一种采用曲肘连杆锁模结构的铸锻一体装置的制作方法

本发明涉及一种铸锻一体装置，特别涉及一种采用曲肘连杆锁模结构的铸锻一体装置。

背景技术：

铸造可以成形形状复杂的零件，但零件的组织致密度和力学性能不高；锻造零件的组织致密度和力学性能都较高，但零件的形状复杂度又受到很大的限制。因此，对于一些形状复杂且力学性能要求高的结构件，单一的铸造和锻造都难以发挥特长。

铸锻一体化成形技术是将铸造工艺与锻造工艺结合，先用铸造的方法将金属液注入模具内成形，然后在同一套模具内立即对金属进行锻造，后续的锻造将消除铸造过程中出现的缩松、气孔等缺陷，对工件性能进行改善。与传统工艺相比，铸锻一体化工艺可在相对简单的工序下成形出成本较低，但性能接近锻件的结构件，兼具铸造工艺(成本低，能成形复杂精度零件)及锻造工艺(力学性能好)的优点，应用前景广泛。铸锻一体化成形技术目前包括铸锻双控成形、铸锻联合成型等。

铸锻双控成形技术主要是待压铸成形过程型腔内金属液还没有完全得到凝固，此时启动锻压功能，锻压力能够使得枝晶组织得到一定程度的破碎，根据细晶强化的原理，铸件的机械性能能够较大程度得到提高。但由于在液态下进行锻造，模具受热浸蚀越严重，加压时，容易出现毛刺，可能会把模具卡住，甚至会导致模具出现热裂纹

铸锻联合成型是指首先采用铸造的方法成型出一定外形的坯料或者毛坯，然后借助铸造的余热对其迅速进行一次模压(锻造)成型，从而得到组织和机械性能较好的零部件。

铸锻双控成形技术及铸锻联合成型技术，目前大多采用压射系统将液态金属注入模具的型腔内，它是在高压下使得熔融金属高速充填型腔，同时迅速结晶凝固成铸件，其主要特征就是高压、高速。但压铸过程中液体金属在高速下充填，容易产生气孔和夹杂，使得结构件难以进行焊接并不利于生成气密性较高的结构件，同时也难以进行热处理，不能进一步提高结构件的力学性能。

锁模机构多采用液压式。具有良好的低压锁模、动模板受力好、开锁模速度平稳、锁模力稳定再现性好等优点，但铸锻复合压铸的型腔压力远大于普通压铸，在100mpa以上，因此涨模力也大，其需要较大的锁模力，结构庞大费用也高，且不能自锁，一般要继续供应液压油，能耗较大。

