一種真空壓鑄輔助成型系統的制作方法與工藝

本發明涉及一種真空壓鑄輔助成型系統，尤其涉及一種利用真空壓鑄技術的成型系統。

背景技術：
伴隨著全世界能源供應越來越緊張，并且全球溫室效應的氣體排放日益嚴重，再加上諸如汽車制造業的競爭越來越激烈的現狀，“低能低排低成本”的汽車先進制造技術便成為了汽車制造行業的一個可持續發展趨勢。而將轎車輕量化處理便是一種非常有效的節能減排的方法。在這個發展過程中，現階段的措施主要利用了鋁合金來代替以往鐵或著鋼等材料，如德國轎車型號AUDI--A8的全鋁合金制造的車身。隨著技術水平的日益發展，日本和德國等國家在制造高強韌鋁合金的成型技術方面都有相當大的發展，能制造出具有壁薄質量輕、形狀復雜、高強度高韌性等優點的零件。壓鑄是成型鋁合金鑄件的主要方法之一，在汽車零部件生產中占有相當大的比例。但是傳統壓鑄方法所制造出的壓鑄件內部氣孔多，無法焊接或熱處理等原因，目前最先進的技術為采用真空壓鑄，真空壓鑄的原理是抽走或者抽走模具型腔里其中一部分的的氣體，使得減小型腔中的氣壓，從而讓沖型和合金熔體中氣體更容易排出，于是在壓力作用下熔融鋁液充滿型腔，并在壓強作用下凝固而得到壓鑄件結構致密的一種成型工藝。但目前的真空壓鑄普遍存在如下問題，在模具調試、慢壓射和非正常生產時，由于現有的真空壓鑄輔助成型系統采用真空壓鑄，所以，導致了金屬液堵塞真空閥的問題。

技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種具有兩種不同的工作模式，避免金屬液堵塞真空閥，也有助于改善產品質量，提高生產效率的真空壓鑄輔助成型系統。本發明的一種真空壓鑄輔助成型系統，包括壓室和型腔、連接在壓室和型腔之間的真空閥和氣路真空系統及控制所述氣路真空系統的電氣真空系統，所述氣路真空系統包括第一壓力變送器、第二壓力變送器及依次串接的真空泵、真空罐、分流芯片和氣動三聯件，所述真空罐的出口端連接所述第二壓力變送器，所述分流芯片具有進口、P端出口、M端出口和S端出口，所述分流芯片的進口與真空罐連接，所述氣動三聯件分別連接至分流芯片的P端出口、M端出口、S端出口，所述分流芯片的M端出口還連接至第一壓力變送器，所述分流芯片的進口與真空罐之間設有使兩者導通或者斷開的第一開關裝置，所述氣動三聯件與分流芯片的P端出口之間設有使兩者導通或者斷開的第二開關裝置，所述氣動三聯件與分流芯片的M端出口之間設有使兩者導通或者斷開的第三開關裝置，所述氣動三聯件與分流芯片的S端出口之間設有使兩者導通或者斷開的第四開關裝置，所述分流芯片的M端出口與第二壓力變送器之間設有使兩者導通或者斷開的第五開關裝置。進一步的，所述分流芯片的P端出口與氣動三聯件之間還串接有調壓閥。進一步的，所述第一開關裝置、第二開關裝置、第三開關裝置、第四開關裝置和第五開關裝置均為電磁閥。進一步的，所述氣動三聯件包括串接的油霧器、減壓閥和過濾器。進一步的，所述氣路真空系統還包括設置在所述分流芯片的進口上的第一過濾器。進一步的，所述電氣真空系統包括控制器、與所述控制器信號連接的A/D轉換模塊、與所述A/D轉換模塊信號連接的壓力傳感器，所述壓力傳感器檢測真空閥、真空罐的數值，所述A/D轉換模塊接收真空閥、真空罐的數值并轉換成數字信號發送至控制器，所述控制器根據A/D轉換模塊所發送的數字信號及壓鑄信號控制真空泵、第一開關裝置、第二開關裝置、第三開關裝置、第四開關裝置和第五開關裝置。進一步的，所述電氣真空系統還包括與所述控制器信號連接的觸摸屏。進一步的，所述真空閥包括第一閥塊、相對設置在所述第一閥塊兩側的補償器和第二閥塊，所述第一閥塊與第二閥塊之間通過啟動氣缸連接，所述第一閥塊和第二閥塊之間還連接有從動氣缸，所述啟動氣缸具有啟動活塞，所述從動氣缸具有從動活塞，所述啟動活塞與從動活塞通過圓盤聯接。進一步的，所述第一閥塊和第二閥塊之間還連接有伺服氣缸，所述伺服氣缸具有固定在所述圓盤上的伺服活塞。