CN117600457A - 一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，包括由熔炼炉、第一机械手、可旋转浇铸台、第二机械手、隧道炉、第三机械手以及锻压机组成的自动化生产线，并采用步骤S1‑S8进行生产；本发明在铸造工艺流动性好、可成形复杂结构的基础上，结合了锻造工艺，从而改善了铸坯内部气孔、缩孔等缺陷，提高了铸坯的力学性能，各步骤的转运通过自动化实现，从而提高了生产效率，且能够控制各步骤的转运时间，进而控制液态锡青铜合金或铸坯在各步骤的温度，进一步提高铸坯的质量，提高起力学性能；此外，通过隧道炉，有利于使铸坯的内部组织均匀化，不但能进一步提高了铸坯的力学性能，而且能使铸坯送出隧道炉时达到维持在可锻温度区间，从而便于锻造工艺的进行。

Description

一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺
技术领域
本发明涉及锡青铜阀体技术领域，具体涉及一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺。
背景技术
锡青铜阀体是指使用锡青铜材料制造的阀体，它通常用于制造各种类型的阀门；锡青铜阀体具有优异的耐腐蚀性和耐磨性，适用于在高温、高压和腐蚀环境下工作。
传统锡青铜阀体的生产，大多通过铸造工艺，铸造时，通过将锡青铜合金材料加热至液态，然后注入模具中冷却凝固而得到所需形状，铸造成本相对较低，适用于量大、形状复杂、精度要求不高的产品，但铸造可能存在气孔、缩孔等缺陷，导致铸件的力学性能较差；此外，锡青铜阀体的生产多采用人工操作，尤其是各个环节的转运，不但生产效率较低，而且不易控制温度，进一步导致阀体力学性能不佳，此外，车间内工作环境恶劣，污染大，不利于操作工人的健康。
发明内容
本发明的要解决的问题是：提供一种生产力学性能较好、自动化程度较高、生产效率较高的锡青铜阀体的成形工艺。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，包括依次排布的熔炼炉、第一机械手、可旋转浇铸台、第二机械手、隧道炉、第三机械手以及锻压机；生产工艺包含以下步骤：
S1:预生产锡青铜阀体，以获取铸造参数和锻造参数；
S2：根据S1中获取的铸造参数，在熔炼炉中添加锡青铜合金，并将锡青铜合金融化；
S3：第一机械手的活动端具有舀勺，熔炼炉通过倾斜，将内部液态的锡青铜合金倾倒入第一机械手的舀勺中；
S4：可旋转浇铸台包括浇铸位置、开模位置、取件位置、合模位置；第一机械手自动将舀勺内的液态锡青铜合金注入浇铸位置上的浇铸模具中，以使液态锡青铜合金在浇铸模具中形成铸坯；
S5：根据S1中获取的铸造参数，可旋转浇铸台调整转速以使铸坯冷却成形；在可旋转浇铸台从浇铸位置旋转到开模位置的过程中，液态锡青铜合金凝固成固态铸坯；在可旋转浇铸台从开模位置旋转到取件位置的过程中，浇铸模具打开并将铸坯顶出；第二机械手自动夹取取件位置中的铸坯，并放入隧道炉中；
S6：隧道炉具有多段温度区，并根据S1获取的参数调整多段温度区的温度，在铸坯通过隧道炉的过程中，对铸坯进行二次加热，以使铸坯内部组织均匀化；
S7：在铸坯从隧道炉中送出时，铸坯的温度维持在可锻温度区间，第三机械手夹取从隧道炉中送出的铸坯，并送至锻压机中；
S8：锻压机根据S1获取的锻造参数对铸坯进行多向模锻，以提升铸件的力学性能。
与现有技术相比，本发明包括由熔炼炉、第一机械手、可旋转浇铸台、第二机械手、隧道炉、第三机械手以及锻压机组成的自动化生产线，并采用步骤S1预生产锡青铜阀体，根据实际需求模拟出生产锡青铜阀体所需的铸造参数、锻造参数；采用步骤S2设置合适的温度对锡青铜合金进行融化，采用步骤S3进行自动浇铸，采用步骤S4使液态锡青铜合金成型出铸坯形状；采用步骤S5使得铸坯具有一段凝固时间，凝固时间根据步骤S1获取的参数，通过转速来调节，并自动夹取并送至隧道炉，采用步骤S6对铸坯进行二次加热以及保温，以使铸坯内部的组织均匀化，采用步骤S7将可锻温度区间内的铸