CN112139474A - 一种面向大型立式高压铸造机的换模方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向大型立式高压铸造机的换模方法及装置，用于解决现有立式高压铸造机锁开模机构整体高度过高、成形模具排气不净，以及成形件内部存有气孔和缩孔缩松，生产节拍慢，单机产量不高的问题。本发明将传统机器锁开模功能一分为二；锁模主要在主机，开模主要在开模机，换模***将模具在主机和开模机之间来回切换；主机锁模动作的执行器件采用短行程油缸，因此整机高度明显降低，主机机构得到简化。本发明技术实现了对模具表面喷涂脱模剂、润滑油等液体过程远离主机，使主机相较于传统机器更为整洁，工人操作环境得到显著改善；在模具转运过程中，人为产生特定频率的机械振动，协助模具将型腔内部剩余气体排出，同时减少缩孔缩松的产生。

Description

一种面向大型立式高压铸造机的换模方法及装置

技术领域

本发明涉及一种面向大型立式高压铸造机的换模方法及装置，属于机械制造装备领域。

背景技术

在压铸生产过程中，压铸模具需频繁切换锁模和开模状态；在锁模状态下，液态金属注入模具型腔，实现铸型的充型和相变凝固过程；在开模状态下，将压铸成形的产品取出，再经过必要的机械加工，获得成品。压铸模具锁模和开模状态的切换是由锁开模机构实现的，该机构首先需要确保锁模和开模状态切换的平顺、连贯性，其次要保证锁模压力达到预设值，避免由于锁模压力不足，导致的金属液飞溅，造成产品精度下降，甚至人员伤亡。

立式高压铸造机的锁开模机构，主要有类似传统压铸机的机铰连杆机构、类似油压机的油缸直压机构和类似二板机的锁开模机构。上述机构的共性问题在于结构复杂、机构运动行程长；一方面机构在长时间服役中容易损坏，另一方面使得立式高压铸造机的整机高度很高，加大了物流运输、厂房建设和后期维护的难度。值得一提的是，随着立式高压铸造机压力以及吨位的提高，为了产生更高的锁模压力，锁开模机构的复杂度也越来越高；传统锁开模机构在进一步提升锁模压力方面已经非常困难。

为了解决上述问题，也出现了一些新型锁开模机构，如引用专利1至引用专利4所述。

引用专利1。中国专利，CN200510049057.1，立式注塑机开锁模机构，公开了一种立式注塑机开模锁模机构，其包括有机架、下模板、导柱、下机板、上模板，具有易拆装、结构强度强、稳定性好、锁模精度高、锁模力大、能实现快速锁模等优点。

引用专利2。中国专利，CN201810638652.6，带新型锁模机构的一体化注塑***，公开了一种带新型锁模机构的一体化注塑***，该***的锁模机构位于固定座和移动座内部，极大地减少了本注塑***的占地空间；移动座和固定座通过螺柱、螺纹孔的螺纹连接作用完成固定，锁模较为稳固。

引用专利3。中国专利，CN201922421985.6，一种压铸机锁模机构，公开了一种压铸机锁模机构，通过将原有的齿轮和螺纹连杆传动变为滑动传动，减少了传动组件，避免了传动过程中传动力消耗过多，使压铸机锁模机构达到结构简单的目的，提高压铸机锁模机构的传动效率。

引用专利4。中国专利，CN201610274231.0，压铸机的快速开模装置，公开了一种压铸机的快速开模装置，该快速开模装置包括锁模油缸、开锁模方向阀、背压阀、插装阀、用于控制插装阀闭合与开启的电磁阀，所述无杆腔连接插装阀的进油口，该插装阀的出油口连接背压阀的进油口，本设计增加了无杆腔回油路的通径，开模状态时，无杆腔出油的速度增加，使开模速度加快，缩短了***循环时间，提高压铸产品的生产效率。

为了提高铸造成形件质量，出现了机械振动辅助成形工艺，如引用专利5所述。

引用专利5。中国专利，CN201810057498.3，一种铸造振动装置，公开了一种铸造振动装置，采用变频振动电机和超声波发生器同时对工作台内腔的液态金属液进行振实处理，使被激振的液体连续不断的对已凝固和正在凝固的晶体进行冲刷，从而提高合金的综合性能，振实效果好，振实速率高。

