壓鑄設備及鑄造方法
2023-10-17 03:33:59
專利名稱：壓鑄設備及鑄造方法
技術領域：
本發明涉及壓鑄設備，特別涉及噴射充填金屬熔液前排出模具的模腔內氣體，在減壓條件下用真空壓鑄法進行鑄造的壓鑄設備。
背景技術：
壓鑄產品品質因偏差所造成可靠性下降的原因之一是壓鑄產品中含有氣體。即，高速、高壓噴射充填的熔液在噴射管和模具的模腔內混流，混入熔液內的空氣和塗布在模具上的氣化脫模劑。
為了克服上述問題，例如，美國專利2,785,448號公開的技術，用真空壓鑄法使用壓鑄機進行鑄造，能防止壓鑄產品中含有氣體，降低因壓鑄產品中含有氣體所致的品質偏差。
為鑄造高強度高品質的鑄造產品，要求使用這種真空壓鑄法的壓鑄機中的模具內能更高真空化且維持減壓狀態。若模具內不是高真空化，所鑄造的產品含有氣體，鑄造後對產品實施退火等熱處理時，產品容易產生歪斜和變形，難以獲得真空壓鑄法應達到的充分效果。
因此，為了對模具的模腔內減壓，必須在連通真空泵和模腔的排氣路中設置開關閥，由開關閥開關排氣路。
考慮到要防止模腔內真空度的下降等，關閉開關閥的時間最好盡可限在把金屬熔液噴射充填在模腔內之前。若關閉開關閥的時間延遲，金屬熔液會浸入閥內，有可能損壞閥。因此，為了獲得適當的減壓並且防止金屬熔液侵入開關閥內，必須使關閉開關閥的時間最優化。但是，關閉開關閥的時間因存在有開關閥響應偏差等種種原因而易於變動，即使能在具有某種程度充裕的時間內關閉開關閥，金屬熔液也有可能侵入開關閥內。
發明內容
本發明的目的在於提供一種壓鑄設備，其在使模腔內減壓後噴射充填金屬熔液時，能獲得適當減壓，並且能完全防止金屬熔液侵入開關閥。
根據本發明第一種觀點所提供的壓鑄設備，在一對模具間形成的模腔排氣減壓後，向減壓的前述模腔內噴射充填金屬熔液，形成鑄造品。該壓鑄設備具有開關閥、開關檢測機構、噴射裝置、柱塞位置檢測機構、控制機構。其中，開關閥開關排出前述模腔內氣體的排氣路；開關檢測機構對由前述開關閥形成的前述排氣路的開關狀態進行檢測；噴射裝置具有連通到前述模腔內的噴射管、把提供給前述噴射管的金屬熔液進行噴射的噴射柱塞、驅動前述噴射柱塞的驅動機構；柱塞位置檢測機構檢測前述噴射柱塞的位置；控制機構在供給前述噴射管金屬熔液後按低的噴射速度驅動前述噴射柱塞，並在到達所規定的速度切換位置後切換成高的噴射速度，把金屬熔液噴射充填進減壓的前述模腔內。前述控制機構在被檢測的前述噴射柱塞位置在剛到達前述速度切換位置前所設定的閥關閉位置後，向前述開關閥輸出關閉前述排氣路的控制指令，在前述噴射柱塞剛到達前述速度切換位置後，若沒有檢測到前述排氣路完成關閉，則停止驅動前述噴射柱塞。
本發明的壓鑄設備最好還具有根據鑄造條件決定前述閥關閉位置的關閉位置決定機構。
根據本發明第二種觀點所提供的壓鑄方法，在一對模具間形成的模腔排氣減壓後，向減壓的前述模腔內噴射充填金屬熔液，形成鑄造品。在該方法中，給連通到前述模腔內的噴射管提供金屬熔液，在給前述噴射管提供金屬熔液後按低的噴射速度驅動用於噴射金屬熔液的前述噴射柱塞，前述模腔內開始減壓，前述噴射閥位置在剛到達所設定的閥關閉位置時，向開關排出前述模腔內氣體的排氣路的開關閥輸出關閉排氣路的控制指令，在前述噴射柱塞的位置到達前述閥關閉位置的前方所設定的前述速度切換位置前，若檢測到前述排氣路完成關閉的話，切換到高的噴射速度，使金屬熔液噴射充填進減壓的前述模腔內；在沒有檢測到前述排氣路完成關閉時，停止驅動前述噴射柱塞。
