專利名稱：低壓鑄造機(jī)及其液面加壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鑄造設(shè)備，具體說(shuō)是一種低壓鑄造機(jī)及其液面加壓控制系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
低壓鑄造是液體金屬在壓力作用下充填型腔，以形成鑄件的一種方法。由于所用 的壓力較低，所以叫做低壓鑄造。其工藝過(guò)程是在密封保溫爐中，通入干燥的壓縮空氣， 保溫爐內(nèi)設(shè)有升液管，金屬液在氣體壓力的作用下，沿升液管上升，通過(guò)澆口平穩(wěn)地進(jìn)入型 腔，并保持保溫爐內(nèi)液面上的氣體壓力，一直到鑄件完全凝固為止。然后解除液面上的氣體 壓力，使開(kāi)液管中未凝固的金屬液流入保溫爐，再由氣缸開(kāi)型并推出鑄件。低壓鑄造獨(dú)特 的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面1.液體金屬充型比較平穩(wěn)；2.鑄件成形性好，有利于形成輪 廓清晰、表面光潔的鑄件，對(duì)于大型薄壁鑄件的成形更為有利；3.鑄件組織致密，機(jī)械性能 高；4.提高了金屬液的工藝收得率，一般情況下不需要冒口，使金屬液的收得率大大提高， 收得率一般可達(dá)90%。此外，勞動(dòng)條件好；設(shè)備簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，也是低壓鑄 造的突出優(yōu)點(diǎn)。在低壓鑄造中，由于保溫爐內(nèi)液面高度隨著金屬液的減少而下降，此高度會(huì)影響 壓力，使升液管內(nèi)流量下降，因此正確控制對(duì)鑄型的充型和增壓是獲得良好鑄件的關(guān)鍵。鑒 于此，需要一套穩(wěn)定可靠的控制系統(tǒng)用于鑄造過(guò)程；也需要一低壓鑄造機(jī)能對(duì)液面進(jìn)行加 壓控制，獲得良好鑄件。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低壓鑄造機(jī)液面加壓控制系統(tǒng)，能在鑄 造過(guò)程中形成全自動(dòng)閉環(huán)控制。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種低壓鑄造機(jī)液面加壓控制系統(tǒng)，包括冷干機(jī)，空氣經(jīng)冷干機(jī)、進(jìn)排氣路輸入至 保溫爐，保溫爐內(nèi)金屬液在輸入壓力下沿升液管充填型腔，在所述進(jìn)排氣路上，進(jìn)排氣路包 括進(jìn)氣主路，在進(jìn)氣主路上依次設(shè)有第一過(guò)濾器、第一減壓閥、通斷閥；在第一過(guò)濾器與第 一減壓閥間設(shè)第一支路，該第一支路上設(shè)比例閥；在通斷閥與保溫爐內(nèi)設(shè)第二支路，該第二 支路上設(shè)排氣閥；保溫爐內(nèi)設(shè)壓力傳感器，所述傳感器將爐內(nèi)參數(shù)傳至控制器經(jīng)處理后，傳 至比例閥上。優(yōu)選地，在第一過(guò)濾器與第一減壓閥之間設(shè)有第二減壓閥，第一支路設(shè)于第二減 壓閥與第一減壓閥之間，所述第一減壓閥為精密減壓閥。優(yōu)選地，所述第一過(guò)濾器為精密過(guò)濾器，所述比例閥為氣_電比例閥。優(yōu)選地，所述第二支路上依次設(shè)手動(dòng)排氣閥、自動(dòng)排氣閥。優(yōu)選地，還包括人機(jī)界面，該人機(jī)界面與控制器連接。本實(shí)用新型配以觸摸式監(jiān)控顯示人機(jī)界面(PRO-FACE)及高精度的傳感器、可靠的氣動(dòng)比例閥及大流量精密減壓閥，實(shí)現(xiàn)整個(gè)氣控澆注過(guò)程的全自動(dòng)實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，使設(shè) 定的工藝曲線與實(shí)際的澆注曲線可以在屏幕上同時(shí)顯示，直接監(jiān)控每一次的澆注過(guò)程。