第二章-液态成形装备.ppt

1、铸造产品实例,第1讲,金属熔化及浇注装备,大型客机,第1讲,金属熔化及浇注装备,铸造产品实例,第1讲,金属熔化及浇注装备,铸造产品实例,第1讲,金属熔化及浇注装备,本章主要内容（分3讲） 1）金属熔化、浇注装备及控制 2）砂处理装备及自动检测系统 3）造型装备及自动化生产线 4）铸件落砂与清理装备及自动化 5）压力铸造装备及自动化 6）低压铸造装备及自动化 7）消失模精密铸造装备及生产线 8）半固态成形装备,第2章,金属液态成形装备及自动化,第二讲,第三讲,不讲,内容提要,第一讲,2.1 概述 2.2 金属熔化及浇注装备,第一讲,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.1 概述,液态金属成形俗称

2、“铸造”，铸造成形的零件俗称“铸件” 先进的铸造装备是生产高质量铸件的保障,第2章,金属液态成形装备及自动化,铸造设备的分类 1、熔化及浇注装备 2、砂型铸造装备 3、特种铸造装备 4、运输定量装备 5、检测与控制装备 6、环保装备 7、其它附属装备,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.1 概述,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.1 概述,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.1 概述,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.1 概述,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.1 概述,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.1 概述,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.1 概述,熔化是铸造成

3、形的首要环节，其任务是提供高质量的金属液体。 根据合金材料可选择不同的金属熔化方法： 1）铸铁合金广泛采用冲天炉熔化 2）铸钢常用电弧炉或感应电炉熔炼 3）铝合金常用电阻炉或油气炉熔化等 金属的熔化装备一般应包括三大部分：熔化炉、辅助装备（如配料加料装备等）、浇注装备。 本节的内容：铁合金熔化用冲天炉、感应电炉熔炼装备及其自动化、自动浇注装备及其应用,2.2 金属熔化及浇注装备,第2章,金属液态成形装备及自动化,1.冲天炉结构,2.2.1 冲天炉熔化,1-除尘器 2-烟囱 3-进风通道 4-前炉 5-出渣口 6-出铁口 7-支腿 8-炉底板 9-加料口,第1讲,金属熔化及浇注装备,1-排风口,

4、 2-冲天炉,3-进风管, 4-燃烧塔,5-热交换塔,6-电磁阀, 7-冷却塔 8-除尘器,9-抽风机, 10、13-冷却风机,11-主风机, 12-燃烧用风机,2.2.1 冲天炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,热风冲天炉：为提高炉内空气燃烧效率，将空气加热后再送入炉内,2.2.1 冲天炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,废气,风口,加料,换热,2.2.1 冲天炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,加料口 预热带 还原带 氧化带 风口 炉缸区,炉温低、无氧气、无反应、只预热,无炉气流动、焦炭不燃烧,O2（空气）+底焦 CO2（放热,O2 () +底焦 CO2 （,O2 (无) +底焦 CO2

5、（最多,炉温最高16001700,C+CO2CO（吸热）（1000,C+CO2CO（X）（1000,加配料系统,除尘系统,熔化系统,冲天炉系统,2.2.1 冲天炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,2.称量配料装置炉料主要包括金属料（生铁、回炉料、废钢等）、焦炭和石灰石等。1）焦炭和石灰石等常用电子磅秤直接称量，振动给料机输送；2）金属料采用电磁秤配料,电磁秤的结构原理 主要由电子秤、电磁吸盘及控制部分组成。 1-控制屏 2-小车卷扬机构 3-荷重传感器 4-电磁吸盘 5-万向挂钩 6-滑轮卷电缆装置 7-电子称 8-驾驶室 9-行车,2.2.1 冲天炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,电磁吸盘

6、： 在铸钢的钟盖内设有电磁线圈，下面用锰钢的非磁性底板盖住。 当线圈通电，产生电磁力，吸住铁料，铁料在吸附状态下搬运， 断电去磁则卸料。 电磁盘的吸力与线圈的电流、匝数及被吸材料性质和块度有关。 电子秤的基本原理：是利用荷重传感器因载荷变化而产生的应变信号大小来计算出载荷重量。 控制部分： 计算机控制，可根据上次称量误差在下次称料时预予自动补偿,2.2.1 冲天炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,2.2.1 冲天炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,加料装置概述,2.2.1 冲天炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,4）冲天炉熔化的自动化系统,1）影响因素,金属炉料,焦 炭,鼓 风,温 度,成 分

