CN203526517U - 一种旋转式四工位半固态加工自动生产线 - Google Patents

Abstract

一种旋转式四工位半固态加工自动生产线，其特征是以旋转式四工位取注浆机为中心，周向四个工位依次布置有电阻熔炼炉、半固态浆料制备装置、结晶保温箱、挤压成形设备。本实用新型合理布置生产流程，实现半固态加工的全自动生产控制，提高加工过程的安全性、稳定性和准确性，充分发挥出半固态成形技术的优点和特点，有效节省生产线的占地面积；提高了工作效率，可连续、高效地进行半固态加工作业，批量生产能力获得提高，可实现金属半固态成形制件的自动化、大批量生产，可加速半固态成形技术的产业化进程。

Description

一种旋转式四工位半固态加工自动生产线

技术领域

    本实用新型属于半固态金属加工技术领域。

背景技术  

金属半固态成形技术是21世纪前沿性金属加工技术，它将液态金属的易成形性和半固态金属成形的高品质性有效地结合在一起，克服了金属材料在传统单一状态下成形的一系列缺陷，具有诸多优点。

由于半固态成形技术所具有的技术优势和广阔的应用前景而倍受人们的关注，已得到广泛研究和发展，从20世纪至今，金属半固态成形技术已逐步产业化，国外欧美、日本等发达国家在此领域的开发研究和工业应用方面处于领先的位置。

然而，我国的半固态成形技术与国外相比仍有较大的差距，在工业应用范围的推广以及大批量制件的生产方面并没有取得很大的突破，关键原因则是生产工艺的自动化程度不高，流程布置不是很合理，仍需耗费巨大的劳动力，且生产质量不稳定、生产效率低。半固态加工的生产工艺和流程布置直接决定所产制件的效率和质量， 因此合理的工艺设计和流程布置是生产高质量半固态成形件的必须条件。 随着我国汽车工业的发展，给予半固态成形技术更高的要求以及快速发展的机遇。发展新型制浆设备，提升生产工艺的自动化程度，以至于加速半固态成形技术的产业化进程，是必然的趋势。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种旋转式四工位半固态加工自动生产线，既能提高自动化程度，提高工作效率以及半固态成形设备的批量生产能力，又能实现提高半固态成形制件的质量，进而实现金属半固态成形制件的自动化、大批量、高质量生产。

本实用新型是通过以下技术方案实现的。

旋转式四工位半固态加工自动生产线以旋转式四工位取注浆机（1）为中心，周向四个工位（相邻两工位之间相隔90度）依次布置有电阻熔炼炉（2）、半固态浆料制备装置（3）、结晶保温箱（4）、挤压成形设备（5）。

所述的旋转式四工位取注浆机由机架（11）、回转动力组件（12）、回转支架（13）和四组升降取料机构（14）组成。回转动力组件（12）固定在机架（11）顶端，回转支架（13）设置在回转动力组件（12）上，由回转动力组件（12）驱动其转动，四组升降取料机构（14）分别安装在回转支架（13）的四支柱梁末端，升降取料机构（14）下端设置有闭式取注浆罐体（15），罐体（15）中心设有一活塞杆（17），底部置有一阀口（151），通过活塞杆（17）与阀口（151）的闭合，可实现浆料的取注。

所述的半固态浆料制备装置（3）主要由一密封箱（32）和一制浆装置组成，密封箱上部设有一熔体入口门（31），下部设有一浆料出口门，制浆装置设置在密封箱内。

所述的结晶保温箱（4）内置接料坩埚，用于接取由半固态浆料制备装置（3）制备好的半固态浆料。

所述的挤压成形设备（5）由移动式接料平台（51）和一挤压成形机（52）组成，移动式接料平台（51）安装在挤压成形机（52）底座板的导轨上，可沿导轨移动，料杯安装平台（53）通过四导柱设置在移动式接料平台（51）上，通过导柱实现其上下移动，料杯（55）设置在料杯安装平台（54）上。

