專利名稱：重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置本實用新型涉及一種金屬模壓力鑄造成型裝置，尤其是環(huán)盤形零件的輕合金金屬模重力 澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置。
技術(shù)背景整體式汽車鋁合金車輪是典型的環(huán)盤形零件，是汽車的重要安全和裝飾部件，其結(jié)構(gòu)和 形狀復(fù)雜，對機(jī)械性能和表面質(zhì)量有較高要求。如圖l是整體式汽車鋁合金車輪的正面圖， 圖2是整體式汽車鋁合金車輪圖1的A-A截面圖。如圖2所示整體式汽車鋁合金車輪的輪輞部 分和安裝盤位置有裝配要求，對直徑精度、軸向跳動精度和徑向跳動精度都有較高要求，這 就決定了用鑄造工藝成型的整體式汽車鋁合金車輪的輪輞和安裝盤部位必須經(jīng)過機(jī)加工工 序才能達(dá)到使用要求。因此在整體式汽車鋁合金車輪模具開發(fā)時要在輪輞和安裝盤部位放置 加工余量，如圖2虛線所示。整體式汽車鋁合金車輪的正面主要是滿足外觀要求，是否機(jī)加 工取決于車輪開發(fā)時要求的外觀效果。整體式汽車鋁合金車輪絕大部分都是無內(nèi)胎車輪，因 此輪輞部分的氣密性非常重要，必須100%經(jīng)過氣密性試驗。圖l、圖2所示為正面不機(jī)加工的 無內(nèi)胎整體式汽車鋁合金車輪。目前，公知的整體式汽車鋁合金車輪重力鑄造成型裝置，如圖3、圖4、圖5所示上模(6)、固定于鑄造機(jī)的上模固定板(3)上，下模(7)通過下模座(10)固定于鑄造機(jī)的下 機(jī)臺板(4)上，兩側(cè)模(8)、 (9)分別對應(yīng)地固定于鑄造機(jī)的兩側(cè)模固定板(2)上，利用 鑄造機(jī)油缸將上模(6)、下模(7)及側(cè)模(8)、 (9)相互密合成整體式汽車鋁合金車輪模 具的型腔(ZH)。在兩側(cè)模(8)、 (9)相互密合側(cè)面的一側(cè)設(shè)有澆鑄系統(tǒng)(ZHi)，以充型模 具的型腔(ZH)。在車輪安裝盤位置設(shè)有冒口 (ZH2)，利用冒口 (Z他)容置的合金溶液補(bǔ)充 型腔(ZH)內(nèi)合金溶液凝固時CiDi段的體積收縮量。在輪輞頂部設(shè)有邊冒口 (Z他)，利用邊 冒口 (ZH3)容置的合金溶液補(bǔ)充型腔(ZH)內(nèi)合金溶液凝固時BiAi段的體積收縮量。在邊 冒口 (ZH3)頂部均布設(shè)有四個開口 (ZH4)，以便合金溶液澆鑄時模具的排氣和觀察合金溶 液的充型情況。合金溶液充型完成后，合金溶液從Ci到Di和Bi到Ai兩個方向順序凝固，冒口(ZH2)和邊冒口 (ZH3)中容置的合金溶液在自身重力作用下分別對CiDi段和BiAi段補(bǔ)縮。 鋁合金密度小冒口 (ZH2)和邊冒口 (ZH3)中容置的合金溶液提供的補(bǔ)縮壓力相對較小(一 般為0.02 0.03MPa)，合金溶液凝固結(jié)晶晶粒較大。合金溶液在輪輞BiAi段的充型液流方向 與該段合金溶液凝固的方向相同，型腔(ZH)中BiAi段合金溶液的溫度分布是上低下高，不 利于合金溶液從Bi到Ai方向順序凝固，使輪輞部分的Bi處機(jī)加工后易產(chǎn)生縮松漏氣缺陷，導(dǎo) 致鑄件的報廢。邊冒口 (ZH3)要占用大量合金溶液，要安排專門的去冒口加工工序，降低 了合金溶液的利用率，增加了合金溶液的熔煉和機(jī)加成本。鑄件最終脫模是鑄造機(jī)的油缸帶 動上模固定板(3)將上模(6)和鑄件一起向上運(yùn)動，直到鑄造機(jī)打料塊(1)與鑄件邊冒 口 (ZH3)頂面接觸，上模(6)繼續(xù)向上運(yùn)動使鑄件從上模(6)脫下落入鑄造機(jī)接料盤(5) 中。因脫模力全部作用在輪輞邊冒口 (ZH3)頂面，鑄件溫度較高時鑄件冒口 (ZH2)的脫模 阻力較大，易造成安裝盤位置沿軸線方向偏移變形。此種變形對正面不要求機(jī)加工的整體式 汽車鋁合金車輪很難在后續(xù)工序中消除，嚴(yán)重影響車輪品質(zhì)。 發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有整體式汽車鋁合金車輪金屬模重力鑄造成型裝置的不足，本實用新型提供 一種新型的重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的用原重力鑄造機(jī)實現(xiàn)模具的開合取件等動作，對整體 式汽車鋁合金車輪的安裝盤位置設(shè)保溫冒口和冒口加壓裝置、上模設(shè)置頂出裝置、在模具澆 鑄系統(tǒng)的橫澆道處設(shè)置強(qiáng)水冷裝置。