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一种低压铸造机液面悬浮控制方法

阅读:693发布:2023-01-23

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1.一种低压铸造机液面悬浮控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)参数设定:确定首次倒入低压铸造机的最大金属液质量M、密度ρ、单件质量m、炉体半径R、升液管内径r1、升液管外径r、距离浇注口30-50mm需要的液面差H、浇注过程中炉体内剩余金属液最小高度H1,计算出原始液面高度H0:H0=M/(π*R2),或根据测量H3,由设计高度H4计算,H0=H4-H3进行参数设定;炉体最大能倒入的金属液质量M;
2)升液阶段:根据液面差确定悬浮压Pjs=ρ*g*H;按照设定压力增加速度,由PLC控制组Ⅰ提升炉内压力为Pjs,这时液面差为H,切断供气等待2S,第一次升液阶段结束,手动在触摸屏参数设定界面,确定此时的实际温度Tmin、压力P0,△P=P-P0:P实测压力;此为第一次加料设定,每次更换温度,压力传感器时需要再次设定,炉体内液面降低的高度H2= H*r12 /(R2-r2);所述的液面高度H6=H0-H1-H2,最大的加压△Pmax≤ρ*g*H6;生产的工件数Nmax≤π*(R2-r2)*H6*ρ/m;若再次加浇铸料,则根据温度判断是否达到悬浮液面,预设温度的下偏差为2;运行时温度T3)充型阶段:以设定的压力增加速度,由PLC控制增压阀组Ⅰ控制进气,逐渐达到设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P1时,停止充压,P1—初次充型结束压力,n—当前生产完成的工件数量,第一次充型时设置温度上限Tmax,上偏差预设为2(偏差须根据实际炉型及温度传感器安装位置调整),正常运行时温度
T4)增压阶段:以设定的压力增加速度,由PLC控制增压阀组控制进气,逐步达到设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P2;P2—初次增压结束压力;运行时温度T5)保压阶段:由PLC控制电磁阀组Ⅰ控制进气,维持设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P2,维持一定时间,运行时温度T6)悬浮阶段:达到预定时间后,由PLC控制电磁阀Ⅲ以设定速度排气,达到设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P0,金属液悬浮液面回降到设定的高度,温度T﹤Tmax+2,温度正常或判断悬浮液面回到设定液面时取走工件;
7)增加浇铸料,先执行泄压操作,再按步骤2)执行升液,根据温度值到达设定悬浮液面;若前面程序正常,不需要加浇铸料,本次则跳过步骤2),继续下次浇铸;若停止浇铸,进入泄压操作即可。
2.根据权利要求1所述的一种低压铸造机液面悬浮控制方法,其特征在于:所述的步骤
2)-5)中进气、排气过程由PLC完成:电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ为常闭电磁阀,两位三通电磁阀Ⅳ气路接常开端,断电时自动泄压,设定过滤减压阀的最大输出压力:
(1)升液阶段:电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ得电,电磁阀Ⅲ断电,两位三通电磁阀Ⅳ得电,根据设定压力变化,PLC调整电磁阀组Ⅰ的开关组合,根据需要调整流量计Ⅰ,以达到设定流量;
(2)充型阶段:电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ得电,电磁阀Ⅲ断电,两位三通电磁阀Ⅳ得电,根据设定压力变化,PLC调整电磁阀组Ⅰ的开关组合,以达到设定流量;
(3)增压阶段:电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ得电,电磁阀Ⅲ断电,两位三通电磁阀Ⅳ得电,根据设定压力变化,PLC调整电磁阀组Ⅰ的开关组合,以达到设定流量;
(4)保压阶段:电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ得电,电磁阀Ⅲ断电,两位三通电磁阀Ⅳ得电,根据设定的保压压力以及允许的误差,通过PLC的PID算法调整电磁阀组的开关组合,达到保压目的;
(5)悬浮阶段:电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ断电,电磁阀Ⅲ得电,两位三通电磁阀Ⅳ得电,根据设定的压力变化速度,调整流量计Ⅱ,达到设定的悬浮压力后电磁阀Ⅲ断电;通过PLC的PID算法调整电磁阀组Ⅰ的开关组合与电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ的通断,实现金属液面悬浮,若连续铸造,则执行步骤2)-5)循环;
(6)泄压阶段:本包铸造结束或需要增加浇铸料时,电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ断电,电磁阀Ⅲ断电,两位三通电磁阀Ⅳ断电,进行泄压。

