用于模锻的半固态制浆机的制作方法

1.本发明涉及模锻领域，具体涉及一种用于模锻的半固态制浆机。


背景技术：

2.模锻是一种利用模具使毛坯形成锻件的锻造方式，采用模锻加工的锻件的尺寸精确，且后续的加工余量较小。传统的加工方法是先将金属材料熔化成液态后，再将液态的金属材料加工出毛坯，然后再使用模具将毛坯加工成锻件，而熔化的金属材料凝固后强度较大，故需要强度更大的模具以及较大的压力才能使毛坯变形，加工难度同样较大。
3.半固态压铸是一种能够在熔化的金属完全凝固成固态前即可将金属材料加工形成工件的压铸方法，与传统的模锻不同，半固态压铸不需要提前制作毛坯，加工效率更高，且由于半固态压铸使用的原料为未完全凝固的金属材料，故压铸时，在金属材料的种类完全相同的情况下，金属材料的强度远低于毛坯的强度，加工的难度较低。
4.在进行半固态压铸前，随着温度的降低，液态的金属材料逐渐凝固，在此过程中需要使用搅拌杆不断对液态的金属材料进行搅拌，使金属材料中的枝晶破碎，形成一种内悬浮有一定量球状固相的浆料。在搅拌时，搅拌杆与金属材料接触，金属材料中的热量会传递至搅拌杆内，由于搅拌杆的材料内通常会混入有碳等其它杂质，这些杂质的熔点通常较低，在搅拌杆的温度升高后，这些杂质会熔化混入金属材料中，使得最后制得的浆料中存在杂质，杂质会对半固态压铸制得的工件的性能造成不利影响。


技术实现要素：

5.本发明意在提供一种避免引入其它杂质的用于模锻的半固态制浆机，以避免对工件成型造成不利影响。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：用于模锻的半固态制浆机，包括竖向移动单元和搅拌单元，竖向移动单元包括竖向动力件和上安装座，竖向动力件与上安装座连接并用于驱动上安装座沿竖向移动；搅拌单元包括搅拌驱动件、搅拌杆和连接块，搅拌驱动件与连接块连接并用于驱动连接块转动，连接块的底部设有开口朝下的安装槽，搅拌杆的上端与安装槽的侧壁螺纹配合，且搅拌杆的材质与浆料材质相同；搅拌杆下方设有横向移动单元，横向移动单元包括工作台和横向动力件，工作台水平设于搅拌杆的下方，横向动力件与工作台连接并用于驱动工作台沿水平方向移动。
7.本方案的有益效果为：
8.1.本方案中的搅拌杆的材质与浆料相同，在使用搅拌杆对浆料进行搅拌时，即使搅拌杆熔化，在材质相同的情况下，也不会向浆料中引入其它杂质，避免压铸成型的工件的性能变差。
9.2.与采用熔点高于浆料的材质相比，本方案中的搅拌杆的熔点更低，搅拌杆与浆料接触的位置会稍微熔化，故使用数次后即需要对搅拌杆进行更换，本方案中的搅拌杆通过螺纹与连接块连接，搅拌杆的安装和拆卸均较为便捷，缩短搅拌杆更换需要的时间，从而
提高制浆效率。
10.3.在将盛有待搅拌的金属材料的容器放置在工作台上后，本方案中的横向动力件能够带动工作台移动，将容器移动至搅拌杆的下方，此时只需要通过竖向动力件将搅拌杆向下滑动即可将搅拌杆的下端滑入容器内，即本方案中的搅拌杆沿竖向滑动和转动，而不需要再进行横向的滑动，便于控制。
11.进一步，工作台的一端固定有开口朝上的保温桶，保温桶可移动至搅拌杆的下方。
