CN118180352A - 一种自动挤压铸造机及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及挤压铸造领域，具体公开了一种自动挤压铸造机，本发明的压铸装置通过第一驱动电机运转带动端面齿轮转动，端面齿轮转动同时带动齿轮和滚珠丝杆转动，使液态金属完全进入成型模具内，压板正好压紧上模；在完成液态金属注入的同时，又可以压紧上下模，完成压铸,本发明的压力调节装置通过第二驱动电机运转带动两个皮带轮同时转动，两个皮带轮同时转动带动两个第二滚珠丝杆同时转动，两个第二滚珠丝杆同时转动带动辅助压块移动至压板本体上，从而改变压板本体的对待压铸金属的压力，根据辅助压块本体距上模具中心位置的水平距离辅助调节压板本体的对待压铸金属的压力。
Description
技术领域
本发明涉及挤压铸造领域，具体公开了一种自动挤压铸造机及其控制方法。
背景技术
随着中国新能源汽车行业的蓬勃发展，挤压铸造生产工艺的不断进步，压铸行业对挤压铸造机的压射性能和功能提出了更新、更严格、和更复杂的要求。
挤压铸造的工作原理是将金属或合金升温至熔融态，不加处理注入到敞口模具中，立即闭合模具，让液态金属充分流动以充填模具，初步到达制件外部形状，随后施以高压，使温度下降已凝固的外部金属产生塑性变形，而内部的未凝固金属承受等静压，同步发生高压凝固，最后获得制件或毛坯的方法。
目前的挤压铸造机，液态金属注入到敞口模具中后，都是人工控制闭合模具，无法做到完成液态金属注入到敞口模具的同时，立即闭合模具，若闭合的不及时，对后续挤压铸造的毛坯质量有很大影响。
挤压铸造机在挤压过程中铸造压力的实时控制对提高铸件的质量和精度有着至关重要的作用，目前都是人工根据不同金属密度调节铸造压力，这需要很有经验工作人员才能完成，不利于新员工操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动挤压铸造机及其控制方法，用以解决上述背景技术中所面临的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种自动挤压铸造机，包括支撑装置，还包括设置在支撑装置上方的压铸装置，所述压铸装置的上方设有对称分布的两个压力调节装置；
所述压铸装置用于将液态金属注入模具的同时，立即闭合模具，并对金属外部施加压力；
所述压力调节装置用于协助压铸装置对充填模具的金属施以高压，使温度下降已凝固的外部金属产生塑性变形，而内部的未凝固金属承受等静压，获得毛坯铸件。
作为本发明方案的进一步描述，所述支撑装置包括支撑板，所述支撑板的顶部中间设有对称分布的两个挡板，所述挡板上开有长方形开口，每个所述挡板的一侧都设有对称分布的两个滑动杆，所述滑动杆的顶部固定有顶板，所述滑动杆固定在所述支撑板的顶部，所述支撑板的两侧都设有对称分布的两个支撑台，所述支撑台的顶部设有对称分布的两个第一安装板。
作为本发明方案的进一步描述，所述压铸装置包括蜗杆，所述蜗杆的两端分别与两块挡板转动连接，所述蜗杆的一侧设有第一驱动电机，所述第一驱动电机固定在位于一侧的挡板上，且所述第一驱动电机的输出轴贯穿挡板与蜗杆固定连接，所述蜗杆啮合有涡轮，所述涡轮与支撑板顶部转动连接，所述涡轮的上方固定有转动板，所述转动板的顶部设有端面齿轮，所述端面齿轮上方设有对称分布的两个齿轮，所述齿轮与挡板转动连接，且两个所述齿轮都与端面齿轮啮合，所述齿轮的侧方设有液态金属注入机构，所述液态金属注入机构上设有进料管，所述端面齿轮的顶部固定有第一滚珠丝杆，所述第一滚珠丝杆的另一端与顶板转动连接，所述第一滚珠丝杆上滑动设置有压板。