说明书全文

一种低压铸造机液面悬浮控制方法

技术领域

[0001]本发明属于汽车摩托车轮毂铸造设备,利用炉体充压,配合压温度信号,控制合金轮毂铸造生产过程中金属液面悬浮的方法,应用于低压铸造机。

背景技术

[0002] 现在汽车行业轮毂制造一般采用低压铸造,由保温炉、模具机台、控制系统组成。铝液通过转运煲加到保温炉中,密封保温炉。工作时控制气压把保温炉中的铝液通过升液管压到机台模具中,经过特定的加压、冷却工艺可以得到合格的产品。但是现有的液面悬浮技术主要根据压力监控进行控制,对于炉体的漏气,炉体形状变化的压力补偿调整不能实现实时监控;还有可能因为压力传感器故障,在开启炉体时出现铝液溅射,本发明使用温度传感器配合判断悬浮液面的状态位置,为生产增加一道保障,同时新的计算方法也简化再次加料的输入,便于现场操作。

发明内容

[0003] 针对上述轮毂低压铸造中液面悬浮方式存在的问题,本发明的目的在于提供一种低压铸造机液面悬浮控制方法,是在原来保温炉的浇注口增加测温传感器,改变生产过程中的判断程序,防止由于压力传感器故障,开炉时引起的浇注口金属液溅射,为安全生产提供保障,提供新的计算方法也简化再次加料的输入。
[0004] 本发明的技术方案是通过以下方式实现的:一种低压铸造机液面悬浮控制方法,其特征在于:包括以下步骤:1)参数设定:确定首次倒入低压铸造机的最大金属液质量M、密度ρ、单件质量m、炉体半径R、升液管内径r1、升液管外径r、距离浇注口30-50mm需要的液面差H、浇铸过程中炉体内剩余金属液最小高度H1,计算出原始液面高度H0:H0=M/(π*R2),或根据测量H3,由设计高度H4计算,H0=H4-H3进行参数设定,炉体最大可倒入的金属液质量M;
2)升液阶段:根据液面差确定悬浮压力Pjs=ρ*g*H;按照设定压力增加速度,由PLC控制组提升炉内压力为Pjs,这时液面差为H,切断供气等待2S,第一次升液阶段结束,手动在触摸屏参数设定界面,确定此时的实际温度Tmin、压力P0,△P=P-P0:P实测压力;此为第一次
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加料设定,每次更换温度,压力传感器时需要再次设定,炉体内液面降低的高度H2= H*r1 /(R2-r2);液面高度H6=H0-H1-H2,最大的加压△Pmax≤ρ*g*H6;生产的工件数Nmax≤π*(R2-r2)*H6*ρ/m;若再次加浇铸料,则根据温度判断是否达到悬浮液面,预设温度的下偏差为2;
运行时温度T3)充型阶段:以设定的压力增加速度,由PLC控制增压阀组Ⅰ控制进气,逐渐达到设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P1时,停止充压,P1—初次充型结束压力,n—当前生产完成的工件数量,第一次充型时设置温度上限Tmax,上偏差预设为2,正常运行时温度T4)增压阶段:以设定的压力增加速度,由PLC控制增压阀组控制进气,逐步达到设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P2;P2—初次增压结束压力;运行时温度T5)保压阶段:由PLC控制电磁阀组Ⅰ控制进气,维持设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P2,维持一定时间,运行时温度T6)悬浮阶段:达到预定时间后,由PLC控制电磁阀Ⅲ以设定速度排气,达到设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P0,金属液悬浮液面回降到设定的高度,温度T﹤Tmax+2,温度正常或判断悬浮液面回到设定液面时取走工件;
