一種提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明的提供一種提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)及方法，屬于鋁合金鑄造生產(chǎn)工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。該系統(tǒng)包括位于模具的溫度異常區(qū)域的溫度測(cè)定傳感器、流量控制器、電磁閥控制器以及位于冷卻水管的管路之中的電磁閥；溫度測(cè)定傳感器的輸出端依次連接流量控制器、電磁閥的流量控制輸入端，電磁閥控制器的輸出端連接至電磁閥的開閉信號(hào)控制端；該方法，在模具設(shè)計(jì)階段分析模具的溫度異常區(qū)域，在其上布置冷卻水管；鑄造試生產(chǎn)階段對(duì)溫度測(cè)定傳感器進(jìn)行記錄分析，確定合格溫度區(qū)間；鑄造批量生產(chǎn)時(shí)，用電磁閥控制冷卻水管的開閉。本發(fā)明使得生產(chǎn)可視化，避免反復(fù)推敲與試驗(yàn)，極大節(jié)省了試制成本，在批量生產(chǎn)中更能保證產(chǎn)品的合格率。
【專利說明】一種提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁合金鑄造生產(chǎn)工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可提高鋁合金件制造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著產(chǎn)品輕量化、高集成和高性能化的發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的結(jié)構(gòu)、形狀非常復(fù)雜，性能要求很高的鋁合金件。當(dāng)這些鑄件采用壓鑄生產(chǎn)時(shí)，給企業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。鑄造過程中，若局部溫度過高，會(huì)引起熱縮不良；若溫度過低，又容易引起欠鑄不良，所以在行業(yè)里面都講:鑄造，是一場(chǎng)與熱量做斗爭(zhēng)的過程。例如汽車制造領(lǐng)域，自動(dòng)變速器的核心控制裝置是液壓控制裝置，液壓控制裝置由油泵、閥體、離合器、制動(dòng)器以及連接所有這些部件的液體通路所組成。關(guān)鍵部件是閥體，因此它是自動(dòng)變速器的控制中心。閥體的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤傳動(dòng)系的負(fù)載狀況(節(jié)氣門開度和輸出軸轉(zhuǎn)速)，對(duì)油泵輸出到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油壓加以控制，以控制液力變矩器，控制各離合器和制動(dòng)器的結(jié)合與分離實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔。目前，汽車變速器(包括手動(dòng)與自動(dòng))的鋁合金件一般都是采用壓鑄方式，手動(dòng)自動(dòng)變速器的鋁合金件國(guó)內(nèi)汽車廠家大部分都由自己的壓鑄工廠制作，但是隨著產(chǎn)量的急劇擴(kuò)大，汽車廠家自產(chǎn)不能滿足需求，缺口很大。而自動(dòng)變速器的鋁合金件基本依靠進(jìn)口，因此，2009年煙臺(tái)三和汽車零部件有限公司開發(fā)了自動(dòng)變速器的關(guān)鍵的三個(gè)自動(dòng)變速閥體的模具設(shè)計(jì)、鑄造和機(jī)加工。開發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)接近成熟狀態(tài)，其有部分產(chǎn)品已經(jīng)在國(guó)內(nèi)相關(guān)車型進(jìn)行了使用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)自動(dòng)變速箱的空白。