專利名稱：連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于在對(duì)金屬進(jìn)行精煉的同時(shí)，完成產(chǎn)品整體熔鑄成型的設(shè)備，特別涉及一種連續(xù)作業(yè)的曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備。
在各種軸類件中，曲軸是一種外形復(fù)雜、機(jī)械性能要求高的零件。目前，工業(yè)生產(chǎn)廣泛采用著球墨鑄鐵鑄造成型或鋼材的全纖維模鍛成型方法制造各種曲軸毛坯。鑄、鍛技術(shù)設(shè)備投資大，材料、能源消耗多，環(huán)境污染重，且產(chǎn)品的先天隱患難以消除。近年來(lái)，出現(xiàn)了電渣熔鑄曲軸一步整體成型方法及設(shè)備，例如，使用中國(guó)專利“86108925改進(jìn)的一次成型曲軸電渣熔鑄設(shè)備”已能生產(chǎn)出內(nèi)在質(zhì)量不低于模鍛曲軸的電渣熔鑄曲軸毛坯。明顯地克服了鑄、鍛產(chǎn)品易出現(xiàn)的缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)設(shè)備由模架支柱、模體、送料機(jī)構(gòu)、自耗電極、底電極、水冷主結(jié)晶器組成，利用水冷主結(jié)晶器與模體的旋轉(zhuǎn)，滑移，在逐步形成形腔形狀的同時(shí)，連續(xù)熔鑄，同時(shí)不斷改變形腔形狀，達(dá)到復(fù)合變形成型，當(dāng)水冷主結(jié)晶器與模體的旋轉(zhuǎn)、滑移改變形腔形狀完畢，曲軸毛坯一次整體成型完成。但是，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備靠人工、憑經(jīng)驗(yàn)操作滑動(dòng)模塊使曲拐成型時(shí)，不能保障安全，易出事故；產(chǎn)品毛坯周邊熔渣結(jié)殼不均，造成尺寸離散性大，不能直接與后道機(jī)加工接軌；單體間作式生產(chǎn)效率低，材料、能源、工時(shí)浪費(fèi)大，多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，模具費(fèi)投資大。錘鑿杠撬式開模不但毀模，而且文明程度差。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的不足，解決現(xiàn)有設(shè)備安全性差、效率低、產(chǎn)品尺寸離散性大的問題，采用定量控制生產(chǎn)過程中的電、渣、水、模四大參量，獲得可再現(xiàn)的結(jié)晶溫度場(chǎng)，準(zhǔn)確判定界面坐標(biāo)和曲拐成型時(shí)機(jī)，以達(dá)到連續(xù)熔鑄作業(yè)，產(chǎn)品尺寸近凈成型，保障生產(chǎn)安全，提高效率和產(chǎn)品一致性。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備，包括(1)主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，(2)供料系統(tǒng)，(3)電源系統(tǒng)，(4)模具及運(yùn)行系統(tǒng)，(5)取運(yùn)工件系統(tǒng)，(6)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，(7)控制系統(tǒng)，其具體結(jié)構(gòu)構(gòu)造是
(1)主體結(jié)構(gòu)由環(huán)臺(tái)型機(jī)座、升降臺(tái)、上轉(zhuǎn)臺(tái)、下轉(zhuǎn)臺(tái)和四立柱支承架組成，機(jī)座為環(huán)臺(tái)形空心板式結(jié)構(gòu)，周邊對(duì)應(yīng)各模具單元設(shè)透明排水箱，機(jī)座上設(shè)2-4個(gè)液壓升降立柱，液壓升降立柱頂設(shè)升降臺(tái)，升降臺(tái)下方設(shè)上轉(zhuǎn)臺(tái)，機(jī)座的上表面是板式環(huán)形基臺(tái)，環(huán)形基臺(tái)下面對(duì)中設(shè)置下轉(zhuǎn)臺(tái)，下轉(zhuǎn)臺(tái)下面設(shè)置四立柱支承架。
(2)供料系統(tǒng)，由自耗電極送接機(jī)構(gòu)、自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)及與其同步運(yùn)行的恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)組成，自耗電極送接機(jī)構(gòu)設(shè)置在自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的上方和側(cè)邊，自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)置在升降臺(tái)上居中位置，兩個(gè)恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)懸掛設(shè)置在上轉(zhuǎn)臺(tái)下方。
(3)電源系統(tǒng)，由上電極、自動(dòng)交替工作的雙底電極、電源變壓器組成，上電極絕緣懸掛設(shè)置在自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)下方，在四立柱支承架的其中兩根立柱上各設(shè)一個(gè)底電極，每個(gè)底電極設(shè)有按程序自動(dòng)升降，伸出、加緊，松開、退回的機(jī)構(gòu)。
