一种镁合金无缝闭合腔体半固态智能成型系统的制作方法

本发明涉及一种智能成型系统，特别涉及一种镁合金无缝闭合腔体半固态智能成型系统。

背景技术：

众所周知，镁合金是最轻的结构金属材料，应用于装备制造对于降低装备自重，减少运行能耗，减轻环境污染有重大意义，镁合金半固态成型方式和以往的挤压、铸造方式相比有较大的优势，其结构制品内部组织致密细小，机械性能均匀而优良等优点，成型模具系统是整个半固态成型的关键，直接关系到产品的生产效率和产品质量，铝合金是工业上应用比较成熟的轻金属材料，开发其半固态高效率智能成型系统，对提高产品品质，降低成本，增加工业应用综合效能，具有极大的工程技术价值。

在现有的技术当中，在专利号为cn106345957a公开了一种半固态模锻模具装置，该装置主要成型实心产品，其包括了上下模以及注射腔以及相关的附件，该装置并没有通过对半固态材料进行分流，难以保证成性和流动性，同时其并无脱模装置，生产效率偏低，在cn103231040a公开了可降解镁合金微细管的半固态挤压触变成型模具及方法，该产品主要应用在细小的生物领域，其体积小，需要的材料少，成型较为容易，模具的设计只注重了挤压过程的实现，并未提到过程的条件控制和脱模部分，现阶段的镁合金空心制品一般通过热挤压成型，挤压生产的成品率较低、废料较多，包括挤压穿孔的料头损失、挤压中的切头尾残余料损失等，而且模具寿命低，在普通挤压中易产生偏心的现象，造成产品质量不合格，通过挤压方式生产的产品后期还需要进行大量的机加工，加工周期长，成本高，导致生产成本普遍偏高，且传统的挤压成型方式容易在长度方向和横向方向上造成组织和力学性能不均匀，影响产品的使用性能。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种镁合金无缝闭合腔体半固态智能成型系统，可以实现金属合金等材料闭合或封闭部件的半固态快速成型，采用锻造或冲压等方式成型时具有充型平稳、充型阻力小、致密度高、制品性能好等优点，可以很好的减少对模具的磨损，提高模具的寿命，大幅度降低产品成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种镁合金无缝闭合腔体半固态智能成型系统，包括半固态成型模具系统和计算机控制终端，所述半固态成型模具系统由半固态原材料制备系统和输运子系统，注入压力子系统，成型子系统以及脱模子系统组成，其中，注入压力子系统、成型子系统是通过构架连接定位，构架上部是分流系统，构架内部是内模系统和外模系统，以及相应的脱模机构组成，其中注入压力子系统是由冲头、压力筒、上分流板和下分流板组成，当所述计算机控制终端输入“开始”命令后，首先将信号传递给抽真空系统对半固态成型模具系统进行抽真空，保证后续成型工作环境，然后“完毕”信号反馈给所述计算机控制终端，形成负反馈系统，其次，终端会下达“转运半固态浆料”的信号，电信号控制相应的转运装置实现机械运动，在此过程通过位移传感器来监测半固态浆料，最终将半固态浆料到达指定位置，位移传感器将信号传递给所述计算机控制终端，等待下一步的信号，接着，所述计算机控制终端向冲压机下达“启动”命令，冲压机的接收到来自终端的命令后，分流板与压力筒相配合，通过冲头向下冲压实现半固态浆料分散到分流板中四个方向的分流槽中，进入模腔，其中内模由四块内模插板、四块内模角板和内定位板、内控制板、中心柱及相应的位移、温度传感器构成，所述内控制板上的滑槽分成两组，控制所述内模插板的四个滑槽，弯曲程度较小；控制所述内模角板的四个滑槽，弯曲程度大，以便在脱模时实现四个所述内模插板先一步脱开、随后所述内模角板再脱开，各个相应的位移，温度传感器会实时监测板的位移，温度并将其反馈到所述计算机控制终端，方便操作者做出正确的判断，各板的位移是通过所述计算机控制终端的数字信号转换为电信号，有电信号控制对应的机械装置实现机械运动，所述内定位板安装在中心柱上，所述四块内模角板和四块内模插板的滑动轴穿进内定位板的相应滑槽中；所述内控制板安装在定位板的顶部可以相互接触但必须要进行润滑，所述四块内模角板和四块内模插板的滑动轴分别穿进对应内控制板的弯曲滑槽中，所述四块内模角板和四块内模插板的初始位置为直立状态，转动所述内控制板则四个内模插板首先脱离直立位置，向内倾斜，进而四个所述内模角板向内倾斜，最终实现内模脱模，其中外模由四块外模板、外定位板、外控制板和位移、温度传感器构成，其中外模的底端安装有底板，所述外控制板上有四个弯曲的滑槽；所述外定位板也有与控制板相对应的四个滑槽，所述外定位板与外控制板相接触并且进行润滑，所述外模板上的上滑动轴穿进外定位板和外控制板的相应滑槽中，其中半固态成型系统将所述外模板上的信号、内模脱模结束的信号及其其他信号进行综合分析，若正常则向外模子系统传达“1”信号，反之则向外模子系统传达“0”信号，所述外模板初始位置为直立状态，接收到所述计算机控制终端的“1”信号后使相应的机械装置转动外控制板，所述外模板脱离直立位置，向外倾斜实现外模脱模。

