專利名稱：借助對(duì)加壓銷推進(jìn)速度進(jìn)行控制的壓鑄法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓鑄法，其中在熔融金屬凝固時(shí)，通過推進(jìn)加壓銷對(duì)注入到模腔內(nèi)的熔融金屬加壓。
在壓鑄或類似的鑄造技術(shù)中存在這樣一種壓鑄法，它是對(duì)注入到模腔內(nèi)的熔融金屬在其凝固過程中對(duì)之加壓，以防出現(xiàn)凹陷與縮孔一類缺陷，不然，這類缺陷就會(huì)隨著熔融金屬的凝固與收縮而形成。在此種壓鑄法中，可有效地進(jìn)行加壓的一個(gè)極其重要的問題在于，對(duì)例如加壓銷一類的加壓裝置的操作適當(dāng)?shù)囟〞r(shí)。
為了對(duì)加壓銷的加壓合適地定時(shí)已提出過種種方法，日本專利(公開)4—182053號(hào)中給出了這種方法的一個(gè)例子。在這一公開的技術(shù)中，當(dāng)熔融金屬注入到模腔之后，是用一個(gè)加壓銷驅(qū)動(dòng)汽缸以極低的速度推進(jìn)此加壓銷。隨后，在加壓銷從熔融金屬接收到的反作用力達(dá)到一預(yù)定值時(shí)，就可斷定熔融金屬已然達(dá)到一預(yù)定的凝固狀態(tài)，這時(shí)就可將加壓銷的推進(jìn)速度提高到一預(yù)定的高速度來對(duì)熔融金屬加壓。
在上述過程中，是根據(jù)以極低速度推進(jìn)的加壓銷接收到的反作用力來測(cè)定對(duì)加壓的定時(shí)，以進(jìn)行壓鑄。
這類先有技術(shù)在工藝上的研究主題在于探測(cè)出開始加壓的合適時(shí)刻，為此目的，除上面公開的方法外，還提出過各種各樣的方法。但是，任何這些先有技術(shù)中的方法只是為了探測(cè)出開始加壓的合適時(shí)刻，而沒有考慮到加壓過程中的現(xiàn)象。
注入到模腔內(nèi)的熔融金屬并不總是按固定速率冷卻。例如當(dāng)把一個(gè)已冷卻的模具用于澆鑄時(shí)，熔融金屬便很快冷卻和迅速凝固。另一方面，在反復(fù)澆鑄之后，模具溫度即已升高，因而熔融金屬便會(huì)以較慢的速率冷卻下來。在模腔內(nèi)的熔融金屬因它的一部分與加壓銷接觸達(dá)到某一固定溫度后，直至此熔融金屬冷卻到一預(yù)定溫度的時(shí)間是隨冷卻速率而變化的。換言之，通過推進(jìn)加壓銷以對(duì)模腔內(nèi)熔融金屬加壓的合適定時(shí)是隨冷卻速率而變化的。于是，像先有技術(shù)那樣僅僅地控制加壓開始的定時(shí)，是不能在整個(gè)加壓過程特別是在后半個(gè)加壓過程，對(duì)模腔內(nèi)的熔融金屬加壓作出適當(dāng)?shù)囟〞r(shí)。
有一種周知的技術(shù)是，在加壓銷推進(jìn)的后半段內(nèi)將加壓力增加到一個(gè)較高的量級(jí)。但在這種情形，要預(yù)定兩個(gè)不同的加壓力，而加壓銷的推進(jìn)速度并不是依據(jù)凝固的進(jìn)展速度控制的。
本發(fā)明的一個(gè)目的是在加壓銷的推進(jìn)過程中，能夠根據(jù)凝固進(jìn)展的速度來控制加壓銷的推進(jìn)速度，以使此加壓周期與凝固的進(jìn)展速度相比長(zhǎng)短適中。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于通過精確地探測(cè)凝固的進(jìn)展速度，得以在加壓銷的推進(jìn)速度與凝固進(jìn)展速度之間作出適當(dāng)?shù)膶?duì)應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，測(cè)量了加壓銷從熔融金屬所接收的反作用力，當(dāng)測(cè)得的反作用力高便提高加壓銷的推進(jìn)速度，當(dāng)此反作用力低便降低這一速度。
當(dāng)加壓銷推進(jìn)而從熔融金屬接收到的反作用力高時(shí)，凝固中的熔融金屬在加壓銷所施加的壓力下便會(huì)凝固得較硬。此時(shí)，加壓銷的推進(jìn)定時(shí)即被延遲。在此情形下，提高加壓銷的推進(jìn)速度來消除這種延時(shí)。另一方面，當(dāng)該反作用力低，熔融金屬在加壓銷所施加的壓力下尚未充分凝固，而加壓銷的推進(jìn)定時(shí)業(yè)已超前。在此情形下，降低加壓銷的推進(jìn)速度來消除這種過早的狀態(tài)。依此種方式，使加壓銷的推進(jìn)速度與凝固進(jìn)展速度相互對(duì)應(yīng)。
為了能精確地控制加壓銷的推進(jìn)速度，除前述反作用力外，最好還應(yīng)考慮加壓銷的推進(jìn)速度和/或溫度。當(dāng)把這些因素考慮進(jìn)去，就能在加壓銷推進(jìn)速度與凝固進(jìn)展速度之間求得更精確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