技术实现要素：

本发明设计开发了一种采用曲肘连杆锁模结构的铸锻一体装置，采用曲肘连杆锁模结构，使十字头组件缓慢下降，开锁模速度平稳、锁模力稳定，再现性好。

本发明提供的技术方案为：

一种采用曲肘连杆锁模结构的铸锻一体装置，包括：

下模板；

立架，其一端可旋转支撑在所述下模板上；

动模板，其套设在所述立架上，位于所述下模板上方，所述动模板能够沿所述立架上下滑动；

上模板，其套设在所述立架另一端，位于所述动模板上方，所述上模板能够沿所述立架上下滑动；

活塞体，其滑动设置在所述动模板内，并能够伸出所述动模板；

曲肘连杆锁模结构，其设置在所述动模板和所述上模板之间；

十字头组件，其连接所述曲肘连杆锁模结构，并能够推动所述活塞上下运动；

锻造凸模，其设置在所述活塞体下方，并能够随所述活塞体上下运动；

锻造凹模，其设置在所述下模板上。

优选的是，所述曲肘连杆锁模结构包括：

第一曲肘边杆，其一端固定在所述上模板下方；

第二曲肘边杆，其一端与所述第一曲肘边杆另一端铰接；

第三曲肘边杆，其一端与所述第二曲肘边杆另一端铰接，另一端与所述动模板铰接；

其中，所述十字头组件与所述第二曲肘边杆内侧铰接。

优选的是，还包括机械安全锁，其包括：

锁止槽，其设置在所述动模板一侧；

机械锁杆，其表面具有多个锁止凹槽，所述机械锁杆一端固定连接所述上模板，另一端穿过所述锁止槽，所述机械锁杆能够沿所述锁止槽上下滑动；

机械卡头，其设置在所述锁止槽内，并能够沿所述锁止槽水平滑动；

其中，所述机械卡头能够深入所述锁止凹槽，限制所述机械锁杆位置。

优选的是，还包括侧护板，其内侧具有导柱，所述侧护板设置在所述上模板一侧，位于所述上模板和所述动模板之间。

优选的是，所述机械卡头由电机驱动。

优选的是，所述活塞体包括：

活塞；

活塞杆，其一端连接所述活塞，另一端穿过位于所述动模板中心的贯穿孔，所述活塞杆能够沿所述贯穿孔上下滑动。

优选的是，所述十字头组件包括：

十字头，其两侧具有凹槽，所述凹槽能够沿所述导柱滑动；

拉杆，其一端连接所述十字头，另一端穿过所述上模板；

液压系统，其连接所述拉杆另一端，能够带动所述拉杆和十字头上下运动。

优选的是，还包括：

低压自动充填装置，其设置在所述下模板下方，所述低压自动充填装置的出液口穿过所述下模板，并连通所述锻造凹模。

优选的是，还包括底座，其固定在所述下模板下方，能够容纳所述低压自动充填装置。

本发明所述的有益效果

本发明提供的一种采用曲肘连杆锁模结构的铸锻一体装置，低压自动充填系统仅需施加比大气压大0.01～0.05mpa的空气或惰性气体压力，金属利用率较高、金属液平稳充型、充型速度大小也容易控制，铸件气孔、疏松、裂纹等很少，综合性能优于一般的重力铸造和高压压力铸造，综合成本反而下降了10％。肘杆式锁模机构具有力的放大作用，锁模油缸内径较小，节能。在相同的尺寸和运动速度下，肘杆式锁模的输入功率比全液压式约节省10％～20％。可适应不同模具高度，在一定范围连续可调，可以进行不同种类、尺寸结构件的制备。

本发明把低压自动充填系统和精密锻造系统集成在一起，继承了低压铸造充型平稳、氧化少、效率高的优点，在金属液体凝固完成后，对热态铸坯直接进行加压锻造，形成锻造组织，即提高了铸坯的内部质量，也节约了金属和二次加热的能源，采用曲肘连杆锁模结构，动模板受力好、开锁模速度平稳、锁模力稳定再现性好。

附图说明

图1为本发明所述的采用曲肘连杆锁模结构的铸锻一体装置示意图。

图2为本发明所述的采用曲肘连杆锁模结构的铸锻一体装置内部结构示意图

图3为本发明所述的低压铸造炉结构示意图。

图4为本发明所述的底座结构示意图。

图5为本发明所述机械锁卡头结构示意图。

图6为本发明所述的十字头结构示意图。

图7为本发明所述的肘杆式合模机构的合模状态。

图8为本发明所述的肘杆式合模机构的开模状态。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-3所示，本发明提供的采用曲肘连杆锁模结构的铸锻一体装置，包括：铸造系统110、底座120、下模板130、动模板160、上模板170和肘杆式合模系统200。

铸造系统110为低压自动填充系统，低压铸造炉，其集成于铸锻一体装置下方，工作时，在密闭炉体中的金属溶液表面上施加比大气压大0.01～0.05mpa的空气或惰性气体压力，金属溶液通过浸放在溶液里的升液管上升，通过注料孔140被压进与炉子连接着的上方的模具内，保证金属液平稳顺利充满型腔；低压自动充填保压一段时间，快速冷却浇口，实现完全封闭，继而完成精密锻造工艺。

如图1、4所示，底座120，采用加强筋板结构，其设置于低压自动充填系统上方，用于支撑整体结构，保证低压自动充填系统的空间位置，通过地脚螺栓进行地面固定。

如图2所示，下模板130固定在底座上，四角开有安装立架的螺纹孔，中心开设与低压自动充填系统升液管相匹配的注料孔140，以将熔融金属通过注料孔140平稳送入模具。

立架150为四根底端带螺纹的导柱，通过螺纹旋合在下模板130四角处的螺纹孔；通过改变螺纹旋转方向，可改变在锁模状态下，动模板160与下模板130之间的距离，以适应不同模具尺寸；上模板170板固定在导柱上。

动模板160通过四角安装孔设在立架150上，并能够随立架150上下滑动，完成开合模动作；动模板160中心开设安装锻压系统的安装孔；

上模板170通过四角安装孔固定在立架150上，上模板170设有侧板180，用于肘杆式合模机构的导柱安装；上模板中心设有允许拉杆220运动的孔。

活塞体300滑动设置在动模板160内，并能够伸出动模板160,活塞体300包括活塞杆311和活塞312；活塞杆311一端连接活塞312，另一端穿过位于动模板160中心的贯穿孔，活塞杆311能够沿贯穿孔上下滑动；