(4)模具及運(yùn)行系統(tǒng)，由積木式模具系統(tǒng)及保證模具系統(tǒng)中各模具單元進(jìn)行三維空間程序運(yùn)動(dòng)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括主體結(jié)構(gòu)的機(jī)座、升降臺(tái)、上轉(zhuǎn)臺(tái)、下轉(zhuǎn)臺(tái)、雙臂下垂式機(jī)械手及開模機(jī)，上轉(zhuǎn)臺(tái)下設(shè)與其固定懸掛連接的雙臂下垂式機(jī)械手，基臺(tái)的環(huán)面上依序停放等待工作的各模具單元，下轉(zhuǎn)臺(tái)上固連開模機(jī)，開模機(jī)上對(duì)稱設(shè)置每邊兩個(gè)液壓開模頭，開模頭上支承、定位處于工作狀態(tài)的各層模具，在開模機(jī)的內(nèi)側(cè)與開模頭呈90°布局，設(shè)兩個(gè)小型自動(dòng)進(jìn)退的砂輪機(jī)構(gòu)，用于在底電極交替前在下轉(zhuǎn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)工件上底電極夾持區(qū)域清除渣殼及磨削整形工作。
(5)取運(yùn)工件系統(tǒng)，由切割槍、取工件機(jī)械手、工件輸送機(jī)組成，在開模機(jī)下面的四立柱支承架外側(cè)設(shè)取工件機(jī)械手，在每個(gè)底電極下面設(shè)氣割槍，氣割槍與底電極之間有帶水冷腔的底電極鉗形支架、隔離保護(hù)，在四立柱支架的底部設(shè)錐形漏斗與傳送帶組成收運(yùn)渣殼裝置。
(6)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，由變頻調(diào)速恒壓可調(diào)供水裝置、軟管網(wǎng)、接頭、透明排水箱、電控閥、各信號(hào)傳感器及顯示儀表與各模具單元中的結(jié)晶器連通后組成，透明排水箱設(shè)置在立柱結(jié)構(gòu)的機(jī)座內(nèi)。
(7)控制系統(tǒng)，采用現(xiàn)有技術(shù)，由總控制臺(tái)(包括小型計(jì)算機(jī)工作站，電源配電柜，驅(qū)動(dòng)循環(huán)冷卻水的變頻調(diào)速控制柜，驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)控制柜，攝像機(jī)監(jiān)視器，打印記錄裝置，自動(dòng)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，供手動(dòng)操作時(shí)觀察各參變量如電壓、電流、功率、流量、壓力、溫度、進(jìn)給速度、進(jìn)給量、熔化速度、熔化量、補(bǔ)渣速度、補(bǔ)渣量的數(shù)字儀表)、計(jì)算機(jī)輸出輸入接口、監(jiān)測(cè)各參變量的信號(hào)傳感器及各線路配套件組成。
如上所述的自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)為彈簧滾輪壓緊傳動(dòng)形式，它由裝主動(dòng)輪組的機(jī)架與裝從動(dòng)輪組的壓架及壓緊彈簧、螺桿、配套標(biāo)準(zhǔn)件組成滾輪機(jī)構(gòu)，用于夾持住自耗電極；在機(jī)架上設(shè)豎直Z向電機(jī)及無(wú)極調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)滾輪機(jī)構(gòu)夾持自耗電極給進(jìn)或退出運(yùn)動(dòng)；在Z向電機(jī)的輸出軸上設(shè)轉(zhuǎn)速傳感器，在機(jī)架下方依次設(shè)水平X向、Y向調(diào)整底座，在調(diào)整底座上分別設(shè)X、Y微調(diào)電機(jī)及無(wú)極調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置，在各微調(diào)電機(jī)主軸上設(shè)轉(zhuǎn)速傳感器；在調(diào)整底座與升降臺(tái)之間設(shè)有壓力傳感器支承，進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，計(jì)量自耗電極的熔化速度及熔化量。
在自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的下方設(shè)與機(jī)體絕緣懸掛連接的上電極，自耗電極通過與上電極的可靠接觸式滑動(dòng)配合后，插入模具系統(tǒng)成形腔的熔化渣池中，在恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)的配合下，使其熔化端與金屬熔池的表面保持程序規(guī)定的距離hR(t)，從而建立正常的電渣熔鑄生產(chǎn)過程；自耗電極靠X、Y向調(diào)整機(jī)構(gòu)根據(jù)熔鑄過程的需要，調(diào)整溫度場(chǎng)中心位置的平面坐標(biāo)，同時(shí)確保防止自耗電極與成形腔壁面接觸短路的安全距離；X、Y、Z向的速度、距離、壓力傳感器信號(hào)線路與計(jì)算機(jī)接口連接，計(jì)算機(jī)處理后的各放大指令信號(hào)通過輸出接口傳給各伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