7、,熔化速度,铁液,炉内尺寸,风量、含氧量,金属损耗,金属、炉料,炉渣成分,送风压力,炉气成分、温度,控 制 因 素,输 出 变 量,外界 干扰 因素,监 测 参 数,高温 优质 低耗,2.2.1 冲天炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,2）冲天炉熔化自动化控制的要求,对影响冲天炉熔炼效果的因素及指标实施实时监控，并进行实时调整。 必须是全面达到高温、优质、低消耗三项技术经济指标，即铁水化学成分准确稳定、铁水温度达到要求，同时又要是冲天炉在最佳工作状态下运行，即焦炭燃烧效率高而消耗低，元素烧损少，生产率稳定。 影响熔炼过程的因素很多，包括冶金因素（原材料来源、配比、预处理以及化学成分波动）、炉子

8、结构因素（风口、焦铁比、铁料块度、焦炭质量及鼓风温度等）。 所谓冲天炉熔化过程的控制，是在一定炉子结构，以一定的原材料及其配比条件下，调节各种工艺因素，以达到铁水化学成分及温度的基本要求，并且保证炉子在最佳状态下工作,2.2.1 冲天炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,3）冲天炉多参数监视和控制系统方案,2.2.1 冲天炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,同时输入9个模拟量,铁合金常用的熔化电炉，有：三相交流电弧炉、感应电炉、电阻炉,2.2.2 电炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,三相电弧炉 冶炼优质碳素钢及各种合金钢 容量从0.5t到30t,三相电弧炉示意图 1-电弧；2-出钢口；3-炉墙

9、；4-电极； 5-加料口；6-钢液；7-倾斜机构,坩埚式感应电炉断面结构图,1-出水口； 2-炉盖； 3-作业面板； 4-冷却水； 5-感应线圈粘接剂； 6-炉体； 7-铁芯； 8-感应线圈； 9-耐火材料； 10-金属液； 11-耐火砖； 12-倾转油缸； 13-支架,2.2.2 电炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,利用电磁感应原理熔化金属的工业炉。感应炉采用的交流电源有工频 (50或60赫)、中频(6010000赫)和高频（高于10000赫）3种。感应炉的主要部件有感应器、炉体、电源、电容和控制系统等,可拆卸的炉体,液压支架,2.2.2 电炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,2.2.2

10、电炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,感应熔化的优点,高效，这是因为直接 的能量转化，通过内 部的热量传递对炉料 进行加热（潜热） 温度控制准确 高质量的冶金，灰铁 和球墨铸铁，以及铁 合金。由于熔池内铁 液电、气、力学运动 从而具有快速准确的 分析调节,无炉渣的清洁铸件，无尘熔化 在环境污染方面投资最小 工作条件的切实改进 . 基于已知的成本可以更好的有计划利用电能,石墨加入的效率可达80，为了增加碳含量可以在合适的时间加入焦炭,通过低成本的废钢或切屑，可达100%的将钢转化为铸铁 在同一天可以生产几种类型的铸铁，这可以通过清空炉子并用冷装料重新开始,2.2.2 电炉熔化,第1讲,金属熔化及

11、浇注装备,3）感应炉熔炼的集中控制式自动化系统,2.2.2 电炉熔化,第1讲,金属熔化及浇注装备,集中控制式自动化系统的优点,1）运行优化，节能省电； 2）熔液出炉温度偏差小，质量稳定； 3）可防止升温过高，安全可靠； 4）自动化程度高，不会因操作者的不同而引起熔液质量的波动 5）熔化效率提高； 6）炉衬的使用寿命长； 7）改善劳动环境。 为确保安全自动运行，本系统还设 有安全自动监视装置、耐火砖损耗 检测装置及物料搭棚状况检测装置,1）自动浇注机的类型及特点 基本功能：浇注时的定位与同步、浇注流量控制、 浇注速度控制、金属液补充及保温、安全保护等 国内外常用的自动浇注机主要有,2.2.3 自

