大数据背景下自动化技术在低压铸造机械应用发展

大数据背景下自动化技术在低压铸造机械应用发展

冯利

1导言我国作为制造业大国，铸件产量居世界第一，但铸造行业长期以较高的资源消耗、污染环境和廉价劳动力的粗放型发展方式越来越不适应产业发展需求；铸造行业工况环境恶劣，具有高危险、高污染、高温、高劳动强度等缺点。因此，在我国大数据发展背景下，低压铸造机械应用中自动化技术须进行相应的结构优化以适应这样的工作环境并正常运行。2低压铸造法概述低压铸造法的应用可以追溯至20世纪初，最初，它只用于铝合金的制造合成，将近一个世纪的发展演化，低压铸造成型技术在我国的重工业生产制造行业站稳了脚跟，并逐步缩短与国外先进技术之间的差距。低压铸造成型技术当初被应用于小型汽车的箱体及齿轮箱，它的成功应用，在当时也引起了汽车工业界的极大反响。我国引进这种新型的铸造技术时间比较晚，专业技术人员相对欠缺，加之当时我国的汽车制造业均采用成型的重力型铸造技术，对新技术的认可度不高，导致其发展进程相对迟缓。直到20世纪60年代初，我国才将低压铸造成型技术应用于汽缸头的铝合金铸件当中，并从初级应用阶段一步步向成熟的技术领域迈进。低压铸造工艺是在低压环境下，将处于固态状态下的金属进行处理，形成液态金属，将其填充到铸造模具中，待其冷却后，对其外观加以详细处理，使其达到生产加工标准。通常情况下，气体压力控制范围在0.6~1.5Pa。以下为铸造工艺流程：将液体金属浇入坩埚炉模具中，密封；向坩埚炉总通入经过压缩处理的干燥气体；观察液管中液体金属液面变化情况，等待气体填满型腔，形成加工所需气压环境；对金属液体采取加压凝固处理，最终生产铸件产品。整个过程看似简单，但是各个环节都容易受到外界因素影响，或者生产模具指标未达到生产加工需求等，这些都会对铸件质量造成较大影响。此外，低压铸造法的浇口方案自由度较小，其浇口位置、数量受到限制，导致产品类型相对较少。而低压铸造法的铸造时间与周期比较长，主要因为在生产制造过程中，为了维持合金的方向性凝固，使得凝固速度慢。此外，靠近浇口的组织比较粗，下型面的机械性能低。3大数据背景下自动化技术在低压铸造机械应用发展3.1技术方案设计3.1.1整体结构将自动化技术应用在低压铸造机中，其与传统低压铸造机的特殊之处就是使用电液混动开合模机构。也就是，包括合面，安装有下模的合面的四角安装立导柱，立导柱上方安装上部定梁，合面、立导柱和上部定梁组成低压铸造机安装框架；在每根立导柱的内侧安装一根螺旋升降筒，螺旋升降筒上套装有导向装置；上横梁和同步桥组成上模框架，上横梁的两头安装在导向装置上，上模框架的下方安装上模安装面板，上模安装在上模安装面板的下方，上模框架的上方且在上横梁之间安装顶杆机构；其中安装框架的顶部安装电动传动机构，而电动传动机构包括带有刹车的电机、三个T形齿轮箱、四个直角齿轮箱和传动杆，三个T形齿轮箱分为一个主T形齿轮箱和两个副T形齿轮箱，电机通过电机座安装在上连接梁的中部，电机的输出端连接主T形齿轮箱，主T形齿轮箱通过连接杆连接两侧的副T形齿轮箱，副T形齿轮箱通过连接杆连接两侧直角齿轮箱，直角齿轮箱位于安装框架顶部的四角处，每个直角齿轮箱连接螺旋升降筒。上部定梁之间安装有连接两侧上部的定梁的固定梁。3.1.2导向装置构造导向装置为以长方形的金属板，导向装置一端通过螺栓固定在上下移动组件的侧面，导向装置的另一端通过贴靠在立导柱上。