一种浸入式水雾冷却金属型模具的设备及使用方法与流程

本发明涉及铸造技术领域，具体说是一种浸入式水雾冷却金属型模具的设备。

背景技术：

汽车轮胎模具中最主要的部件之一为铝合金花纹块，花纹块的技术水平直接影响着轮胎模具的水平。目前，通过低压铸造铝合金轮胎模具花纹块已经成为业内主流手段。在铸造生产过程中，所用金属型模具的冷却不仅影响到铸件的凝固顺序，影响铸件质量，而且极大的限制了生产效率，提高生产成本。

针对冷却问题，如今国内外多采用通过风环，利用压缩空气进行风冷的措施，但该冷却措施存在冷却效果差的显著缺点。在生产中，冷却时间长达3000s，相应造成天然气及电能消耗量大幅上升，成为业内损耗天然气及电能最大的项目，并且，该缺点造成铸件凝固时间过长，极易出现缩松、枝晶等缺陷，造成产品报废。另外，在模具内部设置水冷管道进行循环水冷也能够取得良好效果，但该措施工艺窗口较小，不易进行过程控制，且对金属型模具损害较大，每进行15次左右水冷即需要更换模具，因此水冷方式并不能够得到普及应用。反复试验研究证明，单纯采用一种冷却工艺，都存在相应的缺陷，不能够满足生产要求。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的便是提供一种浸入式水雾冷却金属型模具的设备，通过空气、水雾复合冷却低压铸造铝合金产品金属型模具,具有能耗小、效果强、经济实用、自动化程度等显著优点。

本发明为实现上述目的，一种浸入式水雾冷却金属型模具的设备，包括plc控制柜、底盘、立杆、升降箱、悬臂及复合冷却发生装置，立杆上设有升降箱，升降箱上下左右各对称设置一个轴承，升降箱内部一侧设有压块形式的链条固定装置；立杆底端一侧设有电机，电机主轴连接变速箱；立杆底端一侧及顶端同侧各设有链轮，底端链轮与变速箱输出轴连接；上下链轮之间设有链条，链条通过链条固定装置与升降箱相连；升降箱上设有一悬臂，悬臂另一端与复合冷却发生装置连接；复合冷却发生装置内部设有通水管路，通水管路下端设有通气管路，通气管路与通水管路之间连接有气流式雾化器，雾化喷嘴指向复合冷却发生装置中心。

进一步，所述底座采用金属框架结构，所述底座前段设有定位螺杆，所述螺杆上端设有摇把；所述底座设有控制柜机架，所述机架后端设有推手；所述底座下端设有滚轮。

进一步，所述立杆上设有升降箱；所述立杆底端一侧设有电机；所述立杆底端一侧及顶端同侧各设有链轮；所述立杆前后两侧各设有一条线性滑轨；所述立杆同电机一侧设有限位块，所述立杆内部设有通水管道与通气管道。

进一步，所述升降箱上下左右各对称设置一个置于线性滑轨内且能沿着线性滑轨滚动的轴承，所述升降箱内部一侧设有压块形式的链条固定装置；所述升降箱上固定有一条悬臂。

进一步，所述电机为伺服电机，电机主轴连接变速箱，所述变速箱输出轴与底端链轮连接；所述变速箱为小型步进齿轮变速箱。

进一步，所述悬臂采用钢结构，所述悬臂内部铺设有通水管道及通气管道，所述悬臂一端与复合冷却发生装置连接。

进一步，所述通水管道连接变频恒压供水装置，所述变频恒压供水装置与plc相结合，经过通水管路，实现对复合冷却发生装置进行供水。

进一步，所述通气管道连接外部高压储气罐，所述通气管道内部设有压力传感器，压力传感器信号通过变送器转换和放大成plc所需要的控制信号后，通过plc控制柜通过电磁阀对雾化器进行控制，实现雾化器的开启与关闭，并能够根据需要对气压进行调整，进而实现对水雾状态的调整。

进一步，所述悬臂及立杆内部的通气管道与通水管道及其它线路，通过软质pvc管材实现立杆与悬臂箱的连接。

进一步，所述一条通气管路与一条通水管路为一组，沿复合冷却发生装置竖直方向等距阵列8组，由下向上分为组1、组2、组3、组4、组5、组6、组7、组8。

本发明还提供了上述一种浸入式水雾冷却金属型模具的设备使用方法，包括以下步骤：

步骤一，通过推手将该设备推至指定位置并通过摇把摇下定位螺杆；

步骤二，控通过plc控制伺服电机，在经过变速箱通过输出轴将动力传送给下端链轮，链轮再驱动链条带动升降箱和悬臂沿着立杆下降，直至复合冷却发生装置下降至需冷却金属型模具上端；

步骤三，以增压阶段结束时间为起始时间，待增压阶段结束后第30秒开始，通过plc调节组1、组2管道气体压力至2mpa，通过plc控制电磁阀，打开组1、组2气流式雾化器16，对金属型模具上端进行气冷,持续冷却200秒，使铸件顶端部位首先完成凝固，防止铸件上端缩松并减少凝固时间；

步骤四，通过纯水机制造出电导率≤30μs/cm的纯水；待增压阶段结束后第230秒开始，通过plc，利用变频恒压供水装置将纯水通过通水管路供给到复合冷却发生装置，通过plc控制电磁阀，分别在第240秒、250秒、260秒、270秒、280秒、290秒、300秒、310秒依次打开组1至组8气流式雾化器，并通过plc进行管道压力调整至5mpa，通过复合冷却发生装置中的气流式雾化器对金属型模具进水雾冷；