12、动浇注装备,第1讲,金属熔化及浇注装备,2）电磁泵式自动浇注机,1）电磁泵的原理：通入电流的导电流体在磁场中受到洛仑兹力的作用，使其定向移动，如图2-11所示。 2）电磁泵的主要技术性能指标压头()间存在如下关系: 是压头； Jx是垂直于磁感应强度和金属液体流动方向上的电流密度； By是垂直于电流和金属液体流动方向上的磁感应强度，是处于磁隙间的金属液体长度,图2-11 电磁泵工作原理,2.2.3 自动浇注装备,第1讲,金属熔化及浇注装备,3）电磁泵自动浇注机的结构,由电磁泵和浇注流槽组成。电磁泵的效率通常很低， 泵体流槽结构、直流电极是关键结构因素。 优点是：容易调节浇注速度和浇注量；容易实现

13、自动化；此外 电磁力对熔渣不起作用，因此流动时只有金属液向浇注口方向 运动，可保证浇注的金属液质量,图2-12 电磁泵自动浇注机的结构简图 1-排液口 2-加料口 3-电磁泵 4-流槽 5-耐火材料 6-浇嘴 7-贮液槽,2.2.3 自动浇注装备,第1讲,金属熔化及浇注装备,3） 气压式自动浇注机,1）工作原理 在密封浇包的金属液面上施 加一压力，金属液在压力的作用 下沿浇注槽上升，金属液到达浇 注口后便自然下落，浇入到铸。浇注完毕，金属液面上的气体 卸压，金属液回落。 为保证浇注平稳，浇注前金 属液面上应施加一个预压力（备 浇压力），使金属液到达浇注槽 的预定位置。 每浇注一次，浇包内的金属

14、 液面下降，该预压力应随着液面 的下降而自动补偿,图2-13 气压式自动浇注机的工作原理,2.2.3 自动浇注装备,第1讲,金属熔化及浇注装备,2）带荷重传感器的气压式自动浇铸机,采用荷重传感器与 预压力联合控制， 可大大提高浇注定 量的精度和浇注过 程的稳定性，它使 称量、保持备浇状 态、浇注、卸压等 各个动作均自动连 续进行,图2-14 带荷重传感器的气压式自动浇铸机,2.2.3 自动浇注装备,第1讲,金属熔化及浇注装备,图2-15 摄像头检测液面的自动浇注机控制原理图 1伺服油缸 2塞杆 3摄像头,将图像传感器摄取的浇口杯中的液面图像数据传输到计算机中，与计算机中预存的浇口杯充填状态图进

15、行比较处理，并以此得到相应的控制信号，然后驱动伺服油缸/电机动作，带动塞杆升降得到不同的开启程度。 如浇口杯中完全充满液体，且液面不再变化时，即认为浇注完毕，塞杆下降关闭浇嘴,3）摄像头检测液面的自动浇注机控制原理图,2.2.3 自动浇注装备,第1讲,金属熔化及浇注装备,4）倾转式自动浇注机是目前使用最广泛的浇注装备。其特点是结构简单，容易操作，适应性强，能满足不同用户的需求,图2-16 倾转式自动浇注机 1-同步挡块 2，4-薄膜气缸 3-横向移动车架 5-电机 6-减速器 7-摩擦轮 8-横向移动液压缸 9-纵向移动液压缸 10-倾转油缸 11-倾转架 12-浇包,2.2.3 自动浇注装备

16、,第1讲,金属熔化及浇注装备,图2-18 全自动倾转式浇注机控制原理,图2-17 倾转式自动浇注机的现场浇注,全自动倾转式浇注机，采用了多传感器检测浇注时温度、流量、浇口杯液面等以适时控制浇注机，实现浇注过程的全自动化,2.2.3 自动浇注装备,第1讲,金属熔化及浇注装备,1、简述金属熔化的主要设备及适应范围，举例说明金属熔化设备的结构。 2、简述自动浇注设备的基本功能，常用的自动浇注设备有哪些，简述其基本原理 3、简述全自动倾转式浇注机控制原理。 4、简述电磁式浇注的原理及特点，为何它主要用于铝、镁、铜等非铁合金的浇注,思考题,第1讲,金属熔化及浇注装备,2.3 砂处理装备及自动检测系统 2