坯自动夹取至锻压机中，采用步骤S8对铸坯进行多向模锻，以提高铸坯的致密度，改进铸坯的力学性能；相较于传统基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，本发明在铸造工艺流动性好、可成形复杂结构的基础上，结合了锻造工艺，从而改善了铸坯内部气孔、缩孔等缺陷，提高了铸坯的力学性能；本发明各步骤的转运通过第一机械手、可旋转浇铸台、第二机械手以及第三机械手实现，从而提高了生产效率，有利于工人的身体健康，且能够控制各步骤的转运时间，进而控制液态锡青铜合金或铸坯在各步骤的温度，以使液态锡青铜合金达到合适的浇铸温度、铸坯达到合适的凝固程度、铸坯达到合适的锻造温度，进一步提高铸坯的质量，提高起力学性能；此外，通过预生产步骤以及多段温度区的隧道炉设置，有利于使铸坯的内部组织均匀化，减少内部的气孔、缩孔等缺陷，不但能进一步提高了铸坯的力学性能，而且能使铸坯送出隧道炉时达到维持在可锻温度区间，从而便于锻造工艺的进行。
本发明的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，在步骤S2包含以下子步骤：
S2.1：在熔炼炉中加入锡青铜合金原料；
S2.2：将熔炼炉的功率调至1/3-1/2，预热8-10分钟；
S2.3：将熔炼炉开启满功率，将炉内原料融化；
S2.4：待熔炼炉内的原料完全融化后，保持满功率3-5分钟；
S2.5：使用除渣剂清除铜液表面的残渣；
S2.6：使用红外测温仪使铜液温度控制在1000-1200℃。
通过上述步骤，使得锡青铜合金原料在熔炼炉得到充分融化，残渣少，且保证了液态锡青铜浇铸时的温度；通过控制温度的大小，控制氧化速度，降低金属的蒸发，减少金属的氧化烧损。
本发明的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其中所述可旋转浇铸台包括转盘；所述转盘上呈圆周状态分布有多个通孔；所述浇铸位置、开模位置、取件位置和合模位置分布于所述通孔上；所述浇铸位置和开模位置之间形成凝固区域，以使液态的锡青铜合金经过所述凝固区域时进行凝固成铸坯；所述合模位置和浇铸位置之间形成空模冷却区域。
通过上述设计，使得可旋转浇铸台上具有凝固区域和空模冷却区域，在可旋转浇铸台旋转的过程钟，使得液态的锡青铜合金有足够长的时间进行凝固定形，以便后续开模、顶出步骤的进行，在合模后，使得空模有足够长的时间进行冷却，以便下一次浇铸时，与液态的锡青铜合金形成温度差，便于液态的锡青铜合金的凝固。
本发明的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其中所述可旋转浇铸台包括支撑座；所述支撑座中固定连接有电机组件；所述转盘可旋转地连接于所述电机组件上；所述通孔中设有滑轨；所述浇铸模具包括固定连接于所述滑轨上的左半模和可滑动连接于所述滑轨上的右半模；所述可旋转浇铸台进一步包括设置于所述通孔下方且靠近所述右半模一侧的开模组件；所述开模组件包括L型支杆，以及通过转轴连接于所述L型支杆一端的活动杆；所述右半模下方固定连接有横向板体，所述横向板体一侧固定连接有竖向板体；所述支撑座上设有开模挡板，且所述开模挡板设置于所述开模位置下方；当浇铸模具经过所述开模位置，所述开模挡板从下端驱使所述活动杆转动，所述活动杆的上端通过横向板体驱使所述右半模朝远离左半模的方向移动；所述支撑座上设有合模挡板，且所述合模挡板设置于所述合模位置下方；所述合模挡板包括设置于上端的合模圆柱；当所述浇铸模具经过所述合模位置时，所述合模圆柱与所述竖向板体相接触，以驱使所述右半模复位。
通过上述设计，使得浇铸模具在经过开模位置时能够实现自动开模，在经过合模位置时能够自动合模，使得本发明的自动化程度更高。