作为本发明的一种优选技术方案，其中智能控制系统集成开发具有特种参数在线检测、自适应控制、实现高精度运动的控制成型模具子系统；以及半固态浆料自动配料，设备状态远程跟踪的半固态制备和运输子系统；不同结构的模块化软硬件设计技术与人机界面相结合，实现统一数据格式，编程环境的工程软件平台。

作为本发明的一种优选技术方案，其中内模系统在成型模中的内模部分采用分块式的安装方式，中间有一个所述中心柱来做主轴，其他的板块和其通过连接轴来固定，所述中心柱和底盘相连接，所述中心柱上安装内模脱模机构的内定位板和内控制板，其中定位板的滑槽决定内模板上的滑动轴的运动方向，控制板上的滑槽控制内模板的运动速度，通过旋转控制板可以使内模的各个分块快速的进行安装和分离。

作为本发明的一种优选技术方案，其中外模系统的成型模外层和内层相仿，采用另一种分块式的组装方式，之间的连接是由底盘来控制，所述外模板的部件和底盘通过铰链连接，达到所述外模板可以转动的目的，外模脱模机构有外定位板、外控制板和模筒盖构成，所述外定位板安装在模筒盖上，其中外控制板设计了实现圆周运动的定位滑槽和实现外模板向外转动的脱模滑槽，所述外控制板转动的方式方便控制外模板向四个方向转动完成脱模，使脱模简单省力。

作为本发明的一种优选技术方案，在整个注料和压铸的过程中会将型腔内部抽为真空，在生产前将设备组装完成后可进行抽真空并保持真空状态，使原料在注入、分流、合流和凝固时快速进行，并确保不会发生氧化。

作为本发明的一种优选技术方案，其中半固态原材料制备系统和输运子系统系由电阻炉和电磁感应半固态制备、惰性气氛管道以及相应的控制电路、气动阀门构成。

作为本发明的一种优选技术方案，所述下分流板在分流槽处与上分流板用嵌套连接方式且底部与中心柱相结合。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1：本系统可以实现金属合金等材料闭合或封闭部件的半固态快速成型，采用锻造或冲压等方式成型时具有充型平稳、充型阻力小、致密度高、制品性能好等优点，可以很好的减少对模具的磨损，提高模具的寿命，大幅度降低产品成本，通过本模具成型系统，生产相应的产品可以显著的提高材料的利用率，降低材料的浪费，在中心位置进行模具定位，各个部分的紧密配合使得整个装置在各个尺度的精度得以保证，同时，成型模具可以轻易的脱离，使清理和整修模具较为简单，大大缩短了维护的时间周期，提高了产品的生产率。

2：本发明成型模具按产品最终的模型来制模，不再考虑加工余量，降低了材料成本、避免了机加工过程，显著降低生产成本，提高了生产效率、缩短了生产周期。

3：本发明模具系统可以很好的控制半固态的成型条件,采用真空成型腔系统及温度智能控制系统，精确控制半固态坯料的温度、流动性等关键参数，可以使原材料更好的完成填充以及产品品质的控制，更好的保证了产品的综合质量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的半固态成型模具系统的整体示意图；