設(shè)置在自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)上方和側(cè)邊的自耗電極送接機(jī)構(gòu)由送料電梯、升降柱、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和上下雙轉(zhuǎn)臂續(xù)接機(jī)構(gòu)組成，上臂上設(shè)電動(dòng)三爪夾頭定力矩?cái)Q緊和松開機(jī)構(gòu)，下臂上設(shè)液壓鉗；在需要續(xù)接自耗電極時(shí)，雙轉(zhuǎn)臂從電梯上將待續(xù)接自耗電極夾住、提升、旋轉(zhuǎn)到與進(jìn)給中的自耗電極同軸位置后，下臂上的液壓鉗松開，致使待接電極在鉗中可以自由旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)的導(dǎo)向扶持狀態(tài)，這時(shí)三爪夾頭夾持待接電極隨升降柱下降插入裝在自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)上面的導(dǎo)向錐筒中；完成對(duì)心后，電動(dòng)三爪夾頭持續(xù)接的自耗電極與進(jìn)給中的自耗電極同步下降的同時(shí)，擰緊螺紋接頭，完成續(xù)接動(dòng)作，隨之松開機(jī)構(gòu)打開三爪夾頭、雙轉(zhuǎn)臂歸位待命。
恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)由溫控貯渣箱、螺旋加渣機(jī)組成，溫控貯渣箱與上轉(zhuǎn)臺(tái)之間由壓力傳感器支承，螺旋加渣機(jī)導(dǎo)流管嘴靠近自耗電極對(duì)準(zhǔn)模具系統(tǒng)成型腔頂口，對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)隨上轉(zhuǎn)臺(tái)往復(fù)定角轉(zhuǎn)動(dòng)使過程補(bǔ)渣均勻注入。壓力傳感器及螺旋加渣機(jī)的控制電路與計(jì)算機(jī)接口連接。
積木式模具系統(tǒng)可分為兩種組合形式一種組合形式是由一組底層模具、一組頂層模具、三層相同形腔、帶有滑動(dòng)模塊液壓曲拐成型機(jī)構(gòu)的模具組成；另一種組合形式是由一組底層模具、一組頂層模具、三組帶有層間相對(duì)位移機(jī)構(gòu)的模具組成。每層模具為一組，每組由兩個(gè)模具單元對(duì)開組成，每個(gè)模具單元由外模與結(jié)晶器及輔件組成，每個(gè)模具單元中的結(jié)晶器可設(shè)一個(gè)或幾個(gè)，用幾個(gè)結(jié)晶器積木式組合成一個(gè)模具單元時(shí)，可按溫度場(chǎng)的區(qū)劃對(duì)應(yīng)設(shè)置。
在連作式生產(chǎn)過程中，模具系統(tǒng)中的每個(gè)模具單元的三維空間程控運(yùn)動(dòng)是靠模具運(yùn)行系統(tǒng)(機(jī)座、升降臺(tái)、雙臂下垂式機(jī)械手及開模機(jī))在計(jì)算機(jī)的控制下，協(xié)同動(dòng)作實(shí)現(xiàn)自下而上地依序開模、等待、提升、旋轉(zhuǎn)、合模、對(duì)位、安放、下降程控運(yùn)動(dòng)。
第一種模具組合方式曲拐部位的成形靠每組模具上自身配置的滑動(dòng)模塊及小型液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
第二種模具組合方式曲拐部位的成形靠設(shè)在各組模具中的層間相對(duì)位移機(jī)構(gòu)完成。
為了準(zhǔn)確判定曲軸曲拐部位成形時(shí)機(jī)，設(shè)置了由計(jì)算機(jī)與自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)、恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速、壓力傳感器構(gòu)成的自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置，用于金屬溶池液面動(dòng)態(tài)坐標(biāo)Z(t)的判定和顯示。同時(shí)，為了精確判定關(guān)鍵“界面”(界面指熔化渣池與金屬熔池的交界面)，各曲拐的下沿坐標(biāo)Zn(n＝1、2…n)，又單獨(dú)在各主結(jié)晶器壁面的方便處設(shè)判定、顯示Zn的電壓或電流歸“0”裝置。該裝置由插入結(jié)晶器成形腔并與結(jié)晶器絕緣的導(dǎo)電探頭、設(shè)在總控制臺(tái)上的電流或電壓表、計(jì)算機(jī)和底電極連接構(gòu)成。當(dāng)Z(t)＝Zn(n＝1、2、…n)時(shí)，電流或電壓短路歸“0”，計(jì)算機(jī)控制各曲拐成形機(jī)構(gòu)準(zhǔn)時(shí)、正確動(dòng)作，雙保險(xiǎn)地實(shí)現(xiàn)各曲拐的安全成形。