作为本发明方案的进一步描述，所述压板包括压板本体，所述压板本体与第一滚珠丝杆的滑动副固定连接，所述压板本体的两侧设有上模具，每个所述上模具的下方都设有下模具，所述压板本体的两端设有压力调节辅助板，所述压力调节辅助板顶部开设有压力调节辅助槽。
作为本发明方案的进一步描述，所述液态金属注入机构包括注入筒，所述注入筒通过固定杆固定在支撑板顶部，所述注入筒内设有注入螺杆，所述注入螺杆上设有螺旋片，所述螺杆的一端设有转动轴，所述转动轴贯穿注入筒的一端与齿轮固定连接，所述注入筒上开设有入料口，所述入料口与进料管连通，所述注入筒的另一端设有出料口，所述出料口与下模具连通。
作为本发明方案的进一步描述，所述压力调节装置包括对称分布的两个皮带轮和辅助压块，两个所述皮带轮分别与两个第一安装板转动连接，两个所述皮带轮上套设有皮带，其中一个所述皮带轮的侧方设有第二驱动电机，所述第二驱动电机固定在支撑台上，且所述第二驱动电机的输出轴与皮带轮固定连接，两个所述皮带轮都设有连接杆，所述连接杆贯穿第一安装板固定连接有第二滚珠丝杆，所述第二滚珠丝杆的两端分别与两个第一安装板转动连接，所述辅助压块的两侧分别与两个第二滚珠丝杆的滑动副固定连接。
作为本发明方案的进一步描述，所述辅助压块包括辅助压块本体，所述辅助压块本体的底部开设有安装槽，所述安装槽内设有一组阵列分布的活动杆，所述活动杆的一端与辅助压块本体底部活动连接，所述活动杆的另一端固定连接有安装架，所述活动杆上套设有弹簧，所述弹簧的一端与辅助压块本体固定连接，所述弹簧的另一端与安装架固定连接，所安装架上安装有可滚动的滚轮。
一种自动挤压铸造机的控制方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一、将压铸用的液态金属从进料管导入注入筒；
步骤二、启动第一驱动电机，将液态金属从注入筒内注射进入下模具内；
步骤三、当液态金属完全进液态金属，压板本体正好压紧上模具；
步骤四、根据注射金属的材料属性和液态金属从注入筒内注射进入下模具的注射速率，通过压力调节装置辅助调节压铸过程中上模具对金属的压力；
步骤五、压铸完成后，进行脱模。
作为本发明方案的进一步描述，所述步骤四的具体过程包括：
实时获取待压铸金属材料密度ρ，将ρ代入下式：
ρ＝αμ+βF； (1)
式中，μ为液态金属从注入筒内注射进入下模具的注射速率，F为当前液态金属所需压铸的压力，α、β为补偿系数；
获取第一驱动电机实时转速v，将第一驱动电机实时转速v代入下式得到液态金属从注入筒内注射进入下模具的注射速率μ：
μ＝k*v； (2)
式中，k为转换系数，v为第一驱动电机实时转速v；
将式代入式求的当前液态金属所需压铸的压力F；所述当前
液态金属所需压铸的压力F可通过下式获得：
式中，m为辅助压块本体的质量，L1为辅助压块本体距上模具中心位置的水平距离，L2为上模具中心位置距压板本体中心位置的水平距离；
通过式求出辅助压块本体距上模具中心位置的水平距离L1；
待压铸金属材料密度为ρ时，控制第二驱动电机带动第二滚珠丝杆转动，第二滚珠丝杆转动带动辅助压块本体在压板本体上移动到辅助压块本体距上模具中心位置水平距离为L1的位置。
本发明的有益效果：
1、本发明的压铸装置通过第一驱动电机运转带动蜗杆转动，蜗杆转动带动涡轮转动，涡轮转动带动端面齿轮转动，端面齿轮转动同时带动齿轮和滚珠丝杆转动，滚珠丝杆转动时通过滑动副带动压板沿滑动杆滑动，齿轮转动带动螺杆转动，螺杆转动带动螺旋片转动，螺旋片转动时将注入筒内的液态金属推向出料口,且液态金属完全进入成型模具内，压板正好压紧上模；在完成液态金属注入的同时，又可以压紧上下模，完成压铸。