合金溶液在開放式重力澆鑄狀態(tài)下經(jīng)過澆鑄系統(tǒng)平穩(wěn)進(jìn)入型腔，模具兩側(cè)模澆鑄系統(tǒng)橫澆道處設(shè)置的強(qiáng)水冷裝置將澆鑄系統(tǒng)在橫澆道處的合金溶液 凝固，使鑄型中的合金溶液處于封閉的型腔中，冒口加壓裝置按事先設(shè)定的延時時間、加壓速度和保壓壓力開始向冒口頂面加壓保壓。型腔中的合金溶液在氣體壓力下沿ABCD的方向順序凝固。合金溶液凝固成鑄件后，鑄件在上模頂出裝置和冒口加壓裝置提供的兩個向下的作 用力下從上模上脫出。達(dá)到使鑄件凝結(jié)組織密致，脫模變形小，提高合金溶液的利用率和降 低機(jī)加工成本的效果。本實用新型的方案包括模具和經(jīng)改裝的通用重力鑄造機(jī)。所述的模具主要包括側(cè)模橫 澆道強(qiáng)水冷裝置、排氣塞、頂桿板和頂桿壓板、雙頭螺栓、導(dǎo)柱、頂桿板襯套、冒口加壓裝 置、復(fù)位桿、頂桿、液面探測頭、上模、下模座、下模、上下模合模銷、上模芯、冒口座、 陶瓷冒口套、冒口護(hù)圍、熱電偶、側(cè)模，上模通過導(dǎo)柱固定于鑄造機(jī)的上模固定板上，下模通過下模座固定于鑄造機(jī)的下機(jī)臺板上，兩側(cè)模分別對應(yīng)地固定于鑄造機(jī)的兩側(cè)模固定板 上；所述模具利用鑄造機(jī)油缸將上模、下模及側(cè)模相互密合成模具的型腔，在兩側(cè)模相互密 合側(cè)面的一側(cè)設(shè)有澆鑄系統(tǒng)，在中間位置設(shè)有冒口；在所述模具的兩側(cè)模澆鑄系統(tǒng)的橫澆道 位置有將橫澆道處的合金溶液迅速凝固的側(cè)模橫澆道強(qiáng)水冷裝置;在所述模具的上模頂面均 布設(shè)置若干根合金溶液充型過程中排出模具型腔中氣體的排氣塞和兩個探測合金溶液位置 的液面探測頭；在所述模具的上模頂面安裝有與鑄造機(jī)上模固定板連接的導(dǎo)柱和將鑄件從上 模上頂出的頂出裝置；在所述模具的上模芯上安裝有冒口座、保溫冒口裝置和冒口補(bǔ)壓裝置； 在所述模具的冒口加壓裝置的加壓機(jī)座上設(shè)有進(jìn)氣管和排氣管及中心進(jìn)氣管。所述的側(cè)模橫澆道強(qiáng)水冷裝置是在兩側(cè)模澆鑄系統(tǒng)的橫澆道位置各設(shè)一方型鑲件，在鑲 件相鄰兩側(cè)面各加工兩個互相連通的圓孔，再將圓孔的端面堵焊，使鑲件內(nèi)形成倒"L"型 水道，在水道的兩端設(shè)管嫘紋連接管接頭，管接頭分別與進(jìn)水管和出水管連接，進(jìn)水管連接 電磁止通閥來控制冷卻水的通斷；鑲件通過在側(cè)模上加工的方形臺階孔和拉板及嫘栓固定在 側(cè)模上。鑲件的側(cè)壁直接與側(cè)模鑄系統(tǒng)橫澆道位置的合金溶液接觸，鑲件內(nèi)的水道通入冷卻 水時能迅速將橫澆道處的合金溶液凝固，使鑄型中的合金溶液處于封閉的型腔中。所述的液面探測頭主要包括絕緣陶瓷套、導(dǎo)電鋼芯；液面探測頭通過上模上加工的沉臺 孔和壓板及嫘栓固定在上模上，液面探測頭的導(dǎo)電鋼芯伸入型腔頂面；上模上設(shè)置的兩個液 面探測頭與24伏的安全電源、報警器、信號發(fā)生器串聯(lián)構(gòu)成探測合金溶液位置的液面探測裝 置。當(dāng)合金溶液充型到模具型腔頂面時，兩個液面探測頭被合金溶液接通，報警器發(fā)出報警， 信號發(fā)生器發(fā)出信號給指定元件。所述模具的上模頂面安裝若干根導(dǎo)柱，導(dǎo)柱一端通過雙頭嫘栓與上模連接，另一端與鑄 造機(jī)上模固定板連接。導(dǎo)柱即有連接上模與鑄造機(jī)上模固定板的作用又為頂出裝置的上下滑 動提供導(dǎo)向作用。所述上模的頂出裝置主要包括頂桿板和頂桿壓板、頂桿板襯套、若干根頂桿和復(fù)位桿， 頂桿板和頂桿壓板通過頂桿板襯套沿導(dǎo)柱上下滑動，頂桿板和頂桿壓板上固定的頂桿和復(fù)位 桿貫穿上模；復(fù)位桿的位置與上下模合模銷孔位置重合，上模與下模合模時復(fù)位桿正好落入 上下模合模銷的頂面帶動頂桿板和頂針復(fù)位。