本實(shí)用新型要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種低壓鑄造機(jī)，該鑄造機(jī)能對(duì)鑄造 過(guò)程實(shí)行全自動(dòng)實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，能最終得到良好的鑄件。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種低壓鑄造機(jī)，包括冷干機(jī)，與冷干機(jī)連接的控制柜，所述控制柜內(nèi)設(shè)有進(jìn)排氣 路，空氣經(jīng)冷干機(jī)、進(jìn)排氣路輸入至保溫爐，保溫爐內(nèi)設(shè)有升液管，升液管連接砂箱，在所述 進(jìn)排氣路上，進(jìn)排氣路包括進(jìn)氣主路，在進(jìn)氣主路上依次設(shè)有第一過(guò)濾器、第一減壓閥、通 斷閥；在第一過(guò)濾器與第一減壓閥間設(shè)第一支路，該第一支路上設(shè)比例閥；在通斷閥與保 溫爐內(nèi)設(shè)第二支路，該第二支路上設(shè)排氣閥；保溫爐內(nèi)設(shè)壓力傳感器，所述傳感器將爐內(nèi)參 數(shù)傳至控制器經(jīng)處理后，傳至比例閥上；所述控制柜上還設(shè)有人機(jī)界面，該人機(jī)界面與所述 控制器連接。優(yōu)選地，在第一過(guò)濾器與第一減壓閥之間設(shè)有第二減壓閥，第一支路設(shè)于第二減 壓閥與第一減壓閥之間，所述第一減壓閥為精密減壓閥。優(yōu)選地，所述第一過(guò)濾器為精密過(guò)濾器，所述比例閥為氣_電比例閥。優(yōu)選地，所述第二支路上依次設(shè)手動(dòng)排氣閥、自動(dòng)排氣閥。優(yōu)選地，所述升液管連接保溫箱，該保溫箱與砂箱之間設(shè)有分配板。本實(shí)用新型所涉及的低壓鑄造機(jī)由于能對(duì)保溫爐內(nèi)金屬液進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將相 關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)處理并加以調(diào)整，使實(shí)際壓力曲線與理想工藝曲線重合，整個(gè)鑄造 過(guò)程在全自動(dòng)閉環(huán)控制下進(jìn)行。使用本實(shí)用新型，能自動(dòng)完成泄漏補(bǔ)償及液面高度變化補(bǔ) 償，工藝重復(fù)再現(xiàn)性好；且多級(jí)加壓，滿足不同的工藝要求；另外，界面上具有機(jī)器工作狀 態(tài)與故障顯示及參數(shù)的設(shè)定修改等功能。

圖1為本實(shí)用新型涉及的低壓鑄造機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型所涉及的低壓鑄造機(jī)液面加壓控制系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型涉及的低壓鑄造機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，低壓鑄造機(jī)包括 冷干機(jī)1、控制柜2、保溫爐3、砂箱8。保溫爐3內(nèi)設(shè)有升液管4，壓縮空氣(從氣源10起) 經(jīng)過(guò)兩道過(guò)濾(油水分離)及冷干后經(jīng)控制系統(tǒng)引入保溫爐3，產(chǎn)生澆注所需的壓力。當(dāng)工 件較大時(shí)，在升液管4的頂部增加一個(gè)加熱保溫箱5，以進(jìn)一步穩(wěn)定金屬液的壓力，并保證 金屬液在保壓凝固過(guò)程中溫度不降低以便補(bǔ)縮，保溫箱5上方為一特殊材質(zhì)的分配板6，將 金屬液分為數(shù)路引入砂箱8，在分配板6與砂型之間，放置石棉襯墊7進(jìn)行密封。控制柜2 由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，根據(jù)工藝要求，將升液，充型，增壓，結(jié)晶等階段的壓力曲線與時(shí)間的函 數(shù)關(guān)系設(shè)定在計(jì)算機(jī)(控制器)中，形成理想壓力曲線。