(13)的水平通道相连通，升液管的中心线(L2)与浇口的中心线(LI)并不重合，保持一定偏离；所述楔形冲头(15)的截面为直角梯形，且斜边位于楔形冲头(15)的上侧、方向向上，斜坡段的水平距离小于竖直通道下端的截面直径，楔形冲头(15)下端长度既要大于升液管(12)的直径，使其可以将升液管(12)上端完全封堵，便于将保温炉(8)内气压降至大气压力，又要保证当楔形冲头(15)顶住竖直通道下端并切断升液管(12)与型腔(4)的连接后升液管(12)不被楔形冲头(15)完全覆盖，使升液管(12)通过水平通道的通气孔(16)与大气相连通，便于升液管(12)中的液体流回坩祸(9)中。2.权利要求1所述集成低压充型和挤压凝固的铸造装置的铸造方法，其特征在于:该方法需要主液压机(20)提供较大的锁模力进行锁模，适用于凝固时挤压的冲头压力大，对锁模力要求高的情况；具体包括如下步骤: 步骤一:将预热之后的模具包括下模(1)、侧模(2)和上模(3)闭合形成型腔，并通过主液压机(20)的压力实现锁模，挤压冲头(7)处在原始位置，楔形冲头(15)处在收缩位置封锁住L型浇道(13)的通气孔(16)，并使得升液管(12)和型腔(4)相通； 步骤二:向保温炉(8)内通入压缩空气，坩祸内的金属液(10)在气压的作用下沿升液管(12)上升并充满型腔(4)； 步骤三:充型结束后，移动楔形冲头(15)切断升液管(12)与L型浇道(13)水平通道的连接，并通过联动装置将保温炉(8)内的气压降至大气压力，之后楔形冲头(15)继续移动至L型浇道(13)的拐角位置并顶住竖直通道的下端，使楔形冲头(15)的斜坡段完全进入到竖直通道中，升液管(12)与L型浇道(13)的水平通道相通，进而通过通气孔与大气相通，升液管(12)中剩余的金属液(10)得以在重力作用下回流至保温炉⑶中； 步骤四:启动挤压油缸(17)，驱动挤压冲头(7)下行对液态金属施加压力并保压至凝固结束； 步骤五:在铸件完全凝固后，主液压机(20)通过上支撑板(6)带动提起上模(3)，将侧模(2)分离后取出铸件，完成一个工艺循环。3.一种集成低压充型和挤压凝固的铸造装置，其特征在于:包括上支撑板￠)、下支撑板(5)，置于上支撑板(6)和下支撑板(5)间的侧模(2)，固定在上支撑板(6)下端并位于侧模(2)内的上模(3)，固定在下支撑板(5)上端并位于侧模(2)内的下模(1)，悬挂板(18)通过哥林柱(19)与上支撑板(6)上端相连接，悬挂板(18)与主液压机(20)相连接，主液压机(20)通过悬挂板(18)和哥林柱(19)来控制模具的闭合和打开，主液压机(20)不需要提供锁模力，而是采用锁模钳(22)进行锁模，所述锁模钳(22)通过分别与上支撑板(6)和侧模(2)上的凸块(23)以及下支撑板(5)和侧模(2)上的凸块(23)相配合实现锁模功能；挤压油缸(17)通过垫块(21)固定在上支撑板(6)上方，挤压油缸(17)的挤压冲头(7)位于上模(3)内受挤压油缸(17)的驱动，挤压冲头(7)底端设有分流锥，所述下模⑴、侧模(2)、上模(3)和挤压冲头(7)围成型腔(4)，通过控制垫块(21)的高度对挤压冲头(7)的初始位置进行定位，从而精确控制型腔(4)的体积和充入型腔(4)中金属液的体积；下支撑板(5)的下方设置保温炉(8)，保温炉(8)内设有坩祸(9)用来存放金属液(10)，保温炉(8)一侧设有压缩空气入口(11) ;L型浇道(13)位于保温炉⑶和下支撑板(5)间，L型浇道(13