本发明的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其中所述浇铸模具进一步包括设置于所述左半模和右半模底部的顶块；所述可旋转浇铸台进一步包括顶出组件；所述顶出组件设置于所述取件位置的下方；所述顶出组件包括设置于上端的顶出杆；当所述浇铸模具经过取件位置时，所述顶出杆上移，以驱动所述顶块将铸坯顶出；所述顶块的外部分布有三道纵向滑块；所述左半模底部设有两道第一纵向导轨，所述右半模底部设有一道第二纵向导轨；三道所述纵向滑块分别与两道第一纵向导轨以及一道第二纵向导轨相配合。
通过上述设计，使得浇铸模具在经过取件位置时，顶出组件能够自动顶出铸坯，以便于第三机械手夹取铸坯，使得本发明的自动化程度更高。
本发明的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，在步骤S5中：所述隧道炉包括连续设置的四段温区X1、X2、X3，且X1、X2、X3对应的四段温区温度分别为T1、T2、T3；
其中，前三段温区的长度满足：X1<X3<X2；
其中，前三段温区温度满足：T2<T3<T1。
通过上述设计，对尚处于半固态的铸坯进行保温均匀化处理，设置四段不同保温时长及温度大小的保温区间，使铸坯组织达到组织均匀化、晶粒细化以及球化的效果，为后续多向模锻提供理想铸坯，进而高质量成型锡青铜阀体。
本发明的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，第三段温区X3中设有温控装置，且温控装置通过模糊PID模块进行控温，模糊PID模块包括模糊控制器和PID控制器；第三段温区X3的温度均满足关系式：
式中，u为温区内的实际温度，e为实际温度与设定温度的偏差，k为采样序列，T为采样时间；
在模糊控制器中通过输入e，得到PID的比例系数Kp,积分系数Ki，微分系数Kd与，PID控制器基于Kp、Ki以及Kd调控实际温度。
通过模糊PID模块设计，使得温控装置较快完成收敛，并不存在明显的震荡现象，更少的震荡次数能增加隧道炉的使用寿命，温控装置稳态控制精度小于5℃，温度调节时间小于20s，高控制精度以及短温度调节时间，可以有效提升隧道炉的控制效率。
本发明的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，在步骤S8中：所述锻压机包括设置于内部的固定模具以及锻造模；所述固定模具包括用于固定铸坯的上凹模和下凹模；所述锻造模包括多个凸模；多个所述凸模分别从不同方向往复运动于所述固定模具中，以便对铸坯进行锻造。
通过上述设计，锻压机对铸坯进行多向模锻，得到的锻件纤维组织流线分布合理，组织致密度提高，显著提升其力学性能
本发明的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，步骤S1包含以下子步骤：
S1.1：对铸件进行三维实体造型；
S1.2：进行Procast网络划分；
S1.3：对铸件进行Procast温度场结果分析；
S1.4：将铸坯导入Deform网格；
S1.5：铸坯导入Deform网格初始温度；
S1.6：Deform设置环境温度曲线；
S1.7：Deform多向模锻仿真模拟。
通过上述预生产步骤，根据不同锡青铜阀体，获取不同的铸造参数和锻造参数，并通过熔炼炉、可旋转浇铸台、隧道炉和锻压机来执行，从而生产出力学性能较好的锡青铜阀体。
附图说明
图1为本发明的整体工艺排布的立体图；
图2为本发明的整体工艺排布的俯视图；
图3为本发明的局部工艺放大图；
图4为可旋转浇铸台的结构示意图；
图5为可旋转浇铸台的俯视图；
图6为可旋转浇铸台的侧视图；
图7为开模位置的结构示意图；
图8为合模位置的结构示意图；
图9为取件位置的结构示意图；
图10为隧道炉内四段温区长度以及对应温度的示意图；
图11为铸坯经过第一段温区X1时的显微组织状态图；
图12为铸坯经过第二段温区X2时的显微组织状态图；
图13为铸坯经过第三段温区X3时的显微组织状态图；
图14为铸坯经过第三段温区X3末期时的显微组织状态图；
图15为预生产的流程示意图；
图16为第三段温度区间X3采用模糊PID控制的输出温度曲线图；
图17为固定模具以及锻造模的结构示意图。
具体实施方式