所述的保溫冒口裝置主要包括陶瓷冒口套、冒口護(hù)圍；陶瓷冒口套固定在補(bǔ)壓機(jī)座和冒 口護(hù)圍之間，陶瓷冒口套有很好的保溫效果，確保冒口中容置的合金溶液最后凝固；補(bǔ)壓氣 體過濾芯通過石棉墊頂緊陶瓷冒口套頂面，使陶瓷冒口套的底面凸出冒口護(hù)圍的底面2毫米， 因石棉墊是可壓縮的，確保了裝好冒口加壓裝置和陶瓷冒口套的冒口護(hù)圍通過螺栓固定在冒 口座上時陶瓷冒口套底面與冒口座頂面的貼合；陶瓷冒口套底面內(nèi)孔直徑比冒口座頂面內(nèi)孔 直徑小l毫米，避免了陶瓷冒口套與冒口座貼合處產(chǎn)生倒鉤影響脫模；在加壓機(jī)座與冒口護(hù) 圍、冒口護(hù)圍與冒口座的配合位加高溫密封墊密封；冒口座通過蠊栓固定在上模芯上，冒口 座側(cè)壁設(shè)熱電偶測量鑄件凝固過程中冒口底部的溫度來確定開模時間。所述的冒口加壓裝置的加壓機(jī)座的進(jìn)氣孔一端設(shè)管嫘紋與管接頭l、保溫管、電加熱器、 壓傳感器l、電磁閥l、針閥依次連接；壓傳感器l、電磁閥l和針閥實現(xiàn)對通入冒口中加壓氣體的加壓速度和冒口中氣體壓力大小的調(diào)節(jié)；電加熱器和保溫管實現(xiàn)對通入冒口中加壓氣體 的加熱和保溫，從而使通入冒口中的加壓氣體是高溫氣體，以次來提高冒口中容置合金溶液的補(bǔ)縮能力。所述的冒口加壓裝置的加壓機(jī)座進(jìn)氣孔的另一端焊接排氣嘴，中心部位安裝氣體過濾芯 和不銹鋼過濾網(wǎng)。排氣嘴是底面堵焊兩側(cè)各開兩個排氣孔的鋼管；氣體過濾芯中間部位加工 均布的排氣小孔；排氣嘴、氣體過濾芯和不銹鋼過濾網(wǎng)實現(xiàn)加壓氣體是彌散的通入冒口中合 金溶液的頂面加壓；如此能大大減小冒口中容置的合金溶液受加壓氣體的影響表面提前凝固 結(jié)殼，從而影響合金溶液壓力的傳遞，降低合金溶液在壓力下結(jié)晶凝固的效果。所述的冒口補(bǔ)壓裝置的加壓機(jī)座中心進(jìn)氣孔一端焊接中心鋼管深入陶瓷冒口套內(nèi)，實現(xiàn) 對冒口內(nèi)剩余合金溶液的冷卻和加速冒口中己凝固合金溶液的收縮，減小冒口中心脫模阻 力；另一端設(shè)管嫘紋與管接頭2、電磁閥2和壓傳感器2連接，電磁閥2和壓傳感器2實現(xiàn)對鑄 件脫模時加在冒口內(nèi)氣體壓力大小的調(diào)節(jié)，從而控制鑄件脫模時冒口內(nèi)氣體作用在安裝盤上 脫模力的大小。所述的中央冒口座的側(cè)壁設(shè)熱電偶測量鑄件凝固過程中冒口底部的溫度，當(dāng)熱電偶測得 鑄件凝固過程中冒口底部的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時發(fā)出信號給指定元件動作，以提高鑄造過程的 自動化程度。本實用新型的有益效果是，合金溶液在開放式重力澆鑄狀態(tài)平穩(wěn)進(jìn)入型腔，有效減少在 充型過程中產(chǎn)生巻氣、夾渣等缺陷；合金溶液在冒口加壓裝置提供0.8 1.3MPa氣體壓力的 封閉型腔中順序凝固成鑄件，使鑄件比普通重力鑄造的凝結(jié)組織致密，機(jī)械性能和表面質(zhì)量 好;鑄件在圓周均布的若干根頂桿和冒口加壓裝置提供的氣體壓力作用下脫模，脫模力均勻， 鑄件脫模變形小，尤其是能有效減小鑄件安裝盤軸向偏移變形；模具在現(xiàn)有鑄造機(jī)上生產(chǎn)， 設(shè)備改造調(diào)整費(fèi)用低，結(jié)構(gòu)簡單。


圖6是本實用新型模具圖7的C-C截面視圖；圖7是本實用新型模具俯視圖；圖8是圖7中D的放大圖； 圖9是圖7的E-E截面圖；圖10是圖7中F的放大圖；圖ll是本實用新型冒口加壓裝置氣動系統(tǒng)圖；圖12是本實用新型冒口氣體加壓過程工藝曲線圖；圖13是本實用新型整體主視以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 本實用新型重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置包括模具和經(jīng)改裝的通用重力鑄造機(jī)。