圖2為本實(shí)用新型所涉及的低壓鑄造機(jī)液面加壓控制系統(tǒng)的示意圖。由圖可知， 所述系統(tǒng)包括保溫爐3、進(jìn)排氣路、傳感器、控制器和人機(jī)界面9。傳感器設(shè)于保溫爐3內(nèi)， 能檢測(cè)爐內(nèi)金屬液在升液管4中的變化情況。所述傳感器為壓力傳感器，可獲得金屬液的實(shí)際壓力，并將該信息傳至控制器。所述壓力傳感器有第一、第二壓力傳感器22、23兩個(gè)， 有一壓力繼電器24和其中第一壓力傳感器22連接。進(jìn)排氣路由相連接的冷干機(jī)1和儲(chǔ)氣 罐11輸入，輸出終端為保溫爐3。在進(jìn)氣主氣路上，儲(chǔ)氣罐11與保溫爐3之間依次連接球 閥12、精密過(guò)濾器(第一過(guò)濾器13)、第二減壓閥14、氣控精密減壓閥(第一減壓閥15)、通 斷閥16。球閥12用于截?cái)嗷蚪油ü苈罚苓^(guò)濾器用于過(guò)濾空氣中的雜質(zhì)，設(shè)于儲(chǔ)氣罐11 與第二減壓閥14之間，且能除去較小的顆粒大小的雜質(zhì)，保證輸出氣體的質(zhì)量。減壓閥不 僅能降低壓力，同時(shí)使閥后壓力保持在一定范圍內(nèi)。精密減壓閥具有一定的高減壓比，由閥 后壓力進(jìn)行控制，即使在最大或者最小流量時(shí)它也應(yīng)該能夠?qū)φ饔没蛘叻醋饔每刂菩盘?hào) 做出響應(yīng)。本實(shí)用新型涉及的精密減壓閥由一氣_電比例閥21控制，該氣-電比例閥21 為氣動(dòng)比例先導(dǎo)閥，能使輸出壓力與輸入信號(hào)的變化成比例，達(dá)到對(duì)流量連續(xù)控制。氣-電 比例閥21連接著控制器，接收來(lái)自控制器的指令，控制器內(nèi)有預(yù)設(shè)參數(shù)，預(yù)設(shè)參數(shù)與實(shí)際 參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，并將處理信號(hào)反饋到氣_電比例閥21上，及時(shí)改變輸入壓力。精密減壓閥 接收來(lái)自比例閥的信號(hào)，在一定壓力范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出壓力，隨后通過(guò)通斷閥16，進(jìn)入保溫爐 3。通斷閥16由電磁式控制。氣-電比例閥21所在的第一支路還包括第三減壓閥19和第 二過(guò)濾器20。由第二減壓閥14輸出的壓力經(jīng)第三減壓閥19、第二過(guò)濾器20到達(dá)氣-電比 例閥21，并由遠(yuǎn)程控制器對(duì)比例閥的輸入進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。進(jìn)排氣路還設(shè)有排氣第二支路， 在通斷閥16與保溫爐3間的第二支路上設(shè)有自動(dòng)排氣閥18。也可以在第二支路上先設(shè)手 動(dòng)排氣閥17，再設(shè)自動(dòng)排氣閥18。在精密過(guò)濾器的輸出口，第一、第二減壓閥15、14的輸出 口，氣-電比例閥21的輸出口(即第一減壓閥15的輸入口)，第一壓力傳感器22的輸入口 分別設(shè)有電壓表，以監(jiān)測(cè)進(jìn)排氣路中各元件的工作情況。人機(jī)界面9連接著控制器，能顯示整個(gè)控制系統(tǒng)的監(jiān)控情況。另外，這也是個(gè)交互 界面，控制器連接著各設(shè)備，因此在人機(jī)界面9上還有機(jī)器工作狀態(tài)與故障顯示及參數(shù)的 設(shè)定修改等功能。根據(jù)時(shí)間和保溫爐內(nèi)的壓力值有一條理想的工藝曲線，預(yù)設(shè)在控制器內(nèi)。在鑄造 過(guò)程中，會(huì)形成一條實(shí)際的澆注曲線，將其與目標(biāo)值(即工藝曲線)比較，控制器據(jù)此給比 例閥發(fā)出指令，調(diào)節(jié)進(jìn)排氣路的輸出壓力，由此控制金屬液在保溫爐內(nèi)的加壓速率，整個(gè)控 制系統(tǒng)為全自動(dòng)閉環(huán)控制，采用PLC編程控制。