專利名稱：一種壓鑄模具多點精確控溫系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓鑄生產過程中的控溫系統(tǒng)及方法，特別是關于一種壓鑄模具多點精確控溫系統(tǒng)及方法。
背景技術：
目前，壓力鑄造是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種少無切削的特種鑄造方 法，它是將熔融金屬在高壓高速下充填鑄型，并在高壓下結晶凝固形成鑄件的過程。高壓高 速是壓力鑄造的主要特征，常用的壓力為數(shù)十兆帕，填充速度(內澆口速度)約為16 80 米/秒，金屬液填充模具型腔的時間極短，約為0. 01 0. 2秒。由于采用這種方法鑄造鑄 件，具有生產效率高，工序簡單，鑄件公差等級較高，表面粗糙度好，機械強度大，并且可以 省去大量的機械加工工序和設備，節(jié)約原材料等優(yōu)點，因此現(xiàn)已成為我國鑄造業(yè)中的一個 重要組成部分。由于壓鑄工藝的特點，正確選用各項工藝參數(shù)是獲得優(yōu)質鑄件的決定因素，而模 具又是能夠正確選擇和調整各工藝參數(shù)的前提。模具的溫度分布影響了型腔中金屬液的凝 固順序，同時影響結晶速度。而對于模具本身，其生產時反復受到激冷激熱，容易產生熱疲 勞龜裂損壞失效。因此，盡量控制模具的溫度在合理的范圍之內，不僅能夠提高產品的合格 率，同時還能延長模具的使用壽命。常規(guī)的模具溫度控制方法是在模具內部設置冷卻液或加熱液流道，通過模具溫控 設備將冷卻液或加熱液通過流道流入模具之中實現(xiàn)溫度控制。這種溫控方法比較簡單，模 具的溫度檢測裝置通常只有一個熱電偶，只能檢測到模具某一位置的溫度。且熱電偶測溫 有時間延遲，其未經處理過的數(shù)據不能夠快速準確地反應模具型腔表面附近的溫度。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種壓鑄模具多點精確控溫系統(tǒng)及方法，從 而可對模具各個區(qū)域的溫度分別進行快速控制，以降低壓鑄生產的廢品率，提高生產效率 和產品質量。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案一種壓鑄模具多點精確控溫系統(tǒng)，其 特征在于它包括嵌入在模具內的多個溫度檢測裝置，每一所述溫度檢測裝置分別通過一 補償導線連接一模擬量輸入模塊，所述模擬量輸入模塊連接一中央處理單元，所述中央處 理單元分別連接一人機交互界面和一模溫機；所述模溫機上設置有若干條進油管和若干條 出油管，所述進油管和出油管分別與所述模具上的多條流道連通形成循環(huán)流通管道。所述溫度檢測裝置包括測溫輔助元件、熱電偶和紅外高溫計；所述測溫輔助元件 包括一圓柱筒體，所述圓柱筒體的封閉端向外延伸出一圓柱體；所述圓柱體內軸向設置有 一通孔，所述通孔與所述圓柱筒體的內腔連通；所述圓柱體的圓周壁上軸向設置有兩條以 上凹槽，所述凹槽一端與所述圓柱筒體的內腔連通，另一端封閉；所述圓柱體的每一凹槽內 均設置有一所述熱電偶，且各所述熱電偶的一端設置在貼近所述模具型腔表面的所述凹槽內，另一端通過穿設在所述圓柱筒體的內腔中的所述補償導線連接所述模擬量輸入模塊； 所述紅外高溫計設置在所述測溫輔助元件的外部，其輸出端直接與所述中央處理單元連 接，輸入端連接一穿設在所述圓柱筒體的內腔中的光纖的一端；所述光纖的另一端與設置 在所述通孔中的光導管一端連接，所述光導管另一端與所述圓柱體的端面平齊。 所述圓柱筒體的內腔橫截面呈六邊形，且所述圓柱筒體的內腔對角線長度大于所 述圓柱體的外徑。
