CN115446282B - 一种超大型一体化压铸真空控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超大型一体化压铸真空控制方法，具体包括：压铸模具的密封结构设计、料管抽真空设计、真空阀设计、铸件模具型腔内真空检测和真空抽气时机设计等步骤。本超大型一体化压铸真空控制方法通过对压铸模具的密封结构设计、料管抽真空设计、真空阀设计、铸件型腔内真空检测和真空抽气时机设计可以确保超大型一体化压铸模具型腔在压铸过程中的真空度准确、稳定。

Description

一种超大型一体化压铸真空控制方法

技术领域

本发明涉及一种压铸真空控制方法，具体涉及一种超大型一体化压铸真空控制方法。

背景技术

节约能源、减少环境污染成为世界汽车工业界亟待解决的两大问题，而减轻汽车自重是节约能源和提高燃料经济性的最基本途径之一。因此汽车轻量化成为21世纪汽车技术的前沿和热点。轻量化已成为汽车优化设计和选材的主要发展方向。目前汽车行业均在实现一体化车身件压铸件的开发，将降低汽车零部件重量以及零件数量。

随着超大型一体化压铸技术的进步，突破了原有的充型距离长、重量大等对压铸的限制，但是如何实现对整个超大型一体化压铸过程中的真空保证依然是本领域急需解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种超大型一体化压铸真空控制方法，通过对压铸模具的密封结构设计、料管抽真空设计、真空阀设计、铸件型腔内真空检测和真空抽气时机设计可以确保超大型一体化压铸模具型腔在压铸过程中的真空度准确、稳定。

为实现上述技术方案，本发明提供了一种超大型一体化压铸真空控制方法，包括：

(1)压铸模具的密封结构设计：一种超大型一体化真空压铸模具包括动模板和定模板，动模芯和定模芯分别嵌入安装在动模板和定模板设置的相应安装槽内，动模芯的端侧上嵌入安装有动模镶块，定模芯、动模芯和动模镶块相互拼合并围装成铸件型腔，料管安装在动模板上，且合模时料管的出料口与位于定模芯上的倒料口连通，真空阀安装在定模板上且与定模芯连通，排气板安装在动模芯底面且合模时与定模芯的顶面接触，顶针安装在动模板内且纵向贯穿动模芯，型芯安装在定模板上且纵向贯穿定模芯，所述动模板底面的外侧周边安装有环形密封状的耐高温密封圈，当动模板和定模板合模时，耐高温密封圈被压紧在动模板和定模板之间，由定模芯、动模芯和动模镶块相互拼合并围装成的铸件型腔位于耐高温密封圈的内侧，动模镶块嵌入安装在动模板上后通过填充密封材料将动模镶块与动模板之间的安装缝隙进行封堵，料管与动模板对接处通过机械密封，顶针与动模芯接触处安装有耐高温密封圈，型芯与定模芯接触处也安装有耐高温密封圈；

(2)料管抽真空设计：料管上的料管真空口和料管料口之间间隔80～100mm的距离，且料管真空口与动模板之间的距离小于料管料口与动模板之间的距离；合模时，料管真空口与倒料口之间预留320～400mm的距离，料管真空口的直径设计为60～100mm；

(3)真空阀设计：在定模板上安装6～8个真空阀，各个真空阀均与定模芯连通，合模时可配合排气板调节铸件型腔内的真空流态，以及保证填充过程中的真空度；

(4)铸件型腔内真空检测：在铸件型腔内增加检测传感器，检测铸件型腔内抽真空过程中的速度以及最终铸件型腔内的真空压力大小；

(5)真空抽气时机设计：压射过程中设定抽真空时机，在压射开始，冲头开始向料管料口移动时，启动料管真空口处的抽真空装置，铸件型腔内同时通过真空阀开始抽真空；当冲头达到料管料口后，关闭料管真空口处的抽真空装置，铸件型腔内真空关闭，且每个真空阀可以实现单独控制，真空阀的关闭时间在50～80ms以内，料管抽真空的时间为1.5s，铸件型腔内抽真空时间为2～3s。