12.本方案的有益效果为：在放置盛有待搅拌的金属材料的容器时，容器放入保温桶内，保温桶的侧壁罩设在容器外周，减小容器和金属材料中的热量的逸散，从而减小金属材料温度降低的速度，避免在通过工作台将容器移动至搅拌杆的下方，并将搅拌杆向下滑入容器中时，金属材料的温度过低凝固。
13.进一步，保温桶的侧壁固定有加热件。
14.本方案的有益效果为：在环境温度过低时，本方案中的加热件能够对容器内的金属材料进行加热，进一步避免容器中的金属材料的温度过快降低。
15.进一步，工作台远离保温桶的一端设有收集槽，收集槽可移动至搅拌杆的下方。
16.本方案的有益效果为：在搅拌完成后，搅拌杆向上离开容器，此时控制工作台滑动在将容器向远离搅拌杆的一侧移动，方便取出容器的同时，也将收集槽移动至搅拌杆的下方，在搅拌杆上残留有浆料的情况下，可对浆料进行收集，避免浆料滴落在工作台上难以清理。
17.进一步，收集槽内设有定位筒，定位筒沿竖向固定在收集槽的底部，且搅拌杆的下端可伸入定位筒内并与定位筒滑动配合。
18.本方案的有益效果为：搅拌杆对浆料搅拌时，浆料中的热量传递入搅拌杆上，故搅拌杆的温度较高，稍不慎极易烫伤工人。本方案中，在更换搅拌杆时，搅拌杆的下端可置入定位筒内，在放松搅拌杆时，定位筒可对搅拌杆进行定位，避免搅拌杆倾倒并与收集槽发生撞击，导致搅拌杆损坏，故此时可将搅拌杆放入收集槽内进行降温，待搅拌杆的温度降低后再将搅拌杆移出，避免工人在移动搅拌杆时被烫伤。
19.进一步，搅拌杆的下端设有倾斜面，定位筒底部的形状与搅拌杆的下端相同。
20.本方案的有益效果为：在搅拌杆的下端与定位筒的底部相贴时，搅拌杆下端的倾斜面与定位筒底部的倾斜面相贴，此时搅拌杆无法相对定位筒转动，此时若连接块转动，连接块可相对搅拌杆转动，自动放松搅拌杆，无需人工对搅拌杆进行夹持即可旋出搅拌杆，进一步避免工人被搅拌杆烫伤。
21.进一步，搅拌杆包括连接部和搅拌部，搅拌部设于连接部的下方，连接部与安装槽侧壁螺纹配合，搅拌部的材质与浆料材质相同。
22.本方案的有益效果为：本方案中的连接部不会与浆料接触，不会向浆料内引入杂质，故连接部可采用熔点高于浆料的材质，在进行搅拌时，即使浆料中的热量通过搅拌部传递至连接部内也不会导致连接部熔化，故连接部的使用寿命较长，在更换搅拌杆时，在将连接部拆下后，将熔化的搅拌部从连接部上拆下后可将连接部重复使用。
23.进一步，连接部的底部设有开口朝下的凹槽，搅拌部的顶部与凹槽过盈配合。
24.本方案的有益效果为：本方案中的凹槽能够对搅拌部进行定位，提高对搅拌部的安装效果。
25.进一步，搅拌杆内设有开口朝上的盲孔，盲孔上方设有进气管，进气管的下端朝向盲孔。
26.本方案的有益效果为：通过进气管向下吹出高压气体时，由于高压气体的流动速度较快，高压气体可流入盲孔内，再从盲孔的开口流出，即能够使盲孔内的气体流动，此时高压气体能够对搅拌杆进行降温，避免搅拌杆的温度升高过大导致过快熔化，有效提高搅拌杆的使用寿命。
附图说明
27.图1为本发明实施例1的立体示意图；
28.图2为图1中搅拌单元和竖向移动单元的左视竖向剖视图；
29.图3为本发明实施例2中收集槽的左视竖向剖视图；
30.图4为本发明实施例3中搅拌单元和竖向移动单元的左视竖向剖视图。
具体实施方式
31.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
