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压铸机结构及原理 力劲科技 天津 有限公司技术支援部 1 冷室压铸机结构 如图1 5所示为卧式冷室压铸机构成图 它由柱架 机架 压射 液压 电气 润滑 冷却 安全防护等部件组成 按机器零 部件组成的功能分类 我们将卧式冷室压铸机分成合模 压射 液压传动 电气控制 安全防护五大类 下面以力劲机械厂有限公司生产的DCC280卧式冷室压铸机为例进行结构分析 2 图1 5卧式冷室压铸机构成图 3 1 调模大齿轮2 液压泵3 过滤器4 冷却器5 压射回油油箱6 曲肘润滑油泵7 主油箱8 机架9 电动机10 电箱11 合模油路板组件 合开模液压缸 12调模液压马达 13顶出液压缸 14锁模柱架 15模具冷却水观察窗 16压射冲头 17压射液压缸 18快压射蓄能器 19增压蓄能器 20增压油路板组件 21压射油路板组件 22 4 一 合模机构合模机构主要起到实现合 开模动作和锁紧模具 顶出产品的作用 它主要由定型座板 动型座板 拉杠 哥林柱 曲肘机构 顶出机构 调型 模 机构等组成 图1 6为合型 模 机构结构简图 5 图1 7曲肘部分结构简图 1 合开型 模 液压缸2 钩铰3 长铰4 动型座板 1 液压双曲肘合模机构的工作特点 1 增力作用通过曲肘连杆系统 可以将合模液压缸的推力放大16 26倍 与液压式合型装置相比 高压油消耗减小 合型液压缸直径减小 泵的功率相应减小 2 合 开模运动速度为变速如图1 7所示 在合模运动过程中 动型座板移动速度由零很快升到最大值 以后又逐渐减慢 随着曲肘杆逐渐伸直至终止时 合型速度为零 机构进入自锁状态 锁型状态 在开型过程中 动型座板移动由慢速转至快速 再由快速转慢至零 非常符合机器整个运动设计要求 6 3 当压铸模合紧且肘杆伸直成一直线时 机构处于自锁状态 此时 可以撤去合模液压缸的推力 合模系统仍然会处于合紧状态 4 合开模运动的三要素为力 速度 行程或位置 所涉及的几个概念解释如下合模力 合模终结时 模板对模具形成的锁紧力 锁模力 在合模终结当合金液注入模具型腔时 模板对模具形成的最终锁力 变形力 在锁紧模具过程中 机构由于变形而产生的内力 移型 模 力 在起闭模时 对动型座板的作用力 胀型 模 力 因合金液模腔压力作用 而产生欲使型 模 具分开的力 移型 模 速度 在合开型 模 运动中 动型座板和动模运动的速度 移型 模 速度是一个变速过程 运动速度应是慢 快 慢的变化过程 这样既能使型 模 具运行安全 铸件能平稳顶出 又能提高机器的循环次数 7 图1 8顶出双液压缸组件结构简图 1 三通法兰2 顶出双缸套3 顶出前盖4 顶出活塞连杆5 连接杆6 动型座板 2 顶出液压缸组件顶出液压缸又称为顶针液压缸 顶出液压缸组件是依据液体的压力来带动推杆 顶针 运动 使铸件从压铸型 模 中顶出 目前 普遍采用的液压顶出机构 其顶出力 顶出速度和时间都可以通过液压系统调节 如图1 8所示为力劲机械厂有限公司生产的卧式冷室压铸机顶出双液压缸组件结构简图 在机器开型 模 后 通过顶出液压缸活塞杆的相对运动来实现推杆及顶针的顶出运动 采用双液压缸能使推杆的受力更均匀 运动更平稳 使顶针孔的分布更为合理 8 3 调型 模 机构压铸机在设计过程中 需要设置调型 模 机构以适应在一定范围内的各种压铸型 模 在机器技术参数中 应确定最大型 模 具厚度尺寸Hmax和最小型 模 具厚度尺寸Hmin作为机器使用者选定压铸型 模 的参数 如图1 6所示 这个最大与最小型 模 具厚度的调整量是通过调型 模 机构实现的 调型 模 机构是用调型 模 液压马达或调型 模 电动机带动传动机构 使锁型 模 柱架的尾板和动型座板沿拉杠作轴向运动 从而达到增大或缩小动 定型座板之间间距的目的 9 4 曲肘润滑系统曲肘是压铸机十分重要的运动构件 为了使其运动副的磨损减小 必须在运动副表面保持适当的清洁的润滑油膜 而过量供油与供油不足同样有害 会产生附加热量 污染和浪费 力劲机械厂有限公司生产的压铸机曲肘部分的润滑采用的是集中润滑系统 所谓集中润滑系统 是由一个油泵提供一定排量 一定压力的润滑油 为系统中所有主 次油路上的分流器供油 而由分流器将油按所需油量分配到各润滑点 同时 由控制器完成润滑时间 次数和对故障报警 停机等功能 以实现自动润滑的目的 卧式冷室压铸机曲肘的润滑一般选用脱压润滑泵 如图1 9所示 它有如下特点 