進一步的，所述補償器背向所述第一閥塊的一側開設有凹腔，所述凹腔內設置有補償器緩沖盤和補償導向盤，且所述補償導向盤位于所述補償器緩沖盤的外側，所述補償器緩沖盤與補償導向盤之間通過螺栓連接，所述補償器緩沖盤和補償導向盤之間夾持有第一碟簧，所述第一閥塊和第二閥塊之間通過預緊栓連接，所述第二閥塊內設置有碟簧槽，所述碟簧槽內設置有碟簧，所述預緊栓的一端抵壓碟簧。本發明的有益效果如下：由于本發明的真空壓鑄輔助成型系統的氣路真空系統設置有第一壓力變送器、第二壓力變送器及依次串接的真空泵、真空罐、分流芯片和氣動三聯件，且上述部件連接中通過各開關實現相互之間的導通和斷開，從而使該真空壓鑄輔助成型系統具有兩種不同的工作模式，即普通壓鑄和真空壓鑄，以避免金屬液堵塞真空閥，也有助于改善產品質量，提高生產效率。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。附圖說明圖1是本發明所示的真空壓鑄輔助成型系統的結構示意圖；圖2、圖3和圖4是用于本發明的真空壓鑄輔助成型系統的氣路真空系統在不同工作狀態時的原理圖；圖5是用于本發的真空壓鑄輔助成型系統的電氣真空系統的原理圖；圖6是用于本發明的真空壓鑄輔助成型系統的真空閥的剖視圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。請參見圖1和圖2，本發明一較佳實施例所述的一種真空壓鑄輔助成型系統包括殼體10、設置在所述殼體10內的壓室(未圖示)和型腔(未圖示)、連接在壓室和型腔之間的真空閥(未圖示)和氣路真空系統20及控制所述氣路真空系統20的電氣真空系統。所述殼體10設置有第一控制箱30和第二控制箱40。所述氣路真空系統20包括第一壓力變送器21、第二壓力變送器22及依次串接的真空泵(未圖示)、真空罐24、分流芯片25和氣動三聯件26。上述第一壓力變送器21、第二壓力變送器22、分流芯片25和氣動三聯件26設置在第一控制箱30內，真空泵、真空罐24設置在第一控制箱30的外部。根據瑞士方達瑞真空系統及相關理論計算，真空壓鑄輔助成型系統的真空罐24的體積需大于100L，現有真空罐24形狀一般為方形罐體、腰型管體和柱形罐體，在本實施例中，該真空罐24選擇方形罐體，其原因為：方形罐體空間體積上達到了最大利用率，結構緊湊，外觀上一體化，協調合理便于第一控制箱30的安放和真空泵的安裝。本實施例中的真空泵采用的型號為TX-25，該真空泵的技術參數如表1-1所示。表1-1真空泵技術參數表所述真空罐24的出口端連接所述第二壓力變送器22，所述分流芯片25具有進口、P端出口、M端出口和S端出口，所述分流芯片25的進口與真空罐24連接，所述氣動三聯件26分別連接至分流芯片25的P端出口、M端出口、S端出口，所述分流芯片25的M端出口還連接至第一壓力變送器21，所述分流芯片25的進口與真空罐24之間設有使兩者導通或者斷開的第一開關裝置，所述氣動三聯件26與分流芯片25的P端出口之間設有使兩者導通或者斷開的第二開關裝置，所述氣動三聯件26與分流芯片25的M端出口之間設有使兩者導通或者斷開的第三開關裝置，所述氣動三聯件26與分流芯片25的S端出口之間設有使兩者導通或者斷開的第四開關裝置，所述分流芯片25的M端出口與第第一壓力變送器21之間設有使兩者導通或者斷開的第五開關裝置。在本實施例中，上述第一開關裝置、第二開關裝置、第三開關裝置、第四開關裝置和第五開關裝置均為電磁閥，所述第一開關裝置為使真空罐24與分流芯片25的進口導通或者斷開的兩位兩通閥，該兩位兩通閥命名為閥1，所述第二開關裝置包括一個兩位三通閥(命名為閥5)，所述分流芯片25的P端出口與氣動三聯件26之間還串接有調壓閥29，該調壓閥29串接在位于閥5與氣動三聯件26之間。所述第三開關裝置為一個兩位兩通閥(命名為閥3)，所述第四開關裝置為一個兩位三通閥(命名為閥2)，所述第五開關裝置為一個兩位兩通閥(命名為閥4)。除本實施例外，該第一開關裝置、第二開關裝置、第三開關裝置、第四開關裝置和第五開關裝置可以不為電磁閥，如可以為行程開關等。所述氣路真空系統20還包括設置在所述分流芯片25的進口上的第一過濾器27，該第一過濾器27的具體位置為：串接在第一開關裝置與分流芯片25的進口之間。