2、本发明的压力调节装置通过第二驱动电机运转带动两个皮带轮同时转动，两个皮带轮同时转动带动两个第二滚珠丝杆同时转动，两个第二滚珠丝杆同时转动带动辅助压块移动至压板本体上，从而改变压板本体的对待压铸金属的压力，根据辅助压块本体距上模具中心位置的水平距离辅助调节压板本体的对待压铸金属的压力。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明自动挤压铸造机总体结构示意图；
图2是本发明自动挤压铸造机部分结构示意图；
图3是本发明自动挤压铸造机支撑装置结构示意图；
图4是本发明自动挤压铸造机压铸装置结构示意图；
图5是本发明自动挤压铸造机压板结构示意图；
图6是本发明自动挤压铸造机液态金属注入机构结构示意图；
图7是本发明自动挤压铸造机压力调节装置结构示意图；
图8是本发明自动挤压铸造机辅助压块结构示意图；
图9是本发明图8中A处放大结构示意图。
图中，1、支撑装置；2、压铸装置；3、压力调节装置；11、支撑板；12、挡板；13、长方形开口；14、滑动杆；15、顶板；16、支撑台；17、第一安装板；21、蜗杆；22、涡轮；23、转动板；24、端面齿轮；25、齿轮；26、液态金属注入机构；27、进料管；28、第一滚珠丝杆；29、压板；31、皮带轮；32、上套设有皮带；33、第二滚珠丝杆；34、辅助压块；261、注入筒；262、转动轴；263、螺杆；264、螺旋片；265、入料口；266、出料口；291、压板本体；292、上模具；293、压力调节辅助板；294、压力调节辅助槽；341、辅助压块本体；342、安装槽；343、活动杆；344、弹簧；345、安装架；346、滚轮。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2所示，一种自动挤压铸造机，包括支撑装置1，还包括设置在支撑装置1上方的压铸装置2，所述压铸装置2的上方设有对称分布的两个压力调节装置3；
所述压铸装置2用于将液态金属注入模具的同时，立即闭合模具，并对金属外部施加压力；
所述压力调节装置3用于协助压铸装置2对充填模具的金属施以高压，使温度下降已凝固的外部金属产生塑性变形，而内部的未凝固金属承受等静压，获得毛坯铸件。
请参阅图3所示，所述支撑装置1包括支撑板11，所述支撑板11的顶部中间设有对称分布的两个挡板12，所述挡板12上开有长方形开口13，每个所述挡板12的一侧都设有对称分布的两个滑动杆14，所述滑动杆14的顶部固定有顶板15，所述滑动杆14固定在所述支撑板11的顶部，所述支撑板11的两侧都设有对称分布的两个支撑台16，所述支撑台16的顶部设有对称分布的两个第一安装板17。
请参阅图4-图6所示，所述压铸装置2包括蜗杆21，所述蜗杆21的两端分别与两块挡板12转动连接，所述蜗杆21的一侧设有第一驱动电机，所述第一驱动电机固定在位于一侧的挡板12上，且所述第一驱动电机的输出轴贯穿挡板12与蜗杆21固定连接，所述蜗杆21啮合有涡轮22，所述涡轮22与支撑板11顶部转动连接，所述涡轮22的上方固定有转动板23，所述转动板23的顶部设有端面齿轮24，所述端面齿轮24上方设有对称分布的两个齿轮25，所述齿轮25与挡板12转动连接，且两个所述齿轮25都与端面齿轮24啮合，所述齿轮25的侧方设有液态金属注入机构26，所述液态金属注入机构26上设有进料管27，所述端面齿轮24的顶部固定有第一滚珠丝杆28，所述第一滚珠丝杆28的另一端与顶板15转动连接，所述第一滚珠丝杆28上滑动设置有压板29。
所述压板29包括压板本体291，所述压板本体291与第一滚珠丝杆28的滑动副固定连接，所述压板本体291的两侧设有上模具292，每个所述上模具292的下方都设有下模具，所述压板本体291的两端设有压力调节辅助板293，所述压力调节辅助板293顶部开设有压力调节辅助槽294。