优选的，所述真空阀采用自行设计的杠杆驱动真空阀，包括阀体，所述阀体固定在定模板上，所述阀体内设置有主动活塞安装腔、从动活塞安装腔、伺服活塞安装腔和保险活塞安装腔，所述阀体端边上设置有第一压缩空气进口、第二压缩空气进口、导入流道和抽气口，其中主动活塞、从动活塞、伺服活塞和保险活塞均对应安装在所述的主动活塞安装腔、从动活塞安装腔、伺服活塞安装腔和保险活塞安装腔内，所述主动活塞上对应安装有主动复位导杆，从动活塞上对应安装有从动复位导杆，所述主动复位导杆和从动复位导杆之间套接有用于封堵主动活塞和从动活塞流道的复位挡板，主动活塞与从动活塞之间通过杠杆连接，伺服复位活塞和保险活塞安装在杠杆两侧且分别与杠杆接触，第一压缩空气进口通过气路通道与伺服活塞安装腔连通，第二压缩空气进口通过气路通道与主动活塞安装腔连通，抽气口通过气路通道与从动活塞流道连通，伺服活塞的顶部对应安装有伺服复位活塞，伺服复位活塞顶部设置有喷气嘴，喷气嘴顶部安装有伺服气缸，所述伺服气缸的伸缩轴与喷气嘴连接，保险气缸安装在保险活塞的顶部，保险气缸的伸缩轴与保险活塞连接，导入流道分别与保险活塞流道、主动活塞流道连通。

优选的，所述杠杆包括杠杆本体，所述杠杆本体的侧端上设置有销轴孔，杠杆安装时通过杠杆销贯穿销轴孔铰接在阀体内，杠杆本体的左右两侧设置有向外凸出的侧翼，伺服复位活塞和保险活塞分别与杠杆本体的左右两侧设置的侧翼接触。

优选的，所述真空阀的导入流道入口与定模芯的流道之间通过流道连通，且导入流道入口与定模板对接处通过密封圈密封。

优选的，所述主动活塞与阀体接触处安装有主动活塞套，所述从动活塞与阀体接触处安装有从动活塞套。

优选的，料管真空口处配备独立的抽真空装置，料管真空口的抽真空速度为可调节，并且在料管抽真空通路上增加风速传感器监控风速，同时增加调整电磁阀实现通路开度调整。

本发明提供的一种超大型一体化压铸真空控制方法的有益效果在于：

(1)本超大型一体化压铸真空控制方法通过对压铸模具的密封结构设计、料管抽真空设计、真空阀设计、铸件型腔内真空检测和真空抽气时机设计可以确保超大型一体化压铸模具型腔在压铸过程中的真空度准确、稳定；

(2)本超大型一体化压铸真空控制方法通过对真空阀的结构设计，主动活塞和从动活塞之间采用杠杆驱动，可以保证主活塞在很小的位移情况下，就可以驱动从动活塞完成截止功能，大大提高了真空阀的灵敏度，可以确保真空阀在50～80ms以内实现关闭，并可以配合伺服活塞和保险活塞可以适应不同真空度要求下对铸件模具型腔内抽真空的要求，确保超大型一体化压铸模具型腔内的真空度准确、稳定。

附图说明

图1为本发明中一体化真空压铸模具的结构示意图。

图2为本发明中真空阀打开时的内部结构示意图。

图3为本发明中真空阀关闭时的内部结构示意图。

图4为本发明中主动活塞、从动活塞和杠杆之间的安装结构示意图。

图5为本发明中导入流道及主动活塞、从动活塞的结构示意图。

图6为本发明中杠杆的结构示意图。

图中：1、动模板；2、料管；3、料管真空口；4、料管料口；5、动模芯；6、排气板；7、顶针；8、真空阀；81、阀体；82、主动复位导杆；83、从动复位导杆；84、杠杆；841、杠杆本体；842、销轴孔；843、侧翼；85、复位挡板；86、第一压缩空气进口；87、从动活塞；88、主动活塞；89、第二压缩空气进口；810、伺服活塞；811、伺服复位活塞；812、保险活塞；813、保险气缸；814、导入流道；815、喷气嘴；816、伺服气缸；817、从动活塞套；818、主动活塞套；819、杠杆销；820、抽气口；9、型芯；10、定模板；11、定模芯；12、动模镶块；13、倒料口。