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，在鋁合金件的鑄造生產(chǎn)時(shí)，僅在模具的溫度異常區(qū)域布置冷卻水管，進(jìn)行冷卻，生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品外觀狀態(tài)，人工噴淋冷卻控制溫度，一系列人工控制的操作，控制性非常差，且無法獲知模具的溫度異常區(qū)域的合適溫度，導(dǎo)致試制成本高，批量生產(chǎn)中產(chǎn)品的合格率非常低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于徹底解決因溫度的影響，而引起的鋁合金鑄造件產(chǎn)品質(zhì)量不良，尤其是內(nèi)部質(zhì)量不良的技術(shù)問題，提供一種提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特殊之處在于:包括溫度測(cè)定傳感器、流量控制器、電磁閥控制器以及電磁閥；
[0007]所述溫度測(cè)定傳感器位于模具的溫度異常區(qū)域；所述電磁閥位于冷卻水管的管路之中；
[0008]所述溫度測(cè)定傳感器的輸出端連接至流量控制器的輸入端，流量控制器的輸出端連接至電磁閥的流量控制輸入端，電磁閥控制器的輸出端連接至電磁閥的開閉信號(hào)控制端;[0009]所述溫度測(cè)定傳感器將測(cè)得的溫度輸出給流量控制器，流量控制器根據(jù)溫度合格范圍判斷需要通過冷卻水管的流量，并將流量值發(fā)送給電磁閥的流量控制輸入端；
[0010]所述電磁閥控制器根據(jù)合模信號(hào)確定電磁閥開通和關(guān)閉的時(shí)間，將開通和關(guān)閉的時(shí)間信號(hào)發(fā)送給電磁閥的開閉信號(hào)控制端；
[0011]所述冷卻水管將冷卻水引至模具的溫度異常區(qū)域內(nèi)按照模具冷卻方案進(jìn)行冷卻。
[0012]上述冷卻水管包括至少兩個(gè)不同的支路，所述電磁閥為兩個(gè)，分別位于冷卻水管的兩個(gè)不同支路之中。
[0013]其中一個(gè)電磁閥每小時(shí)最大流入量為500-600L,另一個(gè)電磁閥每小時(shí)最小流入量為 30-50L。
[0014]上述電磁閥選用KEYENCE通用型數(shù)字接觸式傳感器GT系列；
[0015]上述溫度測(cè)定傳感器選用接觸式溫度傳感器；
[0016]上述流量控制器選用流體非接觸型電極電磁式流量傳感器；
[0017]上述電磁閥控制器選用北京多維精控TPC8-8TD型電磁閥控制器。
[0018]一種提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0019]I】模具設(shè)計(jì)階段，使用模流分析軟件對(duì)模具進(jìn)行成型模擬，確認(rèn)模具的溫度異常區(qū)域；所述模具與所鑄鋁合金件形狀相匹配；
[0020]2】在模具的溫度異常區(qū)域根據(jù)冷卻方案布置冷卻水管，進(jìn)行冷卻，在冷卻水管的管路上追加電磁閥；同時(shí)對(duì)模具的溫度異常區(qū)域追加溫度測(cè)定傳感器；將溫度傳感器的輸出端與流量控制器的輸入端相連，流量控制器的輸出端與電磁閥的流量控制輸入端相連，電磁閥控制器的輸出端連接至電磁閥的開閉信號(hào)控制端；
[0021]3】鑄造試生產(chǎn)階段，對(duì)追加的全部溫度測(cè)定傳感器進(jìn)行記錄，做溫度曲線分析，確定溫度異常區(qū)域不會(huì)產(chǎn)生因溫度引起的不合格現(xiàn)象的合格溫度區(qū)間；
[0022]4】鑄造批量生產(chǎn)時(shí)，將合格溫度區(qū)間輸入至流量控制器，流量控制器將溫度傳感器測(cè)定的實(shí)時(shí)溫度與合格溫度區(qū)間進(jìn)行比對(duì)，如果溫度傳感器測(cè)定的實(shí)時(shí)溫度在合格溫度區(qū)間之內(nèi)，則電磁閥關(guān)閉；如果溫度傳感器測(cè)定的實(shí)時(shí)溫度在合格溫度區(qū)間之外，流量控制器判斷需要通過冷卻水管的流量，并將流量值發(fā)送給電磁閥的流量控制輸入端，電磁閥打開，電磁閥打開和關(guān)閉的時(shí)間由電磁閥控制器根據(jù)合模信號(hào)確定。