17、.4 造型设备及自动化生产线 2.5 落砂、清理装备,内容提要,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.3.1 砂处理装备概述 砂处理装备，一般包括旧砂的回用（或再生）处理装备、混砂装备、搬运及辅助装备等。 旧砂回用装备的主要功能是：去除旧砂中的金属屑、杂质灰尘、降温冷却及贮藏等。 再生装备主要用于：化学粘结剂砂（树脂砂和水玻璃砂等），其作用是去除包覆在砂粒表面的残留粘结剂膜。 混砂装备则是：完成砂、粘结剂及附加物等的称量和混制，获得满足造型要求的高质量型砂。 根据粘结剂的不同，分为粘土砂、水玻璃砂、树脂砂三类,2.3 砂处理装备及自动监测系统,第2章,金属液态成形装备及自动化,型砂制备工艺流程

18、图,吸送,吸送,吸送,煤粉,粘土,新砂,旧砂再生 （干法或湿法,原材料处理工段,型砂制备工段,旧砂处理工段,旧砂再生工段,带式输送,2.3.1 砂处理装备概述,第2章,金属液态成形装备及自动化,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.3.1 典型粘土旧砂处理系统,旧砂回用系统的自动化重点是:旧砂冷却（增湿冷却）,即旧砂温度的检测与控制，自动化旧砂回用系统中须设置型砂温度传感器、水分传感器、加水装置、搅拌装置、除尘装置等。 型砂混制系统的自动化重点是：型砂性能的控制，即以型砂紧实率为中心的型砂性能在线检测装置、水分检测装置、加水装置等,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.3.2 旧砂处理装备,常

19、用的磁分离设备,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.3.2 旧砂除杂装备,自动化造型生产线的型砂使用频率很高，浇注后型砂温度升高，必须对旧砂进行冷却,回转冷却滚筒,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.3.2 旧砂冷却装备,水冷-回转冷却滚筒,气冷-振动提升冷却,振动沸腾冷却,图2-26 球形式化学砂混砂机,1转轴 2球型外壳 3搅拌叶片 4反射叶片 5卸料门,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.3.3 混砂装备,图2-25 双螺旋连续式化学砂混砂机 1螺旋混砂装置 2，4闸门气缸 3机身 5快速混砂装置,图2-22 碾轮式粘土混砂机最广泛的混砂装备之一,1）型砂中的水分是影响型砂质量的关

20、键要素，型砂紧实率是反映型砂性能的重要指标,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.3.3 混砂测量装备,型砂性能在线检测仪工作原理图安装在混砂设备的出口处或型砂输送带侧旁,以紧实率为目标的自动混砂系统根据测量给出每次加水量,造型过程主要包括：填砂、紧实、起模、下芯、合箱及砂型、砂箱的运输等工序。 造型机是整个造型过程的核心装备，它的作用有三个：填砂、紧实和起模,2.4 造型设备及自动化生产线,第2章,金属液态成形装备及自动化,紧实后的砂型应具有如下性能,1）足够的强度：能经起搬运、翻转过程中的震动或浇注时金属液的冲刷不破坏 2）容易起模：起模时不能损坏或脱落，能保持型腔的精确度。 3）有必要的

21、透气性：避免产生气孔等缺陷,1）紧实方法有：有震击紧实、压实紧实、射砂紧实、气流紧实等。 2）紧实造型机有：震击/震压造型机、高压造型机、射压造型机、静压造型机、气冲造型机等。 3）根据是否使用砂箱又可分为有箱造型机和无箱/脱箱造型机,常用紧实方法与设备,1. 混砂机有哪些种类？简述各自的特点及应用场合。 2. 简述辗轮式混砂机的结构组成。起混砂作用的主要部件是什么？它们对型砂产生什么样的作用？ 3.常用的型砂紧实方法有哪些种？简述各自的优、缺点及其适用场合。 4.简述下列名词的区别：水平分型与垂直分型，有箱造型、脱箱造型及无箱造型。 5.简述射砂紧实与气流冲击紧实的区别。 6.落砂设备的种类

22、及特点，清理设备的种类及特点,本讲思考题,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4 造型设备比较,第2章,金属液态成形装备及自动化,1）震击/震压造型机,1）震击紧实工作原理,震击紧实时的紧实度分布,震压造型的工作示意图,2.4.1 粘土砂用造型设备,第2章,金属液态成形装备及自动化,2）Z145型震压造型机 1机身 2按压阀 3起模同步架 4震压气缸 5起模导向杆 6起模顶杆 7起模液压缸 8震动器 9转臂动力缸 10装臂中心轴 11垫块 12压板机构 13工作台 14起模架,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,3）主要部件,图2-33 Z145型震压造型机的震压

