铝合金车轮铸造机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铸造成形技术领域，特别涉及铝合金车轮铸造成形装备。
【背景技术】
[0002]目前，国内外铝合金车轮生产以铸造为主，常用的铸造工艺包括低压铸造和重力铸造。重力铸造是在重力铸造机上，将铝液在重力作用下浇入金属型腔并通过所设的浇口来实现重力补缩而获得铸件的方法。重力铸造机普遍存在:补缩能力弱、浇铸易卷气、浇口尺寸大导致材料利用率低、浇口需要专门的工序去除等问题。
[0003]专利申请号:200620161056.6公开的“重力铸造机”，该装备机身为C型框架结构，本发明的机身结构为板框焊接式与其不同；该装备位于下梁的下轴芯缸在铸造完毕后用于卸料，本发明的铸造机的导流缸用于浇铸时配合模具对料液进行引导和控速充型，使其平缓进入模具型腔，达到浇铸无卷气的效果，两者作用不同；此外，本铸造装备设有补缩液压缸，用于对料液施加0.l_3MPa压力，将补缩料液推注至模具型腔进行补缩且不产生浇口，而该设备是靠重力补缩的，补缩压力有限且产生较大浇口，需要专门的去浇口工序去除浇
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[0004]低压铸造是在低压气体作用下使液态金属充填铸型并凝固成铸件的铸造方法，所用的低压铸造机在机体下部设有铝液保温炉，在密闭的保温炉上盖中心部位装有升液管，升液管插到金属液面以下，将干燥的压缩空气通过进气管送到保温炉内，气体压力范围一般为0.6?1.5bar，使金属液通过升液管从浇口进入模具型腔，保压并冷却至铸型中的铝液完全凝固，然后卸压，升液管中的金属液会自动落回，开模出件。低压铸造机以德国GIMA为典型代表，应用较广的结构形式为四立柱式或二立柱式。低压铸造机存在的问题:设备高度大、吨位重、受保温炉的限制补缩压力不宜提高、车轮铸件中心盘处的延伸率低是目前大量应用的低压铸造机长期未能解决的问题。
[0005]专利申请号:201220317555.5公开的“一种双工位低压铸造机”，该设备机身为四立柱式结构，而本发明铸造装备机身结构为双柱板框焊接结构与其显著不同；该设备为低压铸造机，补缩压力0.1MPa左右，而本发明的铸造机的最高补缩压力是其30倍；该设备下方设有铝液保温炉，本发明的车轮铸机下方中心处不设铝液保温炉；该设备是在保温炉液面施加气压来实现补缩的，补缩原理与本发明截然不同；该设备没有本发明的导流控速充型机构，无法实现无卷气浇铸和控速充型。
[0006]铝合金车轮铸造成形存在的共性问题:1)需要开发新型结构、新的补缩原理与方法的压铸机；2)解决浇铸中的卷气问题；3)需要对充型速度进行有效控制；4)需要提高补缩压力；5)需要有快速顺序凝固的调控功能。
【发明内容】
[0007]本发明针对上述铝合金车轮铸造成形存在的问题，发明了一种铝合金车轮铸造机，与现有低压铸造机具有本质的不同，不同点之一是:本项发明的铸造机下方没有与模具相连通的保温炉，而是将保温炉移出，并且多台铸造机公用一台体外保温炉，铝液的烧损和氧化损失降低，铝液保护气体用量也随之减少；不同点之二是:本项发明的铸造机不是通过在保温炉的液面上施加惰性气体来实现低压(0.1MPa)补缩的，而是通过安装在机体上梁中央处的补缩液压缸来实现的，其补缩压力范围在0.1-3.0MPa，远远大于低压铸造，提供的最高补缩压力为低压铸造补缩压力的30倍；不同点之三:本发明的铸造机的补缩功能可使铸件密度更高、强度和延伸率更高；不同点之四:与低压铸造机相比本发明的铸造机机体为单牌坊式焊接结构，保温炉从机体移出，设备总高度比低压铸造机低2m，总重轻30%，对厂房高度的要求随之降低。
[0008]本发明的铝合金车轮铸造机，与现有重力铸造机相比亦具有本质的不同，不同点之一是:铸造与重力铸造都是从上模中心孔浇铸，浇液位置距离模具型腔底面较高，会有冲击卷气现象发生，但本发明的铸造机在下梁中心处设有垂直运动的导流液压缸，液压缸可带动升入上模的补缩加压室中的导流活塞在浇铸时按设定的速度下行，引导铝液平稳地向下运动并充满型腔，避免了卷气现象的发生；不同点之二是:重力铸造机靠中心浇口的高度产生压差或在浇口处增加气压来实现补缩，补缩效果有限，远远低于本发明的铸造机的补缩压力；不同点之三:重力铸造机生产的车轮铸件带有直径和高度尺寸都较大的浇口，后序去除费时费力，本发明的铸造机生产的轮毂无浇口亦不需后续工序去除。
