420t压铸机射出油路动作分析4.18 (1)

420t压铸机射出油路动作分析4.18 (1) 420T压铸机射出油路动作分析 系 部: 机电一体化 学生姓名: 王玉珍 专业班级: 机电11C3班 学 号: 111011330 指导教师: 鹿霖 2014年 3 月 20 日 声 明 本人所呈交的 420T压铸机射出油路动作分析 ，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名: 日期:2014年4月12日 【摘要】 压铸机的射出机构是整个压铸机的核心部分。它是由液压液压系统结合电器控制来实现其功能的。由液压系统作为动力源，然后借由电磁阀控制各个回路的时序动作，再有电器控制部分对电磁阀得电的控制，从而实现射杆的低速，高速，增压，补压等动作。其工艺要求就是要实现动作的无极调节，各种动作之间的过度平缓。从而能够铸造出来高强度，高密度的工件。这就要对电磁阀的控制进行合理的编排和切换。 本文主要是针对于压铸机射出油路的作用功能，在实际的工作当中如何控制和使用，以及机器的一些组成部分作出讲解。通过对这部分的介绍，使读者能够清楚的了解到机器的工作原理。 【关键词】:压铸机 射出机构 电磁阀 目录 引言1页 一、压铸机的简介2页 (一)、压铸机的发展史2页 (二)、压铸机的品牌简介3页 (三)、铝台压铸机的用途以及组成结构3页 二、420T压铸机射出油路动作分析5页 (一)、油路的分析4页 (二)、电磁阀的控制时序9页 13页 三、总结 附录 14页 参考文献18页 致谢19页 引言 压铸机是现代工业的重要生产设备，尤其是在汽车制造行业具有广泛的应用。因其具有高效率，可以大批量生产复杂产品和高强度，高硬度等优势，而在汽车行业得到广发的使用。 所以说从压铸机来说，其具有很大的市场价值。但从单个机器的功能的实现，却离不开其基本的机械原理。然而，在整个压铸机中起主导作用的就是压铸机的压射机构。它是通过液压系统的控制以不同的速度及压力将产品压铸成型。所以，就有必要去了解液压缸的油路原理，如何设计油路从而达到生产工艺的要求。 在从机器本身来说，射出油路是压铸机的核心部分，其工艺的好坏直接决定了产品的品质，以及机器的生产效率。 因而，本文重点是对于420T压铸机压射机构油路原理的分析。通过分析机器的油路原理及其时序控制，从而能够更加明确的了解其工作原理，以及故障排查。 1 一(压铸机的简介 (一)压铸机的发展简介 压铸机的发展要划分好几个阶段，最初是用来压铸铅字。第一阶段是在1822年，威廉姆乔奇博士制造一台日产1.2,2万铅字的铸造机，这台机器充分显示了压铸工艺方法的高效的生产潜力。第二阶段的发展是在1849年在斯图吉斯自己的努力下，设计并制造成第一台手动活塞式热室压铸机，在美国获得了专利权。第三阶段是在1885年默根瑟勒在通过研究以前的压铸机的基础上，发明出了印字压铸机，起初时只用于生产低熔点的铅、锡合金铸字，随着工业的发展到了后期用于锌合金压铸零件生产。第四阶段是在1904年英国的法兰克林公司，他们设计了全新的压铸机开始应用于生产汽车的连杆轴承，开创了压铸零件在汽车工业中应用的先例。此后在1905年多勒研制成功用于工业生产的压铸机，压铸锌、锡、铜合金铸件。 在现代工业生产中，压铸机的各项性能和技术指标不断的得到提升，在现在的实际生产中铝、镁、铜等合金均可采用压铸生产。在压铸生产过程中，压铸机不仅带有自动浇注、自动取件及自动润滑机构外，而且还安装成套测试仪器，对压铸过程中各工艺参数进行和控制。例如压射力、压射速度的显示监控装置、锁模力控制装置以及电子计算机的应用等。 