[0023]上述模流分析軟件為FL0W3D、ANYCAST、PROCAST中任何一種。
[0024]上述電磁閥選用KEYENCE通用型數(shù)字接觸式傳感器GT系列。溫度測(cè)定傳感器選用接觸式溫度傳感器。流量控制器選用流體非接觸型電極電磁式流量傳感器。電磁閥控制器北京多維精控TPC8-8TD型電磁閥控制器。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明通過模流分析軟件分析出模具的溫度異常區(qū)域，在溫度異常區(qū)域設(shè)置溫度傳感器，不但滿足模具設(shè)計(jì)上的布點(diǎn)要求，又可直接呈現(xiàn)鋁水凝固趨向，使得生產(chǎn)可視化，避免反復(fù)推敲與試驗(yàn)，極大節(jié)省了試制成本，在批量生產(chǎn)中更能保證產(chǎn)品的合格率?？蛇m用于鋁合金高壓鑄造、低壓鑄造、重力鑄造生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)原理圖。[0027]其中:1-溫度測(cè)定傳感器、2-流量控制器、3-電磁閥、4-電磁閥控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0028]溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)應(yīng)用在汽車自動(dòng)變速器閥體模具與鑄造上，從模具設(shè)計(jì)到實(shí)際的鑄造生產(chǎn)，徹底解決因溫度的影響，而引起的產(chǎn)品質(zhì)量(尤其是內(nèi)部質(zhì)量)不良。
[0029]本發(fā)明的溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，包括溫度測(cè)定傳感器1、流量控制器2、電磁閥控制器3以及電磁閥4，溫度測(cè)定傳感器位于模具的溫度異常區(qū)域；電磁閥位于冷卻水管的管路之中；溫度測(cè)定傳感器的輸出端連接至流量控制器的輸入端，流量控制器的輸出端連接至電磁閥的流量控制輸入端，電磁閥控制器的輸出端連接至電磁閥的開閉信號(hào)控制端；
[0030]溫度測(cè)定傳感器將測(cè)得的溫度輸出給流量控制器，流量控制器將溫度傳感器測(cè)定的實(shí)時(shí)溫度與合格溫度區(qū)間進(jìn)行比對(duì)，判斷需要通過冷卻水管的流量，并將流量值發(fā)送給電磁閥的流量控制輸入端；所述電磁閥控制器根據(jù)合模信號(hào)確定電磁閥開通和關(guān)閉的時(shí)間，將開通和關(guān)閉的時(shí)間信號(hào)發(fā)送給電磁閥的開閉信號(hào)控制端。
[0031 ] 冷卻水管將冷卻水引至模具的溫度異常區(qū)域內(nèi)進(jìn)行冷卻方案，冷卻方案的確定為現(xiàn)有技術(shù)，在此不做過多陳述。
[0032]較佳的，冷卻水管包括至少兩個(gè)不同的支路，電磁閥為兩個(gè)，分別位于冷卻水管的兩個(gè)不同支路之中。其中一個(gè)電磁閥每小時(shí)最大流入量為500-600L,另一個(gè)電磁閥每小時(shí)最小流入量為30-50L，可以供不同冷卻流量的模具使用。
[0033]溫度測(cè)定傳感器選用接觸式溫度傳感器，接觸式溫度傳感器是通過傳導(dǎo)又或者是對(duì)流達(dá)到了熱平衡的狀態(tài)，使它的顯示值可以直接地表示被測(cè)物體的溫度的情況。一般來說，它的測(cè)量的精度是比較高的。在一定的溫度內(nèi)，它甚至能夠測(cè)量出物體內(nèi)部的溫度的分別情況。本實(shí)施例中選用煙臺(tái)涌鑫五金WRNK-191K型L300及WRN-520直角500*400。