23、气缸结构 1压实气缸 2压实活塞及震击气缸 3密封圈 4排气孔 5震击活塞 6导杆 7折叠式防尘罩,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,2）压实/高压造型机1）平板压实紧实原理,图2-35 压实紧实,图2-36 不同型砂的压实紧实曲线,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,2）多触头压实,图2-37平压板压实后砂型内紧实度分布 1砂型中心部分 2靠近箱壁或落箱角处,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,3）典型多触头高压微震造型机的结构,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,3）射压造型机

24、,1）射砂紧实方法 加砂、射砂、排气紧实,图2-40 射砂机构示意图 1射砂筒 2射腔 3射砂孔 4排气塞 5砂斗6加砂闸板 7射砂阀 8贮气包9射砂头10射砂板 11芯盒 12工作台,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,2）垂直分型无箱射压造型机,a.工作原理,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,b. 垂直分型无箱射压造型机结构,图2-42 垂直分型无箱射压造型机 1射砂筒 2加砂口 3射砂阀 4贮气包 5主液压缸 6导杆 7机座 8正压板 9造型室,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,c. 垂直分型无箱射压

25、造型机的液压工作原理图,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,3）水平分型脱箱射压造型机,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,图2-48 顶射式水平分型脱箱造型机的工作原理,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,与垂直分型相比，水平分型还有如下一些优点,水平分型下芯和下冷铁比较方便； .水平分型时，直浇道与分型面相垂直，模板面积有效利用率高，而垂直分型的浇注系统位于分型面上，模板的面积利用率低； .垂直分型时，如果模样高度比较大，模样下面的射砂阴影处紧实度不高，而水平分型可避免这一缺点； .水平分型时，铁液压力主要

26、取决于上半型的高度，较易保证铸件质量,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,4）静压造型机 a.利用压缩空气气流渗透预紧实并辅以加压压实型砂的一种造型机。气流渗透紧实方法，是用快开阀将贮气罐中的压缩空气引至砂箱的砂粒上面，使气流在较短的时间内透过型砂，经模板上的排气孔排出,图2-49 气流渗透实砂法的工作原理,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,b. 静压造型机特点静压造型法的优点是：具有机器结构简单、实砂时间短、噪音和振动小等优点。为克服气流实砂的缺点（紧实度不均），获得紧实度高而均匀的砂型，型砂经过气流紧实后再实施加压紧实,图2-50

27、静压造型机的工作原理,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,c. 静压紧实的铸型强度分布,图2-51 静压紧实的铸型强度分布,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,5）气冲造型机,A.气流冲击紧实是先将型砂填入砂箱内，然后压缩空气在很短的时间内（1020ms）以很高的升压速度（dp/dt=4.522.5MPa/s）作用于砂型顶部，高速气流冲击将型砂紧实，其工作原理如图2-52所示,图2-53气流冲击紧实过程示意图,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,b.气冲紧实的工作原理,图2-52 气冲紧实的工作原理,图2-54

28、 气冲紧实的砂型强度分布,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,c.气冲装置（关键部件）BMD液控栅格式气冲装置结构图,图2-55 BMD液控栅格式气冲装置结构图 1-贮气室 2-气动锁紧凸轮 3-控制阀盘启闭的液压缸 4-活塞 5-控制阀盘启闭的气缸 6-活塞杆 7-动阀板 8-定阀板 9-预填框 10-砂箱 11-模板,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,图2-56 栅格式气冲造型机的结构 1- 底座 2-液压举升缸 3-机座 4-支柱 5-辅助框辊道及驱动电机 6-气冲阀 7-气动安全锁紧缸 8-胶胆阀 9-阻流板 10-辅助框 11

29、-砂箱 12-模样及模板框 13-工作台 14-模板辊道,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.1 粘土砂用造型设备,1）热芯盒射芯机 热芯盒制芯是指采用加热硬化砂芯，即射砂后通过加热板通电加热使砂芯硬化,2.4.2 树脂砂制芯/型装备,第2章,金属液态成形装备及自动化,2）冷芯盒射芯机冷芯盒制芯是指采用气体硬化砂芯，即射砂后通以气体（三乙胺、SO2等）使砂芯硬化。冷芯盒射芯机的结构与热芯盒射芯机的结构类似，只需增设一个吹气装置取代原有的加热装置,3）壳芯机 壳芯机基本上是利用吹砂原理制成的。其过程如图2-60所示，依 此经过芯盒合拢、翻转吹砂、加热结壳、回转倒出余砂、芯盒分 开取芯等工序