图2是本发明的半固态成型模具系统的拆分图；

图3是本发明的内模及内模脱模机构示意图；

图4是本发明的外模及其脱模机构构示意图；

图5是本发明的底板结构示意图；

图中：1、上分流板；2、下分流板；3、外控制板；4、外定位板；5、中心柱；6、内控制板；7、内定位板；8、外模板；9、内模角板；10、内模插板；11、底板；101、半固态成型模具系统；102、计算机控制终端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-5所示，本发明提供一种镁合金无缝闭合腔体半固态智能成型系统，包括半固态成型模具系统101和计算机控制终端102，半固态成型模具系统101由半固态原材料制备系统和输运子系统，注入压力子系统，成型子系统以及脱模子系统组成，其中，注入压力子系统、成型子系统是通过构架连接定位，构架上部是分流系统，构架内部是内模系统和外模系统，以及相应的脱模机构组成，其中注入压力子系统是由冲头、压力筒、上分流板1和下分流板2组成，当计算机控制终端102输入“开始”命令后，首先将信号传递给抽真空系统对半固态成型模具系统进行抽真空，保证后续成型工作环境，然后“完毕”信号反馈给计算机控制终端102，形成负反馈系统，其次，终端会下达“转运半固态浆料”的信号，电信号控制相应的转运装置实现机械运动，在此过程通过位移传感器来监测半固态浆料，最终将半固态浆料到达指定位置，位移传感器将信号传递给计算机控制终端102，等待下一步的信号，接着，计算机控制终端102向冲压机下达“启动”命令，冲压机的接收到来自终端的命令后，分流板与压力筒相配合，通过冲头向下冲压实现半固态浆料分散到分流板中四个方向的分流槽中，进入模腔，其中内模由四块内模插板10、四块内模角板9和内定位板7、内控制板6、中心柱5及相应的位移、温度传感器构成，内控制板6上的滑槽分成两组，控制内模插板10的四个滑槽，弯曲程度较小；控制内模角板9的四个滑槽，弯曲程度大，以便在脱模时实现四个内模插板10先一步脱开、随后内模角板9再脱开，各个相应的位移，温度传感器会实时监测板的位移，温度并将其反馈到计算机控制终端102，方便操作者做出正确的判断，各板的位移是通过计算机控制终端102的数字信号转换为电信号，有电信号控制对应的机械装置实现机械运动，内定位板7安装在中心柱5上，四块内模角板9和四块内模插板10的滑动轴穿进内定位板7的相应滑槽中；内控制板6安装在定位板7的顶部可以相互接触但必须要进行润滑，四块内模角板9和四块内模插板10的滑动轴分别穿进对应内控制板6的弯曲滑槽中，四块内模角板9和四块内模插板10的初始位置为直立状态，转动内控制板6则四个内模插板10首先脱离直立位置，向内倾斜，进而四个内模角板9向内倾斜，最终实现内模脱模，其中外模由四块外模板8、外定位板4、外控制板3和位移、温度传感器构成，其中外模的底端安装有底板11，外控制板3上有四个弯曲的滑槽；外定位板4也有与控制板3相对应的四个滑槽，外定位板4与外控制板3相接触并且进行润滑，外模板8上的上滑动轴穿进外定位板4和外控制板3的相应滑槽中，其中半固态成型系统将外模板8上的信号、内模脱模结束的信号及其其他信号进行综合分析，若正常则向外模子系统传达“1”信号，反之则向外模子系统传达“0”信号，外模板8初始位置为直立状态，接收到计算机控制终端102的“1”信号后使相应的机械装置转动外控制板3，外模板8脱离直立位置，向外倾斜实现外模脱模。

内模系统在成型模中的内模部分采用分块式的安装方式，中间有一个中心柱5来做主轴，其他的板块和其通过连接轴来固定，中心柱5和底盘相连接，中心柱5上安装内模脱模机构的内定位板7和内控制板6，其中定位板的滑槽决定内模板上的滑动轴的运动方向，控制板上的滑槽控制内模板的运动速度，通过旋转控制板可以使内模的各个分块快速的进行安装和分离。

外模系统的成型模外层和内层相仿，采用另一种分块式的组装方式，之间的连接是由底盘来控制，外模板8的部件和底盘通过铰链连接，达到外模板8可以转动的目的，外模脱模机构有外定位板4、外控制板3和模筒盖构成，外定位板4安装在模筒盖上，其中外控制板3设计了实现圆周运动的定位滑槽和实现外模板8向外转动的脱模滑槽，外控制板3转动的方式方便控制外模板8向四个方向转动完成脱模，使脱模简单省力。

