CN117483703A - 一种低速低压铸造设备及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低速低压铸造设备及其生产方法，低速低压铸造机，包括动模板、动模板驱动机构、底板和低压支架，动模板驱动机构驱动动模板上下移动，以便使动模板和底板形成合模或者分离脱开；高压推射系统包括一个料筒；材料输送装置包括存储液态金属材料的坩埚保温炉、注射管和机械手，机械手将注射管运送到料筒上方并将注射管里面的液态金属材料注射到料筒里面；本发明将高压工艺与低压工艺相结合，采用机器人加液态材料的方式，低压的设备为主体，将保温炉去掉，使用高压的设备的充型方式，配合低压模具使产品成型的工艺，并且该设备相对于高压设备投资成本更低，低速低压产品性能可靠性较高压工艺产品更高，较低压工艺产品效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种低速低压铸造设备及其生产方法。
背景技术
随着《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》的出台与实施，此次史上最严排放标准表明了中国要走节能减排之路的强大决心。《中国制造2025》早已提出“节能与新能源汽车”作为重点发展领域，其中铝合金产品在汽车上的应用已成为汽车材料发展的大趋势，铝合金的应用主要有质量轻(铝的密度是2.7g/cm3，钢的密度是7.8g/cm3，从密度上比较铝是钢的1/3)；强度高，(通过铸造过程强冷及热处理等方式能达到抗拉强度290MPa以上)；延展性好，(延伸率能达到7％以上)；工艺应用范围广，可以通过低压、差压、重力等工艺成型；成本比其他合金低等特点。所以铝合金的发展是汽车轻量化的主流应用产品。
现有的铝合金铸造技术主要有差压、低压、重力、高压等铸造方式，低压和差压主要应用在汽车底盘件，可以生产相对复杂的产品，产品壁厚一般＞4mm，优点是工艺成熟，生产过程稳定，产品性能好；重力铸造主要针对一些产品结构简单，性能要求不高的产品，优点是设备、模具成本较低；高压铸造主要用来生产产品造型相对复杂的产品，缺点是产品无法热处理，产品性能较低，产品成品率较低。
现针对的主要问题是有些造型复杂壁厚＜4mm的产品只能用高压铸造的工艺进行制作，但其生产效率和成品率较低，产品性能比低压、差压、重力工艺低。
发明内容
本发明的目的是提供一种低速低压铸造设备及其生产方法，解决现有技术中，造型复杂且壁厚＜4mm的产品只能用高压铸造进行制作，但高压铸造设备生产效率和成品率较低，产品性能比低压、差压、重力工艺低的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种低速低压铸造设备，其特征在于：包括：
一低速低压铸造机，包括放置上模的动模板、动模板驱动机构、放置下模的底板和低压支架，动模板安装在动模板驱动机构上，动模板位于底板上方，动模板驱动机构驱动动模板上下移动，以便使位于动模板的上模与位于底板的下模形成合模或者分离脱开；
一高压推射系统，包括一个料筒，高压推射系统位于低速低压铸造机的下方，高压推射系统用于将料筒里面液态金属材料高压压入位于动模板的上模与位于底板的下模合模时形成的模腔里面，利用模具铸造成型特定形状的零件；
一材料输送装置，包括存储液态金属材料的坩埚保温炉、注射管和机械手，注射管安装在机械手上，利用注射管吸取坩埚保温炉里面的液态金属材料，机械手将注射管运送到料筒上方并将注射管里面的液态金属材料注射到料筒里面。
上述所述的高压推射系统还包括推射杆、推射驱动装置和高压支架，推射杆的顶端设有推射头，推射杆的底端与推射驱动装置连接，料筒的顶端部设有注射口，料筒的底端部设有供推射杆伸入的第一通孔，注射口与第一通孔是连通的，推射驱动装置驱动推射杆上下移动，使到推射杆将料筒内的液态金属材料高压压入位于动模板的上模与位于底板的下模合模时形成的模腔里面。