如圖6、圖7所示模具主要包括(11)側(cè)模橫澆道強(qiáng)水冷裝置、(12)排氣塞、(13)頂 桿板和頂桿壓板、(14)雙頭螺栓、(15)導(dǎo)柱、(16)頂桿板襯套、(17)冒口加壓裝置、(18) 復(fù)位桿、(19)頂桿、(20)液面探測頭、(21)上模、(22)下模座、(23)下模、(24)上下 模合模銷、(25)上模芯、(26)冒口座、(27)陶瓷冒口套、(28)冒口護(hù)圍、(29)熱電偶、 (30) (31)側(cè)模、以及模具的型腔(ZHa)、澆鑄系統(tǒng)(ZHai)和冒口 (ZHa2)。如圖6、圖7、圖8所示側(cè)模橫澆道強(qiáng)水冷裝置(11)是通過在兩側(cè)模(30)、 (31)澆 鑄系統(tǒng)(ZHm)的橫澆道位置各設(shè)一方型鑲件(35)。在鑲件(35)相鄰兩側(cè)面各加工兩個 互相連通的圓孔，再將圓孔的端面堵焊，使鑲件內(nèi)形成倒"L"型水道，在水道的兩端設(shè)管 螺紋連接管接頭。水道的兩端通過管接頭分別與進(jìn)水管和出水管連接，進(jìn)水管連接電磁止通 閥來控制冷卻水的通斷。鑲件(35)通過在側(cè)模上加工的方形臺階孔和拉板(33)及螺栓(34) 固定在側(cè)模上。在側(cè)模澆鑄系統(tǒng)(ZHai)的橫澆道位置設(shè)強(qiáng)水冷裝置是為了能在僥鑄完成后 迅速將橫澆道處的合金溶液凝固，使模具型腔中的合金溶液處于封閉狀態(tài)，以便冒口加壓裝 置(17)加壓，使模具型腔中的合金溶液在壓力下結(jié)晶凝固。如圖6、圖7所示上模(21)型腔的頂面節(jié)圓位置設(shè)液面探測頭(20)。液面探測頭(20) 如圖九所示，包括(36)絕緣陶瓷套、(37)導(dǎo)電鋼芯組成。液面探測頭(20)通過上模(21) 上加工的沉臺孔和壓板(39)及螺栓(38)固定在上模(21)上。上模(21)上設(shè)置的兩個 液面探測頭(20)與24伏的安全電源、報警器、信號發(fā)生器串聯(lián)組成液面探測裝置。模具充 型過程中當(dāng)合金溶液到達(dá)型腔頂面時，兩個液面探測頭(20)被接通，報擎器發(fā)出報警，信 號發(fā)生器發(fā)出信號給指定元件。如圖6所示上模(21)頂面均布設(shè)置若干根排氣塞(12)，合金溶液沖型過程中順利排出模具型腔中的氣體。如圖6、圖13所示導(dǎo)柱(15) —端通過雙頭螺栓(14)與上模(21)連接，另一端與 鑄造機(jī)上模固定板(3)連接。如圖6、圖7所示上模(21)頂面均布設(shè)置若干根頂桿(19)，頂桿(19)固定在頂桿 板和頂桿壓板(13)上貫穿上模(21)，頂桿板和頂桿壓板(13)通過頂桿板襯套(16)沿 導(dǎo)柱(15)上下滑動，從而帶動頂桿(19)動作。頂桿板和頂桿壓板(13)上設(shè)復(fù)位桿(18), 復(fù)位桿(18)的位置與上下模合模銷孔位置重合，上模(21)的合模銷孔加工成通孔，孔徑 略大于復(fù)位桿直徑。當(dāng)上模(21)與下模(23)合模時復(fù)位桿(18)正好落入上下模合模銷 (24)的頂面，實現(xiàn)對頂桿板和頂桿壓板(13)及頂桿(19)的復(fù)位。如圖6所示對壁厚均勻的輪輞AB部位，通過上模(21)和側(cè)模(30) (31)對應(yīng)位置 給上下不同大小的加工余量使鑄件的壁厚從A2至B2梯增1. 5 2. 2毫米，使鑄件的壁厚適合從A2到B2方向順序凝固的要求。如圖6、圖7、圖ll所示冒口加壓裝置(17)包括(40)加壓機(jī)座、(41)石棉墊、(42) 排氣嘴、(43)不銹鋼過濾網(wǎng)、(44)氣體過濾芯、(45)管接頭l、 (46)中心鋼管、(47)保 溫管、(48)管接頭2、 (49)中心進(jìn)氣管、(50)管接頭3、 (51)側(cè)排氣管、(52)高溫密封 墊、(53)針閥、(54)電磁閥l、 (55)壓力傳感器l、 (56)電加熱器、(57)電磁閥2、 (58) 壓力傳感器2、 (59)電磁閥3。加壓機(jī)座(40)頂面周邊位置設(shè)進(jìn)氣孔和排氣孔，中心位置 設(shè)中心進(jìn)氣孔。進(jìn)氣孔一端設(shè)管螺紋與管接頭l (45)連接，另一端焊接排氣嘴(42)。排氣 嘴(42)是底面堵焊兩側(cè)各開兩個排氣孔的鋼管，排氣嘴(42)能使加壓氣體延圓周方向進(jìn) 入加壓機(jī)座(40)的內(nèi)腔。排氣孔是在加壓機(jī)座(40)上加工一橫向的孔與一豎向的孔連接 組成，橫向的孔一端堵焊，豎向的孔一端設(shè)管嫘紋與管接頭3 (50)連接。