在整个注料和压铸的过程中会将型腔内部抽为真空，在生产前将设备组装完成后可进行抽真空并保持真空状态，使原料在注入、分流、合流和凝固时快速进行，并确保不会发生氧化燃烧。

半固态原材料制备系统和输运子系统系由电阻炉和电磁感应半固态制备、惰性气氛管道以及相应的控制电路、气动阀门构成。

下分流板2在分流槽处与上分流板1用嵌套连接方式且底部与中心柱5相结合。

其中，在成型模具的下部开设相关的退料槽，使其材料可以充分填充。

具体的，在工作的过程中，当计算机控制终端102输入“开始”命令后，首先将信号传递给抽真空系统对半固态成型模具系统进行抽真空，保证后续成型工作环境，然后“完毕”信号反馈给计算机控制终端102，形成负反馈系统，其次，终端会下达“转运半固态浆料”的信号，电信号控制相应的转运装置实现机械运动，在此过程通过位移传感器来监测半固态浆料，最终将半固态浆料到达指定位置，位移传感器将信号传递给计算机控制终端102，等待下一步的信号，接着，计算机控制终端102向冲压机下达“启动”命令，冲压机的接收到来自终端的命令后，分流板与压力筒相配合，通过冲头向下冲压实现半固态浆料分散到分流板中四个方向的分流槽中，进入模腔，其中内模由四块内模插板10、四块内模角板9和内定位板7、内控制板6、中心柱5及相应的位移、温度传感器构成，内控制板6上的滑槽分成两组，控制内模插板10的四个滑槽，弯曲程度较小；控制内模角板9的四个滑槽，弯曲程度大，以便在脱模时实现四个内模插板10先一步脱开、随后内模角板9再脱开，各个相应的位移，温度传感器会实时监测板的位移，温度并将其反馈到计算机控制终端102，方便操作者做出正确的判断，各板的位移是通过计算机控制终端102的数字信号转换为电信号，有电信号控制对应的机械装置实现机械运动，内定位板7安装在中心柱5上，四块内模角板9和四块内模插板10的滑动轴穿进内定位板7的相应滑槽中；内控制板6安装在定位板7的顶部可以相互接触但必须要进行润滑，四块内模角板9和四块内模插板10的滑动轴分别穿进对应内控制板6的弯曲滑槽中，四块内模角板9和四块内模插板10的初始位置为直立状态，转动内控制板6则四个内模插板10首先脱离直立位置，向内倾斜，进而四个内模角板9向内倾斜，最终实现内模脱模，其中外模由四块外模板8、外定位板4、外控制板3和位移、温度传感器构成，外控制板3上有四个弯曲的滑槽；外定位板4也有与控制板3相对应的四个滑槽，外定位板4与外控制板3相接触并且进行润滑，外模板8上的上滑动轴穿进外定位板4和外控制板3的相应滑槽中，其中半固态成型系统将外模板8上的信号、内模脱模结束的信号及其其他信号进行综合分析，若正常则向外模子系统传达“1”信号，反之则向外模子系统传达“0”信号，外模板8初始位置为直立状态，接收到计算机控制终端102的“1”信号后使相应的机械装置转动外控制板3，外模板8脱离直立位置，向外倾斜实现外模脱模。

本发明可以实现镁合金、铝合金等材料闭合或封闭部件的半固态快速成型，采用锻造或冲压等方式成型时具有充型平稳、充型阻力小、致密度高、制品性能好等优点，可以很好的减少对模具的磨损，提高模具的寿命，大幅度降低产品成本，通过本模具成型系统，生产相应的产品可以显著的提高材料的利用率，降低材料的浪费，在中心位置进行模具定位，各个部分的紧密配合使得整个装置在各个尺度的精度得以保证，同时，成型模具可以轻易的脱离，使清理和整修模具较为简单，大大缩短了维护的时间周期，提高了产品的生产率，成型模具按产品最终的模型来制模，不再考虑加工余量，降低了材料成本、避免了机加工过程，显著降低生产成本，提高了生产效率、缩短了生产周期，模具系统可以很好的控制半固态的成型条件,采用真空成型腔系统及温度智能控制系统，精确控制半固态坯料的温度、流动性等关键参数，可以使原材料更好的完成填充以及产品品质的控制，更好的保证了产品的综合质量。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。