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
技術領域：
本實用新型涉及一種鑄造設備，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：
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， 保溫爐內設有升液管，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。

實用新型內容本實用新型要解決的技術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。本實用新型采用以下技術方案一種低壓鑄造機液面加壓控制系統(tǒng)，包括冷干機，空氣經冷干機、進排氣路輸入至 保溫爐，保溫爐內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 一減壓閥間設第一支路，該第一支路上設比例閥；在通斷閥與保溫爐內設第二支路，該第二 支路上設排氣閥；保溫爐內設壓力傳感器，所述傳感器將爐內參數(shù)傳至控制器經處理后，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有第二減壓閥，第一支路設于第二減 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。本實用新型配以觸摸式監(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 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。本實用新型要解決的另一個技術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。本實用新型采用以下技術方案一種低壓鑄造機，包括冷干機，與冷干機連接的控制柜，所述控制柜內設有進排氣 路，空氣經冷干機、進排氣路輸入至保溫爐，保溫爐內設有升液管，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第一支路，該第一支路上設比例閥；在通斷閥與保 溫爐內設第二支路，該第二支路上設排氣閥；保溫爐內設壓力傳感器，所述傳感器將爐內參 數(shù)傳至控制器經處理后，傳至比例閥上；所述控制柜上還設有人機界面，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有第二減壓閥，第一支路設于第二減 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有分配板。本實用新型所涉及的低壓鑄造機由于能對保溫爐內金屬液進行實時監(jiān)控，并將相 關數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)處理并加以調整，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。使用本實用新型，能自動完成泄漏補償及液面高度變化補 償，工藝重復再現(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)的設定修改等功能。

圖1為本實用新型涉及的低壓鑄造機的結構示意圖。圖2為本實用新型所涉及的低壓鑄造機液面加壓控制系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型涉及的低壓鑄造機的結構示意圖。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內設有升液管4，壓縮空氣(從氣源10起) 經過兩道過濾(油水分離)及冷干后經控制系統(tǒng)引入保溫爐3，產生澆注所需的壓力。當工 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，結晶等階段的壓力曲線與時間的函 數(shù)關系設定在計算機(控制器)中，形成理想壓力曲線。圖2為本實用新型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。傳感器設于保溫爐3內， 能檢測爐內金屬液在升液管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，設于儲氣罐11 與第二減壓閥14之間，且能除去較小的顆粒大小的雜質，保證輸出氣體的質量。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。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該能夠對正作用或者反作用控制信號 做出響應。本實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 為氣動比例先導閥，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，控制器內有預設參數(shù)，預設參數(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節(jié)控制。進排氣路還設有排氣第二支路， 在通斷閥16與保溫爐3間的第二支路上設有自動排氣閥18。也可以在第二支路上先設手 動排氣閥17，再設自動排氣閥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 設定修改等功能。根據(jù)時間和保溫爐內的壓力值有一條理想的工藝曲線，預設在控制器內。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，調節(jié)進排氣路的輸出壓力，由此控制金屬液在保溫爐內的加壓速率，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。按照工藝要求設定 好澆注充型壓力曲線(工藝參數(shù))，打開通斷閥16，關閉自動排氣閥18，通過參數(shù)設定的數(shù) 值控制氣_電比例先導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按照預先設定好的加壓速率充填型腔，并在設定的壓力下保壓結晶凝固，自動計時時 間到，關閉通斷閥16，關閉比例先導控制閥，然后打開自動排氣閥18，排空保溫爐3內的高 溫壓縮空氣使升液管4內的金屬液回到爐內，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返回的壓力傳感器監(jiān)測的，它會實時和設定時間壓力數(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)值的調整，使之實際加壓曲線和設定的曲線保持最大 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置壓力曲線保持一致。本實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)控顯示人機界面(PRO-FACE)及高精度的傳感 器、可靠的氣動比例先導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)的設定修改等功能。
權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)，空氣經冷干機(1)、進排氣路輸入至保溫爐(3)，保溫爐(3)內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)間設第一支路，該第一支路上設比例閥；在通斷閥(16)與保溫爐(3)內設第二支路，該第二支路上設排氣閥；保溫爐(3)內設壓力傳感器，所述傳感器將爐內參數(shù)傳至控制器經處理后，傳至比例閥上。
2.根據(jù)權利要求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)之間設有第二減壓閥(14)，第一支路設于第二減壓閥(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 依次設手動排氣閥(17)、自動排氣閥(18)。
5.根據(jù)權利要求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。
6.一種低壓鑄造機，包括冷干機(1)，與冷干機(1)連接的控制柜(2)，所述控制柜(2) 內設有進排氣路，空氣經冷干機(1)、進排氣路輸入至保溫爐(3)，保溫爐(3)內設有升液管 (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)間設第一支路，該第一支路上設比例閥；在通斷閥(16)與保溫爐(3)內設 第二支路，該第二支路上設排氣閥；保溫爐(3)內設壓力傳感器，所述傳感器將爐內參數(shù)傳 至控制器經處理后，傳至比例閥上；所述控制柜⑵上還設有人機界面(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)之間設有第二減壓閥(14)，第一支路設于第二減壓閥(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手動排氣閥 (17)、自動排氣閥(18)。
10.根據(jù)權利要求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⑶之間設有分配板(6)。
專利摘要本實用新型公開了一種低壓鑄造機及其液面加壓控制系統(tǒng)。所述低壓鑄造機在進排氣路上，進排氣路包括進氣主路，在進氣主路上依次設有第一過濾器、第一減壓閥、通斷閥；在第一過濾器與第一減壓閥間設第一支路，該第一支路上設比例閥；在通斷閥與保溫爐內設第二支路，該第二支路上設排氣閥；保溫爐內設壓力傳感器，所述傳感器將爐內參數(shù)傳至控制器經處理后，傳至比例閥上；所述控制柜上還設有人機界面，該人機界面與所述控制器連接。本實用新型所涉及的低壓鑄造機由于能對保溫爐內金屬液進行實時監(jiān)控，并將相關數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)處理并加以調整，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B22D18/04GK201684915SQ20102013752
公開日2010年12月29日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權日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