上述所述的推射杆内设有冷却通道，冷却通道用于对推射头进行冷却散热。
上述所述的推射驱动装置包括推射驱动器和连接杆，连接杆的底端与驱动器连接，连接杆的顶端与推射杆的连接，驱动器用于驱动连接杆上下移动的。
上述所述的推射驱动器为伺服电机。
上述所述的动模板驱动机构包括主油缸和锁紧机构，主油缸用于驱动动模板上下移动，以便使位于动模板的上模与位于底板的下模形成合模或者分离脱开，锁紧机构作用防止液态金属材料推射过程中使动模板的上模发生移动。
上述所述的还包括顶针机构，顶针机构安装在动模板上，顶针机构包括顶针板和打料油缸，顶针板可上下移动地安装在动模板上，打料油缸用于驱动顶针板上下移动的，顶针板用于将成型的产品顶出脱模。
上述所述的机械手与注射管之间设有气缸组件，气缸组件包括气缸和气缸支架，气缸安装在气缸支架上，注射管安装在气缸支架上，注射管与气缸之间设有隔热管。
上述所述的还包括一控制器，控制器用于控制主油缸、打料油缸、机械手、推射驱动器和气缸。
一种如上述所述的低速低压铸造设备的生产方法，其特征在于：该进行生产的方法包括以下步骤：
步骤一：机械手控制注射管在坩埚保温炉吸取液态金属材料；
步骤二：机械手将注射管输送到高压推射系统的料筒上，并将注射管里面的液态金属材料注射到料筒里面，液态金属材料注入时伺服电机控制连接杆推动带推射头的推射杆随着液态金属材料的加入下降，保证液态金属材料不会产生飞溅，避免液态金属材料中气泡的产生，注液结束之后机械手回原位；
步骤三：主油缸驱动动模板向下移动，将上模输送到底板上与底板上的下模配合，位于动模板的上模与位于底板的下模合模时通过锁紧机构锁紧固定；
步骤四：高压推射系统的伺服电机根据设定的参数向上移动，伺服电机驱动连接杆将推射杆往上推，将料筒内的液态金属材料高压地压入位于动模板的上模与位于底板的下模合模的模腔内，使产品成型；
步骤五：产品成型后，锁紧机构解锁，主油缸驱动动模板向上移动，直到产品脱离底板后，主油缸继续驱动动模板上升到脱模位置，再通过打料油缸驱动顶针板上下移动的，顶针板将成型的产品顶出实现脱模，铸造结束。
本发明与现有技术相比，有以下优点：
1、本发明包括一低速低压铸造机，包括放置上模的动模板、动模板驱动机构、放置下模的底板和低压支架，动模板安装在动模板驱动机构上，动模板位于底板上方，动模板驱动机构驱动动模板上下移动，以便使位于动模板的上模与位于底板的下模形成合模或者分离脱开；一高压推射系统，包括一个料筒，高压推射系统位于低速低压铸造机的下方，高压推射系统用于将料筒里面液态金属材料高压压入位于动模板的上模与位于底板的下模合模时形成的模腔里面，利用模具铸造成型特定形状的零件；一材料输送装置包括存储液态金属材料的坩埚保温炉、注射管和机械手，注射管安装在机械手上，利用注射管吸取坩埚保温炉里面的液态金属材料，机械手将注射管运送到料筒上方并将注射管里面的液态金属材料注射到料筒里面；本发明将高压工艺与低压工艺相结合，采用机器人加液态材料的方式，低压的设备为主体，将保温炉去掉，使用高压的设备的充型方式，配合低压模具生产造型复杂且壁厚＜4mm的产品，生产效率和成品率较都较高，产品性能好，并且该设备相对于高压设备投资成本更低，低速低压产品性能可靠性较高压工艺产品更高，较低压工艺产品效率更高。
2、本发明的其它优点在说明书实施例部分做详细的描述。
附图说明
图1为本发明提供的结构示意图；
图2为本发明提供的低速低压铸造机和高压推射系统的结构示意图；
图3为本发明提供的高压推射系统的局部结构示意图；
图4为本发明提供的生产方法开模加铝示意图；
图5为本发明提供的生产方法合模充型示意图；
图6为本发明提供的生产方法充型后取件示意图；
图7为本发明提供的控制原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
实施例一：
如图1至图3所示，本实施例提供了一种低速低压铸造设备，其特征在于：包括：