随着工业生产对压铸件的质量、产量和扩大应用的需求，必然要对压铸设备不断提出新的更高的要求，所以新型压铸机的研制及新工艺、新技术的采用，将会是未来压铸机发展的新方向。 现代工业生产中，压铸生产不仅在有色合金铸造中占主导地位，而且已成为现代工业的一个重要组成部分。近年来，一些国家由于依靠技术进步促使铸件薄壁化、轻量化，因而导致以往用铸件产量评价一个国家铸造技术发展水平的观念改变为用技术进步的水平作为衡量一个国家铸造水平的重要依据。 (二)压铸机的知名品牌简介 1.日本东芝压铸机 东芝机械是是日本的一个品牌，于1942年在沼津开设工厂，专业从事精密机床，冷室压铸机，注塑机，大型龙门铣床加工中心等相关制造机械。在2006年日本日刊工业新闻全国发表，日本东芝机械压铸机的营业额预测达到世界第一位。由于其在压铸行业长达近百年的专注，并且以高品质，高质量铝镁合金产品铸造得以扬名世界。 2.力劲压铸机 力劲压铸机是力劲科技集团有限公司在1979年创立，创立于香港。力劲压铸机是一家专业从事研发、制造和销售冷、热室压铸机及镁合金压铸机、精密注塑机和计算机数控加工中心的技术和资本密集型企业集团。发展至今日已有30多年的发展，力劲集团已经成为世界最大的压铸机制造商、中国五大注塑机制造商和中国主要的CNC加工中心制造商之一。集团于2006年10月在香港联交所主板成功上市。此外，力劲压铸机还是被国家质检总局授予行业唯一的“中国名牌产品”，还先后荣获“香港名牌”、“上海名牌”、 2 “深圳知名品牌”“广东名牌”、等称号。 3.铝台压铸机 铝台的压铸机有好几种型号，如:180T、280T、420T、560T、730T、900、1200T、1600T以及更大的吨位1800T和2500T。但是在公司刚刚起步时由于在技术和资金以及人才方面的不到位，所以一开始公司主要是以小型压铸机为主，如下图1-1所示: (a)280T压铸机图 (b)420T压铸机图 图1-1 压铸机实物图 公司的压铸机在整体的机械结构上是大同小异，只是所适用的吨位不一样。在这里简单的介绍一下压铸机的吨位这个概念。就像上面列出来的几种型号的压铸机，他们的吨位是靠锁模力来决定的。所谓的锁模力就是压铸机的关模机构在关闭模具之后将模具夹紧的最大压力，所以说压铸机的吨位又是由其锁模力决定的。 (三)铝台压铸机的主要用途以及组成结构 1.主要用途: (1)铝台公司的压铸机主要适应于锌，镁，铝，铜等金属的压铸。用于实现复杂工件的大规模生产，将金属熔融后浇筑倒料腔中，通过压铸机一次压铸成型。 (2)其次铸件是通过高压一次性压铸成型，一般多用于压铸一些复杂零件，并且压出来的产品具有硬度高，表面光洁度好，耐磨性强等特点。 (3)主要用途用于生产铸件，如汽车发动机盖子，实物如下图1-2所示: (a)发动机盖正面图 (b)发动机盖反面图 图1-2 发动机盖子毛坯铸件图 3 马达的外壳，如下图1-3所示: (a)电动机外壳图 (b)发电机外壳 图1-3 马达外壳毛坯铸件图 摩托车发动机外壳，如图1-4所示: (a)发动机型腔铸件 (b)发动机盖子 图1-4 摩托车发动机外壳铸件图 其次是对于小型的零件例如手机壳以及一些电子产品的配件就可以用几百吨的压铸机来生产，这里就不一一用图片举例了。 2.组成结构 (1)机械结构: 1)机器的底座，用于支撑机器和存储液压油。 2)油压泵和油压马达，在系统中用于实现电能到液压能的转化，使压铸机借助液压的稳定性及高压力实现稳步动作。 3)开关模机构，用于实现磨具的打开和关闭，方便铸件的取出。 4)调模机构，用于调整前中模板之间装夹模具的距离，以便于压铸机可以适用于不同的模具。 