通過下面結(jié)合附圖對(duì)最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，當(dāng)可進(jìn)一步了解本發(fā)明的上述的和其它的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中

圖1是用于本發(fā)明第一實(shí)施例的壓鑄法中的壓鑄設(shè)備總體結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是示明上述第一實(shí)施例的壓鑄法中壓鑄程序的流程圖；圖3是示明依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的壓鑄法中的壓鑄程序的流程圖；圖4(A)至4(C)是示明上述第二實(shí)施例的壓鑄法中加壓方式的剖面圖，以及示明壓鑄結(jié)果的曲線圖；圖5示意地表明用于本發(fā)明第三實(shí)施例壓鑄法中壓鑄設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)；圖6是示明上述第三實(shí)施例壓鑄法中壓鑄程序的流程圖；而圖7(A)與7(B)是表明此第三實(shí)施例壓鑄法中壓鑄結(jié)果的曲線圖。
第一實(shí)施例下面參考圖1與圖2來描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。首先參看圖1描述用于此實(shí)施例壓鑄法中壓鑄設(shè)備2的總體結(jié)構(gòu)。如圖1所示，用于此實(shí)施例的壓鑄設(shè)備2有一加壓銷10。加壓銷10有一個(gè)伸入模具1的模腔3內(nèi)的前端或自由端，它的后端則固定到一加壓用的油壓缸4的活塞8上，通過一油壓系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，此加壓銷10與活塞8一致地前進(jìn)與后退。
壓鑄設(shè)備2的油壓系統(tǒng)包括一個(gè)油壓壓力發(fā)生器(或油壓泵)20，一個(gè)電磁方向控制閥30，一個(gè)流量控制閥40以及一些連接這些部件的油壓導(dǎo)管。
在壓力下由油壓壓力發(fā)生器20所供給的油壓工作流體通過一油壓導(dǎo)管22A、電磁方向控制閥30以及一油壓導(dǎo)管22B，流量控制閥40和油壓導(dǎo)管22D到達(dá)加壓用油壓缸4的后室6A。顯然，油壓泵20、油壓缸4以及連接此泵20與缸4的導(dǎo)管22A與22D共同構(gòu)成加壓銷10的一個(gè)致動(dòng)機(jī)構(gòu)。此致動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出由流量控制閥40控制。流量控制閥40安裝在上述導(dǎo)管之中。通過控制油壓泵20的排放壓力或排放速度，同樣能控制此致動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出。
從連接著流量控制閥40的油壓導(dǎo)管22B上分岔出一根油壓導(dǎo)管22C。在此油壓導(dǎo)管22C上設(shè)有一止回閥44。油壓導(dǎo)管22C連接一油壓導(dǎo)管22D，該導(dǎo)管22D連接流量控制閥40與油壓缸4的后室6A。
在加壓用油壓缸4的前室6B上連接著一油壓導(dǎo)管24，后者構(gòu)成一條通過電磁方向控制閥30與一油壓導(dǎo)管26至一油壓工作流體箱28的回油管。
流量控制閥40的開度與電磁方向控制閥30的閥室位置，受到一臺(tái)控制計(jì)算機(jī)50通過各相應(yīng)的控制信號(hào)線呼56與58提供的控制信號(hào)控制。
電磁方向控制閥30有三個(gè)閥室34A、34B與34C。當(dāng)一電磁螺線管32成為不起作用時(shí)，閥室34C便在一彈簧36的偏壓力的作用下連接到前述各個(gè)導(dǎo)管上。這樣，導(dǎo)管22A與24，同樣導(dǎo)管22B與26便相互通連，而油壓壓力便通過導(dǎo)管22A與24到達(dá)加壓用油壓缸4的前室6B中。結(jié)果使活塞8回撤，允許后室6A中的油壓工作流體通過導(dǎo)管22D，止回閥44與導(dǎo)管22C、22B和26而返回到工作流體箱28。
當(dāng)電磁螺線管32由控制計(jì)算機(jī)50控制到一低激勵(lì)力的狀態(tài)下時(shí)，前述各閥室改變成對(duì)抗彈簧36的偏壓力，形成圖1所示的中央閥室34B連接到各個(gè)導(dǎo)管上的一種狀態(tài)。也就是各個(gè)導(dǎo)管22A、22B、24與26都連接到一封閉態(tài)的端口，使加壓用油壓缸4與油壓壓力發(fā)生器20之間斷流。結(jié)果使活塞8停止運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)把電磁螺線管32控制到高激勵(lì)力狀態(tài)下時(shí)，閥室34A與各個(gè)導(dǎo)管通連，從而油壓壓力通過油壓導(dǎo)管22A與22B以及流量控制閥40到達(dá)油壓缸4的后室6A。結(jié)果使活塞8向前推進(jìn)，允許前室6B中的工作流體經(jīng)由導(dǎo)管24與26向返回到流體箱28中。