7)增加浇铸料:先执行泄压操作,再按步骤2)执行升液,根据温度值到达设定悬浮液面;若前面程序正常,不需要加浇铸料,本次则跳过步骤2),继续下次浇铸;若停止浇铸,进入泄压操作即可。
[0005] 所述的进气、排气过程由PLC完成:电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ为常闭电磁阀,两位三通电磁阀Ⅳ气路接常开端,设定减压阀的最大输出压力;1)升液阶段:电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ得电,电磁阀Ⅲ断电,两位三通电磁阀Ⅳ得电,根据设定压力变化,PLC调整电磁阀组Ⅰ的开关组合,根据需要调整流量计Ⅰ,以达到设定流量;
2)充型阶段:电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ得电,电磁阀Ⅲ断电,两位三通电磁阀Ⅳ得电,根据设定压力变化,PLC调整电磁阀组Ⅰ的开关组合,以达到设定流量。
[0006] 3)增压阶段:电磁阀组Ⅰ、Ⅱ得电,电磁阀Ⅲ断电,两位三通电磁阀Ⅳ得电,根据设定压力变化,PLC调整电磁阀组Ⅰ的开关组合,以达到设定流量;4)保压阶段:电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ得电,电磁阀Ⅲ断电,两位三通电磁阀Ⅳ得电,根据设定的保压压力以及允许的误差,通过PLC的PID算法调整电磁阀组Ⅰ的开关组合,达到保压目的;
5)悬浮阶段:电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ断电,电磁阀Ⅲ得电,两位三通电磁阀Ⅳ得电,根据设定的压力变化速度,调整流量计Ⅱ,达到设定的悬浮压力后电磁阀Ⅲ断电;通过PLC的PID算法调整电磁阀组Ⅰ的开关组合与电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ的通断,实现金属液面悬浮,若连续铸造,则执行步骤2)-5)循环;
6)泄压阶段:本包铸造结束或需要增加浇铸料时,电磁阀组Ⅰ、电磁阀Ⅱ断电,电磁阀Ⅲ断电,两位三通电磁阀Ⅳ断电,进行泄压。
[0007] 本发明,低压铸造中保温炉在原有浇注口传感器的基础上增加温度传感器,两者联合使用,并在PLC中有特定的控制流程保证,改变了生产过程中的判断程序,防止由于压力传感器故障、开炉时引起的浇注口金属液溅射,增加生产安全性,提供新的计算方法也简化再次加料的输入。附图说明
[0008] 图1是单炉低压保温炉结构示意图。
[0009] 图2是低压保温炉液面压力变化曲线图。
[0010] 图3是悬浮供气控制示意图。
[0011] 图中:1-电磁阀组Ⅰ,2-减压阀,3-电磁阀Ⅱ,4-电磁阀Ⅲ,5-两位三通电磁阀Ⅵ,F1-流量计Ⅰ,F2-流量计Ⅱ。