引用专利1-4优化了成形机的锁模机构，实现了快速开模、简化结构、减少占地面积的有益效果，但是上述技术并不适用于大型立式高压铸造机，且有益效果并不包括降低整机高度；公开技术中未出现将开模机独立于主机设置的方案。

引用专利5采用变频振动电机和超声波发生器同时对工作台内腔的液态金属液进行振实处理；上述技术方案能够提高成形件品质，但也存在实施成本高、振源振幅底的不足。

本发明提出一种面向大型立式高压铸造机的换模方法及装置，该***将模具在主机和开模机之间来回切换；主机锁模采用短行程油缸，开模机开模采用长行程油缸；上述设置使得主机整体高度降低，并且结构简化，降低故障率；独立设置的开模机使得维修、保养更为简便，同时对模具表面喷涂脱模剂、润滑油等液体过程远离主机，使主机相较于传统机器更为整洁，工人操作环境得到显著改善；模具在主机和开模机之间来回切换转运的过程中，人为产生特定频率的机械振动，协助模具将型腔内部剩余气体排出，同时减少缩孔缩松的产生。

发明内容

为制造大尺寸铸造产品，需要增大铸造机的吨位、改进铸造工艺。大型立式高压铸造机即是面向大型成形件的重型铸造装备。通常，除非更换或检修模具，模具与主机的相对位置固定，通过主机上的锁开模机构实现模具的锁紧和开模动作。模具的开模动作就必须应用长行程油缸，使得整机高度往往很高，加大了物流运输、厂房建设和后期维护的难度。

本发明解决的技术问题是：1)大型立式高压铸造机整机高度很高；2)高压铸造成形件内部存有气孔，并常伴随有缩孔缩松；3)生产节拍慢，单机产量不高。

针对上述问题，本发明所采取的技术方案是：在大型立式高压铸造机主机一侧独立设置开模机，将模具在主机和开模机之间来回切换；开模机包括换模***和锁开模机构；主机锁模动作的执行器件采用短行程油缸，使得整机高度明显降低；开模机开模动作的执行器件采用小缸径，长行程油缸。

立式高压铸造机上的开合模油缸行程非常短，但缸径大，推力大，主要用于锁模。能够降低立式高压铸造机的整机高度，并且锁开模机构更为简化；独立设置的开模机使得维修、保养更为简便，同时对模具表面喷涂脱模剂、润滑油等液体过程远离主机，使主机相较于传统机器更为整洁，工人操作环境得到显著改善。

上述技术方案的创新之处在于：1)将开模机构独立设置，避免由其导致的整机高度过高；2)独立设置的开模机使得主机结构更为简单，便于后续维修和保养；3)减少对模具表面喷涂脱模剂、润滑油等过程对主机的污染，相较于传统设备方案，工人操作环境得到显著改善；4)在模具转运过程中，通过特定频率的机械振动，协助模具将型腔内部剩余气体排出，同时减少缩孔缩松的产生，提升铸造产品的品质。

本发明的一种面向大型立式高压铸造机的换模方法，其具体技术特征包括：在大型立式高压铸造机主机的旁侧独立设置开模机，将模具的锁模和开模功能分开；模具锁模功能的运动执行机构位于大型立式高压铸造机主机上，模具开模功能的运动执行机构位于开模机上；开模机包括换模***和锁开模机构；在连续压铸加工过程中，换模***将模具与大型立式高压铸造机和开模机交替连接，当模具与大型立式高压铸造机连接时，模具处于锁紧状态，完成金属液的充型和变相凝固过程；当模具与开模机连接时，铸造成品件与模具分离，随后人工或自动向模具表面喷涂脱模剂、润滑油、冷却剂等呈液态或粉末状态的表面涂层。

在模具与大型立式高压铸造机连接之后，开始向模具浇口注入液态金属，当充型阶段完成，将模具静置时间间隔T，随后换模***开始工作，将模具与开模机连接；在历经所述时间间隔T后，浇道内的液态金属已经凝固，但是型腔内的液态金属尚未完全凝固；上述时间间隔T由成型件尺寸以及高压铸造工艺推算；