所述圓柱體的圓周壁上周向設置有一圈用于將所述測溫輔助元件螺紋連接在所 述模具內的外螺紋。 所述光導管為藍寶石光導管。 一種壓鑄模具多點精確控溫方法，其包括以下步驟1)利用模擬軟件對壓鑄生產 時的模具溫度分布進行模擬仿真，確定需要進行溫度檢測的關鍵區(qū)域，在模具的各關鍵區(qū) 域中安裝溫度檢測裝置，并在溫度檢測裝置的相近區(qū)域設置冷卻液或加熱液流道；2)根據 模具型腔內不同的金屬液，對紅外高溫計進行標定；3)紅外高溫計和熱電偶同時對模具進 行測溫，當熱電偶測量的溫度與紅外高溫計測量的模具型腔表面的溫度存在誤差時，中央 處理單元以紅外高溫計所測數(shù)據為準，對熱電偶的測量值進行修正；4)壓鑄過程中熱電偶 單獨對模具進行實時測溫，檢測的溫度信號通過模擬量輸入模塊傳遞給中央處理單元，中 央處理單元對檢測到的溫度信號與工程師設定的目標溫度進行分析，計算得到控制信號， 確定溫度控制方案；5)中央處理單元將控制信號傳遞給模溫機，模溫機根據控制信號調整 進入流道的為冷卻液或加熱液，并調節(jié)冷卻液或加熱液的流速，從而對各關鍵區(qū)域分別進 行不同程度的冷卻或加熱，以達到精確的溫度控制效果，使模具的溫度分布最優(yōu)。人機交互界面將模具的溫度分布通過數(shù)字顯示器進行顯示，為手工噴涂脫模劑提 供參考，工人或機械手參考當前模具溫度，在脫模劑噴涂過程中對噴涂位置和噴涂量進行 調整，使模具的溫度接近目標溫度。在進行步驟3)時，對熱電偶修正完成后，卸下紅外高溫計，并從測溫輔助元件中 撤出光纖和光導管。本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于分別在模具的各 個關鍵區(qū)域設置熱電偶，因此，可以對模具各個區(qū)域的溫度分別進行快速測量和控制，降低 了產生廢品的幾率。2、本發(fā)明由于將熱電偶通過一測溫輔助元件設置在模具中，熱電偶不 直接接觸壓鑄零件，因此，可以避免熱電偶被高溫、高壓的壓鑄零件金屬液所腐蝕，提高了 熱電偶的使用壽命。3、本發(fā)明由于采用紅外高溫計標定和工業(yè)熱電偶測溫相結合的方式 對模具型腔內的溫度進行測量控制，因此，可以修正熱電偶在測量中的誤差，使測量更加準 確。4、本發(fā)明由于將熱電偶連接模擬量輸入模塊，模擬量輸入模塊連接中央處理單元，因 此，可以通過中央處理單元對采集到的溫度進行分析計算，以確定溫度控制方案。5、本發(fā)明 由于將中央處理單元與一模溫機連接，中央處理單元確定的控制信號傳遞給模溫機，模溫 機根據控制信號調整進入模具流道中的冷卻液或加熱液的流速，對模具的各個區(qū)域分別進 行不同程度的冷卻或加熱，因此，可以達到比較精確的溫度控制效果，防止模具局部過熱或 過冷，實現(xiàn)對模具溫度的實時控制。6、本發(fā)明由于將中央處理單元連接一人機交互界面，模 具的溫度分布可以通過人機交互界面展現(xiàn)在操作工人面前，因此，可以為操作工人噴涂脫 模劑的過程提供參考。本發(fā)明結構設計巧妙，可以提高壓鑄過程中模具溫度控制的可重復性，提高生產效率，因此，可廣泛用于壓鑄生產的控溫過程中。


圖1是本發(fā)明控溫系統(tǒng)的結構示意2是本發(fā)明溫度檢測裝置的安裝位置示意3是本發(fā)明溫度檢測裝置的結構示意4是本發(fā)明測溫輔助元件的結構示意5是圖4的左視圖
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1、圖2所示，本發(fā)明的控溫系統(tǒng)包括嵌入在模具1內的多個溫度檢測裝置2，每一溫度檢測裝置2分別通過一補償導線3連接一模擬量輸入模塊4，模擬量輸入模塊4連接一中央處理單元5，中央處理單元5分別連接一人機交互界面6和一模溫機7。模溫機7上設置有兩條進油管8和兩條出油管9 (僅以此為例，并不限于此)，進油管8和出油管9分別與模具1上的流道10連通形成循環(huán)流通管道。如圖3 5所示，溫度檢測裝置2包括測溫輔助元件11、熱電偶12和紅外高溫計13。測溫輔助元件11包括一圓柱筒體14，且圓柱筒體14的內腔橫截面呈六邊形。