具体实施方式

[0012] 由图1、图2知,一种低压铸造机液面悬浮控制方法,包括以下步骤:1、参数设定:确定首次倒入低压铸造机的最大金属液质量M、密度ρ、单件质量m、炉体半径R、升液管内径r1、升液管外径r、距离浇注口30-50mm需要的液面差H、浇注过程中炉体内剩余金属液最小高度H1,计算出原始液面高度H0:H0=M/(π*R2),或根据测量H3,由设计高度H4计算,H0=H4-H3进行参数设定;具体的炉体尺寸及液面设置情况见图1;炉体最大可倒入的金属液质量M,为以后计算最大可用液面高度H6做基础,方便计算添加浇铸料后的零件的最大生产数量。
[0013] 2、升液阶段:根据液面差确定悬浮压力Pjs=ρ*g*H;按照设定压力增加速度,由PLC控制阀门组提升炉内压力为Pjs,这时液面差为H,切断供气等待2S,第一次升液阶段结束,手动在触摸屏参数设定界面,确定此时的实际温度Tmin、压力P0,△P=P-P0:P实测压力;此为第一次加料设定,每次更换温度,压力传感器时需要再次设定,炉体内液面降低的高度H2= H*r12 /(R2-r2);所述的液面高度H6=H0-H1-H2,最大的加压△Pmax≤ρ*g*H6;生产的工件数Nmax≤π*(R2-r2)*H6*ρ/m;若再次加浇铸料,则根据温度判断是否达到悬浮液面,预设温度的下偏差为2(偏差须根据实际炉型及温度传感器安装位置调整);运行时温度T3、充型阶段:以设定的压力增加速度,由PLC控制增压阀组Ⅰ1控制进气,逐渐达到设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P1时,停止充压,P1—初次充型结束压力,n—当前生产完成的工件数量,第一次充型时设置温度上限Tmax,上偏差预设为2(偏差须根据实际炉型及温度传感器安装位置调整),正常运行时温度
T4、增压阶段:以设定的压力增加速度,由PLC控制增压阀组Ⅰ1控制进气,逐步达到设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P2;P2—初次增压结束压力;运行时温度T5、保压阶段:由PLC控制电磁阀组Ⅰ1控制进气,维持设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P2,维持一定时间,运行时温度T6、悬浮阶段:达到预定时间后,由PLC控制电磁阀Ⅲ4以设定速度排气,达到设定压力P=n* m*g/π/(R2-r2)+P0,金属液悬浮液面回降到设定的高度,温度T﹤Tmax+2,温度正常或判断悬浮液面回到设定液面时取走工件;
具体的浇铸过程中压力随时间的变化情况见图2。此时根据检测本包的生产工件数与压力变化△P,当生产工件数N=Nmax-2或△P≥△Pmax-2*m*g/π/(R2-r2)时,操作界面均进行提示“须加入浇铸料”,若PLC计数得到N= Nmax或△P≥△Pmax时,自动停止铸造,必须加入浇铸料才可以进行下次浇铸;若需要在炉体内增加浇铸料,添加完成后,不需要设置加料质量,点击“再次加料完成”按钮即可,对前次浇铸的工件计数清零。
[0014] 7、增加浇铸料,先执行泄压操作,再按步骤2)执行升液,根据温度值到达设定悬浮液面;若前面程序正常,不需要加浇铸料,本次则跳过步骤2),继续下次浇铸;若停止浇铸,进入泄压操作即可。
[0015] 由图3知,是悬浮供气控制示意图。所述的进气、排气过程由PLC完成:电磁阀组Ⅰ1、电磁阀Ⅱ3为常闭电磁阀,两位三通电磁阀Ⅳ5气路接常开端(断电时可自动泄压),设定过滤减压阀2的最大输出压力;(1)升液阶段:电磁阀组Ⅰ1、电磁阀Ⅱ3得电,电磁阀Ⅲ4断电,两位三通电磁阀Ⅳ5得电,根据设定压力变化,PLC调整电磁阀组Ⅰ1的开关组合,根据需要调整流量计-流量计ⅠF1,以达到设定流量;
(2)充型阶段:电磁阀组Ⅰ1、电磁阀Ⅱ3得电,电磁阀Ⅲ4断电,两位三通电磁阀Ⅳ5得电,根据设定压力变化,PLC调整电磁阀组Ⅰ1的开关组合,以达到设定流量;
(3)增压阶段:电磁阀组Ⅰ1、电磁阀Ⅱ3得电,电磁阀Ⅲ4断电,两位三通电磁阀Ⅳ5得电,根据设定压力变化,PLC调整电磁阀组Ⅰ1的开关组合,以达到设定流量;
(4)保压阶段:电磁阀组Ⅰ1、电磁阀Ⅱ3得电,电磁阀Ⅲ4断电,两位三通电磁阀Ⅳ5得电,根据设定的保压压力以及允许的误差,通过PLC的PID算法调整电磁阀组Ⅰ1的开关组合,达到保压目的;
(5)悬浮阶段:电磁阀组Ⅰ1、电磁阀Ⅱ3断电,电磁阀Ⅲ4得电,电磁阀Ⅳ5得电,根据设定的压力变化速度,调整流量计ⅡF2,达到设定的悬浮压力后电磁阀Ⅲ4断电;通过PLC的PID算法调整电磁阀组Ⅰ1的开关组合与电磁阀Ⅱ3、电磁阀Ⅲ4的通断,实现金属液面悬浮,若连续铸造,则执行步骤(2)-(5)循环;
(6)泄压阶段:本包铸造结束或需要增加浇铸料时,电磁阀组Ⅰ1、电磁阀Ⅱ3断电,电磁阀Ⅲ4断电,两位三通电磁阀Ⅳ5断电,进行泄压。
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