所述液态金属注入机构26包括注入筒261，所述注入筒261通过固定杆固定在支撑板11顶部，所述注入筒261内设有注入螺杆263，所述注入螺杆263上设有螺旋片264，所述螺杆263的一端设有转动轴262，所述转动轴262贯穿注入筒261的一端与齿轮25固定连接，所述注入筒261上开设有入料口265，所述入料口265与进料管27连通，所述注入筒261的另一端设有出料口266，所述出料口266与下模具连通。
使用时，第一驱动电机转动带动蜗杆21转动，蜗杆21转动带动蜗轮22转动，蜗轮22转动带动转动板23转动，转动板23转动带动端面齿轮24转动，端面齿轮24转动带动齿轮25转动，齿轮25转动，齿轮25转动时通过转动轴262带动螺杆263转动，螺杆263转动时通过螺旋片264转动将液态金属注入下模具的模腔内部，端面齿轮24转动时还带动第一滚珠丝杆28转动，第一滚珠丝杆28转动的过程中带动压板29移动，压板29移动带动上模具292将下模具压合，且上模具于第一滚珠丝杆28的滑动副的连接处设有弹簧，使上模具有移动冗余量。
请参阅图7所示，所述压力调节装置3包括对称分布的两个皮带轮31和辅助压块34，两个所述皮带轮31分别与两个第一安装板17转动连接，两个所述皮带轮31上套设有皮带32，其中一个所述皮带轮31的侧方设有第二驱动电机，所述第二驱动电机固定在支撑台16上，且所述第二驱动电机的输出轴与皮带轮31固定连接，两个所述皮带轮31都设有连接杆，所述连接杆贯穿第一安装板17固定连接有第二滚珠丝杆33，所述第二滚珠丝杆33的两端分别与两个第一安装板17转动连接，所述辅助压块34的两侧分别与两个第二滚珠丝杆33的滑动副固定连接。
请参阅图8、图9所示，所述辅助压块34包括辅助压块本体341，所述辅助压块本体341的底部开设有安装槽342，所述安装槽342内设有一组阵列分布的活动杆343，所述活动杆343的一端与辅助压块本体341底部活动连接，所述活动杆343的另一端固定连接有安装架345，所述活动杆343上套设有弹簧344，所述弹簧344的一端与辅助压块本体341固定连接，所述弹簧344的另一端与安装架345固定连接，所安装架345上安装有可滚动的滚轮346。
使用时，第二驱动电机运转带动两个皮带轮31同时转动，两个皮带轮31同时转动带动两个第二滚珠丝杆33同时转动，两个第二滚珠丝杆33同时转动带动辅助压块34移动至压板本体291上，从而改变压板本体291的对待压铸金属的压力，根据辅助压块本体341距上模具292中心位置的水平距离辅助调节压板本体291的对待压铸金属的压力。
工作原理：
一种自动挤压铸造机的控制方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一、将压铸用的液态金属从进料管27导入注入筒261；
步骤二、启动第一驱动电机，将液态金属从注入筒261内注射进入下模具内；
步骤三、当液态金属完全进液态金属，压板本体291正好压紧上模具292；
步骤四、根据注射金属的材料属性和液态金属从注入筒261内注射进入下模具的注射速率，通过压力调节装置3辅助调节压铸过程中上模具292对金属的压力；
步骤五、压铸完成后，进行脱模。
所述步骤四的具体过程包括：
实时获取待压铸金属材料密度ρ，将ρ代入下式：
ρ＝αμ+βF； (1)
式中，μ为液态金属从注入筒261内注射进入下模具的注射速率，F为当前液态金属所需压铸的压力，α、β为补偿系数；
获取第一驱动电机实时转速v，将第一驱动电机实时转速v代入下式得到液态金属从注入筒261内注射进入下模具的注射速率μ：
μ＝k*v； (2)
式中，k为转换系数，v为第一驱动电机实时转速v；
