鋁合金車輪鑄造機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鑄造成形技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鋁合金車輪鑄造成形裝備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外鋁合金車輪生產(chǎn)以鑄造為主，常用的鑄造工藝包括低壓鑄造和重力鑄造。重力鑄造是在重力鑄造機(jī)上，將鋁液在重力作用下澆入金屬型腔并通過所設(shè)的澆口來實(shí)現(xiàn)重力補(bǔ)縮而獲得鑄件的方法。重力鑄造機(jī)普遍存在:補(bǔ)縮能力弱、澆鑄易卷氣、澆口尺寸大導(dǎo)致材料利用率低、澆口需要專門的工序去除等問題。
[0003]專利申請?zhí)?200620161056.6公開的“重力鑄造機(jī)”，該裝備機(jī)身為C型框架結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的機(jī)身結(jié)構(gòu)為板框焊接式與其不同；該裝備位于下梁的下軸芯缸在鑄造完畢后用于卸料，本發(fā)明的鑄造機(jī)的導(dǎo)流缸用于澆鑄時配合模具對料液進(jìn)行引導(dǎo)和控速充型，使其平緩進(jìn)入模具型腔，達(dá)到澆鑄無卷氣的效果，兩者作用不同；此外，本鑄造裝備設(shè)有補(bǔ)縮液壓缸，用于對料液施加0.l_3MPa壓力，將補(bǔ)縮料液推注至模具型腔進(jìn)行補(bǔ)縮且不產(chǎn)生澆口，而該設(shè)備是靠重力補(bǔ)縮的，補(bǔ)縮壓力有限且產(chǎn)生較大澆口，需要專門的去澆口工序去除澆
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[0004]低壓鑄造是在低壓氣體作用下使液態(tài)金屬充填鑄型并凝固成鑄件的鑄造方法，所用的低壓鑄造機(jī)在機(jī)體下部設(shè)有鋁液保溫爐，在密閉的保溫爐上蓋中心部位裝有升液管，升液管插到金屬液面以下，將干燥的壓縮空氣通過進(jìn)氣管送到保溫爐內(nèi)，氣體壓力范圍一般為0.6?1.5bar，使金屬液通過升液管從澆口進(jìn)入模具型腔，保壓并冷卻至鑄型中的鋁液完全凝固，然后卸壓，升液管中的金屬液會自動落回，開模出件。低壓鑄造機(jī)以德國GIMA為典型代表，應(yīng)用較廣的結(jié)構(gòu)形式為四立柱式或二立柱式。低壓鑄造機(jī)存在的問題:設(shè)備高度大、噸位重、受保溫爐的限制補(bǔ)縮壓力不宜提高、車輪鑄件中心盤處的延伸率低是目前大量應(yīng)用的低壓鑄造機(jī)長期未能解決的問題。
[0005]專利申請?zhí)?201220317555.5公開的“一種雙工位低壓鑄造機(jī)”，該設(shè)備機(jī)身為四立柱式結(jié)構(gòu)，而本發(fā)明鑄造裝備機(jī)身結(jié)構(gòu)為雙柱板框焊接結(jié)構(gòu)與其顯著不同；該設(shè)備為低壓鑄造機(jī)，補(bǔ)縮壓力0.1MPa左右，而本發(fā)明的鑄造機(jī)的最高補(bǔ)縮壓力是其30倍；該設(shè)備下方設(shè)有鋁液保溫爐，本發(fā)明的車輪鑄機(jī)下方中心處不設(shè)鋁液保溫爐；該設(shè)備是在保溫爐液面施加氣壓來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮的，補(bǔ)縮原理與本發(fā)明截然不同；該設(shè)備沒有本發(fā)明的導(dǎo)流控速充型機(jī)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)無卷氣澆鑄和控速充型。