32.说明书附图中的附图标记包括：工作台1、安装板11、横向动力件12、滑块13、滑轨14、保温桶15、立柱16、收集槽2、安装架3、第一导向杆31、竖向动力件32、高压气管33、上安装座4、调整动力件41、连接圈42、定位杆43、连接块5、转轴51、从动齿轮52、进气管53、下安装座6、转盘61、搅拌部7、圆台段71、倾斜面72、盲孔73、连接部8、外壳9。
33.实施例1
34.用于模锻的半固态制浆机，如图1所示，包括机架(图中未画出)、竖向移动单元、搅拌单元和横向移动单元，竖向移动单元包括竖向动力件32和上安装座4，机架上通过螺栓固定有安装架3，竖向动力件32通过螺栓固定在安装架3上，本实施例中的竖向动力件32采用液压缸，竖向动力件32的推杆朝下。上安装座4位于安装架3的下方，且竖向动力件32的推杆通过法兰盘与上安装座4的顶部连接，上安装座4的前后两端均通过法兰盘连接有第一导向杆31，第一导向杆31的上端向上贯穿安装架3，并与安装架3间隙配合，对上安装座4的滑动起到导向作用。
35.搅拌单元包括搅拌驱动件、搅拌杆和连接块5，上安装座4的下方设有下安装座6，连接块5位于下安装座6与上安装座4之间，连接块5的顶部焊接有转轴51，转轴51的上端沿竖向贯穿上安装座4，且转轴51与上安装座4之间设有滚针轴承，转轴51的上端通过平键连接有从动齿轮52。搅拌驱动件通过螺栓固定在上安装座4的顶部，本实施例中的搅拌驱动件采用正反转电机，搅拌驱动件的输出轴通过联轴器连接有主动轴，主动轴上通过平键连接有主动齿轮，本实施例中的主动齿轮与从动齿轮52啮合，使得搅拌驱动件驱动转轴51转动。
36.下安装座6上设有转盘61，转盘61沿竖向的截面为t形，转盘61的下端沿竖向贯穿下安装座6，且转盘61与下安装座6之间设有现有的滚针轴承，连接块5的下端沿竖向贯穿转盘61，本实施例中的连接块5与转盘61过盈配合。上安装座4上通过螺栓固定有四个挡板，四个挡板形成外壳9，对上安装座4和下安装座6之间的连接块5、转轴51等结构进行遮挡。
37.搅拌杆位于下安装座6的下方，本实施例中的搅拌杆包括上方的连接部8和下方的搅拌部7，连接块5内设有开口朝下的安装槽，连接部8的上端位于安装槽内并与安装槽螺纹
配合。连接部8的底部设有开口朝下的凹槽，搅拌部7的上端位于凹槽内并与凹槽过盈配合，本实施例以浆料为铝合金为例，本实施例中的搅拌部7为与浆料相同的铝合金材质，连接部8的熔点高于搅拌部7的熔点。
38.如图2所示，搅拌部7的下端为圆台段71，圆台段71为下端直径小于上端直径的圆台状，此时搅拌部7的下端为平面，且搅拌部7下端设有倾斜面72，倾斜面72位于平面的左侧。本实施例中的转轴51、连接块5、转盘61、连接部8和搅拌部7同轴，连接部8和搅拌部7内设有连通的盲孔73，盲孔73的开口朝上，盲孔73上方设有进气管53，进气管53的下端沿竖向贯穿转轴51和连接块5并与转轴51和连接块5胶接，此时进气管53的下端朝向盲孔73的开口，具体的，本实施例中的进气管53与转轴51、连接块5和连接部8同轴，盲孔73偏心的设于连接部8和搅拌部7的左侧，且此时进气管53的下端偏心的与盲孔73的开口相对。进气管53的上端贯穿安装架3并与安装架3间隙配合，且进气管53的上端通过旋转接头与外界的高压气管33连通。