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、完整的描述，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。本领域普通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，均属于本发明的保护范围。

实施例：一种超大型一体化压铸真空控制方法。

超大型一体化压铸对产品的质量要求较高，模具内的真空度直接影响产品的品质。而实际生产中对于真空影响的主要因素包括：1)模具的密封结构，2)料管抽真空设计；3)真空阀的设计；4)真空通道设计；5)真空抽气时机的设计。针对上述主要影响因素，本发明从如下几个方案进行了改进设计：

一、压铸模具的密封结构设计：

超大型一体化压铸采用高真空压铸工艺，从模具的密封结构，需要做全方面的密封设计，镶块之间、顶针、料管、动模板和定模板之间均需要稳定的密封结构，如图1所示，一种超大型一体化真空压铸模具包括动模板1和定模板10，动模芯5和定模芯11分别嵌入安装在动模板1和定模板10设置的相应安装槽内，动模芯5的端侧上嵌入安装有动模镶块12，定模芯11、动模芯5和动模镶块12相互拼合并围装成铸件型腔，料管2安装在动模板1上，且合模时料管2的出料口与位于定模芯11上的倒料口13连通，真空阀8安装在定模板10上且与定模芯11连通，排气板6安装在动模芯5底面且合模时与定模芯11的顶面接触，顶针7安装在动模板1内且纵向贯穿动模芯5，型芯9安装在定模板10上且纵向贯穿定模芯11，所述动模板1底面的外侧周边安装有环形密封状的耐高温密封圈，当动模板1和定模板10合模时，耐高温密封圈被压紧在动模板1和定模板10之间，由定模芯11、动模芯5和动模镶块12相互拼合并围装成的铸件型腔位于耐高温密封圈的内侧，动模镶块12嵌入安装在动模板1上后通过填充密封材料将动模镶块12与动模板1之间的安装缝隙进行封堵，料管2与动模板1对接处通过机械密封，顶针7与动模芯5接触处安装有耐高温密封圈，型芯9与定模芯11接触处也安装有耐高温密封圈，通过上述密封结构设计，可以保证动模板1和定模板10合模后，铸件型腔的密封性良好，避免出现漏液、漏气现象的产生，确保模具内的真空度稳定。

二、料管抽真空设计：

料管真空对整个压铸过程中的真空影响很大，对保证整个压铸过程中料管抽真空效率以及稳定性非常重要。由于在真空作用下，料管内的空气高速流动，形成高速风速，风速达到一定程度，铝液会被卷起，吸入料管内，导致铸件型腔内的真空不稳，因此料管真空口的位置以及大小是非常重要的。经过实验证明，当料管2上的料管真空口3和料管料口4之间间隔80～100mm的距离，且料管真空口3与动模板1之间的距离小于料管料口4与动模板1之间的距离；合模时，料管真空口3与倒料口13之间预留320～400mm的距离，料管真空口3的直径设计为60～100mm时，可以避免将铝液卷起，吸入料管内，以保证铸件型腔内的真空稳定；实验还证明，当料管真空口3与倒料口13之间预留的距离小于320mm时，容易造成铝液卷起，吸入料管内，当料管真空口3与倒料口13之间预留的距离大于400mm时，抽真空的效率大幅降低，容易造成铸件型腔内的真空不稳定。

