插槽（5-6）中配合放置；
步骤S3. 设定模具的预热温度和预热时间，控制器调整相应供热装置中的电加热器的加热电流和高速风机的转速，对模具进行加热；
本步骤中，根据步骤S2中摄像头的识别结果，若是大型模具则同时选择三个聚热风腔对应的三个供热装置联合供热，若是中型模具则选择内中两个聚热风腔对应的两个供热装置联合供热，若是小型模具则选择内聚热风腔对应的一个供热装置对模具进行预热；
步骤S4. 在加热过程中，利用设置在保温罩内部的温度传感器实时监测加热温度，同时根据此时的加热温度、风量和发热量，预估加热完成时间，经过比较如果在设定时间内无法达到预热温度，则加大加热电流并提高风机转速；如果早于设定时间，则减小加热电流并降低风机转速；
步骤S5. 加热结束后，利用机械臂夹取保温罩放回原处，再将模具从吹风板上取下，完成预热工作。
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