30、,1）热芯盒射芯机,图2-58 热芯盒射芯机 1振动电机 2闸板 3射砂筒 4射砂头 5排气塞 6气动托板7工作台及其升降气缸 8底座 9立柱 10闸板气缸 11闸板密封圈12砂斗 13减震器 14排气阀 15加热板 16夹紧器 17夹紧气缸18工作台 19开关控制器 20取芯杆 21砂芯 22薄膜阀23芯盒,2.4.2 树脂砂制芯/型装备,第2章,金属液态成形装备及自动化,图2-59 ZZ8625型射芯机（射芯工位）气动系统原理图,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.2 树脂砂制芯/型装备,图2-60 壳芯机工作原理示意图 a）起始位置 b） 芯盒合拢吹砂斗上升 c）翻转吹砂加热结壳

31、d）转回摇摆倒出余砂 e）芯盒分开顶芯取芯,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.2 树脂砂制芯/型装备,造型生产线是根据生产铸件的工艺要求，将造型机和辅助机械（如翻箱机、合型机、压铁机、捅箱机、落砂机等）按照工艺流程用运输机械（铸型输送机、辊道等）连接起来，并采用一定的控制方法组成的机械化或自动化造型生产体系。 （1）造型生产线的辅机 在造型生产线上，为完成整个工艺过程须设置必要的辅助机械，如翻箱机、扎气孔机、合型机、捅箱机等。 （2）铸型输送机 铸型输送机是造型生产线各工序之间的主要运输连接设备，常见的铸型输送机有水平连续式、脉动式和间歇式铸型输送机,2.4.3 造型生产线,第2章,金

32、属液态成形装备及自动化,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.3 造型生产线,图2-61 SZ-60型连续式铸型输送机 1输送小车 2传动装置 3张紧装置 4轨道系统 5链轮 6驱动链条7推块 8导轮 9牵引链条 10车面 11车体 12走动轮,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.3 造型生产线,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.3 造型生产线,3）自动化生产线实例,图2-62 造型生产线平面布置实例 1造型机 2合箱输送 3浇注 4下芯及砂型检查,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.4.3 造型生产线,树脂砂造型生产线,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.5.1 铸件落

33、砂 落砂就是待铸件冷却到一定温度后，将铸型破碎，使铸件从砂型中分离出来。 落砂工序通常由落砂机完成。落砂机目前广泛采用振动落砂法。 振动落砂法是由周期振动的落砂栅床将铸型抛起，然后铸型又自由下落与栅床碰撞，经过反复撞击，砂型破坏，最终铸件和型砂分离,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.5 铸件落砂及清理,图2-65 机械手的动作示意图,图2-66 落砂机械手的主从操纵方式示意图 1，3速度/位移传感器 2伺服电机,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.5.1 铸件落砂,目前工业化国家比较广 泛使用： a.普通式落砂滚筒 b.振动式落砂滚筒 c.机械手等,图2-64 振动式落砂滚筒 1工作部分

34、 2增幅机构 3激振源4振动电机,1栅床 2振动电动机 3弹簧 振动落砂机的结构简单、成本低等优点， 但是噪音大，灰尘多，工作环境差,1）双侧激振输送落砂机,抛丸清理是：利用高速旋转的叶轮将弹丸抛向铸件，靠弹丸的冲击打掉铸件表面粘砂和氧化皮。该清理方法效果好，生产率高，劳动强度低，自动化程度高，在生产中应用广泛。其缺点是抛射方向不能任意改变，灵活性差。 喷丸清理是：利用压缩空气将弹丸喷射到铸件表面来实现的。喷枪的操作灵活，可清理复杂内腔和深孔的铸件；但生产效率低，工作环境恶劣，不易实现自动化，一般用于清理复杂铸件或作为抛丸清理的补充手段,铸件清理包括表面清理和除去多余的金属两部分。前者是除去铸