四根立导柱的连线形成的方框围在四根螺旋升降筒连线形成的放矿的外侧。3.1.3应用设计特点利用伺服电机的控制速度，转向，使用换向器保证4个螺杆的同步转动。利用平衡气缸，平衡模具及动板的重量，减少了螺杆与螺母之间的摩擦力。用了梯形螺杆的自锁，在液压系统工作时，保证螺母与螺杆之间没有滑动和转动；电液混动，解决低负载高速移动，大负载低速运动；采用伺服电机控制，可以实现模具位置的数字化精准定位。3.2技术方案改进在上述技术方案的基础上，为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：3.2.1螺旋升降筒螺旋升降筒包括螺杆，安装在螺杆底端的下轴承组，螺杆的顶端穿过上轴承组，螺杆的中部套装上下移动组件。其中上下移动组件包括内腔安装有丝母的活塞，活塞内设置有丝母安装台阶，并通过丝母挡圈和支撑套将丝母固定在活塞内，活塞的外侧安装由上下两个缸盖和一个缸身组成缸体，缸盖和缸身之间通过螺栓连接，且在缸盖和缸身的连接处形成台阶，缸盖和活塞之间安装有密封圈，且缸盖上设置有管接头，缸身和活塞之间安装O型圈和密封挡圈；上下两个扣盖分别套装在上下两个缸盖与缸身连接处的台阶上，上下两个扣盖通过长螺栓安装在一起。3.2.2上轴承组上轴承组包括套装在螺杆上部的上螺杆轴承座，上螺杆轴承座的内腔安装上轴承，上轴承由上下两个轴承盖固定在上螺杆轴承座内，上螺杆轴承座侧壁上设置有与上螺杆轴承座的内腔连通的孔道，并在孔道的外口端安装油杯；在上螺杆轴承座的上部的螺杆上安装用于固定上螺杆轴承座的圆螺母。3.2.3下轴承组下轴承组包括螺杆轴承套和轴承套上盖，具有中孔的轴承套上盖套装在螺杆上，在轴承套上盖下方且贴合在轴承套上盖的螺杆上安装内轴承，在螺杆的底部的安装台阶上安装下轴承，下轴承和安装台阶间设置支撑套管，下轴承的下方的螺杆上安装固定下轴承的圆螺母，轴承套上开有内腔连通的油孔，该油孔成T字形且在轴承套上形成三个油口，一个油口开在内腔，一个油口开在轴承套侧壁且在该油口内安装钢球胀塞，一个油口开在轴承套底部且在该油口内安装第二油杯。每根上部定梁的两端个固定安装一个平衡滑轮，每根立导柱内安装一个平衡气缸，平衡气缸的活塞连接在包胶钢丝绳的一端，包胶钢丝绳的另一端穿出立导柱并绕过平衡滑轮后固定在上横梁的端部。将自动化技术在低压铸造机中的应用，主要就是采用伺服电机驱动T型螺杆，螺杆转动带动螺母上下移动，实现开合模的高速移动；利用平衡气缸，解决模具自重的平衡，减少T型螺杆与螺母之间的摩擦力；利用四个短程油缸，解决开合模时小行程大力量的问题。自动化技术在低压铸造机中的技术方案设计通过上述的结构，实现了提高生产效率，节省能源消耗的目的。由于开合模的位置由伺服电机决定，控制精度更高，适应不同模具厚度时调整迅速。自动化技术在低压铸造机中的技术方案设计中，同时采用的电机和液压油缸两种驱动方式。4结论综上所述，自动化技术在低压铸造机这一研究领域的应用以及尝试，能够提升工作效率、降低劳动成本，因而具有很大的发展前景。而将自动化技术应用到低压铸造机中，就能够解决当前采用液压油缸方式实现开合模的低压铸造机存在效率低、精度差、无法数字化控制的问题，提升生产效率，节约能源消耗。参考文献：[1]廖金权,邱卫东.低压铸造机自动控制系统设计[J].铸造技术,2016,37(01):154-155+163.