图1 9润滑泵安装位置图 10 1 压力输出方式为可调式的输出结构 符合各种机器的需求 可做出相对压力的匹配调整 2 附有油位检知装置 测知储油箱内供油的存量 适时反应回报 连接应变动作 3 即时需求按键装置 可使机器在刚开始使用时 便立即得到应有的油量 减少不必要的摩擦 4 深入底部吸油 使得出油功率大为提高 并能清除油管中空气间隔的缺失 5 配有油压检知装置 1 0 3MPa 特性 可检测下列漏失 管内压力不足可测知管路破裂 油料混浊吸油口阻塞可测知油网阻塞 马达运转不良可测知马达不良 零件老化 输出功率不良等致使压力不足的情况可测知油压不足 油料不足的情况可测知油桶无油 11 二 压射机构及工作原理压射机构是将金属液压入型 模 具型腔进行充填成形的机构 它主要由压射液压缸组件 压射室 入料筒 冲头 锤头 组件 快压射蓄能器组件 增压蓄能器组件组成 它的结构性能对压铸过程中的铸造压力 压射速度 增压压力及时间等起着决定性作用 并直接影响铸件的轮廓尺寸 力学性能 表面质量和铸件的致密性 下面以力劲机械厂有限公司生产的DCC280卧式冷室压铸机为例 说明压射机构的工作原理 在整个压射运动过程中 慢速 快速及增压的快慢和时间长短都可以通过安装在油路集成板上的控制油阀调节 图1 10压射原理图1 压射冲头2 活塞3 4 蓄能器5 增压活塞6 活塞杆7 浮动活塞8 压射室C1 C2压射腔C3增压腔C4回程腔A1 A2 A3通道 12 三 液压传动系统液压传动系统是通过各种液压元件和回路来传输动力 从而实现各种动作程序的系统 液压传动系统由以下五个基本部分组成 1 动力元件 液压泵 它供给液压系统压力油 是将电动机输出的机械能转换为油液的液压能的装置 2 执行元件 液压缸或液压马达 是将油液的液压能转换为驱动工作部件的机械能装置 实现直线运动的执行元件叫做液压缸 实现旋转运动的执行元件叫做液压马达 3 控制元件 各种控制阀 如方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀等 用以控制 调节液压系统中油液的流动方向 压力和流量 以满足执行元件运动的要求 4 辅助元件 包括油箱 过滤器 蓄能器 热交换器 压力表 管件和密封装置等 5 工作介质 液压油 通过它进行能量的转换 传递和控制 13 图1 11DCC280液压传动系统部装图1 液压泵2 冷却器3 主油箱4 润滑泵5 压射回油油箱6 压射油路尾板组件7 压射油路板组件8 顶出油路板组件 1 9 顶出油路板组件 2 10 空气滤清器11 调型 模 液压马达12 合开型 模 油路板组件 压铸机液压系统主要由液压泵 合开型 模 液压缸 顶出液压缸 压射液压缸 调型 模 液压马达 液压控制元件 液压蓄能器 过滤器 空气滤清器 热交换器组成 如图1 11所示为力劲机械厂有限公司生产的DCC280液压传动系统部装图 14 图1 12蓄能器的种类a 重量式蓄能器b 弹簧式蓄能器c 活塞式蓄能器d 气囊式蓄能器e 薄膜式蓄能器 1 液压蓄能器液压蓄能器的用途是在液体压力下容纳一个液体量 并在需要时给出 合理地选用液压蓄能器对于液压系统的经济性 安全性及可靠性都有极其重要的影响 液压蓄能器的种类及结构如图1 12所示 卧式冷室压铸机一般采用图1 12c d所示的两种 15 图1 13气囊式蓄能器结构1 充气阀2 皮气囊3 钢质容器4 盘形阀5 液体接头 活塞式蓄能器主要适用于大体积和大流量系统 可以在低温 53 到高温121 之间使用 它的强度和可靠性较高 活塞式蓄能器的气体 通常为氮气 和液体被一个自由运动的活塞分离 活塞在一个液压缸套中活动并通过密封圈密闭气体和液体 最大增压比 即气体压力与工作压力之比 为1 10 在选用时应考虑到活塞运动时的摩擦损失及泄漏 故不适宜工作频率高 压力差小的系统回路 气囊式蓄能器中氮气和液体由密封的弹性胶囊分开 氮气装在胶囊中 胶囊装在钢质容器内 使预压气体不能泄漏出来 它的工作特点是感应灵敏 迅速 运行惯性低 气囊式蓄能器的结构如图1 13所示 16 图1 14气囊式蓄能器的工作原理卧式冷室压铸机采用液压蓄能器适时地补充压射机构的液压油以增加压射运动的压力和速度 从图1 5中可看出液压蓄能器安装的位置 气囊式蓄能器的工作原理如图1 14所示 充液时 液压系统的液压油推开盘形阀流入钢质容器内并将皮囊中的氮气压缩至一定体积 图1 14a 放出液体时 图1 14b 