39.再如图1所示，横向移动单元位于搅拌部7的下方，横向移动单元包括工作台1和横向动力件12，机架上通过螺栓固定有两个滑轨14，两个滑轨14分别位于搅拌部7的前后两侧，工作台1水平置于滑轨14上，且工作台1的底部通过螺栓固定有两个滑块13，两个滑块13沿竖向的截面为倒u形，且两个滑块13分别于两个滑轨14相对，滑轨14的上端位于滑块13内，本实施例中的滑块13与滑轨14配合，对工作台1的滑动进行导向。
40.工作台1的左右两侧均竖向设有立柱16，两个立柱16分别位于上安装座4的前后两侧，立柱16的底部焊接在机架上，上端焊接在安装架3的底部。横向动力件12通过螺栓固定在机架上，本实施例中的横向动力件12采用液压缸，工作台1的前端焊接有安装板11，横向动力件12的推杆通过法兰盘固定在安装板11上。
41.工作台1的左右两端通过螺栓分别固定有收集槽2和保温桶15，搅拌部7沿竖向的投影位于收集槽2和保温桶15之间的连线上，故收集槽2和保温桶15均可滑动至搅拌部7的下方。保温桶15的开口朝上，保温桶15内壁通过螺栓固定有环状的加热件，本实施例中的加热件采用加热电阻丝。
42.具体实施过程如下：
43.初始时，收集槽2位于搅拌杆的下方，此时搅拌杆位于收集槽2的上方，需要对金属材料进行搅拌时，人工将盛有金属材料的容器放入保温桶15，然后启动横向动力件12，将容器滑动至搅拌杆的下方后关闭横向动力件12。
44.然后启动竖向动力件32，竖向动力件32将上安装座4和下安装座6向下推动，使搅拌部7的下端进入容器内。然后关闭竖向动力件32、关闭搅拌驱动件，搅拌驱动件驱动转轴51转动，带动连接块5转动，使搅拌杆随着连接块5转动。与此同时，通过外界的高压气管33向进气管53内通入高压氮气，高压氮气从进气管53的下端吹出后，高压氮气的流速较快，高压氮气从盲孔73的开口流入盲孔73内，使盲孔73内的气体从进气管53左侧的空间流出，高压氮气对搅拌部7和连接部8进行降温，避免搅拌部7的温度过快升高而快速熔化，延长搅拌杆的使用寿命。
45.在搅拌过程中，若环境温度过低，导致金属材料的温度下降过快时，人工启动加热件，通过加热件对金属材料进行加热，保证搅拌杆使球状固相均匀的分布在金属材料内，形成浆料。
46.搅拌形成浆料后，人工启动竖向动力件32，使搅拌部7向上复位，搅拌部7脱离浆料后，搅拌部7表面粘附的浆料在离心作用下从搅拌部7上脱离，避免浆料残留在搅拌部7上。当搅拌部7移动至保温桶15的上方后，通过横向驱动件使工作天向右复位，直到收集槽2移动至搅拌部7的下方后关闭横向动力件12，此时将容器从保温桶15内取出即完成一次搅拌。
47.当搅拌杆使用数次，搅拌部7发生熔化后，需要对搅拌杆进行更换，更换时人工使用外界的夹具对连接部8的下端进行夹持，对连接部8进行定位；然后启动搅拌驱动件，通过搅拌驱动件驱动连接块5转动，此时连接块5相对于连接部8转动，将连接部8从连接块5内旋出，使连接部8向下脱离连接块5，然后将新的搅拌杆的连接部8上端与连接块5相对，并通过搅拌驱动件使连接块5反向转动，将连接部8旋入连接块5内，实现搅拌杆的快速更换。
48.由于搅拌部7的材质与浆料相同，故搅拌杆使用数次后即需要进行更换，使用的次数较少，搅拌杆安装轴，连接部8不会出现松动。而更换下的搅拌杆上的搅拌部7可从连接部8上拆下，并对搅拌部7进行更换，故本方案中的连接部8可重复使用，不需要对每个搅拌杆上加工螺纹，减小加工难度。