本实用新型生产过程为：首先将金属铸锭放进熔炼炉（2）内进行熔炼，经除渣、精炼后保温，然后四工位旋转取注浆机（1）上的位于熔炼炉（2）上方的一组升降取料机构（14）逐步下降，罐体（15）随之逐步进入熔炼炉（2），当闭式罐体（15）浸入到金属液一定深度后，罐体（16）停止下降，活塞杆（17）向上运动，罐底阀门（151）打开，同时通过抽气机降低罐体（15）内的气体压强，金属液通过底部阀门（151）进入罐体（15）内，当液位检测装置（18）检测到罐体（15）内金属液达到需求量后，抽气机停止工作，活塞杆（17）向下运动，罐底阀门（151）关闭，然后升降取料机构（14）垂直上升离开熔炼炉（2），回转支架（13）转过90度，罐体（15）到达半固态浆料制备装置（3）入口门（31）上方，入口门（31）打开，活塞杆（17）向上运动，罐底阀门（151）打开，同时通过抽气机增大罐体内气体压强，金属液在重力和罐体内气体压力的作用下由入口门（15）流入半固态浆料制备装置（3）内，完成将金属液从熔炼炉（2）内定量取出，并注入半固态浆料制备装置（3）内的取注任务，在这个过程进行的同时，相隔180度的前面一组升降取料机构（14）通过同样的方式，将制备好的半固态金属浆料从结晶保温箱（4）内置接料坩埚中取出，并注入到移动式接料平台（51）上的料杯（55）中，之后，移动式接料平台（51）平移至挤压成形机（52）的成形模具下方，料杯安装平台（53）上升，当料杯（55）口与模具内腔底面平行时，顶料杆（54）向上运动将料杯中的半固态金属浆料注入模具型腔内，挤压成形机（52）的上下模闭合，实现金属半固态成形。由于回转支架（13）采用旋转式，各升降取料机构（14）之间的作业方式完全可以实现循环式变换，通过合理设置回转支架（13）的转角和转速，本实用新型可以自动、连续不间断、高效的进行半固态加工作业。

本实用新型设计开发出一种旋转式四工位半固态加工自动生产线，合理布置生产流程，实现半固态加工的全自动生产控制，提高加工过程的安全性、稳定性和准确性，充分发挥出半固态成形技术的优点和特点，可加速技术的产业化进程，为实现工业应用奠定良好的基础。

该实用新型的有益效果是。

1、本实用新型引入柔性制造理念，采用柔性控制技术，工艺设计布置上采用灵活的工艺路线，设计开发出一条以旋转式四工位取注浆机（1）为中心的旋转式四工位半固态加工自动生产线，采用旋转式回转支架（13），各升降取料机构（14）之间的作业方式完全可以实现循环式变换，通过合理设置回转支架（13）的转角和转速，本实用新型可以自动、连续不间断、高效的进行半固态加工作业作，自动循环式实现金属半固态制浆及成形，从而实现一种柔性控制模式，保证在浆料自动取注浆机工作运行平稳的前提下，达到以工作时间最短为目标的控制规律。

采用柔性控制技术开发的旋转式四工位半固态加工自动生产线具有诸多显著的优点：其一，自动化程度高，成功的取消了以往采用人工取浆及注浆的方式，避免了操作者劳动强度大、工艺不稳定等不利因素；其二，提高了工作效率，可连续、高效地进行半固态加工作业，批量生产能力获得提高，可实现金属半固态成形制件的自动化、大批量生产；其三，可加速金属半固态加工技术的产业化进程，为相关行业提供一种新的设计思路。

2、本实用新型金属熔体在取注及浆料制备过程中都采取了保护措施，实现浆料的洁净制备与取注。本实用新型采用闭式罐体（15）浸入到金属液内进行取样，由于所取金属液位置既不是熔炼炉（2）顶部，也不是熔炼炉（2）底部，而是处于熔炼炉（2）中部，因此在取浆的开始就避免了浆料的氧化和其他杂质的进入，所取金属液没有受到污染，是洁净度最高的金属熔体；在金属熔体的整个转移输送过程中，闭式罐体（15）内始终被通入氮气，从而将罐内空气驱除，使整个金属熔体的取注过程在惰性气体中进行，有效的防止了氧气、烟尘等各种杂质对浆料的污染；将制浆设备设置在一密封箱（32）内，使整个制浆过程在一个充满保护气体的空间内进行，同时对结晶保温箱（4）通入惰性气体，有效防止氧气、烟尘等对高温浆料的污染，使浆料在整个取注、制备及转移过程中都处于被保护状态，实现整个生产线浆料的洁净制备、转移及取注，有效的提高了半固态加工制件的质量。

   3、本实用新型结构简单、布局合理，有效节省生产线的占地面积。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为旋转式四工位取注浆机的立体结构示意图。

图3为罐体剖示图。

图中：1为旋转式四工位取注浆机；11机架；12为回转动力组件；13为回转支架；14为升降取料机构；15为罐体；16为气体进出嘴；17为活塞杆；18为液位检测装置；2为熔炼炉；3为半固态浆料制备装置；31为入口门；32为密封箱；4为结晶保温箱；5为挤压成形设备；51为移动式接料平台；52为挤压成形机；53为料杯安装平台；54为顶料杆；55为料杯。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

如附图1所示，本实用新型所述的旋转式四工位半固态加工自动生产线以旋转式四工位取注浆机1为中心，周向四个工位（相邻两工位之间相隔90度）依次布置有电阻熔炼炉2、半固态浆料制备装置3、结晶保温箱4、挤压成形设备5。