在支承開模機(jī)的下轉(zhuǎn)臺(tái)下面設(shè)四立柱支承架，架頂為支承下轉(zhuǎn)臺(tái)的支承環(huán)，支承環(huán)與下轉(zhuǎn)臺(tái)之間用錐形軸承連接配合，驅(qū)動(dòng)開模機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)及無(wú)極變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在四立柱支承架的外側(cè)；在四立柱支承架的單邊兩個(gè)立柱上各設(shè)兩條直線滾動(dòng)付，兩個(gè)交替工作的底電極分別通過滾動(dòng)付安裝在各自的立柱上，在底電極升降底座上設(shè)絲杠螺孔，底電極升降絲杠穿過螺孔后其頂端鉸接在支承環(huán)下面，下端安裝驅(qū)動(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)齒輪通過無(wú)極調(diào)速機(jī)構(gòu)與安裝在基礎(chǔ)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，在各電機(jī)軸上安裝速度傳感器、信號(hào)線路及放大指令線路通過接口與計(jì)算機(jī)連接。在底電極升降底座上固定連接液壓驅(qū)動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)，四連桿機(jī)構(gòu)的另一端設(shè)底電極支架板，在底電極支架板上端設(shè)鉗式水冷底電極支座，其鉗臂有空心水冷腔，通過循環(huán)冷卻水對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，在鉗式水冷底電極支座上涂附絕緣涂層，兩瓣底電極通過絕緣涂層的隔離、固定連接在鉗式水冷底電極支座上，構(gòu)成間接水冷式底電極，底電極通過軟網(wǎng)、紫銅排與電源變壓器的輸出端接通。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的特征是水源為變頻調(diào)速恒壓可調(diào)供水裝置，其供水總管上設(shè)流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器。供水總管分兩路其中一路負(fù)責(zé)給壓力貯水罐供水，使其保持常備壓力水量，專為出現(xiàn)異常停電時(shí)保護(hù)模具之用，因此，壓力貯水罐上設(shè)壓力傳感器、液位計(jì)，壓力貯水罐出口管通過安裝在總控臺(tái)上的手動(dòng)球閥與模具系統(tǒng)的供水管路連通；另一路分為多個(gè)支路(支路數(shù)≥模具系統(tǒng)中結(jié)晶器、滑動(dòng)模塊或位移層及底電極支座水冷腔的個(gè)數(shù))，每個(gè)支路上設(shè)流量、壓力傳感器，并通過電控閥門、軟管、接頭與各水冷腔的進(jìn)口連通，各水冷腔的出水口通過軟管、接頭與對(duì)應(yīng)的透明排水箱入口連通，在透明排水箱的入口內(nèi)設(shè)監(jiān)測(cè)出水溫度的測(cè)溫傳感器，在透明排水箱側(cè)壁上標(biāo)有水位刻度，便于肉眼觀測(cè)排水工況，透明排水箱的出口與排水總管連通。排水總管導(dǎo)入總貯水池，總貯水池設(shè)防塵、散熱、過濾裝置。在各水冷腔主工作面的特征區(qū)(高溫區(qū))設(shè)溫度傳感器。在各主結(jié)晶器密封堵蓋上開設(shè)密封透明觀察窗、裝安全氣門。各流量、壓力、溫度、液位信號(hào)傳感器及各電控閥門的執(zhí)行回路通過接口與計(jì)算機(jī)連通，組成實(shí)施“按需分配，定量供給”水制度的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
本發(fā)明的生產(chǎn)運(yùn)行方法是(1)準(zhǔn)備階段自耗電極送接機(jī)構(gòu)、自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)裝定自耗電極至開機(jī)前狀態(tài)；恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)的溫控系統(tǒng)啟動(dòng)，將渣系預(yù)熱到設(shè)定溫度；雙臂下垂式機(jī)械手將初始工作的三層模具安放在初始位置的開模機(jī)上；底電極夾持好初始引弧棒上升與底模成形腔底孔對(duì)中接觸配合(與底電極上端面配合裝有耐熱阻燃絕緣薄板，其外圓直徑大于底模成形腔的底孔直徑)；初始熔渣裝置適時(shí)啟動(dòng)準(zhǔn)備熔化渣液。
(2)連作式生產(chǎn)階段循環(huán)冷卻水系統(tǒng)啟動(dòng)，對(duì)開模機(jī)上各模層以“按需分配，定量供給”的水制度分別供給冷卻水，隨之初始熔渣裝置將備好的渣液定量注入模具成型腔，并及時(shí)啟動(dòng)電源系統(tǒng)，穩(wěn)步建立起電渣過程；電渣過程建立時(shí)，各系統(tǒng)及相關(guān)輔助裝置進(jìn)入程控工作狀態(tài)，首先由自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)和恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)根據(jù)模具系統(tǒng)成形腔已知容積的變化率及與其相應(yīng)的所需電功率變化率的要求，由計(jì)算機(jī)控制自耗電極的進(jìn)給速度、進(jìn)給量，過程補(bǔ)渣速度、補(bǔ)渣量，使過程補(bǔ)渣保證設(shè)定的最佳渣池深度H(t)范圍，使自耗電極浸入渣池的深度hQ(t)保持穩(wěn)定的埋弧工作，使自耗電極熔化端與金屬溶池液面的距離hR(t)(決定渣阻熱源的關(guān)鍵值)實(shí)現(xiàn)定量控制下，可再現(xiàn)的最佳距離變化曲線，由此奠定連作式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。