5)压出结构，用于将压铸成型的铸件压出模具型腔。 4 6)射出机构，是整个系统的核心部件，它有低速，高速，增压三个阶段。最终是将熔融的金属液压铸到模具型腔中。 7)给汤机，是将熔融的金属液通过料勺浇筑到料口里。 8)喷雾机，向模具型腔中喷洒药剂，使铸件与模具易于分离。 9)取出机，是将压铸成型的铸件从模具型腔中取出来。 10)冷却系统，利用循环的水流给液压油降温。 (2)液压油路: 1)关开模油路，主要用于将模具打开以便取出机取件以及闭合模具压铸工件。 2)中子压出油路，主要是在模具打开后，控制压出机构将工件从模具中压出来，以便于取出机方便取件。 3)射出油路，具有很强的动力和可调节性，借助其可调变的速度将熔融的铝水先以低速将整个型腔填充完整，再以高速快速填充模具，然后在以高压将填充的铝水压铸成型。以其特有的加工方式，生产处高硬度，高致密度，以及高强度的产品。 (3)电器控制: 1)PLC编程控制，PLC主要是借助与其可编程的控制原理，通过控制各个电磁阀的得点顺序来控制系统控制油路的得点顺序，最终实现机器的运作。 2)变频器，变频器通过调整系统的电源频率来控制机械手的运动速度，不断地将熔融的铝液导入料斗里。 在实际生产中压铸机就是借助以上的结构组合工作，并在压力作用下把熔融金属液压射到模具中冷却成型，开模后得到固体金属铸件的一系列工业铸造机械。 随着科学技术和工业生产的进步，尤其是随着汽车、摩托车以及家用电器等工业的发展，又从节能、节省原材料诸方面出发，压铸技术已获得极其迅速的发展。 由于整个压铸机涉及到的内容较为广泛，并且具有很强的专业性。所以本文主要是以上文中的实习公司的铝台压铸机来展开分析，以此来使读者能够简单明了的了解到压铸机射出结构的组成以及动作原理。 二(420T压铸机射出油路动作分析 (一)油路的组成: 压铸机油路的组成主要是一些电磁阀，油管。在现场，我们所能看到只是一个很大的油路集成块，他是将所有的油路集合到一个集成块上。然后再将各个电磁阀，油压表，感应器装在集成块上。在通过线路将彼此之间连接起来。 1. 油路集成块 如图2-1所示为射出油路的集成块实物图 5 (a)射出油路实物图正面 (b)射出油路实物图侧面 (c)射出油路实物图上面 图2-1射出油路实物图 6 对于实物图中的元器件列于射出油路元器件表中(见表2-1，射出油路元器件表) 表2-1 射出油路元器件表 符号 名称 用途 用于控制油路的方向的切换。在系统中是用于控制射出退EV16 电磁阀 回。 SG116 压力表 用检测油路中的油压，将其数值显示出来。 VR56、VR57、 直插式单向阀 使得回路单向导通。 VR60 VS68 梭动阀 借助阀体里的滚珠，用于油路中压力的帅选。 直插式电控单EV18 用于蓄能器的泄压。 向阀 SP103 压力感测器 用于检测系统是否存在压力。 用于储存液压能，在系统工作中主要是借助蓄能器中的液压AD131、AD132 蓄能器 给予动力工作的。 VN91 插装阀 用于实现手动射出前进以及自动射出快速和增压。 VN92 插装阀 通过其动作实现系统增压。 VN95 插装阀 其动作用于实现自动和手动射出缸退回。 通过其动作，实现缸体的手动前进慢速，快速。以及自动前 VN94 插装阀 进的慢速快速。 VN96 插装阀 用于系统蓄能器的补压。 VN93 插装阀 用于实现手动射出前进以及自动射出快速和增压。 EV12、EV14、电磁阀 用于油路中方向的切换。 EV15、EV17 7 符号 名称 用途 VN90 插装阀 实现射出缸自动射出快速，以及增压。 