在所述换模***将模具转运过程中，人为产生频率为F的机械振动，所述机械振动传导至型腔内尚未完全凝固的液态金属，将型腔内部剩余气体排出；

一台大型立式高压铸造机配有两台或更多数量的开模机，有两套或更多数量的模具参与上述与型立式高压铸造机和开模机的交替连接。

本发明的一种面向大型立式高压铸造机的换模装置，其具体技术特征包括：由大型立式高压铸造机主机和开模机两部分构成；所述开模机包括模具小车、移模油缸、夹模器部件；

所述装置的实施步骤包括步骤A)至N)：

A)模具位于初始位置，所述初始位置位于开模机上，开模机的初始状态为开模；

B)模具表面喷涂作业；

C)开模机合模；

D)夹模器释放模具；

E)主机和开模机的举升缸活塞杆伸出，模具小车上升；

F)移模油缸活塞杆伸出，带动模具小车沿着导轨移动至主机；

G)模具小车到达主机定位圈位置，主机举升油缸活塞杆下降，带动模具小车下降；

H)主机锁模；

I)主机压射；

J)主机举升油缸活塞杆伸出，模具小车上升；

L)移模油缸活塞杆缩回，带动模具小车沿着导轨运动到开模机；

M)模具小车到达开模机定位圈位置，主机举升油缸活塞杆下降，带动模具小车下降；

N)夹模器夹紧模具，使模具回到开模的初始状态，取出成型压铸件。

附图说明

图1是面向大型立式高压铸造机的换模装置整体布局。

图2是面向大型立式高压铸造机的换模装置整体布局的侧视图。

图3是开模机结构示意图。

图4是模具小车结构示意图。

图5是模具小车A-A剖面示意图。

图中，1，主机；2，开模机；21，模具；22，模具小车；25，移模油缸；26，夹模器；31，车轮；32，车轮轴；33，移模油缸连接法兰；34，模具小车主体；35，被夹块；36，定位圈。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步描述本发明方法的具体实施方式。需注意，本发明不限于具体实施方式中示出的事项。本领域的技术人员根据说明书的描述，以及公知的技术所进行的改变和适配是本发明可以接受的，并且被包含在所要求保护的范围中。

实施例一是方法实施例。

将大型立式高压铸造机模具的锁模和开模功能分开，具体实施方式是：在大型立式高压铸造机主机1的旁侧独立设置一台开模机2；模具21的锁模动作的运动执行机构位于主机1上，模具21开模动作的运动执行机构位于开模机2上；开模机2包括换模***和开模机构；

在连续压铸加工过程中，所述换模***将模具21与主机1和开模机2交替连接；当模具21与大型立式高压铸造主机1连接时，由主机1提供锁紧力，完成金属液的充型和变相凝固过程；当模具21与开模机2连接时，开模机构对模具21实施开模动作，随后将铸造成品件与模具21分离，之后人工或自动向模具表面喷涂脱模剂、润滑油、冷却剂等呈液态或粉末状态的表面涂层；

优选的，主机锁模动作的执行器件采用短行程油缸，使得整机高度明显降低；开模机开模动作的执行器件采用小缸径、长行程油缸。

在模具21与大型立式高压铸造机主机1连接之后，开始沿模具21型腔的浇口注入液态金属，当充型阶段完成，将模具静置时间间隔T，随后换模***开始工作，将模具与开模机连接；在历经所述时间间隔T后，浇道内的液态金属已经凝固，但是型腔内的液态金属尚未完全凝固；上述时间间隔T由成型件尺寸以及高压铸造工艺推算。

在所述换模***将模具转运过程中，人为产生频率为F的机械振动，所述机械振动传导至型腔内尚未完全凝固的液态金属，将型腔内部剩余气体排出。

实施例二是对实施例一的改进方法实施例。

实施例二与实施例一的区别在于：一台大型立式高压铸造机配有两台或更多数量的开模机，有两套或更多数量的模具参与上述与型立式高压铸造机和开模机的交替连接。上述方法的优点在于，金属液相变凝固过程在模具转运过程和开模机上完成，主机无需等待金属液完全相变凝固，因此能够显著提高主机锁模、充型的频率，提高产量；