一低速低压铸造机1，包括放置上模的动模板11、动模板驱动机构10、放置下模的底板12和低压支架13，动模板11安装在动模板驱动机构10上，动模板11位于底板12上方，动模板驱动机构10驱动动模板11上下移动，以便使位于动模板11的上模与位于底板12的下模形成合模或者分离脱开；
一高压推射系统2，包括一个料筒21，高压推射系统2位于低速低压铸造机1的下方，高压推射系统2用于将料筒21里面液态金属材料高压压入位于动模板11的上模与位于底板12的下模合模时形成的模腔里面，利用模具铸造成型特定形状的零件；
一材料输送装置3，包括存储液态金属材料的坩埚保温炉34、注射管33和机械手31，注射管33安装在机械手31上，利用注射管33吸取坩埚保温炉34里面的液态金属材料，机械手31将注射管33运送到料筒21上方并将注射管33里面的液态金属材料注射到料筒21里面，本发明将高压工艺与低压工艺相结合，采用机器人加液态材料的方式，低压的设备为主体，将保温炉去掉，使用高压的设备的充型方式，配合低压模具生产造型复杂且壁厚＜4mm的产品，生产效率和成品率较都较高，产品性能好，并且该设备相对于高压设备投资成本更低，低速低压产品性能可靠性较高压工艺产品更高，较低压工艺产品效率更高。
上述的高压推射系统2还包括推射杆22、推射驱动装置23和高压支架24，推射杆22的顶端设有推射头221，推射杆22的底端与推射驱动装置23连接，料筒21的顶端部设有注射口20，料筒21的底端部设有供推射杆22伸入的第一通孔212，注射口20与第一通孔212是连通的，推射驱动装置驱动推射杆上下移动，使到推射杆将料筒21内的液态金属材料高压压入位于动模板11的上模与位于底板12的下模合模时形成的模腔里面，结构布置合理。
上述的推射杆22内设有冷却通道220，因为推射头221频繁接触液态金属材料会产生热膨胀，而两种材料的膨胀系数不同导致推射头221卡在料筒21中或将料筒21内壁拉伤，所以布置冷却通道220用于对推射头221进行冷却散热。
上述的推射驱动装置23包括推射驱动器231和连接杆232，连接杆232的底端与驱动器231连接，连接杆232的顶端与推射杆22的连接，驱动器231用于驱动连接杆232上下移动的，上述的推射驱动器231为伺服电机，上述的推射驱动器231为伺服电机，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优点-精确转速控制，精确转数控制，精确扭矩控制转变成-精确速度控制，精确位置控制，精确推力控制；实现高精度直线运动系列的全新革命性产品，伺服电机可以在恶劣环境下无故障，防护等级可以达到IP66。
上述的动模板驱动机构10包括主油缸101和锁紧机构，主油缸101用于驱动动模板11上下移动，以便使位于动模板11的上模与位于底板12的下模形成合模或者分离脱开，锁紧机构作用防止液态金属材料推射过程中使动模板11的上模发生移动，固定效果好，有效防止在高压推射系统工作推压时导致动模板和底板合模出现抬升问题。
上述的还包括顶针机构4，顶针机构4安装在动模板11上，顶针机构4包括顶针板41和打料油缸42，顶针板41可上下移动地安装在动模板11上，打料油缸42用于驱动顶针板41上下移动的，顶针板41用于将成型的产品顶出脱模，结构布置合理。
上述的机械手31与注射管33之间设有气缸组件35，气缸组件35包括气缸351和气缸支架352，气缸351安装在气缸支架352上，注射管33安装在气缸支架35上，注射管33与气缸351之间设有隔热管353。