步骤五，设置复合冷却发生装置下降速度-时间曲线，通过plc控制电机，使复合冷却发生装置按照设定程序运动，保持复合冷却发生装置以0.25cm/s的速度匀速向下运动，直至按照设定程勋运行完成。由此对低压铸造模具由上至下进行水雾冷，使铸件在较短的时间内按照一定的凝固顺序完成凝固；

步骤六，铸造冷却完成后，通过plc控制电动机带动复合冷却发生装置上升，至限位块后停止；通过摇把摇上定位螺杆并通过推手将该设备推开。

本发明的有益效果：

通过plc控制复合冷却发生装置下降速度、调节气压及控制水雾冷却流程，实现过程自动化控制，使铸件凝固顺序可控，将单副轮胎模具冷却时间由3000秒降低至500秒，解决缩松、枝晶等铸造缺陷问题，提高产品成功率至99.5%以上，可极大的提高产品质量并降低生产成本，对本行业发展具有重大意义。

附图说明

现结合附图对本发明做进一步说明。

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

图3为本发明复合冷却发生装置组的立体结构示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系，如果该特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1及图2，本发明提供一种浸入式水雾冷却金属型模具的设备，用于对低压铸造铝合金产品（轮胎模具）金属型模具进行复合冷却，达到缩短铸件凝固时间、提高产品质量，降低产品报废率的目的。

一种浸入式水雾冷却金属型模具的设备，包括plc控制柜、底盘2、立杆3、升降箱4、悬臂5及复合冷却发生装置6，立杆上设有升降箱4，升降箱4上下左右各对称设置一个轴承7，升降箱4内部一侧设有压块形式的链条固定装置8；立杆3底端一侧设有电机9，电机9主轴连接变速箱10；立杆3底端一侧及顶端同侧各设有链轮11，底端链轮11与变速箱10输出轴12连接；上下链轮11之间设有链条13，链条13通过链条固定装置8与升降箱4相连；升降箱4上设有一悬臂5，悬臂5另一端与复合冷却发生装置6连接；复合冷却发生装置6内部设有通水管路14，通水管路14下端设有通气管路15，通气管路15与通水管路14之间连接有气流式雾化器16，雾化喷嘴指向复合冷却发生装置6中心。

所述底座2采用金属框架结构，所述底座2前段设有定位螺杆17，所述螺杆17上端设有摇把18；所述底座设有控制柜机架19，所述机架后端设有推手20；所述底座2下端设有滚轮21。所述立杆33上设有升降箱4；所述立杆33底端一侧设有电机9；所述立杆3底端一侧及顶端同侧各设有链轮；所述立杆3前后两侧各设有一条线性滑轨22；所述升降箱上下左右各对称设置一个置于线性滑轨22内且能沿着线性滑轨滚动的轴承7，所述电机9为伺服电机，电机9主轴连接变速箱10，所述变速箱10输出轴12与底端链轮11连接；所述变速箱10为小型步进齿轮变速箱；所述悬臂采用钢结构，所述悬臂内部铺设有通水管道（未图示）及通气管道（未图示），所述通水管道连接变频恒压供水装置（未图示），所述变频恒压供水装置与plc相结合，经过通水管路14，实现对复合冷却发生装置6进行供水；所述通气管道连接外部高压储气罐（未图示），所述通气管道内部设有压力传感器24，压力传感器信号通过变送器转换和放大成plc所需要的控制信号后，通过plc控制柜通过电磁阀对雾化器进行控制，实现雾化器的开启与关闭，并能够根据需要对气压进行调整，进而实现对水雾状态的调整；所述一条通气管路与一条通水管路为一组，沿复合冷却发生装置竖直方向等距阵列8组，由下向上分为组1、组2、组3、组4、组5、组6、组7、组8。

上述一种浸入式水雾冷却金属型模具的设备使用方法，包含以下步骤：

步骤一：通过推手20将该设备推至指定位置并通过摇把18摇下定位螺杆17；

步骤二：控通过plc控制伺服电机9，在经过变速箱10通过输出轴12将动力传送给下端链轮11，链轮11再驱动链条13带动升降箱4和悬臂5沿着立杆3下降，直至复合冷却发生装置6下降至需冷却金属型模具上端；

步骤三：以增压阶段结束时间为起始时间，待增压阶段结束后第30秒开始，通过plc调节组1、组2管道气体压力至2mpa，通过plc控制电磁阀，打开组1、组2气流式雾化器16，对金属型模具上端进行气冷,持续冷却200秒，使铸件顶端部位首先完成凝固，防止铸件上端缩松并减少凝固时间；

步骤四：通过纯水机制造出电导率≤30μs/cm的纯水；待增压阶段结束后第230秒开始，通过plc，利用变频恒压供水装置将纯水通过通水管路14供给到复合冷却发生装置6，通过plc控制电磁阀，分别在第240秒、250秒、260秒、270秒、280秒、290秒、300秒、310秒依次打开组1至组8气流式雾化器，并通过plc进行管道压力调整至5mpa，通过复合冷却发生装置中的气流式雾化器对金属型模具进水雾冷；

步骤五：设置复合冷却发生装置下降速度-时间曲线，通过plc控制电机，使复合冷却发生装置按照设定程序运动，保持复合冷却发生装置以0.25cm/s的速度匀速向下运动，直至按照设定程勋运行完成。由此对低压铸造模具由上至下进行水雾冷，使铸件在较短的时间内按照一定的凝固顺序完成凝固。

步骤六：铸造冷却完成后，通过plc控制电动机9带动复合冷却发生装置上升6，至限位块23后停止；通过摇把18摇上定位螺杆17并通过推手将该设备推开。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。