本發明中，在前述噴射柱塞到達速度切換位置前，若沒有檢測到前述排氣路完成關閉，使前述噴射柱塞停止驅動。即，若沒有檢測到前述排氣路完成關閉，不會向高的噴射速度切換。在排氣路沒有完成關閉的狀態，由於不會以高的噴射速度向模腔內噴射充填金屬熔液，所以能完全防止金屬熔液侵入到開關閥中。
通過由噴射柱塞的位置決定關閉開關閥的時間，根據鑄造條件決定該閥關閉位置，可以例如根據預先設定的速度切換位置及噴射速度等鑄造條件決定能獲得適當減壓的閥關閉位置。
上述本發明的目的及特徵、其他的目的及特徵，結合附圖及下述相關文字描述會更加清楚。
圖1是表示本發明一實施方式的壓鑄設備模具周邊結構的剖面圖；圖2是說明圖1中控制裝置功能的框圖；圖3是表示說明圖1中壓鑄設備鑄造中控制裝置內處理順序的一例的流程圖；圖4是表示說明圖1壓鑄設備中柱塞位置、噴射速度、鑄造壓力以及模具內壓力的一例曲線圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發明的壓鑄設備以及鑄造方法的實施方式進行說明。
圖1是表示本發明一實施方式的壓鑄設備模具周邊結構的剖面圖。
壓鑄設備1具有固定模具2、移動模具3、噴射裝置10、控制裝置30、液壓迴路40、真空泵50以及開關閥60。
另外，固定模具2和移動模具3是本發明的一對模具的一實施方式。噴射裝置10及液壓迴路40是本發明的噴射裝置，控制裝置30是本發明控制裝置的一實施方式。
模具是由固定模具2和移動模具3一體構成的，固定模具2和移動模具3一體化時，可確定充填熔液的模腔。
固定模具2包括多個部件2a、2b。該固定模具2固定在未圖示的合模裝置的固定模具墊板上。固定模具2固定有後述的噴射裝置10的噴射管16。
移動模具3包括多個部件3a、3b。該移動模具3與開關閥60設為一體。在移動模具3上，為了擠出完成的產品設置有可移動的多個擠壓銷65。
圖1所示的固定模具2和移動模具3處於合模狀態。固定模具2固定在未圖示的合模裝置的固定模具墊板上，移動模具3固定在未圖示的合模裝置的移動模具墊板上。例如，利用扭矩機構等按規定的力向固定模具墊板按壓移動模具墊板，就能使固定模具2和移動模具3合模。
在固定模具2的分型面2f和移動模具3的分型面3f間，形成用以製造鑄件的模腔C。固定模具2的分型面2f和移動模具3的分型面3f間設置有密封分型面2f和分型面3f間的密封部件SL。該密封部件SL例如用矽橡膠製作。
在移動模具3上設置有開關閥60。開關閥60是本發明的開關閥的一實施方式。開關閥60具有電磁傳動器61、閥體62、閥杆63、閥座64。
閥座64是具有貫通孔64a的圓筒狀部件，埋入在移動模具3中。在閥座64和移動模具3的部件3b間設置有密封部件SL。閥座64的閥座面64f與移動模具3的分型面3f配置在一致的位置。閥杆63插進閥座64的貫通孔64a中，由電磁傳動器61沿圖1所示直線方向驅動閥杆63。
在移動模具3和閥座64上，形成有連通閥座64貫通孔64a的排氣路52。該排氣路52與排氣管51相連，該排氣管51與真空泵50相連。
固定模具2和移動模具3間形成設置於閥杆63前端部上的閥體62能移動的空間Sp，該空間Sp與模腔C連通。因此，模腔C連通空間Sp、閥座64貫通孔64a以及排氣路52，並與排氣管51連通。
設置在閥杆63前端部的閥體62依靠驅動閥座64側與閥座64的閥座面64f觸接。通過這種方式，把連接模腔C和排氣管51的排氣路關閉。閥體62通過驅動到固定模具2側開放連通模腔C和排氣管51的排氣路。
電磁傳動器61接受控制裝置30的控制指令60s而驅動。
在電磁傳動器61的一端部設置有用於檢測閥體62(閥杆63)軸向位置的位置檢測器70。該位置檢測器70的位置檢測信號70s輸入給後述的控制裝置30。
