專利名稱：低壓鑄造機及其液面加壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造設(shè)備，具體說是一種低壓鑄造機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，通過澆口平穩(wěn)地進入型 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，使開液管中未凝固的金屬液流入保溫爐，再由氣缸開型并推出鑄件。低壓鑄造獨特 的優(yōu)點表現(xiàn)在以下幾個方面l.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，對于大型薄壁鑄件的成形更為有利；3.鑄件組織致密，機械性能 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90%。此外，勞動條件好；設(shè)備簡單，易實現(xiàn)機械化和自動化，也是低壓鑄 造的突出優(yōu)點。 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，此高度會影響 壓力，使升液管內(nèi)流量下降，因此正確控制對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)用于鑄造過程；也需要一低壓鑄造機能對液面進行加 壓控制，獲得良好鑄件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低壓鑄造機液面加壓控制系統(tǒng)，能在鑄造過
程中形成全自動閉環(huán)控制。 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 —種低壓鑄造機液面加壓控制系統(tǒng)，包括冷干機，空氣經(jīng)冷干機、進排氣路輸入至 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，在所述進排氣路上，進排氣路包 括進氣主路，在進氣主路上依次設(shè)有第一過濾器、第一減壓閥、通斷閥；在第一過濾器與第 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，所述第一過濾器為精密過濾器，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)手動排氣閥、自動排氣閥。
優(yōu)選地，還包括人機界面，該人機界面與控制器連接。 本發(fā)明配以觸摸式監(jiān)控顯示人機界面(PR0-FACE)及高精度的傳感器、可靠的氣 動比例閥及大流量精密減壓閥，實現(xiàn)整個氣控澆注過程的全自動實時閉環(huán)控制，使設(shè)定的
3工藝曲線與實際的澆注曲線可以在屏幕上同時顯示，直接監(jiān)控每一次的澆注過程。
本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種低壓鑄造機，該鑄造機能對鑄造過程 實行全自動實時閉環(huán)控制，能最終得到良好的鑄件。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 —種低壓鑄造機，包括冷干機，與冷干機連接的控制柜，所述控制柜內(nèi)設(shè)有進排氣 路，空氣經(jīng)冷干機、進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 進排氣路上，進排氣路包括進氣主路，在進氣主路上依次設(shè)有第一過濾器、第一減壓閥、通 斷閥；在第一過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)有人機界面，該人機界面與所述 控制器連接。 優(yōu)選地，在第一過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，所述第一過濾器為精密過濾器，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)手動排氣閥、自動排氣閥。 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。 本發(fā)明所涉及的低壓鑄造機由于能對保溫爐內(nèi)金屬液進行實時監(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，使實際壓力曲線與理想工藝曲線重合，整個鑄造過程
在全自動閉環(huán)控制下進行。使用本發(fā)明，能自動完成泄漏補償及液面高度變化補償，工藝重
復(fù)再現(xiàn)性好；且多級加壓，滿足不同的工藝要求；另外，界面上具有機器工作狀態(tài)與故障顯
示及參數(shù)的設(shè)定修改等功能。


圖1為本發(fā)明涉及的低壓鑄造機的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明所涉及的低壓鑄造機液面加壓控制系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明涉及的低壓鑄造機的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，低壓鑄造機包括冷干 機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IO起)經(jīng)過 兩道過濾(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，在升液管4的頂部增加一個加熱保溫箱5，以進一步穩(wěn)定金屬液的壓力，并保證金屬 液在保壓凝固過程中溫度不降低以便補縮，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進行密封?？刂乒?由計 算機進行控制，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間的函數(shù)關(guān) 系設(shè)定在計算機(控制器)中，形成理想壓力曲線。 圖2為本發(fā)明所涉及的低壓鑄造機液面加壓控制系統(tǒng)的示意圖。由圖可知，所述 系統(tǒng)包括保溫爐3、進排氣路、傳感器、控制器和人機界面9。傳感器設(shè)于保溫爐3內(nèi)，能檢 測爐內(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，有一壓力繼電器24和其中第一壓力傳感器22連接。進排氣路由相連接的冷干機1和儲氣罐11 輸入，輸出終端為保溫爐3。在進氣主氣路上，儲氣罐11與保溫爐3之間依次連接球閥12、 精密過濾器(第一過濾器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用于截斷或接通管路，精密過濾器用于過濾空氣中的雜質(zhì)，設(shè)于儲氣罐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 力進行控制，即使在最大或者最小流量時它也應(yīng)該能夠?qū)φ饔没蛘叻醋饔每刂菩盘栕龀?響應(yīng)。本發(fā)明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為氣動比 例先導(dǎo)閥，能使輸出壓力與輸入信號的變化成比例，達到對流量連續(xù)控制。氣-電比例閥21 連接著控制器，接收來自控制器的指令，控制器內(nèi)有預(yù)設(shè)參數(shù)，預(yù)設(shè)參數(shù)與實際參數(shù)進行對 比，并將處理信號反饋到氣_電比例閥21上，及時改變輸入壓力。