[0034]流量控制器:是一種直觀簡(jiǎn)便的流量調(diào)節(jié)控制裝置，管網(wǎng)中應(yīng)用自控式流量控制閥可直接根據(jù)設(shè)計(jì)來設(shè)定流量，閥門可在水作用下，自動(dòng)消除管線的剩余壓頭及壓力波動(dòng)所引起的流量偏差，無論系統(tǒng)壓力怎樣變化均保持設(shè)定流量不變，該閥這些功能使管網(wǎng)流量調(diào)節(jié)一次完成，把調(diào)網(wǎng)工作變?yōu)楹?jiǎn)單的流量分配，有效的解決管網(wǎng)的水力失調(diào)。自力式流量控制閥主要應(yīng)用于集中供熱(冷)等水系統(tǒng)中，使管網(wǎng)流量按需分配，消除水系統(tǒng)水力失調(diào)，解決冷熱不均問題，可節(jié)能、節(jié)電15% -20%，本實(shí)施例選用KEYENCE FD-M系列流體非接觸型電極電磁式流量傳感器。
[0035]電磁閥選用KEYENCE通用型數(shù)字接觸式傳感器GT系列；
[0036]電磁閥控制器:電磁閥的控制可采用編程控制器PLC、單片機(jī)、工控機(jī)等，本實(shí)施例采用的是北京多維精控TPC8-8TD型電磁閥控制器。
[0037]本發(fā)明的溫度實(shí)時(shí)控制方法，包括以下步驟:
[0038]I】模具設(shè)計(jì)階段，使用現(xiàn)行模流分析軟件FL0W3D、ANYCAST、PROCAST等任何一種對(duì)模具進(jìn)行成型模擬，確認(rèn)模具的溫度異常區(qū)域；模具與所鑄鋁合金件形狀相匹配；
[0039]2】在模具的溫度異常區(qū)域根據(jù)冷卻方案布置冷卻水管，進(jìn)行冷卻，在冷卻水管的管路上追加電磁閥；同時(shí)對(duì)模具的溫度異常區(qū)域追加溫度測(cè)定傳感器；將溫度傳感器的輸出端與流量控制器的輸入端相連，流量控制器的輸出端與電磁閥的流量控制輸入端相連，電磁閥控制器的輸出端連接至電磁閥的開閉信號(hào)控制端；[0040]3】鑄造試生產(chǎn)階段，對(duì)追加的全部溫度測(cè)定傳感器進(jìn)行記錄，做溫度曲線分析，確認(rèn)鋁水在模具內(nèi)整個(gè)升溫與降溫的過程，匯總出溫度異常區(qū)域不會(huì)產(chǎn)生因溫度引起的不合格現(xiàn)象的合格溫度區(qū)間；
[0041]4】鑄造批量生產(chǎn)時(shí)，將合格溫度區(qū)間輸入至流量控制器，流量控制器將溫度傳感器測(cè)定的實(shí)時(shí)溫度與合格溫度區(qū)間進(jìn)行比對(duì)，如果溫度傳感器測(cè)定的實(shí)時(shí)溫度在合格溫度區(qū)間之內(nèi)，則電磁閥關(guān)閉；如果溫度傳感器測(cè)定的實(shí)時(shí)溫度在合格溫度區(qū)間之外，流量控制器判斷需要通過冷卻水管的流量，并將流量值發(fā)送給電磁閥的流量控制輸入端，電磁閥打開，電磁閥打開和關(guān)閉的時(shí)間由電磁閥控制器根據(jù)合模信號(hào)確定。
[0042]本方法通過模流分 析軟件分析出模具的溫度異常區(qū)域，在溫度異常區(qū)域設(shè)置溫度傳感器，不但滿足模具設(shè)計(jì)上的布點(diǎn)要求，又可直接呈現(xiàn)鋁水凝固趨向，使得生產(chǎn)可視化，避免反復(fù)推敲與試驗(yàn)，極大節(jié)省了試制成本，在批量生產(chǎn)中更能保證產(chǎn)品的合格率?？蛇m用于鋁合金高壓鑄造、低壓鑄造、重力鑄造生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括溫度測(cè)定傳感器、流量控制器、電磁閥控制器以及電磁閥； 所述溫度測(cè)定傳感器位于模具的溫度異常區(qū)域；所述電磁閥位于冷卻水管的管路之中； 所述溫度測(cè)定傳感器的輸出端連接至流量控制器的輸入端，流量控制器的輸出端連接至電磁閥的流量控制輸入端，電磁閥控制器的輸出端連接至電磁閥的開閉信號(hào)控制端；所述溫度測(cè)定傳感器將測(cè)得的溫度輸出給流量控制器，流量控制器根據(jù)溫度合格范圍判斷需要通過冷卻水管的流量，并將流量值發(fā)送給電磁閥的流量控制輸入端； 