SG115 压力表 检测系统在压力的数值。 SP102 压力感测器 检测系统油路是否有压力。 在没有外界压力控制时是单向导通，当外界给予压力将实现 VR61 液控单向阀 双向导通。 直插式电磁单EV13 用于实现单向导通。 向阀 SG114 压力表 检测系统中油压。 SP101 压力感测器 检测是否存在压力。 VR58 直插式单向阀 大流量供应，单向导通。 2(射出油路的线路图，如图2-2所示: 图2-2 射出油路线路图 8 符号注明:VR:止逆阀;VS:梭动阀;EV:电磁阀;SP:压力感测器;HV:终止阀;VN:插装阀;SG:压力表;T:回油路;P1、P2:进油路;30:液压缸，活塞杆。 (图中实线表示主油路，虚线表示控制油路); 图2-1的图片说明是实物所拍摄，所以在实际安装和调试过程中很容易看到。但在整个油路的起初设计时，是通过二位的线路图画出来的，其次也是为了便于了解和排查故障。在实际的工作组主要是以二位的线路图为主，因为其具有很好的可视性，通过一张图纸就可以把整个回路的油路排版上去。所以接下来就是要介绍公司的二位线路图，由于其线路图上的一些原器件在实物图上都已经介绍完，所以接下来的线路图只对上文还没说明的元器件加以说明和讲解。 上文多处说到插装阀，再此做出插装阀说明:在一般的油路中直接使用电磁阀就可以实现动作的切换与逻辑转换，但在压铸机的油路中，由于需要大流量来实现机器运作。因此通过普通的电磁阀简单的油路控制是无法实现其大流量的功能。然而，插装阀因其有通过大流量的功能与闭锁的优势，故就被引用到了回路中，但又因插装阀自身不具有控制的功能，所以又必须要借助电磁阀来辅助。因此在现有的控制回路中，电磁阀通过控制油路中的插装阀让其实现打开关闭的动作，从而达到主油路的切换、关闭、增压等动作。即:通过小流量控制大流量，最终达到系统对流量的需求的供应。 (二)电磁阀控制时序: 1(射出油路电磁阀得电时序如表2-2表示: 表2-2 射出电磁阀得电时序表 电磁阀 EV01 EV02 EV03 EV04 EV12 EV13 EV14 EV15 EV16 EV17 EV18 EV30 手动射出前进 ? ? 手动/自动射 ? 出后退 自动射出慢速 ? ? 自动射出快速 ? ? ? 自动射出增压 ? ? ? ? 泄压 ? ? 射出蓄能器补? ? ? ? ? 压 增压蓄能器补 ? 压 9 从表格中我们可以看到前进时是EV13、EV15得电，后退时是EV16得电，蓄能器补压是EV17 得电。所以我们结合油路的二维图，找出它们所对应的回路，依次分析就可知道动作过程了。 2(手动情况油路的控制: (1)前进:直插式电磁单向阀EV13得电后动作，系统泄压油路关闭，所以进油路就只有一条路可走，就是射出缸的底部。同时电磁阀EV15得电后动作，油路切换。使得原先被油压锁死的插装阀VN93、VN91泄压，在系统回油路的压力下得以打开。从而蓄能器中进油回路的液压油得以从插装阀VN91流过，然后顶开单向阀VR58，流进缸体的底部推动缸体前进。在进油的同时，由于在回油的压力下插装阀VN93的也打开了，所以回油路中的油通过VR93流进邮箱，从而实现整个进油回油动作的实现。 (2)后退:EV16得电后控制油路切换，原先被油压锁死的插装阀VN95得以打开，从而进油口的得以进入推动缸体向后运动。同时液控单向阀VR61在压力的作用下变为双向导通，这时回油口的液压油得以通过VR61流进邮箱，最终实现缸体的后退。 (3)补压:当完成以上动作后，系统会自动为蓄能器补压。这时电磁阀EV17得电后，插装阀VN96脱离闭锁状态，液压泵的液压油通过VN96流进蓄能器，当达到一定的压力后系统自动停止补压。 