精密減壓閥接收來自比例 閥的信號，在一定壓力范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出壓力，隨后通過通斷閥16，進入保溫爐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、第二過濾器20到達氣-電比例閥21，并由 遠程控制器對比例閥的輸入進行調(diào)節(jié)控制。進排氣路還設(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)有自動排氣閥18。也可以在第二支路上先設(shè)手動排氣閥17，再 設(shè)自動排氣閥18。在精密過濾器的輸出口，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)測進排氣路中各元件的工作情況。 人機界面9連接著控制器，能顯示整個控制系統(tǒng)的監(jiān)控情況。另外，這也是個交互 界面，控制器連接著各設(shè)備，因此在人機界面9上還有機器工作狀態(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 過程中，會形成一條實際的澆注曲線，將其與目標值(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，整個控 制系統(tǒng)為全自動閉環(huán)控制，采用PLC編程控制。
低壓鑄造機工作過程為 通過冷凍干燥并過濾好的壓縮空氣進入儲氣罐11儲存待用。按照工藝要求設(shè)定 好澆注充型壓力曲線(工藝參數(shù))，打開通斷閥16，關(guān)閉自動排氣閥18，通過參數(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，使壓縮空氣通過精密過濾器、第二減壓閥 14、氣控精密減壓閥及通斷閥16進入密閉的氣壓式保溫爐3，金屬液通過插入進來的升液 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，自動計時時 間到，關(guān)閉通斷閥16，關(guān)閉比例先導(dǎo)控制閥，然后打開自動排氣閥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)，再打開型腔，取出鑄件，完成一個工作過程。 升壓速率的判定是由從爐體內(nèi)返回的壓力傳感器監(jiān)測的，它會實時和設(shè)定時間壓力數(shù)值做 比較，通過對保溫爐型腔的截面積與升液管高度的變化關(guān)系，計算出合適的補償壓力，并通 過數(shù)據(jù)處理后對進排氣路作出控制數(shù)值的調(diào)整，使之實際加壓曲線和設(shè)定的曲線保持最大 程度的重合(控制精度)。進排氣路由高精度比例閥進行控制，保證了充型的實際情況與設(shè) 置壓力曲線保持一致。
5
本發(fā)明具有以下有益效果 l)PLC作為控制核心，配以觸摸式監(jiān)控顯示人機界面(PRO-FACE)及高精度的傳感 器、可靠的氣動比例先導(dǎo)閥及大流量精密減壓閥，實現(xiàn)整個氣控澆注過程的全自動實時閉 環(huán)控制； 2)設(shè)定的工藝曲線與實際的澆注曲線可以在屏幕上同時顯示，直接監(jiān)控每一次的 澆注過程； 3)工藝重復(fù)再現(xiàn)性好，自動完成泄漏補償及液面高度變化補償；
4)多級加壓，滿足不同的工藝要求； 5)界面上具有機器工作狀態(tài)與故障顯示及參數(shù)的設(shè)定修改等功能。
權(quán)利要求
一種低壓鑄造機液面加壓控制系統(tǒng)，包括冷干機(1)，空氣經(jīng)冷干機(1)、進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，其特征是在所述進排氣路上，進排氣路包括進氣主路，在進氣主路上依次設(shè)有第一過濾器(13)、第一減壓閥(15)、通斷閥(16)；在第一過濾器(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所述的低壓鑄造機液面加壓控制系統(tǒng)，其特征是在第一過濾器(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所述的低壓鑄造機液面加壓控制系統(tǒng)，其特征是所述第一過濾器 (13)為精密過濾器，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)手動排氣閥(17)、自動排氣閥(18)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓鑄造機液面加壓控制系統(tǒng)，其特征是還包括人機界面 (9)，該人機界面(9)與控制器連接。
6. —種低壓鑄造機，包括冷干機(l)，與冷干機(1)連接的控制柜(2)，所述控制柜(2) 內(nèi)設(shè)有進排氣路，空氣經(jīng)冷干機(1)、進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)，其特征是在所述進排氣路上，進排氣路包括進氣主路，在進 氣主路上依次設(shè)有第一過濾器(13)、第一減壓閥(15)、通斷閥(16);在第一過濾器(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(2)上還設(shè)有人機界面(9)，該人機界面(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，其特征是在第一過濾器(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，其特征是所述第一過濾器(13)為精密過濾 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，其特征是所述第二支路上依次設(shè)手動排氣閥 (17)、自動排氣閥(18)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的低壓鑄造機，其特征是所述升液管(4)連接保溫箱(5)，該 保溫箱(5)與砂箱(8)之間設(shè)有分配板(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低壓鑄造機，包括冷干機，與冷干機連接的控制柜，所述控制柜內(nèi)設(shè)有進排氣路，空氣經(jīng)冷干機、進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，在所述進排氣路上，進排氣路包括進氣主路，在進氣主路上依次設(shè)有第一過濾器、第一減壓閥、通斷閥；在第一過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)有人機界面，該人機界面與所述控制器連接。本發(fā)明所涉及的低壓鑄造機由于能對保溫爐內(nèi)金屬液進行實時監(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，使實際壓力曲線與理想工藝曲線重合，整個鑄造過程在全自動閉環(huán)控制下進行。
文檔編號B22D18/04GK101786152SQ20101012961
公開日2010年7月28日 申請日期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 申請人:上海皮爾博格有色零部件有限公司