49.实施例2
50.在实施例1的基础上，如图3所示，本实施例中的收集槽2内设有定位筒，定位筒沿竖向焊接在收集槽2的底部，定位筒的开口朝上，定位筒的内径与搅拌部7的外径相同，且定位筒底部的形状与搅拌部7底部的形状相同。本实施例中，需要更换搅拌杆时，由于搅拌部7的下部与浆料接触，故搅拌部7的表面稍有熔化，当搅拌杆向下滑动时，搅拌部7的下端可滑入定位筒内。
51.更换搅拌杆时，人工启动竖向动力件32，使搅拌部7的下端滑入定位筒内并与定位筒的底部相抵，在搅拌部7下端的倾斜面72的作用下，搅拌部7无法相对于定位筒转动，故在定位筒无法转动的情况下，搅拌杆也无法转动。然后启动搅拌驱动件，搅拌驱动件驱动连接块5相对于搅拌杆转动，使连接部8从连接块5上旋出。与此同时，控制竖向动力件32带动连接块5缓慢向上滑动，保证搅拌部7的下端与定位筒的底部相抵。
52.当连接部8与连接块5脱离后，由于定位筒有一定高度，定位筒对搅拌杆进行定位，避免搅拌杆倾斜与收集槽2的侧壁发生撞击，导致连接部8变形或损坏，此时搅拌杆可放置在收集槽2内，待搅拌杆的温度降低后再从收集槽2内移出，避免工人不慎被烫伤。最后人工通过横向驱动件将工作台1向左滑动，使收集槽2滑动至连接块5的左侧，在连接块5位于收集槽2和保温桶15之间后关闭横向动力件12，并重复实施例1的操作，将新的搅拌杆安装在连接块5上。除此之外，本实施例中的其它操作与实施例1相同，本实施例中不再赘述。
53.实施例3
54.在实施例2的基础上，如图4所示，本实施例中的转轴51并非与连接块5的顶部焊接，且下安装座6不再与外壳9固定。本实施例中的转轴51的下端为矩形，连接块5的顶部设有矩形的导向通道，转轴51的下端位于导向通道内并与导向通道间隙配合。另外本实施例中的上安装座4的底部通过螺栓固定有调整动力件41，本实施例中的调整动力件41采用液压缸，调整动力件41的推杆通过法兰盘与下安装座6的顶部固定。
55.连接块5的上方设有连接圈42，连接圈42套设在转轴51上并与转轴51过盈配合，连接圈42的底部沿竖向焊接有两个定位杆43，定位杆43的下端贯穿连接块5，连接部8的顶部设有两个定位槽，且两个定位槽分别与两个定位杆43相对，当连接块5向上滑动后，定位杆
43滑入定位槽内，对连接部8进行定位，在搅拌驱动件启动和关闭时，避免连接部8在惯性作用下相对于连接块5转动，故即使搅拌驱动件的启动的转速较快时，也可避免连接部8相对于连接块5转动，避免连接部8松动。
56.对金属材料进行搅拌时，仅通过竖向动力件32将搅拌杆向下滑动；需要更换搅拌杆时，人工启动调整动力件41，使下安装座6向下滑动，使连接部8和连接块5相对于定位杆43向下滑动，并在定位杆43移动至定位槽上方后关闭调整动力件41，此时定位杆43不再对连接部8进行定位，重复上述步骤即可取下搅拌杆。当新的搅拌杆安装后，通过调整动力件41将连接块5和连接部8向上滑动即可使定位杆43再滑入定位槽内，对新的搅拌杆进行定位。除此之外，本实施例中的其它操作与实施例2相同，本实施例中不再赘述。
57.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。