[0006]鋁合金車輪鑄造成形存在的共性問題:1)需要開發(fā)新型結(jié)構(gòu)、新的補(bǔ)縮原理與方法的壓鑄機(jī)；2)解決澆鑄中的卷氣問題；3)需要對充型速度進(jìn)行有效控制；4)需要提高補(bǔ)縮壓力；5)需要有快速順序凝固的調(diào)控功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對上述鋁合金車輪鑄造成形存在的問題，發(fā)明了一種鋁合金車輪鑄造機(jī)，與現(xiàn)有低壓鑄造機(jī)具有本質(zhì)的不同，不同點(diǎn)之一是:本項(xiàng)發(fā)明的鑄造機(jī)下方?jīng)]有與模具相連通的保溫爐，而是將保溫爐移出，并且多臺鑄造機(jī)公用一臺體外保溫爐，鋁液的燒損和氧化損失降低，鋁液保護(hù)氣體用量也隨之減少；不同點(diǎn)之二是:本項(xiàng)發(fā)明的鑄造機(jī)不是通過在保溫爐的液面上施加惰性氣體來實(shí)現(xiàn)低壓(0.1MPa)補(bǔ)縮的，而是通過安裝在機(jī)體上梁中央處的補(bǔ)縮液壓缸來實(shí)現(xiàn)的，其補(bǔ)縮壓力范圍在0.1-3.0MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低壓鑄造，提供的最高補(bǔ)縮壓力為低壓鑄造補(bǔ)縮壓力的30倍；不同點(diǎn)之三:本發(fā)明的鑄造機(jī)的補(bǔ)縮功能可使鑄件密度更高、強(qiáng)度和延伸率更高；不同點(diǎn)之四:與低壓鑄造機(jī)相比本發(fā)明的鑄造機(jī)機(jī)體為單牌坊式焊接結(jié)構(gòu)，保溫爐從機(jī)體移出，設(shè)備總高度比低壓鑄造機(jī)低2m，總重輕30%，對廠房高度的要求隨之降低。
[0008]本發(fā)明的鋁合金車輪鑄造機(jī)，與現(xiàn)有重力鑄造機(jī)相比亦具有本質(zhì)的不同，不同點(diǎn)之一是:鑄造與重力鑄造都是從上模中心孔澆鑄，澆液位置距離模具型腔底面較高，會有沖擊卷氣現(xiàn)象發(fā)生，但本發(fā)明的鑄造機(jī)在下梁中心處設(shè)有垂直運(yùn)動的導(dǎo)流液壓缸，液壓缸可帶動升入上模的補(bǔ)縮加壓室中的導(dǎo)流活塞在澆鑄時按設(shè)定的速度下行，引導(dǎo)鋁液平穩(wěn)地向下運(yùn)動并充滿型腔，避免了卷氣現(xiàn)象的發(fā)生；不同點(diǎn)之二是:重力鑄造機(jī)靠中心澆口的高度產(chǎn)生壓差或在澆口處增加氣壓來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮，補(bǔ)縮效果有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于本發(fā)明的鑄造機(jī)的補(bǔ)縮壓力；不同點(diǎn)之三:重力鑄造機(jī)生產(chǎn)的車輪鑄件帶有直徑和高度尺寸都較大的澆口，后序去除費(fèi)時費(fèi)力，本發(fā)明的鑄造機(jī)生產(chǎn)的輪轂無澆口亦不需后續(xù)工序去除。
[0009]以鑄造鋁合金為原材料，以車輪產(chǎn)品為對象，在使用相同鑄造材料的前提下，通過研制具有新型功能、操作簡單、調(diào)試方便、性能先進(jìn)的成形設(shè)備，來提高車輪產(chǎn)品的強(qiáng)度指標(biāo)、塑性指標(biāo)并有效提高生產(chǎn)效率和材料利用率是本發(fā)明專利的基本目標(biāo)，本設(shè)備由機(jī)身(1-3)、滑塊(1-10)及其導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、垂向和水平鎖模機(jī)構(gòu)、無卷氣導(dǎo)流控速充型機(jī)構(gòu)、補(bǔ)縮機(jī)構(gòu)、溫控系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)組成，具有無卷氣導(dǎo)流澆鑄功能、控速充型功能、補(bǔ)縮功能和模溫調(diào)控功能。這些功能集成應(yīng)用于本鑄造機(jī)，使本機(jī)具有數(shù)字化電液伺服控制的先進(jìn)性能，配合相應(yīng)的模具可顯著提高車輪鑄件的強(qiáng)度和延伸率，并有效提高車輪鑄造生產(chǎn)效率、材料利用率和降低設(shè)備成本。