在详细说明本发明的任何实施方式之前，应理解的是，本发明在其应用中并不限于以下描述阐述或以下附图图示的部件的构造和布置细节。本发明能够具有其他实施方式并且能够以各种方式实践或进行。另外，应理解的是，这里使用的措辞和术语出于描述的目的并且不应该被认为是限制性的。本文中使用“包括”或“具有”及其变型意在涵盖下文中陈列的条目及其等同物以及附加条目。除非另有指定或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变型被广泛地使用并且涵盖直接安装和间接的安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”不限于物理或机械的连接或联接。
并且，第一方面，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制；第二方面，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。
请参阅图1-17，一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，包括依次排布的熔炼炉1、第一机械手2、可旋转浇铸台3、第二机械手4、隧道炉5、第三机械手6以及锻压机7；生产工艺包含以下步骤：
S1:预生产锡青铜阀体，以获取铸造参数和锻造参数；
S2：根据S1中获取的铸造参数，在熔炼炉1中添加锡青铜合金，并将锡青铜合金融化；
S3：第一机械手2的活动端具有舀勺，熔炼炉1通过倾斜，将内部液态的锡青铜合金倾倒入第一机械手2的舀勺中；
S4：可旋转浇铸台3包括浇铸位置31、开模位置32、取件位置33、合模位置34；第一机械手2自动将舀勺21内的液态锡青铜合金注入浇铸位置31上的浇铸模具35中，以使液态锡青铜合金在浇铸模具35中形成铸坯；
S5：根据S1中获取的铸造参数，可旋转浇铸台3调整转速以使铸坯冷却成形；在可旋转浇铸台3从浇铸位置31旋转到开模位置32的过程中，液态锡青铜合金凝固成固态铸坯；在可旋转浇铸台3从开模位置32旋转到取件位置33的过程中，浇铸模具35打开并将铸坯顶出；第二机械手4自动夹取取件位置33中的铸坯，并放入隧道炉5中；
S6：隧道炉5具有多段温度区，并根据S1获取的参数调整多段温度区的温度，在铸坯通过隧道炉5的过程中，对铸坯进行二次加热，以使铸坯内部组织均匀化；
S7：在铸坯从隧道炉5中送出时，铸坯的温度维持在可锻温度区间，第三机械手6夹取从隧道炉5中送出的铸坯，并送至锻压机7中；
S8：锻压机7根据S1获取的锻造参数对铸坯进行多向模锻，以提升铸件的力学性能。
请继续参阅图1-9，本发明包括由熔炼炉1、第一机械手2、可旋转浇铸台3、第二机械手4、隧道炉5、第三机械手6以及锻压机7组成的自动化生产线，并采用步骤S1预生产锡青铜阀体，根据实际需求模拟出生产锡青铜阀体所需的铸造参数、锻造参数；采用步骤S2对锡青铜合金进行融化，采用步骤S3进行自动浇铸，采用步骤S4使液态锡青铜合金成型出铸坯形状；采用步骤S5使得铸坯具有一段凝固行程，并自动夹取并送至隧道炉5，采用步骤S6对铸坯进行二次加热以及保温，以使铸坯内部的组织均匀化，采用步骤S7将可锻温度区间内的铸坯自动夹取至锻压机7中，采用步骤S8对铸坯进行多向模锻，以提高铸坯的致密度，改进铸坯的力学性能；相较于传统基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，本发明在铸造工艺流动性好、可成形复杂结构的基础上，结合了锻造工艺，从而改善了铸坯内部气孔、缩孔等缺陷，提高了铸坯的力学性能；本发明各步骤的转运通过第一机械手2、可旋转浇铸台3、第二机械手4以及第三机械手6实现，从而提高了生产效率，有利于工人的身体健康，且能够控制各步骤的转运时间，进而控制液态锡青铜合金或铸坯在各步骤的温度，以使液态锡青铜合金达到合适的浇铸温度、铸坯达到合适的凝固程度、铸坯达到合适的锻造温度，进一步提高铸坯的质量，提高起力学性能；此外，通过预生产步骤以及多段温度区的隧道炉5设置，有利于使铸坯的内部组织均匀化，减少内部的气孔、缩孔等缺陷，不但能进一步提高了铸坯的力学性能，而且能使铸坯送出隧道炉5时达到维持在可锻温度区间，从而便于锻造工艺的进行。