中心進(jìn)氣孔一端 設(shè)管嫘紋與管接頭2 (48)連接，另一端焊接中心鋼管(46)深入陶瓷冒口套(27)內(nèi)。氣 體過濾芯(44)通過蠊栓與加壓機(jī)座(40)連接，不銹鋼過濾網(wǎng)(43)固定在加壓氣體過濾 芯(44)上，氣體過濾芯(44)中間部位加工均布的排氣小孔，加壓氣體經(jīng)不銹鋼過濾網(wǎng)(43) 和氣體過濾芯(44)彌散的進(jìn)入冒口 (ZHa2)頂面加壓。加壓機(jī)座(40)通過螺栓與冒口護(hù) 圍(28)連接。陶瓷冒口套(27)固定在加壓機(jī)座(40)和冒口護(hù)圍(28)之間，陶瓷冒口 套(27)有很好的保溫效果，確保冒口 (ZHa2)中容置的合金溶液最后凝固。加壓氣體過濾 芯(44)通過石棉墊(41)頂緊陶瓷冒口套(27)，使陶瓷冒口套(27)的底面凸出冒口護(hù) 圍(28)的底面2毫米。裝好冒口加壓裝置(17)和陶瓷冒口套(27)的冒口護(hù)圍(28)通 過螺栓固定在冒口座(26)上，因石棉墊(41)是可壓縮的，確保了陶瓷冒口套(27)底面 與冒口座(26)頂面的貼合。陶瓷冒口套(27)底面內(nèi)孔直徑比冒口座(26)頂面內(nèi)孔直徑 小1毫米，避免了陶瓷冒口套(27)與冒口座(26)貼合處產(chǎn)生倒鉤影響脫模。在加壓機(jī)座(40)與冒口護(hù)圍(28)、冒口護(hù)圍(28)與冒口座(26)的配合位加高溫密封墊(52)密 封。冒口座(26)通過媒栓固定在上模芯(25)上，冒口座(26)側(cè)壁設(shè)熱電偶(29)測量 鑄件凝固過程中冒口底部的溫度來確定開模時間。如圖ll冒口加壓裝置氣動系統(tǒng)圖所示恒壓氣源經(jīng)針閥(53)、電磁閥(54)、壓傳感器(55)、電加熱器(56)、保溫管(47)、管接頭l (45)與加壓機(jī)座(40)的側(cè)進(jìn)氣孔連接實 現(xiàn)對冒口 (ZHa2)的加壓。加壓氣體經(jīng)電加熱器(56)加熱后，通過保溫管(47)進(jìn)入加壓 機(jī)座(40)內(nèi)，經(jīng)不銹鋼過濾網(wǎng)(43)和氣體過濾芯(44)彌散的通入冒口 (ZHa2)頂面加7壓。如此能有效防止冒口 (ZHa2)中容置的合金溶液受加壓氣體的影響表面凝固，從而影響 合金溶液壓力的傳遞，降低合金溶液在壓力下結(jié)晶凝固的效果。針閥(53)、電磁閥l (54) 和壓傳感器l (55)調(diào)節(jié)控制冒口加壓裝置中氣體的增壓速度及實現(xiàn)對冒口 (ZHa2)內(nèi)氣體 保壓壓力的調(diào)節(jié)。電磁閥3 (59)、側(cè)排氣管(51)經(jīng)管接頭3 (50)與加壓機(jī)座(40)側(cè)排 氣孔連接實現(xiàn)對冒口 (ZHa2)內(nèi)氣體的卸壓和排氣。冒口 (ZHa2)內(nèi)氣體壓力的調(diào)節(jié)如圖十 二冒口氣體加壓過程工藝曲線圖所示，圖中0到ti是延時時間，abc段為氣體加壓過程，cd 段為氣體保壓過程，de段為氣體卸壓過程。通過電器控制對abcd段的氣體加壓保壓過程可根 據(jù)模具型腔中合金溶液的凝固情況實現(xiàn)分段加壓保壓控制。恒壓氣源經(jīng)電磁閥2 (57)、壓傳 感器2 (58)、中心進(jìn)氣管(49)、管接頭2 (48)與加壓機(jī)座(40)中心進(jìn)氣孔連接實現(xiàn)對冒 口 (ZHa2)內(nèi)剩余的合金溶液吹氣冷卻和加壓脫模功能。由電磁閥2 (57)和壓傳感器2 (58) 實現(xiàn)對鑄件脫模時加在冒口 (ZHa2)內(nèi)氣體壓力大小的調(diào)節(jié)來控制安裝盤脫模力的大小。如圖13所示改裝目前通用的重力鑄造機(jī)，在鑄造機(jī)的上模固定板(3)上安裝型程開 關(guān)觸頭(59)，在鑄造機(jī)的打料塊固定板(60)上安裝型程開關(guān)(61);在鑄造機(jī)的上模固定 板(3)上加工電加熱器(56)的固定位置；將液面探測頭(20)和側(cè)模橫澆道強(qiáng)水冷裝置 (11)及冒口加壓裝置(17)的電器控制部分并入鑄造機(jī)的電器控制系統(tǒng)，使各相互動作實 現(xiàn)自動控制。本實用新型的動態(tài)使用過程如下.