此時(shí)，活塞8(即加壓銷10)的推進(jìn)速度便由供給油壓缸4的后室6A中的油壓工作流體的流率確定。這一流體的流率則依據(jù)流量控制閥40的開度控制。
如上所述，流量控制閥40的開度是根據(jù)控制計(jì)算機(jī)50經(jīng)控制信號(hào)線路56提供給螺線管42的控制信號(hào)控制。
在油壓導(dǎo)管22D上安裝有一臺(tái)壓力傳感器46。此傳感器46測(cè)量加到油壓缸4后室6A上的油壓壓力，也即加壓銷10從熔融金屬所接收到的反作用力的大小。來自壓力傳感器46的測(cè)量數(shù)據(jù)通過一測(cè)量信號(hào)線路54輸入控制計(jì)算機(jī)50。
油壓缸4包括一用作位置傳感器的差接變壓器12。此差接變壓器12精確地測(cè)出活塞8的即加壓銷10的位移。測(cè)量得的位移數(shù)據(jù)通過一測(cè)量信號(hào)線路52輸送給控制計(jì)算機(jī)50。
現(xiàn)在參看圖2中的流程圖以及圖1來描述采用具有上述結(jié)構(gòu)的壓鑄設(shè)備的壓鑄法的步驟。圖2中的流程圖闡明了此實(shí)施列的壓鑄設(shè)備中的壓鑄程序。
在壓鑄開始時(shí)，加壓用油壓缸4的活塞8處于其回撤位置。同時(shí)，電磁方向控制閥30處于其全封閉的狀態(tài)，以其閥室34B連接到各個(gè)導(dǎo)管上(即圖1所示狀態(tài))。此外，流量控制閥40的開度已調(diào)節(jié)成可使通過閥40的油壓工作流體的流率能讓活塞8以極低的速度推進(jìn)。
當(dāng)步驟S10開始控制時(shí)，有一壓射柱塞(未示明)被推進(jìn)到將熔融金屬通過模具的直澆道、橫澆道和澆口而注入模腔3中(步驟S12)。當(dāng)完成熔融金屬注入并經(jīng)一段預(yù)定的時(shí)間后，便開始測(cè)定熔融金屬凝固態(tài)的作業(yè)(步驟S14)。具體地說，打開電磁方向控制閥30，讓極少量的油壓工作流體經(jīng)流量控制閥40供給于油壓缸4的后室6A，而得以極低的速度推進(jìn)加壓銷10。
于此同時(shí)，控制計(jì)算機(jī)50根據(jù)通過測(cè)量信號(hào)線路54從壓力傳感器46輸入的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算出加壓銷10所接收到的反作用力。此計(jì)算機(jī)50還確定出與此計(jì)算出的反作用力相對(duì)應(yīng)的加壓銷10的推進(jìn)速度，同時(shí)控制流量控制閥40上的開度來提供所確定的推進(jìn)速度。這樣，加壓銷10即以相應(yīng)于熔融金屬(步驟S16)的反作用力的速度推進(jìn)(步驟S16)。此推進(jìn)速度經(jīng)控制成隨上述反作用力的加大與減小而增高與降低。
隨后檢驗(yàn)差接變壓器12測(cè)量出的加壓銷10的位移是否達(dá)到一預(yù)定的沖程L1(步驟S18)。此沖程L1是加壓銷10的加壓沖程的大小，存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)50的存儲(chǔ)器中。要是步驟S18中的檢驗(yàn)結(jié)果是“否”，則程序返回到步驟S16，而加壓銷10在上述的控制下進(jìn)一步前推。此時(shí)的推進(jìn)速度控制成隨反作用力的加大而升高。重復(fù)執(zhí)行步驟S16與S18。
要是步驟S18中的檢驗(yàn)結(jié)果是“是”，電磁方向控制閥30的閥室34B便連接各個(gè)導(dǎo)管，使加壓銷10停動(dòng)。然后，經(jīng)過一段預(yù)定時(shí)間，電磁方向控制閥30即改變到使閥室34C與各導(dǎo)管連接的狀態(tài)，由此使加壓銷10回撤到初始位置(步驟S20)，使加壓結(jié)束(步驟S22)。
在熔融金屬已冷卻而充分凝固后，模具即打開，從模腔3中取出鑄件，完成一個(gè)澆鑄周期。
如上所述，在此實(shí)施例的壓鑄設(shè)備2中，在銷10推進(jìn)時(shí)測(cè)量了它自熔融金屬所接收的反作用力，銷10的推進(jìn)速度根據(jù)此測(cè)出的反作用力而變化。這樣，隨著加壓銷10的推進(jìn)，它的速度即由整個(gè)沖程L1適當(dāng)?shù)乜刂苼硗瓿杉訅骸?br> 于是，加壓是在與熔融金屬各部分凝固態(tài)相對(duì)應(yīng)的推進(jìn)速度下進(jìn)行，而總能相對(duì)于加壓銷10的加壓沖程L1的各部分獲得滿意的加壓效果。由于這樣的操作是在加壓銷10的整個(gè)沖程L1上進(jìn)行，就能在待加壓的整個(gè)熔融金屬上求得滿意的加壓效果。
雖然在這一實(shí)施例中是把差接變壓器12用作位置傳感器來測(cè)量加壓銷10的位移，但為了完成這一測(cè)量目的同樣可以采用電位計(jì)、線性譯碼器、以及激光測(cè)量?jī)x器，等等。