35、件表面的砂子和氧化皮；后者主要包括去除浇冒口、飞边毛刺等。铸件表面清理的常用方法有：抛丸清理、喷丸清理等,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.5.2 铸件清理,常用清理装备的型式及其特点,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.5.2 铸件清理,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.5.2 铸件清理,1. 混砂机有哪些种类？简述各自的特点及应用场合。 2. 简述辗轮式混砂机的结构组成。起混砂作用的主要部件是什么？它们对型砂产生什么样的作用？ 3.常用的型砂紧实方法有哪些种？简述各自的优、缺点及其适用场合。 4.简述下列名词的区别：水平分型与垂直分型，有箱造型、脱箱造型及无箱造型。 5.简述射砂

36、紧实与气流冲击紧实的区别。 6.落砂设备的种类及特点，清理设备的种类及特点,本讲思考题,第2章,金属液态成形装备及自动化,特种铸造，谢谢,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.1 压铸机分类及结构 压力铸造（简称压铸）是指在高压作用下，金属液以高速充填型腔并在压力作用下凝固获得铸件的成形方法。在铝合金、锌合金、镁合金铸件等生产上应用广泛。 压铸机是压力铸造生产的最基本设备，一般分为热室压铸机和冷室压铸机两大类，而冷室压铸机按开合模及压射方向又分为卧式压铸机和立式压铸机两种,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6 压力铸造装备及自动化,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6 压力铸造装备

37、及自动化,1）热室压铸机1）它的压射室与坩锅连成一体，因压射室浸于液体金属中而得名，而压射机构则装在保温坩锅上方,2.6.1 压铸机分类及结构,第2章,金属液态成形装备及自动化,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.1 压铸机分类及结构,2）热室压铸机的特点,热室压铸机的优点是生产工序简单，效率高；金属消耗少，工艺稳定；压射入型腔的金属液体干净，铸件质量好。压铸机的结构紧凑，易于实现自动化。 但压射室、压射冲头长期浸泡在液体金属中，影响使用寿命。 热室压铸机主要用于压铸镁、锌等低熔点合金的小型铸件,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.1 压铸机分类及结构,2）冷室压铸机 1）冷室压铸

38、机的压射室与保温炉是分开的，压铸时从保温坩锅中舀取液体金属倒入压铸机上的压射室后进行压射,图2-68 立式压铸过程示意图 1压射冲头 2压射室 3金属液 4定模 5动模 6射嘴 7型腔8反料冲头 9余料,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.1 压铸机分类及结构,2）卧式冷式压铸,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.1 压铸机分类及结构,2）卧式压铸机结构示意图,图2-70 卧式压铸机结构示意图 1固定螺母2连接底板3导杆 4连杆 5顶出液压缸 6顶杆 7动模板 8哥林柱 9定模板 10压射室 11压射冲头 12压射杆 13连轴器 14活塞杆 15压射液压缸 16压射连杆 17机座

39、18顶板 19T型槽 20滑动板 21连接销 22销套 23锁模机头 24合模液压缸,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.1 压铸机分类及结构,3）压铸机的主要机构主要由开合模机构、压射机构、顶出机构以及液压动力系统和控制系统等组成,1）开合模机构,图2-71 曲肘合模机构示意图 1合模液压缸 2活塞 3连杆 4三角形铰链 5螺母 6力臂 7齿轮,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.1 压铸机分类及结构,2）压射机构,a. DDV（Direct Digital Valve）方式的调速压射装置,图2-72 DDV控制压射原理图 1型腔 2压射室 3压射液压缸 4感应器 5导杆 6蓄能

40、器 7直接数字阀,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.1 压铸机分类及结构,b.数字阀结构,图2-73DDV阀结构示意图 1阀芯 2连杆 3零位传感器 4脉冲电机 5联轴器 6法兰 7阀座 8油腔,图2-74 电动阀结构示意图 1节流口 2油腔 3阀芯 4驱动板,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.1 压铸机分类及结构,3）顶出机构,2.6.2 压铸机的液压及电气控制（自学,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.1 压铸机分类及结构,1）自动浇注装置,1,2,3,图2-77 浇注机械手实例图 1压射室 2机械手 3熔化坩埚,2.6.3 压铸生产自动化,第2章,金属液态成形装备及