)由水平通道和竖直通道组成，其中水平通道内设有由液压油缸顶杆(14)推动的楔形冲头(15)，水平通道还设有通气孔(16)，竖直通道为倒锥形结构，上端截面大于下端截面，竖直通道与型腔(4)连通；升液管(12)的下端浸入到金属液(10)中，上端与L型浇道(13)的水平通道相连通，升液管的中心线(L2)与浇口的中心线(LI)并不重合，保持一定偏离；所述楔形冲头(15)的截面为直角梯形，且斜边位于楔形冲头(15)的上侧、方向向上，斜坡段的水平距离小于竖直通道下端的截面直径，楔形冲头(15)下端长度既要大于升液管(12)的直径，使其可以将升液管(12)上端完全封堵，便于将保温炉(8)内气压降至大气压力，又要保证当楔形冲头(15)顶住竖直通道下端并切断升液管(12)与型腔(4)的连接后升液管(12)不被楔形冲头(15)完全覆盖，使升液管(12)通过水平通道的通气孔(16)与大气相连通，便于升液管(12)中的液体流回坩祸(9)中。4.权利要求3所述集成低压充型和挤压凝固的铸造装置的铸造方法，其特征在于:该方法不需要主液压机(20)进行锁模，适用于凝固时挤压的冲头压力小的情况；具体包括如下步骤:步骤一:将预热之后的模具包括下模(1)、侧模(2)和上模(3)闭合形成型腔，驱动锁模钳(22)到锁模位置卡住凸块(23)进行锁模，挤压冲头(7)处在原始位置，楔形冲头(15)处在收缩位置封锁住L型浇道(13)的通气孔(16)，并使得升液管(12)和型腔(4)相通；步骤二:向保温炉(8)内通入压缩空气，坩祸内的金属液(10)在气压的作用下沿升液管(12)上升并充满型腔(4)； 步骤三:充型结束后，移动楔形冲头(15)切断升液管(12)与L型浇道(13)水平通道的连接，并通过联动装置将保温炉(8)内的气压降至大气压力，之后楔形冲头(15)继续移动至L型浇道(13)的拐角位置并顶住竖直通道的下端，使楔形冲头(15)的斜坡段完全进入到竖直通道中，升液管(12)与L型浇道(13)的水平通道相通，进而通过通气孔与大气相通，升液管(12)中剩余的金属液(10)得以在重力作用下回流至保温炉⑶中； 步骤四:启动挤压油缸(17)，驱动挤压冲头(7)下行对液态金属施加压力并保压至凝固结束； 步骤五:在铸件完全凝固后，驱动锁模钳(22)到起始位置，解除锁模，主液压机(20)通过上支撑板(6)带动提起上模(3)，将侧模(2)分离后取出铸件，完成一个工艺循环。
【专利摘要】一种集成低压充型和挤压凝固的铸造装置及方法，用于低压充型的升液管的中心线与浇口的中心线保持一定偏离，设有用于金属液充型的L型浇道并在该L型浇道的水平通道处设有通气孔；充型时金属液沿升液管和L型浇道进入到型腔中，同时通气孔被楔形冲头封堵，充型结束后移动楔形冲头将型腔封闭，同时通气孔和升液管通过L型浇道的水平通道相连通，剩余金属液在重力作用下回流至保温炉中；挤压油缸安装在上支撑板上，在型腔被楔形冲头封闭之后，利用该挤压油缸对型腔内的金属液进行加压凝固；实现了低压充型和挤压凝固的结合，发挥了两者的长处，并根据挤压压力大小提出了两种锁模方式，尽最大可能实现了成本与性能的平衡，具有较好的应用前景。
【IPC分类】B22D18/04, B22D18/02
【公开号】CN104959573
【申请号】CN201510395442
【发明人】韩志强, 张宏伟
【申请人】清华大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月7日