此外，加壓銷10的推進(jìn)速度是用油壓工作流體的流率與加壓銷的推進(jìn)速度間的預(yù)定關(guān)系控制，但同樣也能采用一種根據(jù)加壓銷10實(shí)際推進(jìn)速度測(cè)量結(jié)果的反饋控制系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)可以更精確地控制加壓銷的速度，作為上述實(shí)際推進(jìn)速度的測(cè)量方法則可采用這樣一種方法，即由控制計(jì)算機(jī)50根據(jù)差接變壓器12所提供的位移與時(shí)間數(shù)據(jù)來計(jì)算上述速度。此外，這種系統(tǒng)還能包括用來直接測(cè)量上述速度的裝置，例如轉(zhuǎn)速表。
第二實(shí)施例下面參看圖3與4來描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。此實(shí)施例的壓鑄法中所用壓鑄設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)完全同于第一實(shí)施例中的，將不重復(fù)其描述，需要時(shí)可參看圖1。
首先參考圖3描述此實(shí)施例的壓鑄法中的壓鑄程序。圖3是說明這種程序的流程圖。
從圖3可以看到，此實(shí)施例中的壓鑄程序與第一實(shí)施例中的基本相同，例外的只是在此實(shí)施例中，代替著在步驟S14中以極低的速度推進(jìn)壓力銷10來測(cè)定加壓的定時(shí)，而是于注入熔融金屬(步驟S52)經(jīng)過一段預(yù)定時(shí)間后，立即推進(jìn)加壓銷10開始加壓(步驟S54)。
與第一實(shí)施例相同，加壓銷10的推進(jìn)速度是在它推進(jìn)時(shí)根據(jù)它從熔融金屬所接收到的反作用力而加以控制的(步驟S56)。但在此實(shí)施例中，加壓銷的推進(jìn)速度是根據(jù)加壓銷的狀態(tài)變量來校正的。
所謂“加壓銷狀態(tài)變量”是指隨加壓銷的推進(jìn)或隨時(shí)間而變化的各種物理量。加壓銷狀態(tài)變量中包括加壓銷的加速度、它的推進(jìn)速度、它與模具間的摩擦所產(chǎn)生的阻力、它的自由端的溫度，此外包括模具的溫度、油壓系統(tǒng)中油壓工作流體的溫度、所注入的熔融金屬的溫度、以及用來冷卻模具的冷卻水的溫度，等等。
在第一實(shí)施例中，用來確定加壓銷10推進(jìn)速度的油壓系統(tǒng)閥(即流體控制閥40)的開度V由下式確定V＝f(x) (1)式中x表示熔融金屬的反作用力。
由于f(x)是反作用力x的函數(shù)，取決于澆鑄用加壓系統(tǒng)的特性，可以用x的各種不同的函數(shù)，例如線性函數(shù)、二次函數(shù)，等等。
相反，此實(shí)施例中的步驟S56則具有下述特點(diǎn)上述加壓銷的各種狀態(tài)變量被用來校正流量控制閥的開度V。作為一個(gè)例子，以u(píng)來表示加壓銷10的加速度，以w表示銷10的推進(jìn)速度，以y表示銷10與模具間因摩擦引起的阻力，再以z表示銷10自由端的溫度，于是開度V由下式?jīng)Q定V＝{f(x)，f(u)，f(w)，f(y)，f(z)}(2)式中f(u)，f(w)，f(y)與f(z)分別是u，w，y與z的函數(shù)，而根據(jù)用于澆鑄的加壓系統(tǒng)的特性，可以采用u，w，y與z的種種函數(shù)，例如線性函數(shù)，二次函數(shù)等等。
除了上述例示的方程(2)外，還能組合必要的加壓銷狀態(tài)變量將上述閥的開度校正到一最佳值。這樣就能將加壓銷10的推進(jìn)速度控制到一最佳值。
具體地說，加壓銷10雖然是在熔融金屬注入(步驟S52)的一段預(yù)定時(shí)間To之后開始推進(jìn)(步驟S54)，但在此瞬間的推進(jìn)速度是同于步驟S56中的方式，根據(jù)這一瞬間，為加壓銷10從熔融金屬所接收到的壓力(注入壓力)而求得。隨后將流量控制閥40控制到利用方程(2)或類似公式求得的開度V，然后以合適的速度推進(jìn)加壓銷10用于加壓(步驟S56)。
進(jìn)行過步驟S56的控制操作后，檢驗(yàn)加壓銷10是否達(dá)到預(yù)定的沖程L1(步驟S58)。若檢驗(yàn)結(jié)果為“否”，程序返回到步驟S56，并在上述控制下進(jìn)一步推進(jìn)加壓銷10。
要是步驟58中的檢驗(yàn)結(jié)果為“是”，便起動(dòng)油壓系統(tǒng)來使加壓銷10停動(dòng)。然后在經(jīng)過又一段預(yù)定時(shí)間后，讓銷10回撤到其初始位置(步驟S60)，而加壓控制終止(步驟S62)。
現(xiàn)在參看圖4(A)至4(C)來描述這種壓鑄法能獲得的結(jié)果。圖4(A)是說明此實(shí)施例的壓鑄法中加壓方式的剖面圖。圖4(B)示明這一壓鑄法中加壓銷相對(duì)于時(shí)間變化的沖程，而圖4(C)表明壓力銷相對(duì)于時(shí)間所接收到的壓力變化。