三、真空阀设计：

真空阀主要作用是：(1)在压铸过程中通过真空抽取给铸件型腔提供高真空环境，减少铸件卷入气体；(2)在铸件型腔充填完毕时，及时截止金属液的流动，放置金属液进入真空管路发生堵塞。因此真空阀的结构设计是非常重要的。本实施例中，在定模板10上安装6～8个真空阀8，各个真空阀8均与定模芯11连通，合模时可配合排气板6调节铸件型腔内的真空流态，以及保证填充过程中的真空度。

为了提高了真空阀的灵敏度，以及适应不同真空度要求下对铸件模具型腔内抽真空的要求，确保超大型一体化压铸模具型腔内的真空度准确、稳定，本发明自行设计了一种杠杆驱动的真空阀8，参照图2至图6所示，该真空阀8包括阀体81，所述阀体81固定在定模板10上，所述阀体81内设置有主动活塞安装腔、从动活塞安装腔、伺服活塞安装腔和保险活塞安装腔，所述阀体81端边上设置有第一压缩空气进口86、第二压缩空气进口89、导入流道814和抽气口820，所述抽气口820通过真空管道与外部的抽气装置连接，所述导入流道814入口与定模芯11的流道之间通过流道连通，且导入流道814入口与定模板10对接处通过密封圈密封，以确保对接处具有良好的密封性，主动活塞88、从动活塞87、伺服活塞810和保险活塞812均对应安装在所述的主动活塞安装腔、从动活塞安装腔、伺服活塞安装腔和保险活塞安装腔内，所述主动活塞88上对应安装有主动复位导杆82，从动活塞87上对应安装有从动复位导杆83，所述主动复位导杆82和从动复位导杆83之间套接有用于封堵主动活塞和从动活塞流道的复位挡板85，主动活塞88与从动活塞87之间通过杠杆84连接，伺服复位活塞811和保险活塞812安装在杠杆84两侧且分别与杠杆84接触，所述杠杆84包括杠杆本体841，所述杠杆本体841的侧端上设置有销轴孔842，杠杆84安装时通过杠杆销819贯穿销轴孔842铰接在阀体81内，杠杆本体841的左右两侧设置有向外凸出的侧翼843，伺服复位活塞811和保险活塞812分别与杠杆本体841的左右两侧设置的侧翼843接触，第一压缩空气进口86通过气路通道与伺服活塞安装腔连通，第二压缩空气进口89通过气路通道与主动活塞安装腔连通，抽气口820通过气路通道与从动活塞87的流道连通，伺服活塞810的顶部对应安装有伺服复位活塞811，伺服复位活塞811顶部设置有喷气嘴815，喷气嘴815顶部安装有伺服气缸816，所述伺服气缸816的伸缩轴与喷气嘴815连接，保险气缸813安装在保险活塞812的顶部，保险气缸813的伸缩轴与保险活塞812连接，导入流道814分别与保险活塞流道、主动活塞流道连通，主动活塞88与阀体81接触处安装有主动活塞套818，所述从动活塞87与阀体接触处安装有从动活塞套817，可以有效保护主动活塞88和从动活塞87等核心部件。

本实施例中杠杆驱动真空阀的工作原理如下：实际工作时，当动模板1与定模板10合模后，抽气装置通过抽气口820经由主动活塞88和从动活塞87之间相连通的空气流道、以及导入流道814与铸件型腔连通，并将铸件型腔内的空气向外抽出，在铸件型腔内形成真空，当铸件型腔内的液态金属进入铸件型腔后经由导入流道814进入主动活塞88流道后在真空吸力的作用下会冲击主动活塞88，一旦主动活塞88出现少量位移，将通过杠杆带动伺服复位活塞811移动，使得伺服复位活塞811和喷气嘴815分离，气体进入伺服气缸816，伺服气缸816驱动伺服复位活塞811快速移动，进而通过杠杆84带动从动活塞87快速关闭从动活塞流道，使得真空阀的快速关闭，避免金属液体通过从动活塞流道进入到与抽气口820连接的真空管道，防止真空管道堵塞。压铸结束后，从第二压缩空气进口89吹入压缩空气使得主动活塞88复位，通过杠杆84可以使得从动活塞87复位，进行下一个循环。本真空阀采用杠杆原理，反应特别灵敏，从金属液体与主动活塞88接触到真空阀关闭时间可以在50～80ms以内完成。而且在高真空度模式下，当料管处的压射冲头快要移动到位时，可以通过接近开关输入信号，真空系统对保险气缸813通入压缩空气，通过杠杆84直接关闭从动活塞87，真空阀截止，此时铸件型腔内已经形成了很高的真空度，并且可以确保高真空度下金属液体无法通过真空阀进入真空管道。