閥體62的位置利用位置檢測器70的位置檢測信號70s反饋給控制裝置30，由控制裝置30伺服控制。
通過由位置檢測器70檢測閥體62的位置，能檢測閥體62開放排氣路52或者關閉排氣路52的開關狀態。
另外，利用位置檢測器70和後述的控制裝置30的處理，可構成本發明的開關檢測機構。
噴射裝置10具有噴射管16、由柱塞杆14和柱塞頭15構成的噴射柱塞17、液壓缸11。另外，液壓缸11和液壓迴路40構成本發明的驅動機構。
噴射管16是由圓筒狀部件構成的，固定在固定模具2上，與上述模腔C連通。在噴射管16的後端部形成有供給金屬熔液的供給口16h。
柱塞頭15固定在柱塞杆14的一端，與噴射管16的內周嵌合。通過柱塞頭15移動到供給口16h前方就能閉塞噴射管16外部。
柱塞杆14的另一端通過聯軸器13與液壓缸11的活塞杆12連接。
液壓缸11由規定壓力的作動油驅動而伸縮活塞杆12。
為檢測柱塞杆14位置，設置有位置檢測傳感器35。位置檢測傳感器35是本發明柱塞位置檢測機構的一實施方式。
在柱塞杆14的外周相對軸向按一定間隔形成有磁極。例如，位置檢測傳感器35檢測移動著的柱塞杆14的磁極變化，把這種磁極變化變換成脈衝信號輸出。位置檢測傳感器35把檢測信號35s輸出給控制裝置30。
控制裝置30根據脈衝信號組成的檢測信號35s，計算噴射柱塞17的位置和速度。
液壓迴路40與儲液器等油壓源相連，接受控制裝置30的控制信號40s，並把高壓作動油供應給液壓缸11。液壓迴路40給液壓缸11供給高壓作動油，從而由噴射裝置10進行噴射動作。
真空泵50接通排氣管51，在移動模具3和固定模具2間形成的模腔C內進行排氣。
圖2是控制裝置30的功能框圖。
如圖2所示，控制裝置30具有噴射控制部31、閥控制部32、鑄造條件保持部33、閥關閉位置決定部34。
另外，閥關閉位置決定部34是本發明關閉位置決定機構的一實施方式。
控制裝置30綜合控制壓鑄設備1，控制噴射裝置10、開關閥60、真空裝置、合模裝置、供熔液裝置，還具有上述功能以外的功能，這裡省略其詳細說明。
閥控制部32接受噴射控制部31的指令Vr，並且通過反饋位置檢測器70的位置檢測信號70s生成用於驅動開關閥60的驅動信號61s，輸出給電磁傳動器61。因此，開關閥60的閥體62隨著響應指令Vr的目標位置進行伺服控制。另外，閥控制部32根據反饋的位置檢測器70的位置檢測信號70s，把表示開關閥60開放完成和關閉完成的開關完成信號Voc輸出給噴射控制部31。
噴射控制部31生成用於驅動噴射裝置10的控制信號40s，並輸出給液壓迴路40。
作為壓鑄設備1的基本作動，給噴射管16供給金屬熔液時，以低噴速驅動噴射柱塞17，在剛達到所設定的速度切換位置後切換成高的噴射速度向減壓的模腔C內噴射充填金屬熔液。另外，向模腔C內充填金屬熔液的噴射柱塞17剛到達設定的增壓開始位置後，提高噴射柱塞17的壓力及鑄造壓力。另外，噴射控制部31的具體處理在以下敘述。
鑄造條件保持部33保持用以鑄造的各種條件。噴射控制部31使用鑄造條件保持部33中所保持的鑄造條件控制噴射。
作為鑄造條件，例如，規定有噴射速度、速度切換位置、增壓值等參數。並且，在該鑄造條件中還包含有開關閥60的響應性、真空泵50性能等鑄造必要的機構條件。
閥關閉位置決定部34根據在鑄造條件保持部33中保持的開關閥60的響應性以及各種鑄造條件，確定輸出關閉開關閥60指令的噴射柱塞17位置P3。