本发明的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，在步骤S2包含以下子步骤：
S2.1：在熔炼炉1中加入锡青铜合金原料；
S2.2：将熔炼炉1的功率调至1/3-1/2，预热8-10分钟；
S2.3：将熔炼炉1开启满功率，将炉内原料融化；
S2.4：待熔炼炉1内的原料完全融化后，保持满功率3-5分钟；
S2.5：使用除渣剂清除铜液表面的残渣；
S2.6：使用红外测温仪使铜液温度控制在1000-1200℃。
实际生产中，通过实施上述步骤，使得锡青铜合金原料在熔炼炉1得到充分融化，残渣少，且保证了液态锡青铜浇铸时的温度。
本发明的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其中可旋转浇铸台3包括转盘36；转盘36上呈圆周状态分布有多个通孔361；浇铸位置31、开模位置32、取件位置33和合模位置34分布于通孔361上；浇铸位置31和开模位置32之间形成凝固区域362，以使液态的锡青铜合金经过凝固区域362时进行凝固成铸坯；合模位置34和浇铸位置31之间形成空模冷却区域363。
使用时，可旋转浇铸台3上具有凝固区域362和空模冷却区域363，在可旋转浇铸台3旋转的过程钟，使得液态的锡青铜合金有足够长的时间进行凝固定形，以便后续开模、顶出步骤的进行，在合模后，使得空模有足够长的时间进行冷却，以便下一次浇铸时，与液态的锡青铜合金形成温度差，便于液态的锡青铜合金的凝固。
请继续参阅图3-9，其中，可旋转浇铸台3包括支撑座37；支撑座37中固定连接有电机组件371；转盘36可旋转地连接于电机组件371上；通孔361中设有滑轨364；浇铸模具35包括固定连接于滑轨364上的左半模351和可滑动连接于滑轨364上的右半模352；可旋转浇铸台3进一步包括设置于通孔361下方且靠近右半模352一侧的开模组件38；开模组件38包括L型支杆381，以及通过转轴连接于L型支杆381一端的活动杆382；右半模352下方固定连接有横向板体353，横向板体353一侧固定连接有竖向板体354；支撑座37上设有开模挡板372，且开模挡板372设置于开模位置32下方；当浇铸模具35经过开模位置32，开模挡板372从下端驱使活动杆382转动，活动杆382的上端通过横向板体353驱使右半模352朝远离左半模351的方向移动；支撑座37上设有合模挡板373，且合模挡板373设置于合模位置34下方；合模挡板373包括设置于上端的合模圆柱3731；当浇铸模具35经过合模位置34时，合模圆柱3731与竖向板体354相接触，以驱使右半模352复位。
使用时，由电机组件371的运行控制转盘36转动，电机组件371由步骤S1获取的铸造参数决定，当需要铸造的锡青铜阀体体积较大时，电机组件371的转速较慢，反之则较快，使得转盘36在兼顾生产效率的同时，给予铸坯合适的凝固时间，进而使得铸坯到达开模位置32时已经具备合适的开模条件以及力学性能；浇铸模具35在经过开模位置32时，能够实现自动开模，在经过合模位置34时能够自动合模，使得本发明的自动化程度更高。
请继续参阅图3-9，其中，浇铸模具35进一步包括设置于左半模351和右半模352底部的顶块355；可旋转浇铸台3进一步包括顶出组件39；顶出组件39设置于取件位置33的下方；顶出组件39包括设置于上端的顶出杆391；当浇铸模具35经过取件位置33时，顶出杆391上移，以驱动顶块355将铸坯顶出；顶块355的外部分布有三道纵向滑块3551；左半模351底部设有两道第一纵向导轨3511，右半模352底部设有一道第二纵向导轨3521；三道纵向滑块3551分别与两道第一纵向导轨3511以及一道第二纵向导轨3521相配合。
使用时，浇铸模具35在经过取件位置33，顶出组件39能够自动顶出铸坯，以便于第三机械手6夹取铸坯，使得本发明的自动化程度更高。