如圖4(A)所示，由固定地保持于實(shí)線所示的后撤位置(初始位置)處的加壓銷10將熔融金屬推入到模腔14中，此熔融金屬?gòu)乃c模腔14的壁面相接觸的部分起逐漸凝固。這樣，當(dāng)經(jīng)過圖3的步驟S54中的預(yù)定時(shí)間To后，在模腔14與加壓銷10二者壁面附近的熔融金屬16就處于一種提前的凝固狀態(tài)，而模腔14的另一部分中的熔融金屬18即處于非凝固的狀態(tài)中。具體地說，熔融金屬在加壓銷10的沖程的范圍A1中處于提前的凝固狀態(tài)，而在范圍A2中處于非凝固的狀態(tài)。
這樣，如圖4(B)與4(C)所示，在熔融金屬注入再經(jīng)過一段預(yù)定時(shí)間To而使加壓銷10推進(jìn)時(shí)，就從提前凝固的狀態(tài)中的熔融金屬16接收到高的反作用力，于是便立即使加壓銷10高速推進(jìn)以在范圍A1中加壓。當(dāng)加壓銷10進(jìn)一步推入到范圍A2中時(shí)，由于熔融金屬18處于非凝固狀態(tài)下，加壓銷10所接收到的反作用力將減小，于是便降低此種推進(jìn)速度。
當(dāng)加壓銷10在范圍A3中以低速推進(jìn)時(shí)，在內(nèi)部的熔融金屬18便逐漸凝固而逐漸增大加壓銷10所接收的反作用力。這樣，加壓銷10便進(jìn)到范圍A4中，并逐漸加大速度到達(dá)此沖程的終點(diǎn)，如虛線所示。
在上述方式下，加壓銷10所推進(jìn)的速度對(duì)應(yīng)于加壓銷10的通過上述狀態(tài)變量所校正的反作用力而求得的一個(gè)值。正如所示明的，根據(jù)熔融金屬的凝固化狀態(tài)與加壓銷狀態(tài)變量來測(cè)定出用于加壓的加壓銷10的推進(jìn)速度，就可在待加壓的整個(gè)熔融金屬上獲得更適當(dāng)?shù)募訅骸?br> 第三實(shí)施例下面參看圖5至7來描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。首先參考圖5敘述用于此實(shí)施例壓鑄法中壓鑄設(shè)備72的整體結(jié)構(gòu)。如圖5所示，此實(shí)施例的壓鑄設(shè)備72的結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例中的相同。
具體地說，所示壓鑄設(shè)備72有一個(gè)加壓銷80，后者與由通過油壓壓力引向一用于加壓的油壓缸74的活塞78一致地前進(jìn)與后撤。此油壓系統(tǒng)包括油壓壓力發(fā)生器90、電磁方向控制閥100、流量控制閥110以及加接這些部件的一些油壓導(dǎo)管。流量控制閥110的開度與電磁方向控制閥100的閥室位置，由控制計(jì)算機(jī)120通過控制信號(hào)線路126與128供給的相應(yīng)控制信號(hào)控制。
此實(shí)施例不同于第一實(shí)施例的在于它的控制計(jì)算機(jī)120具有用來存儲(chǔ)預(yù)定壓力Pa、預(yù)定時(shí)間T1、探測(cè)時(shí)間T2、預(yù)定速度V1和加壓速度V2各數(shù)據(jù)的區(qū)域。加壓銷10的推進(jìn)速度(即流量控制閥110的開度)便根據(jù)這些數(shù)據(jù)控制。
此外，在這一實(shí)施例中，用來加壓的油壓缸74并未設(shè)有任何用來測(cè)量此銷位移的差接變壓器。
當(dāng)注入的熔融金屬的凝固態(tài)適于開始加壓時(shí)，上述預(yù)定壓力Pa對(duì)應(yīng)于加壓銷80所接收的反作用力?？刂朴?jì)算機(jī)120通過將此預(yù)定壓力Pa的數(shù)據(jù)與經(jīng)由信號(hào)線路124從一反作用力傳感器116輸入的測(cè)量出的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以檢驗(yàn)是否已達(dá)到此預(yù)定壓力Pa。
預(yù)定時(shí)間T1是一段等待時(shí)間從完成熔融金屬注入的時(shí)刻起，直到由以極低速度推進(jìn)的加壓銷開始探測(cè)出前述凝固態(tài)時(shí)止。此一時(shí)間T1具有一預(yù)定值。由控制計(jì)算機(jī)120中的計(jì)數(shù)器來檢驗(yàn)是否已經(jīng)過這段預(yù)定時(shí)間T1。
探測(cè)時(shí)間T2是這樣一段時(shí)間從以極低速度推進(jìn)的加壓銷80(即以極低速度推進(jìn)的步驟)探測(cè)開始凝固狀態(tài)時(shí)起，直至為加壓銷80所接收的反作用力到達(dá)此預(yù)定壓力P時(shí)。此時(shí)間T2是在進(jìn)行壓鑄時(shí)測(cè)量，并且是利用控制計(jì)算機(jī)120的計(jì)數(shù)器測(cè)量出的。
預(yù)定速度V1是在探測(cè)熔融金屬凝固狀態(tài)的極低速度推進(jìn)步驟中，加壓銷80的極低速度推進(jìn)的速度。
加壓速度V2是加壓銷80在加壓步驟中的推進(jìn)速度。這是本發(fā)明的不同于先有技術(shù)中的特點(diǎn)，即此加壓速度V2不是一預(yù)定值，而是在任何時(shí)候進(jìn)行壓鑄中通過考慮熔融金屬的凝固態(tài)所測(cè)定的。正如后面將要具體表明的，加壓速度V2的值是根據(jù)探測(cè)出的時(shí)間T2的間隔，通過控制計(jì)算機(jī)120的計(jì)算測(cè)定的。