例如，閥關閉位置決定部34考慮到開關閥60的響應性和真空泵50性能等，開始減壓，計算要求減壓到必要壓力的噴射柱塞17的移動量，從而確定閥關閉位置P3。閥關閉位置P3在把噴射速度在從低速向高速切換的速度切換位置P4之前決定。
下面，參照圖3所示的流程圖對上述構成的壓鑄設備1鑄造中的控制裝置30處理的一實例進行說明。
步驟1如圖1所示，控制裝置30在移動模具3與固定模具2合模後給未圖示的供液裝置發出指令，向噴射管16提供規定量的金屬熔液。
另外，這時噴射柱塞17(柱塞頭15)定位在開放供給口16h的初期位置P1。在這種狀態下，如圖1所示，模腔C內的壓力P等於大氣壓。並且，啟動真空泵50，呈可排氣狀態。而開關閥60呈關閉狀態。
步驟2控制裝置30按噴射速度V中的低噴速VL驅動噴射柱塞17。
步驟3如圖4所示，控制裝置30在噴射柱塞17按低噴速VL從初期位置P1移動後，判斷柱塞頭15是否到達閉塞供給口16h的閉塞位置P2。
柱塞頭15到達閉塞供給口16h的閉塞位置P2，噴射管16內就被密閉。
步驟4控制裝置30判斷柱塞頭15到達閉塞供給口16h的閉塞位置P2時，向電磁傳動器61發出開放開關閥60的指令。
接受到該指令，排氣路開放後，如圖4所示，模具內壓力Pr(模腔C內的壓力)就急速從大氣壓力下降。
步驟5控制裝置30判斷噴射柱塞17是否到達閥關閉位置P3。
閥關閉位置P3在上述的閥關閉位置決定部34中預先決定。噴射柱塞17到達閥關閉位置P3時，如果有異常，模具內壓力Pr會降到所希望的壓力。
步驟6控制裝置30判斷噴射柱塞17到達閥關閉位置P3，就給電磁傳動器61輸出由開關閥60關閉排氣路的閥關閉指令。
在控制裝置30輸出閥關閉指令後，實際上在由開關閥60關閉排氣路前存在有一段時間，該時間因開關閥60的響應性等種種原因而變動。
步驟7控制裝置30輸出閥關閉指令後，判斷噴射柱塞17是否到達速度切換位置P4。
速度切換位置P4是噴射管16內金屬熔液前端部分快到達模腔C的門口時的噴射柱塞17的位置。
步驟8控制裝置30判斷噴射柱塞17已到達速度切換位置P4時，判斷開關閥60是否完成關閉排氣路。
該判斷根據設置在開關閥60上的位置檢測器70檢測的閥體62位置來判斷。即，如果閥體62確實移動到關閉排氣路的位置，判斷為完成了關閉。
步驟9、10控制裝置30判斷開關閥60沒有完成關閉排氣路時，則向液壓迴路40輸送緊急停止驅動噴射柱塞17的控制信號。這時，停止驅動噴射柱塞17，噴射管16內的金屬熔液不再向模腔C內噴射充填(步驟9)。這時，殘留在噴射管16內的金屬熔液排放到已打開的金屬模具的外部(步驟10)。
步驟11此外，若判斷開關閥60完成關閉排氣路時，如圖4所示，控制裝置30把噴射速度V切換為高的噴射速度VH。
通過這種方式，把噴射管16內的金屬熔液噴射、充填進模腔C內。這時因開關閥60確實關閉，就完全能防止金屬熔液侵入開關閥60內。
步驟12控制裝置30判斷噴射柱塞17是否到達增壓開始位置P5。
增壓開始位置P5是指把噴射管16內的金屬熔液噴射、充填進模腔C內且模腔C內的金屬熔液快滿時的噴射柱塞17的位置。如圖4所示，當噴射柱塞17向增壓開始位置P5移動時，噴射速度急速下降，此時，鑄造壓力Pc上升。
步驟13若判斷噴射柱塞17已到達增壓開始位置P5時，控制裝置30從液壓缸11的速度控制切換成壓力控制，使鑄造壓力Pc上升。
如圖4所示，當開始增壓時，鑄造壓力Pc急速上升。
步驟14、15控制裝置30判斷鑄造是否完成(步驟14)，若已完成，操作者等進行開模、壓出鑄造品、清潔模具等後處理工藝(步驟15)。步驟16控制裝置30判斷是否還進行鑄造，若還進行鑄造，則返回步驟S1的處理。