圓柱筒體14的封閉端向外延伸出一圓柱體15，且圓柱筒體14的內腔對角線長度大于圓柱體15的外徑。圓柱體15內軸向設置有一通孔16，通孔16與圓柱筒體14的內腔連通。圓柱體15的圓周壁上軸向設置有兩條細長的凹槽17(僅以此為例，并不限于此)，凹槽17—端與圓柱筒體14的內腔連通，另一端封閉。圓柱體15的圓周壁上周向還設置有一圈外螺紋18，用于將測溫輔助元件11螺紋連接在模具1內。圓柱體15的凹槽17內均設置有一熱電偶12，且各熱電偶12的一端設置在貼近模具1型腔表面的凹槽17內，另一端通過穿設在圓柱筒體14的內腔中的補償導線3連接模擬量輸入模塊4。紅外高溫計13設置在測溫輔助元件11的外部，其輸出端直接與中央處理單元5連接，用于對各個熱電偶12的測溫誤差進行修正。紅外高溫計13的輸入端連接一穿設在圓柱筒體14的內腔中的光纖19的一端，光纖19的另一端與一設置在通孔16中的光導管20一端連接，光導管20另一端與圓柱體15的端面平齊，光導管20的端面則直接與模具1中的壓鑄零件21表面接觸。壓鑄零件21發(fā)出的紅外線通過光導管20和光纖19傳送給紅外高溫計13，從而將測出的壓鑄零件21的表面溫度傳送給中央處理單元5。上述實施例中，光導管20可以采用藍寶石光導管。本發(fā)明的控溫方法采用紅外高溫計標定和熱電偶測溫相結合的方式，其具體包括 以下步驟1)利用模擬軟件對壓鑄生產時的模具1溫度分布進行模擬仿真，確定需要進行溫度檢測的幾塊關鍵區(qū)域，并在模具1的各關鍵區(qū)域中安裝溫度檢測裝置2，在溫度檢測裝置的相近區(qū)域設置流道10。2)根據模具1型腔內不同的金屬液，對紅外高溫計13進行標定。
3)熱電偶12和紅外高溫計13同時對模具進行測溫，當熱電偶12測量的溫度與紅 外高溫計13測量的模具1型腔表面的溫度存在誤差時，中央處理單元5以紅外高溫計13 所測數(shù)據為準，對熱電偶12的測量值進行修正。修正完成后，可卸下紅外高溫計13，并從測 溫輔助元件11中撤出光纖19和光導管20。4)壓鑄過程中熱電偶12單獨對模具進行實時測溫，檢測的溫度信號通過補償導 線3輸入到模擬量輸入模塊4，模擬量輸入模塊4將采集到的測量值傳遞給中央處理單元 5。中央處理單元5對檢測到的溫度信號與工程師設定的目標溫度進行對比，計算得到控制 信號，確定溫度控制方案。5)中央處理單元5將控制信號傳遞給模溫機7，模溫機7根據控制信號調整進入 流道10的為冷卻液或加熱液，并調節(jié)冷卻液或加熱液的流速，從而對各關鍵區(qū)域分別進行 不同程度的冷卻或加熱，以達到精確的溫度控制效果，使模具1的溫度分布最優(yōu)。6)同時，人機交互界面6將模具1的溫度分布通過數(shù)字顯示器進行顯示，為手工噴涂脫模劑提供參考，工人或機械手可以參考當前模具溫度，在脫模劑噴涂過程中對噴涂位 置和噴涂量進行調整，使模具1的溫度接近目標溫度。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所 變化的，凡是在本發(fā)明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發(fā)明的 保護范圍之外。
權利要求
一種壓鑄模具多點精確控溫系統(tǒng)，其特征在于它包括嵌入在模具內的多個溫度檢測裝置，每一所述溫度檢測裝置分別通過一補償導線連接一模擬量輸入模塊，所述模擬量輸入模塊連接一中央處理單元，所述中央處理單元分別連接一人機交互界面和一模溫機；所述模溫機上設置有若干條進油管和若干條出油管，所述進油管和出油管分別與所述模具上的多條流道連通形成循環(huán)流通管道。