-如圖6、圖13所示上模(21)固定于鑄造機(jī)的上模固定板(3)上，下模(23)通過下 模座(22)固定于鑄造機(jī)的下機(jī)臺板(4)上，兩側(cè)模(30)、 (31)分別對應(yīng)地固定于鑄造 機(jī)的兩側(cè)模固定板(2)上，利用鑄造機(jī)的油缸將上模(21)、下模(23)及側(cè)模(30)、 (31) 相互密合成整體式汽車鋁合金車輪模具的型腔(ZHa)，復(fù)位桿(18)落入上下模合模銷(24) 的頂面，實現(xiàn)對頂桿板和頂桿壓板(13)及頂桿(19)的復(fù)位。在兩側(cè)模(30)、 (31)相互 密合側(cè)面的一側(cè)設(shè)有澆鑄系統(tǒng)(ZHai),以充型模具的型腔(ZHa),在安裝盤位置設(shè)有冒口(ZHa2)，利用冒口 (ZHa2)容置的合金溶液補(bǔ)充模具的型腔(ZHa)合金溶液凝固時A2B2C2D2 段的體積收縮量。合金溶液通過人工澆鑄或機(jī)器手澆鑄經(jīng)側(cè)模上設(shè)置的澆鑄系統(tǒng)(ZHal)進(jìn) 入型腔(ZHa)，當(dāng)合金溶液充型到型腔頂面時液面探測頭(20)被接通，液面探測裝置發(fā)出 警報或反饋一信號到機(jī)器手停止?jié)茶T，同時液面探測裝置發(fā)出一信號給側(cè)模橫澆道強(qiáng)水冷裝 置(11)和冒口加壓裝置(17)。側(cè)模橫澆道強(qiáng)水冷裝置(11)開始通水強(qiáng)冷，使?jié)茶T系統(tǒng)(ZHai)橫澆道處的合金溶液凝固，使型腔(ZHa)中的合金溶液處于封閉的型腔中。冒口 加壓裝置(17)按事先設(shè)定的延時時間、加壓速度和保壓壓力開始向冒口 (ZHa2)頂面加壓 保壓。型腔(ZHa)中的合金溶液在氣體壓力下沿A2B2C2D2的方向順序凝固成鑄件。在冒口座(26)側(cè)壁的熱電偶(29)開始測量冒口底部溫度，當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時冒口加壓裝置(17) 的側(cè)排氣管(51)的電磁閥3 (59)打開給冒口 (ZHa2)卸壓，中心進(jìn)氣管(49)通入冷卻 空氣，冷卻冒口 (ZHa2)內(nèi)剩余的合金溶液和加速冒口 (ZHa2)中己凝固合金溶液的收縮， 減小冒口 (ZHa2)中心脫模阻力。同時鑄造機(jī)油缸帶動側(cè)模(30)、 (31)打開，將上模(21) 和鑄件一起向上運(yùn)動，到達(dá)鑄造機(jī)型程開關(guān)(61)預(yù)設(shè)位置時冒口加壓裝置(17)的側(cè)排氣 管(51)的電磁閥3 (59)關(guān)閉。中心進(jìn)氣管(49)繼續(xù)向冒口 (ZHa2)內(nèi)通入空氣，冒口(ZHa2)內(nèi)氣體加壓到預(yù)設(shè)值時，上模(21)繼續(xù)向上運(yùn)動使鑄造機(jī)打料塊(1)與頂桿板 和頂桿壓板(13)接觸，使頂桿板和頂桿壓板(13)帶動頂桿(19)向下運(yùn)動。鑄件在頂 桿(19)和冒口加壓裝置(17)提供的兩個向下作用力下從上模(21)上脫下落入鑄造機(jī)接 料盤(5)中。本實用新型的突出優(yōu)點是:減少了冒口容置的合金溶液體積，提高了合金溶液的利用率， 節(jié)省成本;合金溶液在開放式重力澆鑄狀態(tài)平穩(wěn)進(jìn)入型腔，有效減少了充型過程中產(chǎn)生巻氣、 夾渣等缺陷，合金溶液在冒口加壓裝置提供O. 8 1. 3MPa氣體壓力的封閉型腔中順序凝固成 鑄件,使鑄件比普通重力鑄造的凝結(jié)組織致密,機(jī)械性能和表面質(zhì)量好;合金溶液在輪輞A2B2 段的充型液流方向與該段合金溶液凝固的方向相反，型腔(ZHa)中A2B2段合金溶液的溫度分布是上低下高，有利于合金溶液從A2到B2的方向順序凝固，有效減少了輪輞部份B2處機(jī)加 工后產(chǎn)生縮松漏氣缺陷的出現(xiàn)，提高了鑄件的合格率；鑄件在圓周均布的若干根頂桿和冒口 加壓裝置提供的氣體壓力作用下脫模，脫模力均勻，鑄件脫模變形小，尤其是能有效減小鑄 件安裝盤軸向偏移變形；模具在現(xiàn)有鑄造機(jī)上生產(chǎn)，設(shè)備改造調(diào)整費(fèi)用低，結(jié)構(gòu)簡單；保溫 冒口和冒口加壓裝置按模塊化設(shè)計，不同型號和規(guī)格的環(huán)盤形零件模具開發(fā)時，只要冒口護(hù) 圍(28)和冒口座(26)按一定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，保溫冒口和冒口加壓裝置可以在不同模具間共用， 從而減少了模具的開發(fā)成本。