请继续参阅图1、图2、图10，在步骤S6中：隧道炉5包括连续设置的四段温区X1、X2、X3，且X1、X2、X3对应的四段温度分别为T1、T2、T3；
其中，前三段温区的长度满足：X1<X3<X2；
其中，前三段温区温度满足：T2<T3<T1。
请进一步参阅图10，其中，前三段温区的长度以及温度设置原理为：铸坯加热时，首先应保证加热温度能满足始锻温度的区间，另外要保证一定的加热效率以及尽可能减少能耗。将加热过程分成三个阶段，第一阶段为急速加热段X1，即在相对少的时间内将铸坯加热至始锻温度下的预设温度，以保证铸坯不会产生过烧或过热等问题，此时隧道炉温度设置为T1；第二阶段为缓慢加热段X2，由于锡青铜合金始锻温度区间较窄，铸坯温度在接近始锻温度时保持缓慢加热以保证不超过始锻温度，同时降低变形抗力，创造良好的锻造温度条件，此时隧道炉温度设置为T2；第三阶段为保温段X3，此时隧道炉5温度设置为始锻温度区间某一温度(该锡青铜材料热变形行为研究所得)，使铸坯内外温度趋于理想始锻温度，最终获得理想铸坯，有利于锻打过程中材料应力均匀，提升锻件质量，总体关系满足T2<T3<T1,X1<X3<X2。
进一步的，对不同温区铸坯进行水冷以保留其高温组织，同一位置取样进行金相组织分析，显微组织状态如图11-14所示：
如图11所示，为铸坯经过第一段温区X1时的显微组织状态图，在图11中，铸坯的铸态组织处于初始状态；
如图12所示，为铸坯经过第二段温区X2时的显微组织状态图，在图12中，铸坯的组织逐渐均匀化；
如图13所示，为铸坯经过第三段温区X3时的显微组织状态图，在图13中，铸坯的组织开始球化；
如图14所示，为铸坯经过第段温区X3末期的显微组织状态图，在图14中，铸坯的组织进一步球化、均匀化；
对尚处于半固态的铸坯进行保温均匀化处理，设置X1、X2、X3以及X4四段不同保温时长及温度大小的保温温区，使铸坯组织达到组织均匀化、晶粒细化以及球化的效果，为后续多向模锻提供理想铸坯，进而高质量成型锡青铜阀体。
请继续参阅图16，其中，第三段温区X3中设有温控装置，且温控装置通过模糊PID模块进行控温，模糊PID模块包括模糊控制器和PID控制器；第三段温区X3的温度均满足关系式：
式中，u为温区内的实际温度，e为实际温度与设定温度的偏差，k为采样序列，T为采样时间；
在模糊控制器中通过输入e，得到PID的比例系数Kp,积分系数Ki，微分系数Kd与，PID控制器基于Kp、Ki以及Kd调控实际温度。
在实际使用中，对第三段温度区间X3采用模糊PID控制，得到的输出温度曲线如图16所示，由图可看出，模糊PID能保证系统较快完成收敛，并不存在明显的震荡现象，更少的震荡次数能增加隧道炉5的使用寿命。进一步的，温控系统稳态控制精度小于5℃，温度调节时间小于20s，高控制精度以及短温度调节时间，可以有效提升温控设备的控制效率。
请继续参阅图1、图2、图17，在步骤S8中：锻压机7包括设置于内部的固定模具71以及锻造模72；固定模具71包括用于固定铸坯的上凹模和下凹模；锻造模72包括多个凸模721；多个凸模721分别从不同方向往复运动于固定模具71中，以便对铸坯进行锻造。
使用时，铸坯被放置于下凹模的固定卡槽中，随着上凹模的下压，铸坯被完全固定；随后，多个凸模721分别从不同方向往复运动于固定模具71中，就本实施例而言，3个凸模721分别从铸坯的两端以及侧面对铸坯进行成型；通过对铸坯进行多向模锻，得到的锻件纤维组织流线分布合理，组织致密度提高，显著提升其力学性能。
请继续参阅图15，步骤S1包含以下子步骤：
S1.1：对铸件进行三维实体造型；
S1.2：进行Procast网络划分；
S1.3：对铸件进行Procast温度场结果分析；
S1.4：将铸坯导入Deform网格；
S1.5：铸坯导入Deform网格初始温度；
S1.6：Deform设置环境温度曲线；
S1.7：Deform多向模锻仿真模拟。