如上所述，如根據本實施方式，控制裝置30實際檢測開關閥60的開關狀態，模腔C內開始減壓後，噴射柱塞17通過閥關閉位置P3剛向速度切換位置P4移動時，檢測開關閥60是否完成關閉排氣路，若沒有完成，強制中止向高噴速的切換。這樣，能可靠地防止金屬熔液侵入到開放著的開關閥60內，從而能可靠地防止開關閥60的損壞。
另外，根據本實施例，在閥關閉位置決定部34中，考慮種種鑄造條件，通過決定關閉開關閥60時的噴射柱塞17位置即閥關閉位置P3，從而獲得每種鑄造條件下適當的閥關閉位置P3，當噴射柱塞17向速度切換位置P4移動時，模腔C內就減壓到適當壓力。
根據本發明，在模腔內減壓後噴射充填金屬熔液的鑄造中，能獲得適當的減壓，並且能完全防止金屬熔液侵入開關閥。
權利要求
1.一種壓鑄設備，其在一對模具間形成的模腔排氣減壓後，向減壓的前述模腔內噴射充填金屬熔液，形成鑄造品，其具有開關閥，其開關排出前述模腔內氣體的排氣路；開關檢測機構，其對由前述開關閥形成的前述排氣路的開關狀態進行檢測；噴射裝置，其具有連通到前述模腔內的噴射管、把提供給前述噴射管的金屬熔液進行噴射的噴射柱塞、驅動前述噴射柱塞的驅動機構；柱塞位置檢測機構，其檢測前述噴射柱塞的位置；控制機構，其在供給前述噴射管金屬熔液後按低的噴射速度驅動前述噴射柱塞，並在到達所規定的速度切換位置後切換成高的噴射速度，把金屬熔液噴射充填進減壓的前述模腔內；前述控制機構在被檢測的前述噴射柱塞位置在剛到達前述速度切換位置前所設定的閥關閉位置後，向前述開關閥輸出關閉前述排氣路的控制指令，在前述噴射柱塞剛到達前述速度切換位置後，在沒有檢測到前述排氣路完成關閉時，停止驅動前述噴射柱塞。
2.如權利要求1所述的壓鑄設備，還具有根據鑄造條件決定前述閥關閉位置的關閉位置決定機構。
3.一種壓鑄方法，其在一對模具間形成的模腔排氣減壓後，向減壓的前述模腔內噴射充填金屬熔液，形成鑄造品，在該方法中，給連通到前述模腔內的噴射管提供金屬熔液；在給前述噴射管提供金屬熔液後按低的噴射速度驅動用於噴射金屬熔液的前述噴射柱塞；前述模腔內開始減壓，前述噴射閥位置在剛到達所設定的閥關閉位置時，向開關排出前述模腔內氣體的排氣路的開關閥輸出關閉排氣路的控制指令；在前述噴射柱塞的位置到達前述閥關閉位置的前方所設定的前述速度切換位置前，若檢測到前述排氣路完成關閉的話，切換到高的噴射速度，使金屬熔液噴射充填進減壓的前述模腔內；若沒有檢測到前述排氣路完成關閉，停止驅動前述噴射柱塞。
4.如權利要求3所述的鑄造方法，根據鑄造條件在鑄造前決定前述閥關閉位置。
全文摘要
本發明提供一種鑄造設備。其在對模腔內減壓後噴射充填金屬熔液時，能獲得適當減壓，並且能可靠地防止金屬熔液侵入開關閥。其具有開關排氣路的開關閥(60)、對由開關閥(60)形成的排氣路的開關狀態進行檢測的位置檢測器(70)、噴射裝置(10)、檢測噴射柱塞(17)位置的位置檢測傳感器(35)和進行噴射控制的控制裝置(30)。控制裝置(30)在被檢測的噴射柱塞(17)位置在剛到達速度切換位置前所設定的閥關閉位置後，向開關閥(60)輸出關閉排氣路的控制指令，在噴射柱塞(17)剛到達速度切換位置後，在沒有檢測到排氣路關閉完成的情況下，停止驅動噴射柱塞(17)。
文檔編號B22D17/32GK1572393SQ20041006313
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月17日 優先權日2003年5月16日
發明者久保田正光 申請人:東芝機械株式會社