优选的，实施例二的铸造产品对象为大幅面金属压铸制品。

实施例三是装置实施例。

本实施例中，装置总体包括大型立式高压铸造机主机1和开模机2，所述开模机包括换模***和开模机构；换模***的运动执行器件包括移模油缸25和模具小车22；

模具小车22特征包含模具小车主体34，车轮31，车轮轴32，夹模器26，移模油缸连接法兰33，被夹块35和定位圈36；

所述移模油缸连接法兰33的功能是用来连接移模油缸25和模具小车22；

所述被夹块35的功能是向夹模器26提供稳固的夹紧位置；

所述定位圈36的功能是为模具21提供定位基准；

所述装置的实施步骤包括步骤A)至N)：

A)模具21位于初始位置，所述初始位置位于开模机2上，开模机2的初始状态为开模；

B)模具21表面喷涂作业；

C)开模机2合模；

D)夹模器26释放模具；

E)主机1和开模机2的举升缸活塞杆伸出，模具小车22上升；

F)移模油缸活塞杆伸出，带动模具小车22沿着导轨移动至主机；

G)模具小车22到达主机1定位圈位置，主机1举升油缸活塞杆下降，带动模具小车22下降；

H)主机1锁模；

I)主机1压射；

J)主机1举升油缸活塞杆伸出，模具小车22上升；

L)移模油缸25活塞杆缩回，带动模具小车22沿着导轨运动到开模机2；

M)模具小车22到达开模机定位圈36位置，主机举升油缸活塞杆下降，带动模具小车22下降；

N)夹模器26夹紧模具21的被夹块35，使模具21回到开模的初始状态，取出成型压铸件。

在模具小车22沿着导轨由主机运动到开模机2的过程中，人为产生频率为F的机械振动，所述机械振动传导至型腔内尚未完全凝固的液态金属，将型腔内部剩余气体排出；

本实施例提供三种均证实可行的人为产生机械振动的方法，需注意这三种方法之外的方法，如果与本发明技术特征产生相同的技术效果，也应当属于本发明的保护范围；

方法一：在上述导轨表面加工特定间隔的凹坑、沟槽或凸台形貌，当模具小车以特定速度经过这些表面形貌时，产生特定频率的机械振动；

方法二：在上述模具小车22的车轮31外圆面加工特定间隔的凹坑、沟槽或凸台形貌，当模具小车22以特定速度在导轨表面运动时，这些表面形貌时，产生特定频率的机械振动。

方法三：在模具小车22上的固定位置，安装机械振动发生装置，包括超声波换能器、电机、蜂鸣器之一。

Claims (9)

1.一种面向大型立式高压铸造机的换模方法，其特征在于：在大型立式高压铸造机主机(1)的旁侧独立设置开模机(2)，将模具(21)的锁模和开模功能分开；模具(21)锁模功能的运动执行机构位于主机(1)，模具(21)开模功能的运动执行机构位于开模机(2)上；开模机(2)包括换模***和开模机构；在连续压铸加工过程中，换模***将模具(21)与大型立式高压铸造机主机(1)和开模机(2)交替连接；当模具(21)与主机(1)连接时，由主机(1)提供锁紧力，完成金属液的充型和变相凝固过程；当模具(21)与开模机(2)连接时，铸造成品件与模具(21)分离，随后人工或自动向模具(21)表面喷涂脱模剂、润滑油、冷却剂等呈液态或粉末状态的表面涂层。

2.根据权利要求1所述的一种面向大型立式高压铸造机的换模方法，其特征在于：在模具(21)与大型立式高压铸造机主机(1)连接之后，开始沿模具(21)型腔的浇口注入液态金属，当充型阶段完成，将模具(21)静置时间间隔T，随后换模***开始工作，将模具(21)与开模机(2)连接；在历经所述时间间隔T后，浇道内的液态金属已经凝固，但是型腔内的液态金属尚未完全凝固；上述时间间隔T由成型件尺寸以及高压铸造工艺推算。