实际使用时，使用Solidworks对铸件进行三维实体造型，将模型导入Procast模拟，可以对铸坯的铸造过程进行分析和优化，研究模型的设计结果，例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置，冒口的位置和大小等；通过Procast可以准确地模拟型腔的浇注过程，精确地描述凝固过程，从而精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用，使得铸造加工出来的铸坯品质更佳；通过Deform进行锻造模拟，可以获取锻造参数，减少昂贵的现场试验成本，提高工模具设计效率，降低生产和材料成本，缩短新产品的研究开发周期。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其特征在于：包括依次排布的熔炼炉(1)、第一机械手(2)、可旋转浇铸台(3)、第二机械手(4)、隧道炉(5)、第三机械手(6)以及锻压机(7)；生产工艺包含以下步骤：
S1:预生产锡青铜阀体，以获取铸造参数和锻造参数；
S2：根据S1中获取的铸造参数，在熔炼炉(1)中添加锡青铜合金，并将锡青铜合金融化；
S3：第一机械手(2)的活动端具有舀勺，熔炼炉(1)通过倾斜，将内部液态的锡青铜合金倾倒入第一机械手(2)的舀勺中；
S4：可旋转浇铸台(3)包括浇铸位置(31)、开模位置(32)、取件位置(33)、合模位置(34)；第一机械手(2)自动将舀勺(21)内的液态锡青铜合金注入浇铸位置(31)上的浇铸模具(35)中，以使液态锡青铜合金在浇铸模具(35)中形成铸坯；
S5：根据S1中获取的铸造参数，可旋转浇铸台(3)调整转速以使铸坯冷却成形；在可旋转浇铸台(3)从浇铸位置(31)旋转到开模位置(32)的过程中，液态锡青铜合金凝固成固态铸坯；在可旋转浇铸台(3)从开模位置(32)旋转到取件位置(33)的过程中，浇铸模具(35)打开并将铸坯顶出；第二机械手(4)自动夹取取件位置(33)中的铸坯，并放入隧道炉(5)中；
S6：隧道炉(5)具有多段温度区，并根据S1获取的参数调整多段温度区的温度，在铸坯通过隧道炉(5)的过程中，对铸坯进行二次加热，以使铸坯内部组织均匀化；
S7：在铸坯从隧道炉(5)中送出时，铸坯的温度维持在可锻温度区间，第三机械手(6)夹取从隧道炉(5)中送出的铸坯，并送至锻压机(7)中；
S8：锻压机(7)根据S1获取的锻造参数对铸坯进行多向模锻，以提升铸件的力学性能。
2.根据权利要求1所述的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其特征在于，在步骤S2包含以下子步骤：
S2.1：在熔炼炉(1)中加入锡青铜合金原料；
S2.2：将熔炼炉(1)的功率调至1/3-1/2，预热8-10分钟；
S2.3：将熔炼炉(1)开启满功率，将炉内原料融化；
S2.4：待熔炼炉(1)内的原料完全融化后，保持满功率3-5分钟；
S2.5：使用除渣剂清除铜液表面的残渣；
S2.6：使用红外测温仪使铜液温度控制在1000-1200℃。
3.根据权利要求1所述的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其特征在于：所述可旋转浇铸台(3)包括转盘(36)；所述转盘(36)上呈圆周状态分布有多个通孔(361)；所述浇铸位置(31)、开模位置(32)、取件位置(33)和合模位置(34)分布于所述通孔(361)上；所述浇铸位置(31)和开模位置(32)之间形成凝固区域(362)，以使液态的锡青铜合金经过所述凝固区域(362)时进行凝固成铸坯；所述合模位置(34)和浇铸位置(31)之间形成空模冷却区域(363)。