[0010]鋁合金車輪鑄造機(jī)的無卷氣導(dǎo)流控速充型機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)流控速液壓缸(1-1)、導(dǎo)流液壓缸位移傳感器(3-12)、導(dǎo)流活塞(3-11)、液壓管路、導(dǎo)流系統(tǒng)伺服閥(3-7)和電控系統(tǒng)，工作時伺服系統(tǒng)通過閉環(huán)控制導(dǎo)流控速液壓缸(1-1)的下行速度，使其帶動補(bǔ)縮加壓室(3-4)內(nèi)的導(dǎo)流活塞(3-11)自上而下地按照預(yù)設(shè)置速度移動，將鋁液自上而下地平穩(wěn)引入到補(bǔ)縮加壓室(3-4)及模具型腔入口處，避免卷氣情況發(fā)生，導(dǎo)流活塞(3-11)繼續(xù)向下移動使補(bǔ)縮加壓室(3-4)底部至模具型腔的進(jìn)料通道聯(lián)通，通過導(dǎo)流系統(tǒng)伺服閥(3-7)和導(dǎo)流液壓缸位移傳感器(3-12)配合控制導(dǎo)流控速液壓缸(1-1)的行程位置，來調(diào)節(jié)導(dǎo)流活塞(3-11)與進(jìn)料通道口的開度，實(shí)現(xiàn)對充型速度的伺服控制。
[0011]鋁合金車輪鑄造機(jī)的補(bǔ)縮機(jī)構(gòu)包括安裝于上梁(2-4)中心處的補(bǔ)縮液壓缸(1-5)、補(bǔ)縮液壓缸位移傳感器(3-6)、液壓管路、加壓伺服閥(3-8)以及電控系統(tǒng)組成，工作時補(bǔ)縮液壓缸(1-5 )推動補(bǔ)縮活塞(3-5 )進(jìn)入補(bǔ)縮加壓室(3-4)內(nèi)，并將鋁液實(shí)時地推注到模具型腔內(nèi)，本鑄造機(jī)提供的補(bǔ)縮壓力為0.l_3MPa，可編程控制，最高補(bǔ)縮壓力約為低壓鑄造補(bǔ)縮壓力的30倍。
[0012]鋁合金車輪鑄造機(jī)的機(jī)身(1-3)結(jié)構(gòu)為板框整體焊接結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流控速液壓缸(1-1)安裝于下梁(2-6)中心處，導(dǎo)流活塞(3-11)能上下方向移動，用于料液的導(dǎo)流及控速，補(bǔ)縮液壓缸(1-5)安裝于上梁(2-4)中心處，用于豎直方向提供補(bǔ)縮壓力，兩個垂直鎖模液壓缸(1-4)位于補(bǔ)縮液壓缸(1-5)兩側(cè)，固定于上梁(2-4)上，用于帶動滑塊(1-10)實(shí)現(xiàn)模具垂直開合運(yùn)動，機(jī)身(1-3)上部外側(cè)設(shè)有4個導(dǎo)向支撐安裝座(2-5)并與導(dǎo)向支撐(1-8)緊固裝配于一體，4個導(dǎo)向桿(1-7)安裝在導(dǎo)向支撐(1-8)內(nèi)，用于提供給滑塊(1-10)垂直方向的導(dǎo)向，邊模液壓缸(1-11)安裝在兩側(cè)板(2-3)及液壓缸固定座(1-13)上，上梁(2-4)安裝有四個卸料桿(1-9)，通過卸料桿(1-9)與模具卸料板的碰撞實(shí)現(xiàn)卸料。
[0013]鋁合金車輪鑄造機(jī)的溫控系統(tǒng)與模具銜接，支持多路冷卻控制，冷卻介質(zhì)為水或風(fēng)，溫控系統(tǒng)包括模具測溫傳感器、冷卻介質(zhì)入出口溫度傳感器、帶有節(jié)流功能的冷卻介質(zhì)流量傳感器、電磁開關(guān)和PLC組成的模具冷卻測控系統(tǒng)，本機(jī)提供7路冷卻管道，其中3路冷卻管道安裝在工作臺安裝板(2-7)上，用于底模(3-1)冷卻，3路冷卻管道安裝在滑塊(1-10)上，用于上模(3-3)冷卻，I路冷卻管道安裝在邊模液壓缸(1-11)上，用于邊模(3-2)冷卻，每路冷卻管道的進(jìn)、出位置均安裝有溫度傳感器和流量傳感器，每路設(shè)有流速調(diào)節(jié)閥(^^，^、流量檢測傳感器仏，Μ，2...η和通斷電磁閥ΚΜ=1，2...η，，每路的冷卻開啟時刻為ti，i=1，2...n，冷卻開啟間隔為Δ I1=Q1/qUi=h2...n,通過對每路的冷卻介質(zhì)流速qi, i=1，2...nS流量Q i, i=1；2...?和冷卻開始時刻t Μ=1，2...η三類基本變量來進(jìn)行模具溫度的調(diào)節(jié)，Twi, i=0, 2...7，為每路的進(jìn)出口冷卻介質(zhì)的溫度傳感