2.如權利要求1所述的一種壓鑄模具多點精確控溫系統(tǒng)，其特征在于所述溫度檢測 裝置包括測溫輔助元件、熱電偶和紅外高溫計；所述測溫輔助元件包括一圓柱筒體，所述圓 柱筒體的封閉端向外延伸出一圓柱體；所述圓柱體內軸向設置有一通孔，所述通孔與所述 圓柱筒體的內腔連通；所述圓柱體的圓周壁上軸向設置有兩條以上凹槽，所述凹槽一端與 所述圓柱筒體的內腔連通，另一端封閉；所述圓柱體的每一凹槽內均設置有一所述熱電偶，且各所述熱電偶的一端設置在貼近 所述模具型腔表面的所述凹槽內，另一端通過穿設在所述圓柱筒體的內腔中的所述補償導 線連接所述模擬量輸入模塊；所述紅外高溫計設置在所述測溫輔助元件的外部，其輸出端直接與所述中央處理單元 連接，輸入端連接一穿設在所述圓柱筒體的內腔中的光纖的一端；所述光纖的另一端與設 置在所述通孔中的光導管一端連接，所述光導管另一端與所述圓柱體的端面平齊。
3.如權利要求2所述的一種壓鑄模具多點精確控溫系統(tǒng)，其特征在于所述圓柱筒體的內腔橫截面呈六邊形，且所述圓柱筒體的內腔對角線長度大于所述圓柱體的外徑。
4.如權利要求2所述的一種壓鑄模具多點精確控溫系統(tǒng)，其特征在于所述圓柱體的 圓周壁上周向設置有一圈用于將所述測溫輔助元件螺紋連接在所述模具內的外螺紋。
5.如權利要求3所述的一種壓鑄模具多點精確控溫系統(tǒng)，其特征在于所述圓柱體的 圓周壁上周向設置有一圈用于將所述測溫輔助元件螺紋連接在所述模具內的外螺紋。
6.如權利要求2或3或4或5所述的一種壓鑄模具多點精確控溫系統(tǒng)，其特征在于 所述光導管為藍寶石光導管。
7.一種采用如權利要求1 6所述系統(tǒng)的壓鑄模具多點精確控溫方法，其包括以下步驟1)利用模擬軟件對壓鑄生產時的模具溫度分布進行模擬仿真，確定需要進行溫度檢測 的關鍵區(qū)域，在模具的各關鍵區(qū)域中安裝溫度檢測裝置，并在溫度檢測裝置的相近區(qū)域設 置冷卻液或加熱液流道；2)根據模具型腔內不同的金屬液，對紅外高溫計進行標定；3)紅外高溫計和熱電偶同時對模具進行測溫，當熱電偶測量的溫度與紅外高溫計測量 的模具型腔表面的溫度存在誤差時，中央處理單元以紅外高溫計所測數(shù)據為準，對熱電偶 的測量值進行修正；4)壓鑄過程中熱電偶單獨對模具進行實時測溫，檢測的溫度信號通過模擬量輸入模塊 傳遞給中央處理單元，中央處理單元對檢測到的溫度信號與工程師設定的目標溫度進行分 析，計算得到控制信號，確定溫度控制方案；5)中央處理單元將控制信號傳遞給模溫機，模溫機根據控制信號調整進入流道的為冷 卻液或加熱液，并調節(jié)冷卻液或加熱液的流速，從而對各關鍵區(qū)域分別進行不同程度的冷 卻或加熱，以達到精確的溫度控制效果，使模具的溫度分布最優(yōu)。
8.如權利要求7所述的一種壓鑄模具多點精確控溫方法，其特征在于人機交互界面 將模具的溫度分布通過數(shù)字顯示器進行顯示，為手工噴涂脫模劑提供參考，工人或機械手 參考當前模具溫度，在脫模劑噴涂過程中對噴涂位置和噴涂量進行調整，使模具的溫度接 近目標溫度。
9.如權利要求7或8所述的一種壓鑄模具多點精確控溫方法，其特征在于在進行步 驟3)時，對熱電偶修正完成后，卸下紅外高溫計，并從測溫輔助元件中撤出光纖和光導管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓鑄模具多點精確控溫系統(tǒng)及方法，其特征在于它包括嵌入在模具內的多個溫度檢測裝置，每一所述溫度檢測裝置分別通過一補償導線連接一模擬量輸入模塊，所述模擬量輸入模塊連接一中央處理單元，所述中央處理單元分別連接一人機交互界面和一模溫機；所述模溫機上設置有若干條進油管和若干條出油管，所述進油管和出油管分別與所述模具上的多條流道連通形成循環(huán)流通管道。本發(fā)明結構設計巧妙，能提高壓鑄過程中模具溫度控制的可重復性，提高生產效率，可廣泛用于壓鑄生產的控溫過程中。
文檔編號B22D17/22GK101797634SQ201010141498
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權日2010年3月25日
發(fā)明者何良菊, 李培杰, 李振華 申請人:清華大學