4.根据权利要求3所述的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其特征在于：所述可旋转浇铸台(3)包括支撑座(37)；所述支撑座(37)中固定连接有电机组件(371)；所述转盘(36)可旋转地连接于所述电机组件(371)上；所述通孔(361)中设有滑轨(364)；所述浇铸模具(35)包括固定连接于所述滑轨(364)上的左半模(351)和可滑动连接于所述滑轨(364)上的右半模(352)；所述可旋转浇铸台(3)进一步包括设置于所述通孔(361)下方且靠近所述右半模(352)一侧的开模组件(38)；所述开模组件(38)包括L型支杆(381)，以及通过转轴连接于所述L型支杆(381)一端的活动杆(382)；所述右半模(352)下方固定连接有横向板体(353)，所述横向板体(353)一侧固定连接有竖向板体(354)；所述支撑座(37)上设有开模挡板(372)，且所述开模挡板(372)设置于所述开模位置(32)下方；当浇铸模具(35)经过所述开模位置(32)，所述开模挡板(372)从下端驱使所述活动杆(382)转动，所述活动杆(382)的上端通过横向板体(353)驱使所述右半模(352)朝远离左半模(351)的方向移动；所述支撑座(37)上设有合模挡板(373)，且所述合模挡板(373)设置于所述合模位置(34)下方；所述合模挡板(373)包括设置于上端的合模圆柱(3731)；当所述浇铸模具(35)经过所述合模位置(34)时，所述合模圆柱(3731)与所述竖向板体(354)相接触，以驱使所述右半模(352)复位。
5.根据权利要求4所述的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其特征在于：所述浇铸模具(35)进一步包括设置于所述左半模(351)和右半模(352)底部的顶块(355)；所述可旋转浇铸台(3)进一步包括顶出组件(39)；所述顶出组件(39)设置于所述取件位置(33)的下方；所述顶出组件(39)包括设置于上端的顶出杆(391)；当所述浇铸模具(35)经过取件位置(33)时，所述顶出杆(391)上移，以驱动所述顶块(355)将铸坯顶出；所述顶块(355)的外部分布有三道纵向滑块(3551)；所述左半模(351)底部设有两道第一纵向导轨(3511)，所述右半模(352)底部设有一道第二纵向导轨(3521)；三道所述纵向滑块(3551)分别与两道第一纵向导轨(3511)以及一道第二纵向导轨(3521)相配合。
6.根据权利要求1所述的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其特征在于，在步骤S6中：所述隧道炉(5)包括连续设置的四段温区X1、X2、X3，且X1、X2、X3对应的四段温度分别为T1、T2、T3；
其中，前三段温区的长度满足：X1<X3<X2；
其中，前三段温区温度满足：T2<T3<T1。
7.根据权利要求6所述的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其特征在于：第四段温区X4中设有温控装置，且温控装置通过模糊PID模块进行控温，模糊PID模块包括模糊控制器和PID控制器；第四段温区X4的温度均满足关系式：
式中，u为温区内的实际温度，e为实际温度与设定温度的偏差，k为采样序列，T为采样时间；
在模糊控制器中通过输入e，得到PID的比例系数Kp,积分系数Ki，微分系数Kd与，PID控制器基于Kp、Ki以及Kd调控实际温度。
8.根据权利要求1所述的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其特征在于，在步骤S8中：所述锻压机(7)包括设置于内部的固定模具(71)以及锻造模(72)；所述固定模具(71)包括用于固定铸坯的上凹模和下凹模；所述锻造模(72)包括多个凸模(721)；多个所述凸模(721)分别从不同方向往复运动于所述固定模具(71)中，以便对铸坯进行锻造。
9.根据权利要求1所述的一种基于锡青铜阀体的铸锻一体成形工艺，其特征在于，步骤S1包含以下子步骤：
S1.1：对铸件进行三维实体造型；
S1.2：进行Procast网络划分；
S1.3：对铸件进行Procast温度场结果分析；
S1.4：将铸坯导入Deform网格；
S1.5：铸坯导入Deform网格初始温度；
S1.6：Deform设置环境温度曲线；
S1.7：Deform多向模锻仿真模拟。
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