現(xiàn)在參考圖6的流程圖以及圖5來描述應(yīng)用具有上述結(jié)構(gòu)的壓鑄設(shè)備進(jìn)行的澆鑄過程。圖6是示明此實(shí)施例的壓鑄法中程序的流程圖。
當(dāng)于步驟S30中開始進(jìn)行控制時(shí)，將壓鑄設(shè)備72中的注入用柱塞72前推，把熔融金屬通過一模具的直澆道、橫澆道與澆口而注入此模具的模腔內(nèi)(步驟S32)。當(dāng)從完成熔融金屬注入后經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間T1時(shí)(步驟S34)，便執(zhí)行一項(xiàng)探測(cè)熔融金屬固化態(tài)的作業(yè)(步驟S36)。具體地說，使加壓銷80在此預(yù)定速度V1下以極低的速度推進(jìn)。與此同時(shí)，使控制計(jì)算機(jī)120中的計(jì)數(shù)器進(jìn)行工作，開始測(cè)量探測(cè)時(shí)間T2(步驟S38)。
繼后，檢驗(yàn)加壓銷80所接收的反作用力是否已到達(dá)預(yù)定壓力Pa(即壓力傳感器116的測(cè)量值(步驟S40))。加壓銷80的以極低速度推進(jìn)的狀態(tài)一直繼續(xù)到檢驗(yàn)結(jié)果成為“是”，并在到達(dá)預(yù)定壓力Pa時(shí)開始對(duì)熔融金屬加壓(步驟S42)。也就是將大量的油壓工作流體供給于油壓缸74的后室76A用于加壓，使得加壓銷80以預(yù)定速度V2高速推進(jìn)。
當(dāng)加壓銷80所接收到的壓力到達(dá)壓力Pa時(shí)，對(duì)探測(cè)時(shí)間T2的測(cè)量即結(jié)束(步驟S38)，此探測(cè)時(shí)間T2的測(cè)量值存儲(chǔ)于控制計(jì)算機(jī)120的存儲(chǔ)器122中?？刂朴?jì)算機(jī)120根據(jù)探測(cè)時(shí)間T2的測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算，確定加壓速度V2的適當(dāng)值。
具體地說，當(dāng)探測(cè)時(shí)間T2很長(zhǎng)時(shí)，可以認(rèn)為，取決于例如模腔外形與熔融金屬溫度等一類的澆鑄條件，模腔中的熔融金屬的凝固速率業(yè)已減慢。因此，加壓銷80的推進(jìn)速度V2設(shè)定得較小，以使與加壓銷80相分開的熔融金屬區(qū)不被加壓，同時(shí)，加壓也不會(huì)有影響。
當(dāng)探測(cè)時(shí)間T2很短時(shí)，就可以認(rèn)為熔融金屬的凝固速率已然提高。因此，可將加壓銷80的推進(jìn)速度V2設(shè)定得較高，而能在與加壓銷80相分開的一部分熔融金屬凝固之前進(jìn)行加壓。
控制計(jì)算機(jī)120控制著流量控制閥110的開度，提供按上述方式設(shè)定的推進(jìn)速度V2，并使加壓銷80在此高速下推進(jìn)(步驟S42)。
在經(jīng)歷過隨后的一段預(yù)定時(shí)間之后，加壓銷80即停止運(yùn)動(dòng)，而電磁方向控制閥100的閥室104B即連接各個(gè)導(dǎo)管。在經(jīng)過又一段預(yù)定時(shí)間之后，閥100便變換到使閥室104C與導(dǎo)管連接以使加壓銷80與活塞78一起回撤到初始位置(步驟S44)，這樣便結(jié)束加壓控制(步驟S46)。
在熔融金屬因冷卻而充分凝固之后，便打開模具，從模腔中取出鑄件，這樣便完成了一個(gè)澆鑄周期。
如上所述，在此實(shí)施例的壓鑄法中，定在加壓步驟中根據(jù)在極低速度推進(jìn)下來測(cè)定凝固態(tài)時(shí)所需要的時(shí)間，來測(cè)定加壓銷80的推進(jìn)速度V2，即根據(jù)熔融金屬的凝固速率來適當(dāng)設(shè)定加壓速度的。這樣就可得到一種在待加壓的整個(gè)熔融金屬上，能快速和可靠地取得充分加壓效果的壓鑄法。
現(xiàn)在參考圖7(A)與7(B)來描述由這種壓鑄法所取得的效果。圖7(A)示明此實(shí)施例的壓鑄法中加壓銷80的沖程相對(duì)于過程時(shí)間的變化情形。圖7(B)示明加壓銷10所接收的壓力相對(duì)于過程時(shí)間的變化情形。在圖7(A)與7(B)中，示明了三種不同情形a、b與c，各情形中的熔融金屬的凝固速度因壓鑄條件的不同而不同。
在完成熔融金屬注入后已經(jīng)過預(yù)定時(shí)間T1時(shí)，使加壓銷80以極低速度V1推進(jìn)來開始凝固態(tài)的探測(cè)。在圖7(A)中，直線的斜率對(duì)應(yīng)于加壓銷80的推進(jìn)速度。在a至c的任一情形中，推進(jìn)速度相應(yīng)圖7(A)的直線的斜率。