所述氣動三聯件26包括依次串接的油霧器、減壓閥和過濾器，所述油霧器的進口分別與分流芯片25的P端出口、M端出口、S端出口連接，所述過濾器輸出壓縮空氣。上述氣路真空系統20可實現普通壓鑄和真空壓鑄兩種工作模式，如下：①普通壓鑄(即無抽真空壓鑄)在調試模具或慢壓射操作正常生產工作之前，因模具和真空閥溫度偏低，金屬的流動充型能力較差，此時，就選擇普通壓鑄模式。在該模式下，真空閥在合模狀態下始終處于關閉狀態，即型腔中并沒有抽真空而直接進行壓鑄。當調試或模具溫度達到預定要求，金屬液能很好地充滿至真空閥的所有部位，即可切換到真空壓鑄模式。因此，在模具調試、慢壓射和非正常生產時使用此模式，否則，將會導致金屬液堵塞真空閥。該模式下電磁閥動作狀態如表1-2所示：表1-2普通壓鑄模式時電磁閥狀態表“-”標示斷電、“+”標示通電。②真空壓鑄真空壓鑄是指依靠金屬液的金屬動能來產生慣性沖擊力從而關閉閥芯的工作模式。在該模式下，型腔中的氣體邊抽出，金屬液邊充型，在金屬液到達真空閥排氣道末端之前，真空閥就依靠金屬液的沖擊力觸動使真空口與型腔隔絕，從面防止金屬液進入真空管道。其電磁閥動作狀態如表1-3所示：表1-3真空壓鑄模式下的電磁閥狀態表“-”標示斷電、“+”標示通電。請結合圖2至圖4，上述氣路真空系統20原理具體如下：該氣路真空系統20有兩個方面構成，一個是真空通道，另一個是壓縮空氣通道。壓鑄機正常工作時，模具合模，當接收到沖頭封閉外澆口信號，經過T1秒后閥1、閥4、閥5通電(閥1開啟抽真空功能，閥4開啟測量型腔真空度功能，閥5開啟氣動助力功能)，啟動抽真空，同時開始測量型腔真空度(T2時間內測量真空度，需保證壓射結束前測得)，T2秒后閥4斷電(真空度測量完成)，經過T3秒后真空結束，此時閥1、閥5斷電(真空結束)。當接收到開模信號時閥3通電(開始吹氣)，T5秒后閥3斷電(結束吹氣，噴吹時長T5秒，需保證噴吹時長大于噴脫模劑和涂料時間以防止脫模劑、涂料進入真空管道)，等待下一個沖頭信號，經T6秒延遲后若無動作則自動關機。請參見圖5，所述電氣真空系統包括設置在第二控制箱40內的控制器31、與所述控制器31信號連接的A/D轉換模塊32、與所述A/D轉換模塊32信號連接的壓力傳感器33和觸摸屏34。所述壓力傳感器33檢測真空罐24、真空閥50的數值，所述A/D轉換模塊32接收壓力傳感器33的數值并轉換成數字信號發送至控制器31，所述控制器31根據A/D轉換模塊32所發送的數字信號及鑄壓信號，控制真空泵23、觸摸屏34、第一開關裝置、第二開關裝置、第三開關裝置、第四開關裝置和第五開關裝置。在本實施例中，所述控制器31選用PLC(ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器)，其作為系統的中央處理器統領整個系統，既要讀取外部輸入信號，如沖頭的封閉倒料口信號、壓鑄機的開模信號或壓鑄機開模到位信號等；又要輸出信號控制真空泵23的啟動停止、真空閥50的動作、觸摸屏34的數據顯示等。A/D轉換模塊從壓力傳感器33讀取模擬信號轉換成數字信號，控制器31通過讀取指令把數據讀取并存儲到指定的數據寄存器。觸摸屏34與控制器31進行通信，能夠輕松實現人機之間的溝通，并能對控制器31的軟元件進行實時監控和數據讀寫。請參見圖6，所述真空閥包括第一閥塊41、相對設置在所述第一閥塊41兩側的補償器42和第二閥塊43。所述第一閥塊41與第二閥塊43之間通過啟動氣缸44連接，所述第一閥塊41和第二閥塊43之間還連接有從動氣缸(未標號)和伺服氣缸46，所述啟動氣缸44具有固定在第一閥塊41上的啟動缸體和設置在所述第二閥塊43上的啟動活塞，所述從動氣缸具有固定在第一閥塊41上的從動缸體和設置在第二閥塊43上的從動活塞，所述伺服氣缸46具有固定在第一閥塊41上的伺服缸體和設置在所述第二閥塊43上的伺服活塞，所述啟動活塞、從動活塞、伺服活塞通過圓盤45聯接。