當(dāng)Z(t)＝Zn(n＝1、2、…n)曲拐成形時(shí)機(jī)出現(xiàn)時(shí)，計(jì)算機(jī)控制各模層上的液壓曲拐成形機(jī)構(gòu)平穩(wěn)啟動(dòng)，安全、準(zhǔn)確地完成各曲拐的成形。當(dāng)Z(t)升入自下而上數(shù)第三層模腔時(shí)，雙臂下垂式機(jī)械手從機(jī)座上把第四層模具兩個(gè)模具單元夾住、提升、旋轉(zhuǎn)、對(duì)位、合模、安放在第三層模具的頂上后脫開，然后隨上轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)至第二層模具單元后面的設(shè)定位置，雙臂下垂式機(jī)械手上的夾持工作頭及開鎖頂桿分別工作，由夾持工作頭負(fù)責(zé)夾持住第二層模具，并給以靜支撐力，開鎖頂桿負(fù)責(zé)頂開第一層模具兩個(gè)模具單元的鎖定裝置，頂開后開鎖頂桿自動(dòng)退回。同時(shí)開模機(jī)將第一層模具的兩個(gè)模具單元打開，送到環(huán)形基臺(tái)上的等待工作位置。完成第一層開模工作后，開模機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)至下一個(gè)支撐位置，升降臺(tái)及底電極同步平穩(wěn)下降，把下垂式機(jī)械手靜力支撐的工作中的各模層就位在開模機(jī)上，就位后雙臂下垂式機(jī)械手脫開，升降臺(tái)平穩(wěn)上升到原高度，升降臺(tái)上升的過程中自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度疊加升降臺(tái)的上升速度。在升降臺(tái)上升的過程中上轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)下垂式機(jī)械手轉(zhuǎn)至下一個(gè)搬模方位，升降臺(tái)歸位后，下垂式機(jī)械手按時(shí)將等待中的下一層兩個(gè)模具單元放到工作位置。以此類推，模具及運(yùn)行系統(tǒng)按程控進(jìn)行連作式生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)。
雙底電極交替工作程序是當(dāng)進(jìn)入第二個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)周期開模機(jī)打開底層模具后，升降臺(tái)平穩(wěn)下降的過程中，需在下降途中暫停在規(guī)定高度上。這時(shí)設(shè)在下轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)側(cè)的兩個(gè)小型砂輪機(jī)構(gòu)伸出，在隨開模機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，把產(chǎn)品上將被交替的底電極夾持區(qū)域上的渣殼清除并輕磨整形，清理工作完成后，小型砂輪機(jī)構(gòu)退回原位，開模機(jī)停在規(guī)定支撐位置，升降臺(tái)繼續(xù)下降把工作中的模層安放在開模機(jī)上。取工件機(jī)械手的上、下臂依次伸出，其下臂與底電極同步下降完成夾持工件動(dòng)作，底電極交替工作完成，氣割槍切取工件，取工件機(jī)械手下降，旋轉(zhuǎn)將工件放在輸送機(jī)支架上。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本技術(shù)設(shè)備采用模具系統(tǒng)的優(yōu)化組合方式及自下而上依次脫模和各模具單元按程序三自由度運(yùn)動(dòng)方法，比現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備節(jié)省模具費(fèi)用30-50％，曲軸的拐數(shù)越多，產(chǎn)品的尺寸重量越大，節(jié)省的模具費(fèi)用越多；本技術(shù)設(shè)備由于實(shí)施“按需分配，定量供給”的冷卻水制度，可節(jié)省能耗30％左右；本技術(shù)設(shè)備采用自耗電極的進(jìn)給與過程補(bǔ)渣同步按程序自動(dòng)運(yùn)行，比現(xiàn)有技術(shù)用一人手動(dòng)進(jìn)給自耗電極，另一人手動(dòng)補(bǔ)渣的方式，可準(zhǔn)確控制渣池深度H(t)及自耗電極端頭至界面的距離hR(t)，排除人為因素對(duì)電渣過程的隨機(jī)干擾，使電渣過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的定量狀態(tài)；本技術(shù)設(shè)備采用模具運(yùn)行系統(tǒng)操作各模具單元自動(dòng)進(jìn)行三維空間運(yùn)動(dòng)，比現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備用2-4人掄大錘砸開模具的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)模具壽命；本技術(shù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)電、渣、水、模四大參量的定量控制，使結(jié)晶溫度場(chǎng)具有再現(xiàn)性，從而可明顯提高產(chǎn)品的尺寸及內(nèi)部組織的一致性；本技術(shù)設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備以生產(chǎn)一萬(wàn)根6V汽車曲軸毛坯相比，原料可節(jié)省90噸，電力可節(jié)省27萬(wàn)度，模具費(fèi)可節(jié)省30-50％，勞動(dòng)力可節(jié)省90％以上，生產(chǎn)效率可提高一倍。