以上为简单的射出缸的前进和后退，一般用于系统调试时使用。 3.自动情况油路的控制: 低速前进?高速前进?缸体增压?缸体后退?蓄能器补压 慢速前进:EV12、EV13; 快速前进:EV12、EV13、EV15; 缸体增压:EV12、EV13、EV14、EV15; 缸体后退:EV16; 蓄能器补压:射出蓄能器EV17、增压蓄能器EV3; 蓄能器泄压:EV18; 自动控制和手动一样都是依靠电磁阀来控制的，但是自动是完全由PLC通过控制电磁阀的得电顺序，在切换油路来达到动作的目的。其得电的顺序以及时间是影响压铸机的工作工艺的关键因素。因此，必须要有合理的编程和调试。在此我仅以我们公司的压铸机的得电作为参考进行分析。 由于熔融的铝液需要平缓的填充到压铸机的型腔中，所以起初缸体是要以低速前进的。PLC控制电磁阀EV12、EV13得电，直插式电磁单向阀EV13得电后动作，系统泄压 10 油路关闭。由于电磁阀EV12的得电，油路切换使得原先在电磁阀EV12油压控制下的闭锁的VN90和VN94得以打开(VN90是进油口插装阀控制口，VN94是回油口插装阀控制口)。所以，再在蓄能器的压力下VN90得以打开，油压从VN90流过在流进VR58到达缸体尾部，从而推动缸体缓慢向前运动。回油油路中，在回油的压力下VN94打开液压油流进邮箱。 当铝液完全填充完整个型腔时，为了保证快速的填充到模具中此时就需要高速前进。此时，电磁阀EV15得电。通过看图纸我们可以了解到，EV15控制着VN91和VN93(VN91是进油口插装阀控制口，VN93是回油口插装阀控制口)。所以，电磁阀EV15得电后VN93和VN91才得以打开，此时进油油路中的流量变大，回油油路中的流量也变大。所以，缸体前进的速度加快从而实现了加速前进的功能。 当铝液完全填充完整个模具型腔时，由于熔融的铝液得到的产品致密度不高而且也没有很高的硬度，所以此时就需要借助压铸机给模具内的铝液增压提高产品的质量。 这时候配合而来的就是系统的增压过程，需要借助增压蓄能器才能实现此功能。电磁阀EV14得电，切换油路。由图中可以看出电磁阀EV14控制着VN92，当EV14得电后，插装阀VN92在增压蓄能器的压力下立刻打开。高压的液压油流经VN92，在流经VR58，最终到达缸体后部达到增压的效果。 此时铸件已经压铸成型，接下来就是缸体退回。其余的电磁阀都关闭，只有EV16得电。EV16得电后控制油路切换，原先被油压锁死的插装阀VN95得以打开，从而进油口的得以进入推动缸体向后运动。同时液控单向阀VR61在压力的作用下变为双向导通，这时回油口的液压油得以通过VR61流进邮箱，最终实现缸体的后退。 当以上过程都结束后，立刻就进入了蓄能器的补压阶段。首先是射出蓄能器补牙，在电磁阀EV01、EV02、EV03、EV04全部得店后，再控制EV17得电。有图纸上我们可以看出，EV17是结合VS67一起控制VN96的，电磁阀EV17得电后进油路的控制油压关闭，P1液压通过打开VN96，然后流进蓄能器。当蓄能器中的压力达到了一定的值时自动停止补压。然后再对增压蓄能器进行补压，电磁阀EV03得电后泵里的油压自动给增压蓄能器补压。 通过以上两个过程可以总结出射出油路主要是依靠电磁阀切换油路的顺序，变换组合以实现不同的回路动作。以上的两个组自动与手动的分析就是压铸机射出油路的一个完整的工作过程。 4.动作实现过程说明 结合以上的说明和分析，可以清楚的了解到压铸机是现代工业生产的重要设备。被广泛的应用在汽车生产，家电生产，以及其它一些金属外壳的生产中，并以其独到的工作优势--效率高，强度高，灵活多变。