将式2代入式1求的当前液态金属所需压铸的压力F；所述
当前液态金属所需压铸的压力F可通过下式获得：
式中，m为辅助压块本体341的质量，L1为辅助压块本体341距上模具292中心位置的水平距离，L2为上模具292中心位置距压板本体291中心位置的水平距离；
通过式3求出辅助压块本体341距上模具292中心位置的水平距离L1；
待压铸金属材料密度为ρ时，控制第二驱动电机带动第二滚珠丝杆33转动，第二滚珠丝杆33转动带动辅助压块本体341在压板本体291上移动到辅助压块本体341距上模具292中心位置水平距离为L1的位置。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种自动挤压铸造机，包括支撑装置(1)，其特征在于，还包括设置在支撑装置(1)上方的压铸装置(2)，所述压铸装置(2)的上方设有对称分布的两个压力调节装置(3)；
所述压铸装置(2)用于将液态金属注入模具的同时，立即闭合模具，并对金属外部施加压力；
所述压力调节装置(3)用于协助压铸装置(2)对充填模具的金属施以高压，使温度下降已凝固的外部金属产生塑性变形，而内部的未凝固金属承受等静压，获得毛坯铸件。
2.根据权利要求1所述的一种自动挤压铸造机，其特征在于，所述支撑装置(1)包括支撑板(11)，所述支撑板(11)的顶部中间设有对称分布的两个挡板(12)，所述挡板(12)上开有长方形开口(13)，每个所述挡板(12)的一侧都设有对称分布的两个滑动杆(14)，所述滑动杆(14)的顶部固定有顶板(15)，所述滑动杆(14)固定在所述支撑板(11)的顶部，所述支撑板(11)的两侧都设有对称分布的两个支撑台(16)，所述支撑台(16)的顶部设有对称分布的两个第一安装板(17)。
3.根据权利要求1所述的一种自动挤压铸造机,其特征在于，所述压铸装置(2)包括蜗杆(21)，所述蜗杆(21)的两端分别与两块挡板(12)转动连接，所述蜗杆(21)的一侧设有第一驱动电机，所述第一驱动电机固定在位于一侧的挡板(12)上，且所述第一驱动电机的输出轴贯穿挡板(12)与蜗杆(21)固定连接，所述蜗杆(21)啮合有涡轮(22)，所述涡轮(22)与支撑板(11)顶部转动连接，所述涡轮(22)的上方固定有转动板(23)，所述转动板(23)的顶部设有端面齿轮(24)，所述端面齿轮(24)上方设有对称分布的两个齿轮(25)，所述齿轮(25)与挡板(12)转动连接，且两个所述齿轮(25)都与端面齿轮(24)啮合，所述齿轮(25)的侧方设有液态金属注入机构(26)，所述液态金属注入机构(26)上设有进料管(27)，所述端面齿轮(24)的顶部固定有第一滚珠丝杆(28)，所述第一滚珠丝杆(28)的另一端与顶板(15)转动连接，所述第一滚珠丝杆(28)上滑动设置有压板(29)。
4.根据权利要求3所述的一种自动挤压铸造机,其特征在于，所述压板(29)包括压板本体(291)，所述压板本体(291)与第一滚珠丝杆(28)的滑动副固定连接，所述压板本体(291)的两侧设有上模具(292)，每个所述上模具(292)的下方都设有下模具，所述压板本体(291)的两端设有压力调节辅助板(293)，所述压力调节辅助板(293)顶部开设有压力调节辅助槽(294)。
5.根据权利要求3所述的一种自动挤压铸造机,其特征在于，所述液态金属注入机构(26)包括注入筒(261)，所述注入筒(261)通过固定杆固定在支撑板(11)顶部，所述注入筒(261)内设有注入螺杆(263)，所述注入螺杆(263)上设有螺旋片(264)，所述螺杆(263)的一端设有转动轴(262)，所述转动轴(262)贯穿注入筒(261)的一端与齿轮(25)固定连接，所述注入筒(261)上开设有入料口(265)，所述入料口(265)与进料管(27)连通，所述注入筒(261)的另一端设有出料口(266)，所述出料口(266)与下模具连通。