本技術(shù)設(shè)備與模鍛設(shè)備相比，建相同規(guī)模生產(chǎn)線(每三分鐘生產(chǎn)一根汽車曲軸毛坯的能力)設(shè)備投資可節(jié)省2/3，電力可節(jié)省30％左右，場(chǎng)地、廠房節(jié)省30％以上，勞動(dòng)力可節(jié)省20％以上，產(chǎn)品的綜合性能和使用壽命可提高30％左右，勞動(dòng)環(huán)境可實(shí)現(xiàn)高度文明。對(duì)于中、大馬力柴油發(fā)動(dòng)機(jī)所需曲軸及軸類件產(chǎn)品(如坦克、自行火炮、戰(zhàn)車、內(nèi)燃機(jī)車、重型載重車、礦山機(jī)械、艦艇及輪船等)采用本技術(shù)設(shè)備與現(xiàn)有鍛造技術(shù)設(shè)備相比，設(shè)備投資可節(jié)省2/3以上，能耗節(jié)省15％以上，材料及后道機(jī)械加工工時(shí)及設(shè)備損耗可節(jié)省25％以上，產(chǎn)品的機(jī)械性能及使用壽命可提高30％左右。本發(fā)明適用于各種曲軸及軸類件的連作、近凈成型毛坯。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述

圖1是連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖；圖3.是自耗電極送接機(jī)構(gòu)示意圖；圖4.是恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)示意圖；圖5.是滑動(dòng)模塊擠入式模具系統(tǒng)的組成示意圖6是圖5的B-B視7是層間相對(duì)位移式模具系統(tǒng)的組成示意圖；圖8是圖7的C-C視9是雙底電極機(jī)構(gòu)示意圖；圖10是圖9的頂視局部剖視11是模具成型腔中滑塊式曲拐成型工作示意圖；圖12是取工件機(jī)械手示意圖；圖13是圖12的局部視14是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)示意圖。
由圖1可見，本發(fā)明作為一種連作式曲軸及軸類件的電渣溶鑄近凈成型設(shè)備由七個(gè)系統(tǒng)及輔助裝置(包括水激除塵中和濾氣裝置、收運(yùn)渣殼裝置、初始溶渣裝置、非自耗電極補(bǔ)救殘品裝置等)組成，其中七個(gè)系統(tǒng)是主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括環(huán)臺(tái)形機(jī)座(10)，板式環(huán)形基臺(tái)(14)、升降臺(tái)(11)，上轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)(12)，下轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)(15)，四立柱支承架(4)組成。
供料系統(tǒng)包括自耗電極送接機(jī)構(gòu)(1)，自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)(2)，恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)(3)組成。
電源系統(tǒng)包括；上電極(7)，底電極A及執(zhí)行機(jī)構(gòu)(6)，底電機(jī)A’及執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)，電源變壓器及連接電纜、銅排等(注圖中未示出)。
模具及運(yùn)行系統(tǒng)包括積木式模具系統(tǒng)中處于工作狀態(tài)的三層模具(8)，處于等待狀態(tài)的各模具單元(9)，雙臂下垂式機(jī)械手(13)，開模機(jī)(15)(注與下轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)同用一個(gè)序號(hào))，(13)和(15)的驅(qū)動(dòng)裝置及各運(yùn)動(dòng)信號(hào)傳感器、線路、接口(注圖中未示出)組成。
取運(yùn)工件系統(tǒng)包括切割槍(17)、(18)，取工件機(jī)械手(16)，(17)、(18)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(注圖中未示出)，裝在(16)、(17)、(18)上的各運(yùn)動(dòng)信號(hào)傳感器、電纜、接口(注圖中未示出)組成。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括變頻調(diào)速恒壓可調(diào)供水裝置，軟管網(wǎng)、接頭、透明排水箱(圖中未編號(hào))電控閥，壓力、流量、溫度傳感器及顯示儀表與模具系統(tǒng)中各模具單元連通后組成(注圖中未示出)，備用壓力貯水罐(26)。