41、自动化,图2-78 负压浇注示意图 1液体金属 2加热器 3填料 4压射室 5型腔 6真空通道 7真空过滤器 8 真空泵 9真空切断阀 10动模 11定模 12升液管,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.3 压铸生产自动化,2）自动取件装置,图2-79四连杆自动取件装置工作示意图 a）原始位置 b）沿固定轨迹伸入型内 c）直线前移，夹住铸件 d）直线后退，退出型外，放下铸件,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.3 压铸生产自动化,图2-80 取件机械手结构及原理图 1齿条 2传动齿轮 3曲柄转轴 4副液压缸 5弹簧 6主液压缸 7油管 8座板 9滑架 10活塞杆 11支架 12曲柄

42、 13连杆 14摇杆 15手臂 16手掌,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.6.3 压铸生产自动化,2.7 低压铸造装备及自动化,2.7.1 低压铸造机的类型及构造 低压铸造是金属液体在（气）压力作用下由下而上地充填型腔并在压力下凝固成形的一种方法，由于所用的压力较低（通常0.020.06MPa），故称之为低压铸造。 低压铸造装备一般由保温炉及其附属装置、模具开合机构、气压系统和控制系统组成。 按模具与保温炉的连接方式，可分为顶置式低压铸造机和侧置式低压铸造机,第2章,金属液态成形装备及自动化,特点： 结构简单，制造容易，操作方便；但生产效率较低，因保温炉上只能放置一付模具，操作均在炉上进

43、行，故一个周期内，保温炉一半时间空闲。 其次，下模受保温炉炉盖的热辐射影响，冷却缓慢，使铸件凝固时间延长；且下模不能设置顶杆装置，给模具设计增加不便。此外，保温炉的密封、保养和合金处理均不方便,1-坩埚；2-升液管；3-金属液；4-进气管；5-密封盖；6-浇道；7-型腔；8-铸型,1）顶置式低压铸造机,2.7.1 低压铸造机的类型及构造,第2章,金属液态成形装备及自动化,2）侧置式低压铸造机,特点： 将铸型置于保温炉的侧面，铸型和保温炉由升液管联结。 一台保温炉上同时可为两付以上的模型提供金属液，生产效率提高。 装料、扒渣和合金液处理都较方便；铸型的受热条件得到改善。但侧置式机器结构复杂，应用

44、受限制,1-坩埚；2-升液管；3-金属液；4-进气管；5-密封盖；6-浇道；7-型腔；8-铸型,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.7.1 低压铸造机的类型及构造,3）低压铸造保温炉一般采用坩埚式电阻炉，其优点是结构简单，温控方便,图2-83 电阻式坩埚炉（用于顶置式） 1炉体 2排铝孔 3炉壳 4电阻元件5铸铁坩锅 6升液管 7密封盖,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.7.1 低压铸造机的类型及构造,2.7.2 低压铸造的自动加压控制系统,1）气体加压原理图,图2-84 气体加压原理图,主要控制：气体的压力、流量,第2章,金属液态成形装备及自动化,2）简单的低压铸造液面加压工艺曲线,加

45、压工艺曲线的数学模型为： 式中：d(i)/dt -气体升压速度； -第i段压差值； -液体金属密度； A-坩埚截面积； Ai-型腔第i段处截面积； Vi-型腔第i段上要求的液体金属充型速度； -气体升压速度补偿系数，由实验确定； G-重力加速度,图2-85 液面加压工艺曲线,第2章,金属液态成形装备及自动化,2.7.2 低压铸造的自动加压控制系统,3)低压铸造计算机控制原理,计算机控制系统采用实时控制，对整个生产工艺过程进行闭环控制。为了便于编制程序和简化起见，采用块程序结构形式，即每一块程序完成一个特定的功能。程序之间的联系有跳转、调用和建立公用参数区三种方式。 该系统的主控制程序包括引导工作程序、开关量状态检测程序和中断服务程序等,2.7.2 低压铸造的自动加压控制系统,第2章,金属液态成形装备及自动化,7类铸造装备： 熔炼、浇注装备 砂型铸造装备 特种铸造装备 运输定量装备 检测装备 环保装备 其他辅助装备,第2章,金属液态成形装备及自动化,本章小结,冲天炉等，浇注机 砂处理、造型、造芯、落砂、清理 压力机、低压铸造机 运砂型/铸件/焦炭/铁料等、容积法/质量法 气体/铁液/型砂/水 除尘、除噪、三废 备料、运输等,谢谢,第2章,金属液态成形装备及自动化