另一方面，如圖7(B)所示，加壓銷80所接收的反作用力相對(duì)于時(shí)間的變化，在不同情形a、b與c中則是由不同曲線給出。在情形a，熔融金屬的凝固速率高，加壓銷80所接收的反作用力是最早達(dá)到預(yù)定壓力Pa(測(cè)定時(shí)間T2＝Ta)。在情形c，熔融金屬的凝固速率低，加壓銷80所接收的反作用力最晚達(dá)到預(yù)定壓力Pa(探測(cè)時(shí)間T2＝Tc)。在情形b，凝固速率中等，獲得的曲線介于以上兩曲線間(探測(cè)時(shí)間T2＝Tb)。
當(dāng)達(dá)到預(yù)定壓力Pa時(shí)，就可判定熔融金屬的預(yù)定凝固狀態(tài)業(yè)已達(dá)到，而加壓銷80便從極慢的推進(jìn)狀態(tài)變?yōu)檫M(jìn)行加壓的高速推進(jìn)狀態(tài)。如上所述，加壓速度V2是相對(duì)于探測(cè)時(shí)間T2的不同值Ta至Tc設(shè)定的。具體地說，如圖7(A)所示，此加壓速度V2是從短的探測(cè)時(shí)間Ta所設(shè)定的大Va值，經(jīng)中等探測(cè)時(shí)間Tb所設(shè)定的中等Vb值到長(zhǎng)探測(cè)時(shí)間Tc所設(shè)定的小Vc值。
在上述的第一與第二實(shí)施例中，測(cè)量了熔融金屬各部分的反作用力(即凝固態(tài))，使加壓銷的推進(jìn)速度相對(duì)于各熔融金屬部分變化。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)加壓銷沖程的各部分所作的精細(xì)推進(jìn)速度控制，能在整個(gè)沖程上取得較優(yōu)越的加壓效果。但缺點(diǎn)是這種控制需要很快的過程，也即控制計(jì)算機(jī)應(yīng)具有高的處理速度同時(shí)需要復(fù)雜的處理軟件。
為了克服這類缺陷，在此實(shí)施例的壓鑄法中，與先有技術(shù)的壓鑄法相同，執(zhí)行了兩個(gè)獨(dú)立的步驟反作用力測(cè)量的極低速度推進(jìn)步驟和高速推進(jìn)加壓銷對(duì)熔融金屬加壓的步驟，而此加壓步驟中的推進(jìn)速度則是根據(jù)在極低速度推進(jìn)步驟的測(cè)量時(shí)間所確定的。這樣，控制計(jì)算機(jī)的處理速度不需太高，而能用與先有技術(shù)基本相同的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易和可靠地在整個(gè)熔融金屬上求得充分的加壓效果。
在以上各實(shí)施例中，用于加壓的油壓缸與油壓活塞是用作驅(qū)動(dòng)加壓銷的油壓驅(qū)動(dòng)裝置。但同樣能夠采用其它的油壓驅(qū)動(dòng)裝置，例如氣缸、油壓馬達(dá)、電力馬達(dá)，等等。
此外，加壓銷所接收的壓力在此是通過將壓力傳感器安裝于油壓導(dǎo)管上來測(cè)量的，但同樣能采用其它壓力測(cè)量裝置或?qū)毫y(cè)量裝置直接安裝到油壓缸上進(jìn)行測(cè)量。
此外，在上述各實(shí)施例的壓鑄法的其它步驟中的內(nèi)容以及壓鑄設(shè)備的其它部件中結(jié)構(gòu)、外形、大小、材料、數(shù)量與連接關(guān)系，是絕無限制意義的。
在本發(fā)明的壓鑄法中，加壓銷的推進(jìn)速度是在加壓中根據(jù)熔融金屬的凝固態(tài)測(cè)量。這樣就能以對(duì)應(yīng)于各部分熔融金屬凝固態(tài)的推進(jìn)速度進(jìn)行加壓，從而能在所有時(shí)間內(nèi)對(duì)加壓銷加壓沖程的各個(gè)部分獲得充分的加壓效率。
本發(fā)明于是能提供一種實(shí)用的壓鑄法，可在待加壓的整個(gè)熔融金屬上取得充分的加壓效果，由此可恒定地獲得不存在因熔融凝固與收縮而出現(xiàn)的凹陷與縮孔一類缺陷的高質(zhì)量鑄件。
作為本發(fā)明的另一個(gè)效果是，由于加壓速度是對(duì)應(yīng)鑄造條件的變化設(shè)定，就能吸收例如模具溫度和熔融金屬溫度之類鑄造條件的變化。這樣就能減少次品鑄件的生成因素和廢品數(shù)量。此外，不需要溫度控制，從而能減少外圍設(shè)備費(fèi)用。
此外，在先有技術(shù)的壓鑄系統(tǒng)中的加壓速度雖然是事先設(shè)定的，但必須考慮到模腔形狀等多種因素來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定加壓速度，這樣就需要大量附加的步驟。根據(jù)本發(fā)明，上述這種附加步驟是完全不需要的，這是因?yàn)槭窃趯?duì)加壓銷沖程的各部分設(shè)定了最佳加壓速度的同時(shí)來推進(jìn)加壓銷的。
權(quán)利要求
1.一種壓鑄法，它包括下述步驟將熔融金屬注入一模腔內(nèi)；在此注入的熔融金屬凝固過程推進(jìn)一加壓銷來對(duì)此熔融金屬加壓；在加壓銷推進(jìn)過程中測(cè)量加壓銷所接收的反作用力；和控制加壓銷的推進(jìn)速度，使得在反作用力測(cè)量步驟中測(cè)得的反作用力高時(shí)加大此速度，而在測(cè)得的反作用力小時(shí)減小此速度；而上述反作用力測(cè)量步驟與推進(jìn)速度控制步驟是反復(fù)地執(zhí)行。