控制系統(tǒng)包括電磁屏蔽室(19)，總控制臺(tái)(20)，各路傳感器信號(hào)對(duì)計(jì)算機(jī)的輸入接口及計(jì)算機(jī)控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的指令輸出接口(注；圖中未示出)。
輔助裝置包括；攝像機(jī)(21)，水激除塵中和濾氣裝置(22)，收運(yùn)渣殼裝置(23)，液壓源裝置(24)，氣壓源裝置(25)，初始溶渣裝置、非自耗電極補(bǔ)救殘品(指因意外停電造成的殘品)裝置(注圖中未示出)。
由圖2可見，自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的Z向進(jìn)退機(jī)構(gòu)由機(jī)架(27)、壓架(28)、裝在(27)上的主動(dòng)輪組(29)、裝在(28)上的從動(dòng)輪組(46)、用夾緊彈簧組件(30)，將自耗電極(41)壓緊至使(41)在(27)和(28)之間滾壓進(jìn)退自如，不產(chǎn)生滑動(dòng)的合適程度。主動(dòng)輪組用傳動(dòng)鏈(31)連接，并通過傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)(32)、(33)與Z向進(jìn)退電機(jī)(35)連接，在(35)上設(shè)監(jiān)測(cè)進(jìn)退速度的傳感器(34)，在生產(chǎn)過程中由(34)取得的速度信號(hào)經(jīng)放大器放大后進(jìn)行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，再由計(jì)算機(jī)處理后，輸出D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換指令信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行Z向進(jìn)退的程序運(yùn)動(dòng)。X向調(diào)整裝置由X向底座(39)、連接(27)與(39)的直線滾動(dòng)付(36)，裝在(39)上的X向調(diào)整電機(jī)、變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(45)及監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的信號(hào)傳感器(注圖中未示出)組成。Y向調(diào)整裝置由Y向底座(44)，連接(39)與(44)的直線滾動(dòng)付(37)，裝在(44)上的Y向調(diào)整電機(jī)、變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(40)及監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的信號(hào)傳感器(注圖中未示出)組成。
為了監(jiān)測(cè)自耗電極的動(dòng)態(tài)熔化速度及熔化量，準(zhǔn)確顯示Z(t)值，在(44)與升降臺(tái)(11)之間設(shè)壓力傳感器組(38)和(43)，壓力傳感器信號(hào)經(jīng)放大器放大，進(jìn)行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)計(jì)算機(jī)對(duì)熔化速度、熔化量、模具系統(tǒng)成形腔已知容積量、過程補(bǔ)渣量、結(jié)殼消耗量計(jì)算處理后，得出Z(t)值，用動(dòng)畫技術(shù)顯示在監(jiān)視器上，當(dāng)Z(t)＝Zn(n＝1、2、…n)時(shí)，發(fā)出曲拐成型指令，控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成曲軸曲拐部位的安全成形。
在機(jī)架(27)的下面，通過絕緣萬(wàn)向支架(42)與上電極(7)懸掛連接。在機(jī)架(27)的上面與(27)固連螺接自耗電極的導(dǎo)向筒(47)。
由圖3可見，自耗電極送接機(jī)構(gòu)由兩部分組成其中(48)～(56)為雙臂續(xù)接部分，(57)～(61)為提升運(yùn)送部分。它們的程控運(yùn)行情況是送料電梯(59)在行程開關(guān)(注圖中未示出)的控制下，沿導(dǎo)軌柱(57)將就位在旋轉(zhuǎn)料架(61)上的自耗電極(41)提升到規(guī)定高度，(61)在步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置(60)的驅(qū)動(dòng)下，依序?qū)⒆院碾姌O(41)旋轉(zhuǎn)至待夾持位置。(57)與圖1所示升降臺(tái)通過Z向滑動(dòng)連接的導(dǎo)軌付(58)連接。這時(shí)，液壓驅(qū)動(dòng)的升降柱(56)在行程開關(guān)(注圖中未示出)的控制下，帶動(dòng)(48)～(55)升高。