就目前的生产过程中，压铸机还是处在一个不断的改进和更新之中环境之中的，并逐渐的向大型的机器发展。 对于压铸机的射出油路原理分析，本文也只是做了简单的讲解。从文中我们了解到: 11 压铸机系统能量的转换是将电能通过电机转接到泵，再把泵的机械能转换为液压油的液压能，然后利用液压能为提供系统动力。液压以其较好的稳定性和能提供更高压而成为其主要的优势。在实际的动作当中电器控制也起到了相当大的作用，尤其是各个环节当中的电磁阀是每个油路的节点。也正是由于电磁阀的存在才使得油路变得千变万化，能够适应各种的实际生产。然而，其中不能忽略的是PLC的控制,PLC是属于智能化的一部分在此我们就不做讲解。 压铸机射出油路的动作虽然分为手动和自动，但手动一般只是在机器的调试当中才使用，因为其用起来方便，动作可拆分便于找到问题。而自动则是实际的生产当中使用，以其高效，节能而不可取代。 5(原理及工作方式 实际应用中，压铸机的射出油路的工作状况是十分复杂的，每一个环节速度的切换都是要经过详细的计算和调试才能完成。因此，本文也是主要侧重于简单的理论说明而没有更加深层次的详解，主要是为了让读者能够通过简单的阅读就能够理解压铸机的射出机构的原理以及工作的方式。 1)在整个机器的系统当中始终依靠液压系统为机器提供动力，其每一个工作阶段都是依靠液压的动力来达成的。其次是液压油路的组合，必须要根据不同的工作条件设计出相应的动作出来，所以这一块就需要利用电磁阀来切换和组合。 2)电磁阀在射出油路系统在起到很关键的作用，它连接着各个回路。通过自身的得失电来实现现有回路的顺序的切换、油路接通与断开等功能。但说到电气控制还是要依靠PLC制着电磁阀，再通过电磁阀的动作实现系统的动作。 3)油路中各个动作的设计是根据实际生产中的工艺要求设计的。由于压铸机的工艺较为复杂，所以需要多级的动作组合。起初的慢速，就需要设计出慢速的动作回路。接下来的快速，就要设计出来快速的动作回路。然后增压，就需要增压回路。系统增压，就要设计出增压回路。缸体退回，就需要射出退回的油路。因此，在众多回路的切换和组合后，整个系统将变得复杂。唯有根据具体的情况来设计不同的动作组合，然后在利用电磁阀将他们组合在一起并通过PLC来控制。 12 总结 通过上文对压铸机的发展以及功能的介绍，我们了解到压铸机在现代工业生产起到举足轻重的作用，并以其具有高强度，高效率的优势受到很大的欢迎。在讲解完铝台压铸机的各个动作的油路后，我们可以很清楚的明了，压铸机是依靠液压来提供动力，机械结构作为支撑，电器系统作为其动作的控制。但对于本文更加侧重于对液压的回路分析，对于不同的动作，我们只需要改变系统电磁阀的得电顺序结果就不一样了。因而，在全面分析完整个系统的油路后，只要稍微对PLC的控制做下调整就能够适应任何动作。 13 参考文献 [1] 彭继慎.压铸机控制技术[M].北京:机械工业出版社.2006 [2] 累天党.新编液压工程手册[M].北京:北京理工大学出版社1998. [3] 章宏甲.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社，2003. [4] 林渭勋.现代电力电子电路[M].杭州:浙江大学出版社，1992. 14 致谢 在整个论文的制作过程中，期间自己有很多不了解的地方，例如油路图看不懂，对应电磁阀的功能不知道，以及相应动作所需的电磁阀得电顺序。在老师的指导下，我一点一点的学习。然后将整个论文理出头绪并排版出现在的模样。在此，向在整个论文制作过程中帮助我的老师，同学，同事致谢～ 15