低壓鑄造機(jī)工作過(guò)程為通過(guò)冷凍干燥并過(guò)濾好的壓縮空氣進(jìn)入儲(chǔ)氣罐11儲(chǔ)存待用。按照工藝要求設(shè)定 好澆注充型壓力曲線(工藝參數(shù))，打開(kāi)通斷閥16，關(guān)閉自動(dòng)排氣閥18，通過(guò)參數(shù)設(shè)定的數(shù) 值控制氣_電比例先導(dǎo)閥控制氣控精密減壓閥，使壓縮空氣通過(guò)精密過(guò)濾器、第二減壓閥 14、氣控精密減壓閥及通斷閥16進(jìn)入密閉的氣壓式保溫爐3，金屬液通過(guò)插入進(jìn)來(lái)的升液 管4按照預(yù)先設(shè)定好的加壓速率充填型腔，并在設(shè)定的壓力下保壓結(jié)晶凝固，自動(dòng)計(jì)時(shí)時(shí) 間到，關(guān)閉通斷閥16，關(guān)閉比例先導(dǎo)控制閥，然后打開(kāi)自動(dòng)排氣閥18，排空保溫爐3內(nèi)的高 溫壓縮空氣使升液管4內(nèi)的金屬液回到爐內(nèi)，再打開(kāi)型腔，取出鑄件，完成一個(gè)工作過(guò)程。 升壓速率的判定是由從爐體內(nèi)返回的壓力傳感器監(jiān)測(cè)的，它會(huì)實(shí)時(shí)和設(shè)定時(shí)間壓力數(shù)值做 比較，通過(guò)對(duì)保溫爐型腔的截面積與升液管高度的變化關(guān)系，計(jì)算出合適的補(bǔ)償壓力，并通 過(guò)數(shù)據(jù)處理后對(duì)進(jìn)排氣路作出控制數(shù)值的調(diào)整，使之實(shí)際加壓曲線和設(shè)定的曲線保持最大 程度的重合(控制精度)。進(jìn)排氣路由高精度比例閥進(jìn)行控制，保證了充型的實(shí)際情況與設(shè)置壓力曲線保持一致。本實(shí)用新型具有以下有益效果1)PLC作為控制核心，配以觸摸式監(jiān)控顯示人機(jī)界面(PRO-FACE)及高精度的傳感 器、可靠的氣動(dòng)比例先導(dǎo)閥及大流量精密減壓閥，實(shí)現(xiàn)整個(gè)氣控澆注過(guò)程的全自動(dòng)實(shí)時(shí)閉 環(huán)控制；2)設(shè)定的工藝曲線與實(shí)際的澆注曲線可以在屏幕上同時(shí)顯示，直接監(jiān)控每一次的 澆注過(guò)程；3)工藝重復(fù)再現(xiàn)性好，自動(dòng)完成泄漏補(bǔ)償及液面高度變化補(bǔ)償；4)多級(jí)加壓，滿足不同的工藝要求；5)界面上具有機(jī)器工作狀態(tài)與故障顯示及參數(shù)的設(shè)定修改等功能。
權(quán)利要求一種低壓鑄造機(jī)液面加壓控制系統(tǒng)，包括冷干機(jī)(1)，空氣經(jīng)冷干機(jī)(1)、進(jìn)排氣路輸入至保溫爐(3)，保溫爐(3)內(nèi)金屬液在輸入壓力下沿升液管(4)充填型腔，其特征是在所述進(jìn)排氣路上，進(jìn)排氣路包括進(jìn)氣主路，在進(jìn)氣主路上依次設(shè)有第一過(guò)濾器(13)、第一減壓閥(15)、通斷閥(16)；在第一過(guò)濾器(13)與第一減壓閥(15)間設(shè)第一支路，該第一支路上設(shè)比例閥；在通斷閥(16)與保溫爐(3)內(nèi)設(shè)第二支路，該第二支路上設(shè)排氣閥；保溫爐(3)內(nèi)設(shè)壓力傳感器，所述傳感器將爐內(nèi)參數(shù)傳至控制器經(jīng)處理后，傳至比例閥上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓鑄造機(jī)液面加壓控制系統(tǒng)，其特征是在第一過(guò)濾器 (13)與第一減壓閥(15)之間設(shè)有第二減壓閥(14)，第一支路設(shè)于第二減壓閥(14)與第一 減壓閥(15)之間，所述第一減壓閥(15)為精密減壓閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低壓鑄造機(jī)液面加壓控制系統(tǒng)，其特征是所述第一過(guò)濾器 (13)為精密過(guò)濾器，所述比例閥為氣-電比例閥(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低壓鑄造機(jī)液面加壓控制系統(tǒng)，其特征是所述第二支路上 依次設(shè)手動(dòng)排氣閥(17)、自動(dòng)排氣閥(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓鑄造機(jī)液面加壓控制系統(tǒng)，其特征是還包括人機(jī)界面 (9)，該人機(jī)界面(9)與控制器連接。