本发明通过对真空阀的结构设计，主动活塞和从动活塞之间采用杠杆驱动，可以保证主活塞在很小的位移情况下，就可以驱动从动活塞快速完成截止功能，大大提高了真空阀的灵敏度，可以确保真空阀在50～80ms以内实现关闭，并可以配合伺服活塞和保险活塞可以适应不同真空度要求下对铸件模具型腔内抽真空的要求，确保超大型一体化压铸模具型腔内的真空度准确、稳定。

四、铸件型腔内真空检测：

在铸件型腔内增加流量检测传感器和压力检测传感器，检测铸件型腔内抽真空过程中的速度以及最终铸件型腔内的真空压力大小，以便于具体操作参数的确定。

五、真空抽气时机设计：

压射过程中设定抽真空时机，在压射开始，冲头开始向料管料口4移动时，启动料管真空口3处的抽真空装置，铸件型腔内同时通过真空阀8开始抽真空；当冲头达到料管料口4后，关闭料管真空口3处的抽真空装置，铸件型腔内真空关闭，且每个真空阀8可以实现单独控制，真空阀8的关闭时间在50～80ms以内，避免金属液堵塞真空管道，料管2抽真空的时间为1.5s，铸件型腔内抽真空时间为2～3s，以保证铸件型腔和料管内的气体被全部抽出，铸件型腔和料管内的真空度稳定，提高压铸的质量。

抽真空装置需要可以实现与压铸机的联动且可以实现位置关联管理。真空罐的体积是保证连续生产的保证，真空罐需要达到产品体积的200倍的体积空间。料管真空口3处配备独立的抽真空装置，而且料管真空口3的抽真空速度为可调节，风速会影响料抽真空的效果，可以在料管抽真空通路上增加风速检测，增加风速传感器监控风速，且增加调整电磁阀实现通路开度调整，将风速调整到合理状态。从而达到风速可控的状态，以确保料管2及铸件型腔内的真空度稳定。

本超大型一体化压铸真空控制方法通过对压铸模具的密封结构设计、料管抽真空设计、真空阀设计、铸件型腔内真空检测和真空抽气时机设计可以确保超大型一体化压铸模具型腔在压铸过程中的真空度准确、稳定。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种超大型一体化压铸真空控制方法，其特征在于包括：

（1）压铸模具的密封结构设计：一种超大型一体化真空压铸模具包括动模板和定模板，动模芯和定模芯分别嵌入安装在动模板和定模板设置的相应安装槽内，动模芯的端侧上嵌入安装有动模镶块，定模芯、动模芯和动模镶块相互拼合并围装成铸件型腔，料管安装在动模板上，且合模时料管的出料口与位于定模芯上的倒料口连通，真空阀安装在定模板上且与定模芯连通，排气板安装在动模芯底面且合模时与定模芯的顶面接触，顶针安装在动模板内且纵向贯穿动模芯，型芯安装在定模板上且纵向贯穿定模芯，所述动模板底面的外侧周边安装有环形密封状的耐高温密封圈，当动模板和定模板合模时，耐高温密封圈被压紧在动模板和定模板之间，由定模芯、动模芯和动模镶块相互拼合并围装成的铸件型腔位于耐高温密封圈的内侧，动模镶块嵌入安装在动模板上后通过填充密封材料将动模镶块与动模板之间的安装缝隙进行封堵，料管与动模板对接处通过机械密封，顶针与动模芯接触处安装有耐高温密封圈，型芯与定模芯接触处也安装有耐高温密封圈；