上述的还包括一控制器，控制器用于控制主油缸101、打料油缸42、机械手31、推射驱动器231和气缸351，闭环伺服控制，控制精度达到0.01mm；精密控制推力，增加压力传感器，控制精度可达1％；很容易与PLC等控制系统连接，实现高精密运动控制。噪音低，节能，干净，高刚性，抗冲击力，超长寿命，操作维护简单。伺服电动缸可以在恶劣环境下无故障，防护等级可以达到IP66。长期工作，并且实现高强度，高速度，高精度定位，运动平稳，低噪音。所以可以广泛的应用在造纸行业，化工行业，汽车行业，电子行业，机械自动化行业，焊接行业等。低成本维护:伺服电动缸在复杂的环境下工作只需要定期的注脂润滑，并无易损件需要维护更换，将比液压系统和气压系统减少了大量的售后服务成本。
本发明的优点：1、产品质量：1.1材料采用A356，产品致密性比ADC12好；1.2.产品壁厚可以做到4mm与高压铸造的一样；1.3.产品可以进行热处理，机械性能：抗拉270MPa，屈服200MPa，延伸率5％，远高于高压铸造设备生产的产品。2生产效率：2.1.前期设计节拍为每件110s以内，远低于低压工艺，接近于高压铸造工艺；2.2.设备具有0-0.3MPa的增压能力。3生产产品的多样性：3.1目前料筒设计为100mm和160mm两种型号，可满足10-27kg产品，后期依据的产品重量大小可定制不同尺寸料筒以满足产品生产需求。此低速低压铸造设备相较于高压铸造设备投资成本更低，低速低压铸造设备生产的产品性能可靠性较高压铸造工艺产品更高，较低压铸造工艺生产产品效率更高。
实施例二：
一种如实施例一所述的低速低压铸造设备的生产方法，其特征在于：该进行生产的方法包括以下步骤：
步骤一：机械手31控制注射管33在坩埚保温炉34吸取液态金属材料；步骤二：机械手31将注射管33输送到高压推射系统2的料筒21上，并将注射管33里面的液态金属材料注射到料筒21里面，液态金属材料注入时伺服电机控制连接杆232推动带推射头221的推射杆22随着液态金属材料的加入下降，保证液态金属材料不会产生飞溅，避免液态金属材料中气泡的产生，注液结束之后机械手31回原位；
步骤三：主油缸101驱动动模板11向下移动，将上模输送到底板12上与底板12上的下模配合，位于动模板11的上模与位于底板12的下模合模时通过锁紧机构锁紧固定；
步骤四：高压推射系统2的伺服电机根据设定的参数向上移动，伺服电机驱动连接杆将推射杆往上推，将料筒21内的液态金属材料高压地压入位于动模板11的上模与位于底板12的下模合模的模腔内，使产品成型；
步骤五：产品成型后，锁紧机构解锁，主油缸101驱动动模板11向上移动，直到产品脱离底板12后，主油缸101继续驱动动模板11上升到脱模位置，再通过打料油缸42驱动顶针板41上下移动的，顶针板41将成型的产品顶出实现脱模，铸造结束。
以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低速低压铸造设备，其特征在于：包括：
一低速低压铸造机(1)，包括放置上模的动模板(11)、动模板驱动机构(10)、放置下模的底板(12)和低压支架(13)，动模板(11)安装在动模板驱动机构(10)上，动模板(11)位于底板(12)上方，动模板驱动机构(10)驱动动模板(11)上下移动，以便使位于动模板(11)的上模与位于底板(12)的下模形成合模或者分离脱开；
一高压推射系统(2)，包括一个料筒(21)，高压推射系统(2)位于低速低压铸造机(1)的下方，高压推射系统(2)用于将料筒(21)里面液态金属材料高压压入位于动模板(11)的上模与位于底板(12)的下模合模时形成的模腔里面，利用模具铸造成型特定形状的零件；
一材料输送装置(3)，包括存储液态金属材料的坩埚保温炉(34)、注射管(33)和机械手(31)，注射管(33)安装在机械手(31)上，利用注射管(33)吸取坩埚保温炉(34)里面的液态金属材料，机械手(31)将注射管(33)运送到料筒(21)上方并将注射管(33)里面的液态金属材料注射到料筒(21)里面。