所述電磁閥控制器根據(jù)合模信號(hào)確定電磁閥開通和關(guān)閉的時(shí)間，將開通和關(guān)閉的時(shí)間信號(hào)發(fā)送給電磁閥的開閉信號(hào)控制端； 所述冷卻水管將冷卻水引至模具的溫度異常區(qū)域內(nèi)按照模具冷卻方案進(jìn)行冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻水管包括至少兩個(gè)不同的支路，所述電磁閥為兩個(gè)，分別位于冷卻水管的兩個(gè)不同支路之中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于:其中一個(gè)電磁閥每小時(shí)最大流入量為500-600L,另一個(gè)電磁閥每小時(shí)最小流入量為30-50L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于: 電磁閥選用KEYENCE通用型數(shù)字接觸式傳感器GT系列； 溫度測(cè)定傳感器選用接觸式溫度傳感器； 流量控制器選用流體非接觸型電極電磁式流量傳感器； 電磁閥控制器選用北京多維精控TPC8-8TD型電磁閥控制器。
5.一種提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于:包括以下步驟: I】模具設(shè)計(jì)階段，使用模流分析軟件對(duì)模具進(jìn)行成型模擬，確認(rèn)模具的溫度異常區(qū)域；所述模具與所鑄鋁合金件形狀相匹配； 2】在模具的溫度異常區(qū)域根據(jù)冷卻方案布置冷卻水管，進(jìn)行冷卻，在冷卻水管的管路上追加電磁閥；同時(shí)對(duì)模具的溫度異常區(qū)域追加溫度測(cè)定傳感器；將溫度傳感器的輸出端與流量控制器的輸入端相連，流量控制器的輸出端與電磁閥的流量控制輸入端相連，電磁閥控制器的輸出端連接至電磁閥的開閉信號(hào)控制端； 3】鑄造試生產(chǎn)階段，對(duì)追加的全部溫度測(cè)定傳感器進(jìn)行記錄，做溫度曲線分析，確定溫度異常區(qū)域不會(huì)產(chǎn)生因溫度引起的不合格現(xiàn)象的合格溫度區(qū)間； 4】鑄造批量生產(chǎn)時(shí)，將合格溫度區(qū)間輸入至流量控制器，流量控制器將溫度傳感器測(cè)定的實(shí)時(shí)溫度與合格溫度區(qū)間進(jìn)行比對(duì)，如果溫度傳感器測(cè)定的實(shí)時(shí)溫度在合格溫度區(qū)間之內(nèi)，則電磁閥關(guān)閉；如果溫度傳感器測(cè)定的實(shí)時(shí)溫度在合格溫度區(qū)間之外，則電磁閥打開，電磁閥打開和關(guān)閉的時(shí)間由電磁閥控制器根據(jù)合模信號(hào)確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于:所述模流分析軟件為FL0W3D、ANYCAST、PROCAST中任何一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于:所述電磁閥選用KEYENCE通用型數(shù)字接觸式傳感器GT系列。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于:溫度測(cè)定傳感器選用接觸式溫度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于:流量控制器選用流體非接觸型電極電磁式流量傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的提高鋁合金件鑄造質(zhì)量的溫度實(shí)時(shí)控制方法，其特征在于:電磁閥控制器北 京多維精控TPC8-8TD型電磁閥控制器。
【文檔編號(hào)】B22D27/04GK103978190SQ201410250320
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】陳國(guó)慶 申請(qǐng)人:煙臺(tái)三和汽車零部件有限公司