[0009]以铸造铝合金为原材料，以车轮产品为对象，在使用相同铸造材料的前提下，通过研制具有新型功能、操作简单、调试方便、性能先进的成形设备，来提高车轮产品的强度指标、塑性指标并有效提高生产效率和材料利用率是本发明专利的基本目标，本设备由机身(1-3)、滑块(1-10)及其导向机构、垂向和水平锁模机构、无卷气导流控速充型机构、补缩机构、温控系统和伺服控制系统组成，具有无卷气导流浇铸功能、控速充型功能、补缩功能和模温调控功能。这些功能集成应用于本铸造机，使本机具有数字化电液伺服控制的先进性能，配合相应的模具可显著提高车轮铸件的强度和延伸率，并有效提高车轮铸造生产效率、材料利用率和降低设备成本。
[0010]铝合金车轮铸造机的无卷气导流控速充型机构包括导流控速液压缸(1-1)、导流液压缸位移传感器(3-12)、导流活塞(3-11)、液压管路、导流系统伺服阀(3-7)和电控系统，工作时伺服系统通过闭环控制导流控速液压缸(1-1)的下行速度，使其带动补缩加压室(3-4)内的导流活塞(3-11)自上而下地按照预设置速度移动，将铝液自上而下地平稳引入到补缩加压室(3-4)及模具型腔入口处，避免卷气情况发生，导流活塞(3-11)继续向下移动使补缩加压室(3-4)底部至模具型腔的进料通道联通，通过导流系统伺服阀(3-7)和导流液压缸位移传感器(3-12)配合控制导流控速液压缸(1-1)的行程位置，来调节导流活塞(3-11)与进料通道口的开度，实现对充型速度的伺服控制。
[0011]铝合金车轮铸造机的补缩机构包括安装于上梁(2-4)中心处的补缩液压缸(1-5)、补缩液压缸位移传感器(3-6)、液压管路、加压伺服阀(3-8)以及电控系统组成，工作时补缩液压缸(1-5 )推动补缩活塞(3-5 )进入补缩加压室(3-4)内，并将铝液实时地推注到模具型腔内，本铸造机提供的补缩压力为0.l_3MPa，可编程控制，最高补缩压力约为低压铸造补缩压力的30倍。
[0012]铝合金车轮铸造机的机身(1-3)结构为板框整体焊接结构，导流控速液压缸(1-1)安装于下梁(2-6)中心处，导流活塞(3-11)能上下方向移动，用于料液的导流及控速，补缩液压缸(1-5)安装于上梁(2-4)中心处，用于竖直方向提供补缩压力，两个垂直锁模液压缸(1-4)位于补缩液压缸(1-5)两侧，固定于上梁(2-4)上，用于带动滑块(1-10)实现模具垂直开合运动，机身(1-3)上部外侧设有4个导向支撑安装座(2-5)并与导向支撑(1-8)紧固装配于一体，4个导向杆(1-7)安装在导向支撑(1-8)内，用于提供给滑块(1-10)垂直方向的导向，边模液压缸(1-11)安装在两侧板(2-3)及液压缸固定座(1-13)上，上梁(2-4)安装有四个卸料杆(1-9)，通过卸料杆(1-9)与模具卸料板的碰撞实现卸料。
[0013]铝合金车轮铸造机的温控系统与模具衔接，支持多路冷却控制，冷却介质为水或风，温控系统包括模具测温传感器、冷却介质入出口温度传感器、带有节流功能的冷却介质流量传感器、电磁开关和PLC组成的模具冷却测控系统，本机提供7路冷却管道，其中3路冷却管道安装在工作台安装板(2-7)上，用于底模(3-1)冷却，3路冷却管道安装在滑块(1-10)上，用于上模(3-3)冷却，I路冷却管道安装在边模液压缸(1-11)上，用于边模(3-2)冷却，每路冷却管道的进、出位置均安装有温度传感器和流量传感器，每路设有流速调节阀(^^，^、流量检测传感器仏，Μ，2...η和通断电磁阀ΚΜ=1，2...η，，每路的冷却开启时刻为ti，i=1，2...n，冷却开启间隔为Δ I1=Q1/qUi=h2...n,通过对每路的冷却介质流速qi, i=1，2...nS流量Q i, i=1；2...?和冷却开始时刻t Μ=1，2...η三类基本变量来进行模具温度的调节，Twi, i=0, 2...7，为每路的进出口冷却介质的温度传感