2.如權(quán)利要求1所述的壓鑄法，其特征在于當(dāng)提高此加壓銷的推進(jìn)速度時(shí)，使用來推進(jìn)加壓銷的一種致動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出也提高。
3.如權(quán)利要求2所述的壓鑄法，其特征在于上述致動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出是根據(jù)上述反作用力測(cè)量步驟測(cè)出的反作用力來確定的。
4.如權(quán)利要求2所述的壓鑄法，其特征在于上述致動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出是根據(jù)所述反作用力測(cè)量步驟測(cè)出的反作用力以及加壓銷的推進(jìn)速度而確定的。
5.如權(quán)利要求2所述的壓鑄法，其特征在于上述致動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出是根據(jù)所述反作用力測(cè)量步驟中測(cè)出的反作用力以及加壓銷自由端的溫度確定的。
6.如權(quán)利要求2所述的壓鑄法，其特征在于所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一臺(tái)油壓泵、一部油壓缸與一條連接此泵與缸的導(dǎo)管，所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出由裝于此導(dǎo)管中的一個(gè)流量控制閥控制。
7.如權(quán)利要求1所述的壓鑄法，其特征在于所述加壓銷的初始推進(jìn)速度被控制成極低的速度。
8.一種壓鑄設(shè)備，它包括限定出一模腔的模具；被推進(jìn)入模腔內(nèi)的一個(gè)加壓銷；促使加壓銷推進(jìn)的致動(dòng)機(jī)構(gòu)；一種反作用力傳感器，用來測(cè)量加壓銷在其由致動(dòng)機(jī)構(gòu)推入到模腔內(nèi)時(shí)從熔融金屬接收到的反作用力；以及一個(gè)致動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出控制器，當(dāng)用來當(dāng)反作用力傳感器測(cè)得的反作用力高時(shí)提高致動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出，而在測(cè)得的反作用力低時(shí)降低致動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的壓鑄設(shè)備，其特征在于所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一臺(tái)油壓泵、一部油壓缸以及一根連接此泵與缸的導(dǎo)管，此致動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出由裝于導(dǎo)管中的流量控制閥來控制。
10.一種壓鑄法，它包括下述步驟將熔融金屬注入一模腔內(nèi)；在所述的注入的熔融金屬凝固過程推進(jìn)一加壓銷來對(duì)熔融金屬加壓；在熔融金屬已注入模腔內(nèi)后以極低速度推進(jìn)所述的加壓銷；在所述的加壓銷的極低速度推進(jìn)過程中測(cè)量加壓銷從熔融金屬接收的反作用力；測(cè)量出由此反作用力測(cè)量步驟測(cè)量的反作用力至達(dá)到一預(yù)定值時(shí)的時(shí)間；以及當(dāng)于所述的反作用測(cè)量步驟中測(cè)量出的反作用力達(dá)到預(yù)定值時(shí)來提高加壓銷的推進(jìn)速度；并根據(jù)上述時(shí)間測(cè)量步驟測(cè)量出的時(shí)間來確定用于加壓的速度。
11.如權(quán)利要求10所述的壓鑄法，其特征在于當(dāng)于所述時(shí)間測(cè)量步驟中測(cè)出的時(shí)間較短時(shí)，所述的加壓速度即確定到較大的值。
全文摘要
根據(jù)熔融金屬的凝固態(tài)來改變加壓銷的推進(jìn)速度以在整個(gè)熔融金屬上能獲得充分加壓效果的壓鑄法。在它應(yīng)用的壓鑄設(shè)備中，當(dāng)加入的熔融金屬凝固即將加壓銷推入模腔內(nèi)，而由壓力傳感器測(cè)量加壓銷的熔融金屬的反作用力，據(jù)此來控制一流量控制閥的開度以改變此銷的推進(jìn)速度。開度的大小對(duì)應(yīng)于反作用力的大小，由此來確定此銷推進(jìn)速度的高低，這樣就可在其整個(gè)沖程中完成消除鑄件凹陷與縮孔缺陷的加壓。
文檔編號(hào)B22D17/32GK1123724SQ9511557
公開日1996年6月5日 申請(qǐng)日期1995年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月18日
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