如图1、6所示，曲肘连杆锁模结构200设置在动模板160和上模板170之间；曲肘连杆锁模结构200，包括多个曲肘边杆组件，包括：第一曲肘边杆210、第二曲肘边杆220和第三曲肘边杆230。第一曲肘边杆210一端固定在上模板170下方；第二曲肘边杆220一端与第一曲肘边杆210另一端铰接；第三曲肘边杆230一端与第二曲肘边杆220另一端铰接，另一端与动模板160铰接；

十字头组件360连接曲肘连杆锁模结构200，并能够推动活塞体300上下运动；其中，所述十字头组件360与第二曲肘边杆220内侧铰接，十字头组件360与拉杆320相连接，拉杆320通过液压系统向上运动，带动十字头组件360向上运动，其方向通过固定安装在上模板侧板180上的两根导柱370保证，即十字头组件360在拉杆320的带动下，沿导柱370上下滑动，完成曲肘连杆的动作；

锻造系统400设置在动模板160中心位置，包括锻造限位杆410、锻造液压缸420与凸模安装活塞300。液压缸2019带动锻造限位杆410与凸模安装活塞300沿动模板安装孔运动，锻造限位杆410通过限位可限制凸模安装活塞300的运动行程。锻造系统400包括锻造凸模430和锻造凹模440，锻造凸模430设置在活塞体300下方，并能够随活塞体300上下运动；锻造凹模440设置在下模板130上。

机械安全锁500其包括：锁止槽、机械卡头530、机械锁杆510，锁止槽设置在动模板160一侧；机械卡头530设置在锁止槽内，并能够沿锁止槽水平滑动；机械锁杆510表面具有多个锁止凹槽，机械锁杆510一端固定连接上模板170，另一端穿过锁止槽，机械锁杆510能够沿锁止槽上下滑动；其中，机械卡头530能够深入锁止凹槽，限制机械锁杆510的位置，作为一种优选，采用机械电机520驱动机械卡头530沿锁止槽滑动。

实施以采用曲肘连杆锁模结构的铸锻一体装置工作过程为例，作进一步说明

首先，在合模状态下，如图7所示，根据模具尺寸以及所需锻造的下压量，通过立架150四根导柱螺纹的同步旋转，带动上模板170与动模板160同时运动，确定合模状态下的动模板160与下模板130的距离。

使装置处于开模状态，如图8所示，启动机械锁，进行模具安装：将锻造凸模430安装于凸模安装活塞300上，并将铸型通过t型槽安装在下模板170上。

解锁机械安全锁500，进行合模，曲肘连杆逐渐伸直，并进行自锁，此时可去掉合模液压缸的推力，铸型处于合型状态。

将熔炼完成的熔融金属倒入低压自动充填系统110内部坩埚内，坩埚中通入压缩空气，在熔融金属的表面上造成低压力(0.06～0.15mpa)，使金属液由升液管上升，通过注料孔140从型腔的下部慢慢填充铸型；铸型填充完成后，通过快速冷却浇口，实现完全封闭，此时可去掉压力，升液管内熔融金属回流，避免在升液管内凝固造成堵塞。

启动锻造系统，在锻造液压缸420的作用下，凸模安装活塞300带动凸模430向下运动，继而完成精密锻造工艺。锻造压力保持一定时间后，液压缸420带动活塞300向上运动，之后开模。通过液压顶出系统将构件顶出，即可完成一次构件的铸锻一体生产过程。

本发明提供的一种采用曲肘连杆锁模结构的铸锻一体装置，低压自动充填系统仅需施加比大气压大0.01～0.05mpa的空气或惰性气体压力，金属利用率较高、金属液平稳充型、充型速度大小也容易控制，铸件气孔、疏松、裂纹等很少，综合性能优于一般的重力铸造和高压压力铸造，综合成本反而下降了10％。肘杆式锁模机构具有力的放大作用，锁模油缸内径较小，节能。在相同的尺寸和运动速度下，肘杆式锁模的输入功率比全液压式约节省10％～20％。可适应不同模具高度，在一定范围连续可调，可以进行不同种类、尺寸结构件的制备。

本发明把低压自动充填系统和精密锻造系统集成在一起，继承了低压铸造充型平稳、氧化少、效率高的优点，在金属液体凝固完成后，对热态铸坯直接进行加压锻造，形成锻造组织，即提高了铸坯的内部质量，也节约了金属和二次加热的能源，采用曲肘连杆锁模结构，动模板受力好、开锁模速度平稳、锁模力稳定再现性好。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。