2.根据权利要求1所述的一种低速低压铸造设备，其特征在于：高压推射系统(2)还包括推射杆(22)、推射驱动装置(23)和高压支架(24)，推射杆(22)的顶端设有推射头(221)，推射杆(22)的底端与推射驱动装置(23)连接，料筒(21)的顶端部设有注射口(20)，料筒(21)的底端部设有供推射杆(22)伸入的第一通孔(212)，注射口(20)与第一通孔(212)是连通的，推射驱动装置驱动推射杆上下移动，使到推射杆将料筒(21)内的液态金属材料高压压入位于动模板(11)的上模与位于底板(12)的下模合模时形成的模腔里面。
3.根据权利要求2所述的一种低速低压铸造设备，其特征在于：推射杆(22)内设有冷却通道(220)，冷却通道(220)用于对推射头(221)进行冷却散热。
4.根据权利要求2所述的一种低速低压铸造设备，其特征在于：推射驱动装置(23)包括推射驱动器(231)和连接杆(232)，连接杆(232)的底端与驱动器(231)连接，连接杆(232)的顶端与推射杆(22)的连接，驱动器(231)用于驱动连接杆(232)上下移动的。
5.根据权利要求4所述的一种低速低压铸造设备，其特征在于：推射驱动器(231)为伺服电机。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种低速低压铸造设备，其特征在于：动模板驱动机构(10)包括主油缸(101)和锁紧机构，主油缸(101)用于驱动动模板(11)上下移动，以便使位于动模板(11)的上模与位于底板(12)的下模形成合模或者分离脱开，锁紧机构作用防止液态金属材料推射过程中使动模板(11)的上模发生移动。
7.根据权利要求6所述的一种低速低压铸造设备，其特征在于：还包括顶针机构(4)，顶针机构(4)安装在动模板(11)上，顶针机构(4)包括顶针板(41)和打料油缸(42)，顶针板(41)可上下移动地安装在动模板(11)上，打料油缸(42)用于驱动顶针板(41)上下移动的，顶针板(41)用于将成型的产品顶出脱模。
8.根据权利要求7所述的一种低速低压铸造设备，其特征在于：机械手(31)与注射管(33)之间设有气缸组件(35)，气缸组件(35)包括气缸(351)和气缸支架(352)，气缸(351)安装在气缸支架(352)上，注射管(33)安装在气缸支架(35)上，注射管(33)与气缸(351)之间设有隔热管(353)。
9.根据权利要求8所述的一种低速低压铸造设备，其特征在于：还包括一控制器，控制器用于控制主油缸(101)、打料油缸(42)、机械手(31)、推射驱动器(231)和气缸(351)。
10.一种如权利要求1至9任意一项所述的一种低速低压铸造设备的生产方法，其特征在于：该进行生产的方法包括以下步骤：
步骤一：机械手(31)控制注射管(33)在坩埚保温炉(34)吸取液态金属材料；
步骤二：机械手(31)将注射管(33)输送到高压推射系统(2)的料筒(21)上，并将注射管(33)里面的液态金属材料注射到料筒(21)里面，液态金属材料注入时伺服电机控制连接杆(232)推动带推射头(221)的推射杆(22)随着液态金属材料的加入下降，保证液态金属材料不会产生飞溅，避免液态金属材料中气泡的产生，注液结束之后机械手(31)回原位；
步骤三：主油缸(101)驱动动模板(11)向下移动，将上模输送到底板(12)上与底板(12)上的下模配合，位于动模板(11)的上模与位于底板(12)的下模合模时通过锁紧机构锁紧固定；
步骤四：高压推射系统(2)的伺服电机根据设定的参数向上移动，伺服电机驱动连接杆将推射杆往上推，将料筒(21)内的液态金属材料高压地压入位于动模板(11)的上模与位于底板(12)的下模合模的模腔内，使产品成型；
步骤五：产品成型后，锁紧机构解锁，主油缸(101)驱动动模板(11)向上移动，直到产品脱离底板(12)后，主油缸(101)继续驱动动模板(11)上升到脱模位置，再通过打料油缸(42)驱动顶针板(41)上下移动的，顶针板(41)将成型的产品顶出实现脱模，铸造结束。
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