權(quán)利要求1. 一種重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置，尤其是環(huán)盤形零件的輕合金金屬模重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置，包括模具和經(jīng)改裝的通用重力鑄造機(jī)，其特征在于a.所述的模具主要包括側(cè)模橫澆道強(qiáng)水冷裝置(11)、排氣塞(12)、頂桿板和頂桿壓板(13)、雙頭螺栓(14)、導(dǎo)柱(15)、頂桿板襯套(16)、冒口加壓裝置(17)、復(fù)位桿(18)、頂桿(19)、液面探測頭(20)、上模(21)、下模座(22)、下模(23)、上下模合模銷(24)、上模芯(25)、冒口座(26)、陶瓷冒口套(27)、冒口護(hù)圍(28)、熱電偶(29)、側(cè)模(30)(31)，上模(21)固定于鑄造機(jī)的上模固定板(3)上，下模(23)通過下模座(22)固定于鑄造機(jī)的下機(jī)臺板(4)上，兩側(cè)模(30)、(31)分別對應(yīng)地固定于鑄造機(jī)的兩側(cè)模固定板(2)上，復(fù)位桿(18)固定在頂桿板和頂桿壓板(13)上貫穿上模(21)；b.所述模具利用鑄造機(jī)油缸將上模(21)、下模(23)及側(cè)模(30)、(31)相互密合成模具的型腔(ZHa)，在兩側(cè)模(30)、(31)相互密合側(cè)面的一側(cè)設(shè)有澆鑄系統(tǒng)(ZHa1)，在中間位置設(shè)有冒口(ZHa2)；c.所述模具的兩側(cè)模(30)、(31)澆鑄系統(tǒng)(ZHa1)的橫澆道位置有將橫澆道處的合金溶液迅速凝固的側(cè)模橫澆道強(qiáng)水冷裝置(11)；d.所述模具的上模(21)頂面均布設(shè)置若干根合金溶液充型過程中排出模具型腔中氣體的排氣塞(12)和兩個探測合金溶液位置的液面探測頭(20)；e.所述模具的上模(21)頂面安裝有與鑄造機(jī)上模固定板(3)連接的導(dǎo)柱(15)和將鑄件從上模(21)上頂出的頂出裝置；f.所述模具的上模芯(25)上安裝有冒口座(26)、保溫冒口裝置和冒口補(bǔ)壓裝置(17)；j.所述模具的冒口加壓裝置(17)的加壓機(jī)座(40)上設(shè)有進(jìn)氣管和排氣管及中心進(jìn)氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置，其特征在于所述的側(cè)模橫澆道強(qiáng) 水冷裝置(11)是在兩側(cè)模(30)、 (31)澆鑄系統(tǒng)(ZHai)的橫澆道位置各設(shè)一方型鑲件(35)， 在鑲件(35)相鄰兩側(cè)面各加工兩個互相連通的圓孔，再將圓孔的端面堵焊，使鑲件內(nèi)形成 倒"L"型水道，在水道的兩端設(shè)管嫘紋連接管接頭，管接頭分別與進(jìn)水管和出水管連接，進(jìn) 水管連接電磁止通閥來控制冷卻水的通斷；鑲件(35)通過在側(cè)模上加工的方形臺階孔和拉 板(33)及螺栓(34)固定在側(cè)模上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置，其特征在于所述的液面探測頭 (20)主要包括(36)絕緣陶瓷套、(37)導(dǎo)電鋼芯；液面探測頭(20)通過上模(21)上加工的沉臺孔和壓板(39)及嫘栓(38)固定在上模(21)上；上模(21)上設(shè)置的兩個液面 探測頭(20)與24伏的安全電源、報警器、信號發(fā)生器串聯(lián)構(gòu)成探測合金溶液位置的液面探 領(lǐng)機(jī)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置，其特征在于所述的導(dǎo)柱(15) — 端通過雙頭螺栓(14)與上模(21)連接，另一端與鑄造機(jī)上模固定板(3)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置，其特征在于上模(21)的頂出裝 