6.根据权利要求1所述的一种自动挤压铸造机,其特征在于，所述压力调节装置(3)包括对称分布的两个皮带轮(31)和辅助压块(34)，两个所述皮带轮(31)分别与两个第一安装板(17)转动连接，两个所述皮带轮(31)上套设有皮带(32)，其中一个所述皮带轮(31)的侧方设有第二驱动电机，所述第二驱动电机固定在支撑台(16)上，且所述第二驱动电机的输出轴与皮带轮(31)固定连接，两个所述皮带轮(31)都设有连接杆，所述连接杆贯穿第一安装板(17)固定连接有第二滚珠丝杆(33)，所述第二滚珠丝杆(33)的两端分别与两个第一安装板(17)转动连接，所述辅助压块(34)的两侧分别与两个第二滚珠丝杆(33)的滑动副固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种自动挤压铸造机,其特征在于，所述辅助压块(34)包括辅助压块本体(341)，所述辅助压块本体(341)的底部开设有安装槽(342)，所述安装槽(342)内设有一组阵列分布的活动杆(343)，所述活动杆(343)的一端与辅助压块本体(341)底部活动连接，所述活动杆(343)的另一端固定连接有安装架(345)，所述活动杆(343)上套设有弹簧(344)，所述弹簧(344)的一端与辅助压块本体(341)固定连接，所述弹簧(344)的另一端与安装架(345)固定连接，所安装架(345)上安装有可滚动的滚轮(346)。
8.一种如权利要求1-7任一所述的自动挤压铸造机的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一、将压铸用的液态金属从进料管(27)导入注入筒(261)；
步骤二、启动第一驱动电机，将液态金属从注入筒(261)内注射进入下模具内；
步骤三、当液态金属完全进液态金属，压板本体(291)正好压紧上模具(292)；
步骤四、根据注射金属的材料属性和液态金属从注入筒(261)内注射进入下模具的注射速率，通过压力调节装置(3)辅助调节压铸过程中上模具(292)对金属的压力；
步骤五、压铸完成后，进行脱模。
9.根据权利要求8所述的一种自动挤压铸造机的控制方法，其特征在于，所述步骤四的具体过程包括：
实时获取待压铸金属材料密度ρ，将ρ代入下式：
ρ＝αμ+βF； (1)
式中，μ为液态金属从注入筒(261)内注射进入下模具的注射速率，F为当前液态金属所需压铸的压力，α、β为补偿系数；
获取第一驱动电机实时转速v，将第一驱动电机实时转速v代入下式得到液态金属从注入筒(261)内注射进入下模具的注射速率μ：
μ＝k*v； (2)
式中，k为转换系数，v为第一驱动电机实时转速v；
将式(2)代入式(1)求的当前液态金属所需压铸的压力F；
所述当前液态金属所需压铸的压力F可通过下式获得：
式中，m为辅助压块本体(341)的质量，L1为辅助压块本体(341)距上模具(292)中心位置的水平距离，L2为上模具(292)中心位置距压板本体(291)中心位置的水平距离；
通过式(3)求出辅助压块本体(341)距上模具(292)中心位置的水平距离L1；
待压铸金属材料密度为ρ时，控制第二驱动电机带动第二滚珠丝杆(33)转动，第二滚珠丝杆(33)转动带动辅助压块本体(341)在压板本体(291)上移动到辅助压块本体(341)距上模具(292)中心位置水平距离为L1的位置。
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