6.一種低壓鑄造機(jī)，包括冷干機(jī)(1)，與冷干機(jī)(1)連接的控制柜(2)，所述控制柜(2) 內(nèi)設(shè)有進(jìn)排氣路，空氣經(jīng)冷干機(jī)(1)、進(jìn)排氣路輸入至保溫爐(3)，保溫爐(3)內(nèi)設(shè)有升液管 (4)，升液管(4)連接砂箱(8)，其特征是在所述進(jìn)排氣路上，進(jìn)排氣路包括進(jìn)氣主路，在進(jìn) 氣主路上依次設(shè)有第一過(guò)濾器(13)、第一減壓閥(15)、通斷閥(16)；在第一過(guò)濾器(13)與 第一減壓閥(15)間設(shè)第一支路，該第一支路上設(shè)比例閥；在通斷閥(16)與保溫爐(3)內(nèi)設(shè) 第二支路，該第二支路上設(shè)排氣閥；保溫爐(3)內(nèi)設(shè)壓力傳感器，所述傳感器將爐內(nèi)參數(shù)傳 至控制器經(jīng)處理后，傳至比例閥上；所述控制柜⑵上還設(shè)有人機(jī)界面(9)，該人機(jī)界面(9) 與所述控制器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低壓鑄造機(jī)，其特征是在第一過(guò)濾器(13)與第一減壓閥 (15)之間設(shè)有第二減壓閥(14)，第一支路設(shè)于第二減壓閥(14)與第一減壓閥(15)之間， 所述第一減壓閥(15)為精密減壓閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低壓鑄造機(jī)，其特征是所述第一過(guò)濾器(13)為精密過(guò)濾 器，所述比例閥為氣_電比例閥(21)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低壓鑄造機(jī)，其特征是所述第二支路上依次設(shè)手動(dòng)排氣閥 (17)、自動(dòng)排氣閥(18)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低壓鑄造機(jī)，其特征是所述升液管(4)連接保溫箱(5)，該 保溫箱(5)與砂箱⑶之間設(shè)有分配板(6)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種低壓鑄造機(jī)及其液面加壓控制系統(tǒng)。所述低壓鑄造機(jī)在進(jìn)排氣路上，進(jìn)排氣路包括進(jìn)氣主路，在進(jìn)氣主路上依次設(shè)有第一過(guò)濾器、第一減壓閥、通斷閥；在第一過(guò)濾器與第一減壓閥間設(shè)第一支路，該第一支路上設(shè)比例閥；在通斷閥與保溫爐內(nèi)設(shè)第二支路，該第二支路上設(shè)排氣閥；保溫爐內(nèi)設(shè)壓力傳感器，所述傳感器將爐內(nèi)參數(shù)傳至控制器經(jīng)處理后，傳至比例閥上；所述控制柜上還設(shè)有人機(jī)界面，該人機(jī)界面與所述控制器連接。本實(shí)用新型所涉及的低壓鑄造機(jī)由于能對(duì)保溫爐內(nèi)金屬液進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)處理并加以調(diào)整，使實(shí)際壓力曲線與理想工藝曲線重合，整個(gè)鑄造過(guò)程在全自動(dòng)閉環(huán)控制下進(jìn)行。
文檔編號(hào)B22D18/04GK201684915SQ20102013752
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者毛建偉, 鄒海生 申請(qǐng)人:上海皮爾博格有色零部件有限公司