所述旋转式四工位取注浆机1设置在生产线正中心，主要由机架11、回转动力组件12、回转支架13和四组升降取料机构14组成。回转动力组件12固定在机架11顶端，回转支架13设置在回转动力组件12上，并由回转动力组件12驱动其转动，四组升降取料机构14分别安装在回转支架13的四支柱梁末端，升降取料机构14下端设置有闭式取注浆罐体15，罐体15上端置一气体进出嘴16，气体进出嘴16与外部抽气机相连，通过改变罐体15内惰性气体压强的大小，可实现对金属熔体的注取，罐体15中心设有一活塞杆17，底部置有一阀口，通过控制活塞杆17与阀口151的闭合的大小，可实现金属熔体取注流量的控制。

所述电阻熔炼炉2设置在第一个工位，用于对金属铸锭的熔炼。

所述半固态浆料制备装置3设置在第二个工位，主要由一密封箱32和一制浆机构组成，密封箱32上部设有一熔体入口门31，下部设有一浆料出口门，制浆机构设置在密封箱32内，在整个浆料制备过程中，密封箱32内始终充满惰性气体并保持一定的压强，使外面的空气不能进入密封箱32内，有效防止氧气、烟尘等对高温浆料的污染。

所述结晶保温箱4设置在第三个工位，内置一接料坩埚，用于接取由半固态浆料制备装置3制备好的半固态浆料，在工作时，对结晶保温箱4进行通电加热，使箱内始终保持浆料要求的工艺温度，同时对箱内通入保护气体并维持一定压强，防止外部空气进入箱内对高温浆料产生污染。

所述挤压成形设备5主要由移动式接料平台51和一挤压成形机52组成，所述移动式接料平台51安装在挤压成形机52底座板的导轨上，可沿导轨移动，料杯安装平台53通过四导柱设置在移动式接料平台51上，可通过导柱实现上下移动，料杯55设置在料杯安装平台53上，料杯55中心线上设有一推料杆54，推料杆54和料杯55采用圆柱配合，可沿料杯55轴线上下移动，将料杯55中的熔体注入模具型腔内。

本实用新型旋转式四工位半固态加工自动生产线工作过程为：首先将金属铸锭放进熔炼炉2内进行熔炼，经除渣、精炼后保温，然后四工位旋转取注浆机1上的位于熔炼炉2上方的一组升降取料机构14逐步下降，罐体15随之逐步进入熔炼炉2，当闭式罐体15浸入到金属液一定深度后，罐体15停止下降，活塞杆17向上运动，罐底阀门151打开，同时通过抽气机降低罐体15内的气体压强，金属液通过底部阀门151进入罐体15内，当液位检测装置18检测到罐体15内金属液达到需求量后，抽气机停止工作，活塞杆17向下运动，罐底阀门151关闭，然后升降取料机构14垂直上升离开熔炼炉2后，回转支架13转过90度，罐体15到达半固态浆料制备装置3入口门31上方，入口门31打开，活塞杆17向上运动，罐底阀门151打开，同时通过抽气机反向工作增大罐体15内气体压强，金属液在重力和罐体15内气体压力的作用下由入口门流入半固态浆料制备装置3内，完成将金属液从熔炼炉2内定量取出，并注入半固态浆料制备装置3内的取注任务，在这个过程进行的同时，相隔180度的前面一组升降取料机构14通过同样的方式，将制备好的半固态金属浆料从结晶保温箱4内置接料坩埚中取出，并注入到移动式接料平台51上的料杯55中，之后，移动式接料平台51平移至挤压成形机52的成形模具下方，料杯安装平台53上升，当料杯55口与模具内腔底面平行时，顶料杆17向上运动将料杯55中的半固态金属浆料注入模具型腔内，挤压成形机52的上下模闭合，实现金属半固态成形，移动式接料平台51重新回到原来位置，开始下一次浆料的接注。由于回转支架13采用旋转式，各升降取料机构14之间的作业方式完全可以实现循环式变换，通过合理设置回转支架13的转角和转速，本实用新型可以自动、连续不间断、高效的进行半固态加工作业。

Claims (1)

1.一种旋转式四工位半固态加工自动生产线，其特征是以旋转式四工位取注浆机（1）为中心，周向四个工位依次布置有电阻熔炼炉（2）、半固态浆料制备装置（3）、结晶保温箱（4）、挤压成形设备（5）；

所述的旋转式四工位取注浆机包括机架（11）、回转动力组件（12）、回转支架（13）和四组升降取料机构（14）；回转动力组件（12）固定在机架（11）顶端，回转支架（13）设置在回转动力组件（12）上，由回转动力组件（12）驱动其转动，四组升降取料机构（14）分别安装在回转支架（13）的四支柱梁末端，升降取料机构（14）下端设置有闭式取注浆罐体（15），罐体（15）中心设有一活塞杆（17），底部置有一阀口（151）。

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