所述補償器42背向所述第一閥塊41的一側開設有凹腔421，所述凹腔421內設置有補償器緩沖盤471和補償導向盤472，且所述補償導向盤472位于所述補償器緩沖盤471的外側，所述補償器緩沖盤471與補償導向盤472之間通過螺栓473連接，所述補償器緩沖盤471和補償導向盤472之間夾持有第一碟簧474，所述第一閥塊41和第二閥塊43之間通過預緊栓48連接，所述第二閥塊43內設置有碟簧槽431，所述碟簧槽431內設置有第二碟簧432，所述預緊栓48的一端抵壓第二碟簧432。該真空閥通過使用圓盤45聯接啟動氣缸44和從動氣缸，同時加入伺服氣缸46，提高傳動機構的靈敏性；通過設置第一碟簧474預緊防止壓鑄過程中金屬液飛出；通過設置第二碟簧432鎖定復位。該真空閥的工件原理如下：①、一個壓鑄過程開始，壓鑄模具做合模動作，補償器42與模具動模一同移動，同時推動預緊栓48帶動補償器緩沖盤471移動使第一碟簧474壓縮讓真空閥處于解鎖狀態；②、當壓鑄機沖頭動作時，壓室和模具型腔處于封密狀態，此時開啟抽真空模式，使封密的壓室和型腔與通過真空閥與真空罐連通，實現壓鑄全過程處于真空狀態；③、當金屬液充滿型腔通過進料口進入真空閥導入流道，其首先觸碰到啟動氣缸44，此時啟動氣缸44在金屬動能推動下通過圓盤45帶動排氣活塞51和伺服氣缸46產生約0.7mm的位移，伺服氣缸46在產生位移的過程中因受到壓縮空氣的受力面積突然變大，因而有足夠的力帶動圓盤45連同排氣活塞51繼續運動，從而使排氣活塞51關閉，抽真空結束(此時真空管路與型腔斷開，從而防止金屬液進入真空管路)。這一過程在金屬液到達從動氣缸前完成(這一過程可在1ms內完成)。④、當充填過程完成并冷卻后，壓鑄模具打開，被壓縮的第二碟簧432彈力釋放，推動導向盤52，從而帶動圓盤45和啟動氣缸44，排氣活塞51，伺服氣缸46復位鎖定，在復位的同時排氣活塞51還具有將真空閥內的迷宮槽金屬凝料推出作用，保證其留在動模一側。當模具開模到位后，真空壓鑄輔助成型系統接收到信號啟動反吹功能，經過濾后的壓縮空氣從排氣活塞51底部吹出，實現自動清潔功能，提高真空閥的在線工作時長。根據上述真空閥的動作要求和真空壓鑄輔助成型系統所處的現場工作環境，真空壓鑄輔助成型系統需要滿足的要求有以下幾點：①系統必須要保證現場使用的可靠性和穩定性；②盡可能地選擇耐高溫、耐腐蝕、抗震性好、使用壽命長的元件；③對需要檢測的物理量進行實時監控，如真空罐真空度、型腔真空度、污染度以及油缸壓力等，當檢測到壓力超過預設的上限或者下限時，真空壓鑄輔助成型系統能夠及時報警停機；④真空壓鑄輔助成型系統參數可修改。根據壓鑄生產的實際情況,該真空壓鑄輔助成型系統通過采用PLC控制，從而適用于各種壓鑄機。該真空壓鑄輔助成型系統有普通壓鑄(無抽真空壓鑄)和真空壓鑄兩種工作模式，以及可進行模具密封性能測試、對不同模具或壓鑄機的可調節性、真空管路堵塞狀態測試等功能，同時還可具有報警、數據顯示等多種功能。該真空壓鑄輔助成型系統工作過程如下：當真空壓鑄輔助成型系統檢測到壓鑄機的沖頭封閉壓室的澆注口(即接受到真空啟動信號)時，PLC發出打開真空管路的信號，開始抽真空，并實時測量型腔中的真空度。當金屬液觸動主動活塞，真空閥關閉，抽真空結束，當檢測到開模或開模到位信號(即真空停止信號)時，PLC開啟真空閥反吹功能。壓鑄完畢，壓鑄模打開時，在壓鑄機取件、噴涂等工序期間,真空壓鑄輔助成型系統則完成真空閥復位、真空閥清洗、真空管路測試等動作。當檢測到壓鑄模合模信號時，真空閥自鎖解除，為下一壓鑄循環做好準備。綜上所述，上述真空壓鑄輔助成型系統的氣路真空系統20設置有第一壓力變送器21、第二壓力變送器22及依次串接的真空泵23、真空罐24、分流芯片25和氣動三聯件26，且上述部件連接中通過各開關實現相互之間的導通和斷開，從而使該真空壓鑄輔助成型系統具有兩種不同的工作模式，即普通壓鑄和真空壓鑄，避免金屬液堵塞真空閥，也有助于改善產品質量，提高生產效率。以上所述僅是本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。