（2）料管抽真空设计：料管上的料管真空口和料管料口之间间隔80~100mm的距离，且料管真空口与动模板之间的距离小于料管料口与动模板之间的距离；合模时，料管真空口与倒料口之间预留320~400mm的距离，料管真空口的直径设计为60~100mm；

（3）真空阀设计：在定模板上安装6~8个真空阀，各个真空阀均与定模芯连通，合模时配合排气板调节铸件型腔内的真空流态，以及保证填充过程中的真空度；所述真空阀采用杠杆驱动真空阀，包括阀体，所述阀体固定在定模板上，所述阀体内设置有主动活塞安装腔、从动活塞安装腔、伺服活塞安装腔和保险活塞安装腔，所述阀体端边上设置有第一压缩空气进口、第二压缩空气进口、导入流道和抽气口，其中主动活塞、从动活塞、伺服活塞和保险活塞均对应安装在所述的主动活塞安装腔、从动活塞安装腔、伺服活塞安装腔和保险活塞安装腔内，所述主动活塞上对应安装有主动复位导杆，从动活塞上对应安装有从动复位导杆，所述主动复位导杆和从动复位导杆之间套接有用于封堵主动活塞和从动活塞流道的复位挡板，主动活塞与从动活塞之间通过杠杆连接，伺服复位活塞和保险活塞安装在杠杆两侧且分别与杠杆接触，第一压缩空气进口通过气路通道与伺服活塞安装腔连通，第二压缩空气进口通过气路通道与主动活塞安装腔连通，抽气口通过气路通道与从动活塞流道连通，伺服活塞的顶部对应安装有伺服复位活塞，伺服复位活塞顶部设置有喷气嘴，喷气嘴顶部安装有伺服气缸，所述伺服气缸的伸缩轴与喷气嘴连接，保险气缸安装在保险活塞的顶部，保险气缸的伸缩轴与保险活塞连接，导入流道分别与保险活塞流道、主动活塞流道连通；

（4）铸件型腔内真空检测：在铸件型腔内增加检测传感器，检测铸件型腔内抽真空过程中的速度以及最终铸件型腔内的真空压力大小；

（5）真空抽气时机设计：压射过程中设定抽真空时机，在压射开始，冲头开始向料管料口移动时，启动料管真空口处的抽真空装置，铸件型腔内同时通过真空阀开始抽真空；当冲头达到料管料口后，关闭料管真空口处的抽真空装置，铸件型腔内真空关闭，且每个真空阀实现单独控制，真空阀的关闭时间在50~80ms以内，料管抽真空的时间为1.5s，铸件型腔内抽真空时间为2~3s。

2.如权利要求1所述的超大型一体化压铸真空控制方法，其特征在于：所述杠杆包括杠杆本体，所述杠杆本体的侧端上设置有销轴孔，杠杆安装时通过杠杆销贯穿销轴孔铰接在阀体内，杠杆本体的左右两侧设置有向外凸出的侧翼，伺服复位活塞和保险活塞分别与杠杆本体的左右两侧设置的侧翼接触。

3.如权利要求1所述的超大型一体化压铸真空控制方法，其特征在于：所述真空阀的导入流道入口与定模芯的流道之间通过流道连通，且导入流道入口与定模板对接处通过密封圈密封。

4.如权利要求1所述的超大型一体化压铸真空控制方法，其特征在于：所述主动活塞与阀体接触处安装有主动活塞套，所述从动活塞与阀体接触处安装有从动活塞套。

5.如权利要求1所述的超大型一体化压铸真空控制方法，其特征在于：料管真空口处配备独立的抽真空装置，料管真空口的抽真空速度为可调节，并且在料管抽真空通路上增加风速传感器监控风速，同时增加调整电磁阀实现通路开度调整。

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