3.根据权利要求1和2所述的一种面向大型立式高压铸造机的换模方法，其特征在于：在所述换模***将模具(21)转运过程中，人为产生频率为F的机械振动，所述机械振动传导至型腔内尚未完全凝固的液态金属，将型腔内部剩余气体排出。

4.根据权利要求1、2和3所述的一种面向大型立式高压铸造机的换模方法，其特征在于：一台大型立式高压铸造机主机(1)配有两台或更多数量的开模机(2)，有两套或更多数量的模具(21)参与上述主机(1)和开模机(2)的交替连接。

5.一种面向大型立式高压铸造机的换模装置，其特征在于：装置包括大型立式高压铸造机主机(1)和开模机(2)；所述开模机包括换模***和开模机构；换模***的运动执行器件包括移模油缸(25)和模具小车(22)；所述模具小车(22)特征包含模具小车主体(34)，车轮(31)，车轮轴(32)，夹模器(26)，移模油缸连接法兰(33)，被夹块(35)和定位圈(36)；

所述移模油缸连接法兰(33)的功能是用来连接移模油缸(25)和模具小车(22)；

所述被夹块(35)的功能是向夹模器(26)提供稳固的夹紧位置；

所述定位圈(36)的功能是为模具(21)提供定位基准。

6.根据权利要求5所述的一种面向大型立式高压铸造机的换模装置，其特征在于：模具(21)在开模机(2)和主机(1)之间往复运动分为步骤A)至N)；

A)、模具(21)位于初始位置，所述初始位置位于开模机(2)上，开模机(2)的初始状态为开模；

B)、模具(21)表面喷涂作业；

C)、开模机(2)合模；

D)、夹模器(26)释放模具(21)；

E)、主机(1)和开模机(2)的举升缸活塞杆伸出，模具小车(22)上升；

F)、移模油缸活塞杆伸出，带动模具小车(22)沿着导轨移动至主机(1)；

G)、模具小车(22)到达主机(1)定位圈位置，主机(1)举升油缸活塞杆下降，带动模具小车(22)下降；

H)、主机(1)锁模；

I)、主机(1)压射；

J)、主机(1)举升油缸活塞杆伸出，模具小车(22)上升；

L)、移模油缸(25)活塞杆缩回，带动模具小车(22)沿着导轨运动到开模机(2)；

M)、模具小车(22)到达开模机定位圈(36)位置，主机举升油缸活塞杆下降，带动模具小车(22)下降；

N)、夹模器(26)夹紧模具(21)的被夹块(35)，使模具(21)回到开模的初始状态，取出成型压铸件。

7.根据权利要求5和6所述的一种面向大型立式高压铸造机的换模装置，其特征在于：在模具小车沿着导轨由主机运动到开模机的过程中，人为产生频率为F的机械振动，所述机械振动传导至型腔内尚未完全凝固的液态金属，将型腔内部剩余气体排出；所述机械振动产生的方法是在上述导轨表面加工特定间隔的凹坑、沟槽或凸台形貌，当模具小车(22)以特定速度经过这些表面形貌时，产生特定频率的机械振动。

8.根据权利要求5和6所述的一种面向大型立式高压铸造机的换模装置，其特征在于：在模具小车沿着导轨由主机运动到开模机的过程中，人为产生频率为F的机械振动，所述机械振动传导至型腔内尚未完全凝固的液态金属，将型腔内部剩余气体排出；所述机械振动产生的方法是在上述模具小车的车轮(31)外圆面加工特定间隔的凹坑、沟槽或凸台形貌，当模具小车以特定速度在导轨表面运动时，这些表面形貌时，产生特定频率的机械振动。

9.根据权利要求5和6所述的一种面向大型立式高压铸造机的换模装置，其特征在于：在模具小车沿着导轨由主机运动到开模机的过程中，人为产生频率为F的机械振动，所述机械振动传导至型腔内尚未完全凝固的液态金属，将型腔内部剩余气体排出；所述机械振动产生的来源是固定在模具小车(22)上的机械振动产生装置，如超声波换能器、电机、蜂鸣器等。

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