置主要包括頂桿板和頂桿壓板(13)、頂桿板襯套(16)、若千根頂桿(19)和復(fù)位桿(18)， 頂桿板和頂桿壓板(13)通過頂桿板襯套(16)沿導(dǎo)柱(15)上下滑動，頂桿板和頂桿壓板(13)上固定的頂桿(19)和復(fù)位桿(18)貫穿上模(21);復(fù)位桿(18)的位置與上下模合 模銷孔位置重合，上模(21)與下模(23)合模時復(fù)位桿(18)正好落入上下模合模銷(24) 的頂面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置，其特征在于所述的保溫冒口裝置 主要包括陶瓷冒口套(27)、冒口護(hù)圍(28);陶瓷冒口套(27)固定在補(bǔ)壓機(jī)座(40)和冒 口護(hù)圍(28)之間，補(bǔ)壓氣體過濾芯(44)通過石棉墊(41)頂緊陶瓷冒口套(27)頂面， 使陶瓷冒口套(27)的底面凸出冒口護(hù)圍(28)的底面2毫米。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置，其特征在于所迷的冒口加壓裝置 (17)的加壓機(jī)座(40)的進(jìn)氣孔一端設(shè)管螺紋與管接頭1 (45)、保溫管(47)、電加熱器(56)、壓傳感器l (55)、電磁閥l (54)、針閥(53)依次連接，實現(xiàn)對通入冒口 (ZHa2)中加壓氣 體的加熱和冒口 (ZHa2)中氣體壓力的調(diào)節(jié)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置，其特征在于所述的冒口加壓裝置 (17)的加壓機(jī)座(40)進(jìn)氣孔的另一端焊接排氣嘴，中心部位安裝氣體過濾芯(44)和不銹鋼過濾網(wǎng)(43)，實現(xiàn)加壓氣體是彌散的通入冒口 (ZHa2)中合金溶液的頂面加壓；排氣嘴 (42)是底面堵焊兩側(cè)各開兩個排氣孔的鋼管；氣體過濾芯(44)中間部位加工均布的排氣 小孔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置，其特征在于所述的冒口補(bǔ)壓裝置 (17)的加壓機(jī)座(40)中心進(jìn)氣孔一端焊接中心鋼管(46)深入陶瓷冒口套(27)內(nèi)，實現(xiàn)對冒口 (ZHa2)內(nèi)剩余合金溶液的冷卻和加速冒口 (ZHa2)中已凝固合金溶液的收縮，減 小冒口 (ZHa2)中心脫模阻力；另一端設(shè)管嫘紋與管接頭2 (48)、電磁閥2 (57)和壓傳感器 2 (58)連接，實現(xiàn)對冒口 (ZHa2)脫模加壓氣體的壓力調(diào)節(jié)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的重力澆鑄加壓結(jié)晶成型裝置，其特征在于所述的中央冒口座 (26)的側(cè)壁設(shè)熱電偶(29)測量鑄件凝固過程中冒口底部的溫度。
專利摘要本實用新型涉及一種金屬模壓力鑄造成型裝置，尤其是環(huán)盤形零件的輕合金金屬模重力鑄造加壓結(jié)晶成型裝置，包括模具和經(jīng)改裝的通用重力鑄造機(jī)。用原重力鑄造機(jī)實現(xiàn)模具的開合取件等動作，對模具設(shè)保溫冒口和冒口加壓裝置、上模設(shè)置頂出裝置和液面探測裝置、在側(cè)模澆鑄系統(tǒng)的橫澆道處設(shè)置強(qiáng)水冷裝置。合金溶液在開放式重力澆鑄狀態(tài)下經(jīng)過澆鑄系統(tǒng)平穩(wěn)進(jìn)入型腔。型腔中的合金溶液在冒口加壓裝置提供0.8～1.3MPa氣體壓力的封閉型腔中順序凝固成鑄件，使鑄件比普通重力鑄造的凝結(jié)組織致密，機(jī)械性能和表面質(zhì)量好；鑄件在圓周均布的若干根頂桿和冒口加壓裝置提供的氣體壓力作用下脫模，脫模力均勻，鑄件脫模變形??；模具在現(xiàn)有鑄造機(jī)上生產(chǎn)，設(shè)備改造調(diào)整費(fèi)用低，結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號B22D18/02GK201108955SQ200720055739
公開日2008年9月3日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者劉建高 申請人:劉建高;何曉南