液压油从盘形阀口流出进入到所需容器 气囊中的氮气压力起推动液压油 压紧盘形阀的作用 盘形阀能限制气囊被压出孔外 图1 14c 17 如图1 15网式过滤器1 端盖2 焊接支架3 铜丝网4 端盖 2 过滤器过滤器的用途就是滤去油液中杂质 将压力介质的污染减低到允许程度 保证液压系统正常工作 过滤器的精度可分为四类 粗过滤器 能滤去直径d 0 1mm的杂质 普通过滤器 能滤去d 0 1 0 01mm的杂质 精过滤器 能滤去直径d 0 01 0 005mm的杂质 特精过滤器 能滤去直径d 0 005mm 0 0001mm杂质 常用过滤器有网式 图1 15 线隙式 纸芯式 烧结式几种 压铸机常采用网式过滤器 18 图1 16油箱注油口的空气滤清器 3 空气滤清器空气滤清器一般安装在主油箱的上盖上 它具有两种功能 一是作为注油过滤器 在添加液压油时 可防止杂质进入油箱 二是作为通风过滤器 系统工作过程中油箱液面波动需要空气来平衡 可通过过滤器对外界流入油箱的空气起过滤作用 如图1 16所示为油箱注油口的空气滤清器 19 图1 17小型分离式油箱1 吸油管2 网式过滤器3 空气滤清器4 回油管5 顶盖6 油面指示器7 9 隔板8 放油塞 4 油箱油箱在液压系统中用于储存油液 以保证供给液压系统充分的工作介质 同时还具有散热 使渗入油液中的空气逸出以及使油液中的污物沉淀的作用 油箱有整体式和分离式两种 整体式是指利用主机的底座等作为油箱 而分离式油箱则与主机分离并与泵等组成一个独立的供油单元 通常油箱用2 5 5mm钢板焊接而成 如图1 17所示为小型分离式油箱 20 5 热交换器液压系统中常用油液的工作温度为40 50 一般最高不高于55 最低不低于15 温度过高将使油液迅速变质 同时使液压泵的容积效率下降 温度过低使液压泵吸油困难 为控制油液温度 油箱常配有冷却器和加热器 热交换器是冷却器和加热器的总称 1 冷却器冷却器可分为风冷 水冷和氨冷多种形式 压铸机液压系统中主要采用水冷式 如图1 18所示为水冷式冷却器的两种结构形式 冷却器一般安装在回油路 以避免承受高压 2 加热器液压系统中油液加热的方法有用热水或蒸气和电加热两种方式 由于电加热器使用方便 易于自动控制温度 故应用广泛 图1 18水冷式冷却器 a 蛇形管式冷却器 b 多管式冷却器1 外壳2 挡板3 铜管4 隔板 21 阅读和分析液压工作原理图的方法和步骤1 阅读液压工作原理图如图1 25所示为力劲机械厂有限公司生产的DCC280卧式冷室压铸机液压工作原理图 阅读时应了解图中所有的液压元件的功能和相对位置 分清主油路和控制油路 并以执行元件为中心 将系统分解为若干个子系统 列出液压元件明细表见表1 10 22 23 2 编制出液压系统循环动作图如图1 26所示 全面了解机器的运动过程 24 注 表示得电 3 编制出液压系统各电磁铁动作顺序表 表1 11 掌握系统从一个工作状态转换到另一个工作状态是由哪些发信元件发出信号 使哪些换向阀或其他控制操纵元件动作 从而实现油路的通断状态 表1 11DCC280卧式冷室压铸机液压系统各电磁铁动作顺序表 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 四 电气控制系统电气控制系统给机器提供动力并保证机器按预定的压力 速度 温度和时间进行工作 它主要由电动机 PLC控制系统及各种电器元件 电器线路组成 五 安全防护装置1 压射区的防护在压射区安装了如图1 19中所示的前安全门8 后安全门7 动型座板盖5 飞料挡板6 用以防止射料时金属液产生飞溅的危险 2 合型 模 运动区的的防护在合型 模 运动区周围安装了如图1 19中所示的前安全门8 后安全门7 动型座板盖5 尾板盖4 肘后罩板3 肘前罩板1 肘尾罩板2 以防止曲肘 机铰 模板顶针运动时发生意外的伤害 41 图1 19卧式冷室压铸机防护设施图1 肘前罩板2 肘尾罩板3 肘后罩板4 尾板盖5 动型座板盖6 飞料挡板7 后安全门8 前安全门 42 图1 20卧式冷室压铸机安全控制系统示意图 3 安全控制系统 1 前安全门控制系统前机门安全控制由限位开关 吉制 限位杆 吉制杆 进行检测 通过PLC控制系统来控制 其安全控制示意图如图1 20所示 1 当前安全门自动关闭时 如果夹住了异物 如手等 这时限位杆被推动 限位开关3和4将动作信号输入电脑 电脑发出信号 使前安全门自动打开 锁型 模 动作也不能进行 2 安全门关闭时