同時(shí)，轉(zhuǎn)角執(zhí)行機(jī)構(gòu)(55)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸(53)使雙臂續(xù)接部分旋轉(zhuǎn)至(61)中處于待夾持位置的自耗電極的正上方，這時(shí)升降柱(56)下降，使安裝在上臂(51)上的三爪夾頭(49)套入(41)的頂部至規(guī)定距離，隨之旋緊電機(jī)(50)驅(qū)動(dòng)(49)完成對(duì)(41)夾緊動(dòng)作后與(49)分離，裝在下臂(54)上的液壓鉗(52)夾緊(41)的相應(yīng)位置，上、下夾緊后(56)驅(qū)動(dòng)(48)～(55)定距上升，使(41)的下端升離(61)的下料架的支撐孔座，轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)(55)驅(qū)動(dòng)(48)～(54)將夾持的自耗電極旋轉(zhuǎn)至與進(jìn)給中的自耗電極同軸位置，(56)帶動(dòng)(48)～(55)平穩(wěn)下降，使夾持的自耗電極插入自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)上的導(dǎo)向筒，與進(jìn)給中的自耗電極頂部接觸時(shí)，(56)改變下降速度為自耗電極的進(jìn)給速度，液壓鉗(52)解除夾緊力，使自耗電極與鉗口保持滑動(dòng)接觸的扶持狀態(tài)，這時(shí)旋接電機(jī)(48)驅(qū)動(dòng)(49)使夾持中的自耗電極下端的螺頭與進(jìn)給中自耗電極上端的螺孔旋緊至規(guī)定力矩后，旋緊機(jī)構(gòu)(50)恢復(fù)與(49)的傳動(dòng)接觸。及時(shí)將(48)松開，至此完成一個(gè)自耗電極的送接程控運(yùn)動(dòng)。以此類推，使連作式生產(chǎn)過程中自耗電極的送接工作在計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)機(jī)械化運(yùn)行。
由圖4可見，恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)由溫控貯渣箱(63)、(66)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(64)、(68)，螺旋加渣機(jī)(65)、(67)，它們通過壓力傳感器(62)支承在上轉(zhuǎn)臺(tái)(12)上，兩個(gè)溫控貯渣箱與圖1所示雙臂下垂式機(jī)械手呈90°角布局。溫控貯渣箱由電熱裝置實(shí)施過程補(bǔ)渣的恒溫控制；熔鑄過程中動(dòng)態(tài)補(bǔ)渣量根據(jù)模具系統(tǒng)成形腔容積的變化量、熔渣結(jié)殼的消耗量及保持最佳渣池深度的需求量，由計(jì)算機(jī)通過(62)、(64)、(68)、(65)、(67)、實(shí)現(xiàn)過程補(bǔ)渣的程序控制。為了使渣池成分穩(wěn)定、物化性能優(yōu)良，可用一個(gè)溫控貯渣箱專門補(bǔ)給易揮發(fā)損耗成分，如CaF，為此需根據(jù)渣殼Z向取樣化驗(yàn)結(jié)果制定專用的補(bǔ)給程序，通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)施。
由圖5和圖6可見，滑動(dòng)模塊擠入式使曲拐成形的模具系統(tǒng)，它由底層對(duì)開的兩個(gè)模具單元組成第一模層(69)，由頂層對(duì)開的兩個(gè)模具單元組成頂模層(73)，三層曲拐成形腔對(duì)開的兩個(gè)模具單元，其中一個(gè)模具單元的外模加長(zhǎng)臂上設(shè)液壓滑動(dòng)模塊擠拐機(jī)構(gòu)及行程、Zn探測(cè)、溫度、報(bào)警信號(hào)傳感器的轉(zhuǎn)接組件(注圖中未示出)與計(jì)算機(jī)接口連接，這三個(gè)曲拐成形模層分別為(70)、(71)、(72)，它們的組成形式如圖6B-B視圖(72-1)、(72-2)。在(73)的上面設(shè)一層對(duì)開水冷護(hù)渣罩(74)，供生產(chǎn)結(jié)束時(shí)使用。每個(gè)模具單元中的水冷結(jié)晶器的數(shù)量可根據(jù)結(jié)晶溫度場(chǎng)溫區(qū)的劃分，對(duì)應(yīng)設(shè)置結(jié)晶器(注圖中未示出)，把它們進(jìn)行積木式組合后安裝在對(duì)開外模上，分別控制各結(jié)晶器的循環(huán)冷卻水量，以便取得可再現(xiàn)的最佳結(jié)晶成型溫度場(chǎng)。該法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，缺點(diǎn)是曲拐頸截面多呈馬蹄形，馬蹄根余量加重后道工序負(fù)擔(dān)。
由圖7和圖8可見，層間相對(duì)位移式曲拐成形的模具系統(tǒng)，它由底層對(duì)開的兩個(gè)模具單元組成底層模具(75)，由頂層對(duì)開兩個(gè)模具單元組成頂層模具(79)，三對(duì)相同結(jié)構(gòu)的帶相對(duì)位移層及液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模具單元分別組成第(76)、(77)、(78)層模。例如(78)層模的圖8C-C視圖，(78-1)上設(shè)兩個(gè)平行同步運(yùn)行液壓機(jī)構(gòu)(注圖中未編號(hào))，負(fù)責(zé)推動(dòng)位移層完成曲拐成形、開模后退回原位。(78-2)設(shè)一個(gè)液壓機(jī)構(gòu)(注圖中未編號(hào))，負(fù)責(zé)推動(dòng)設(shè)在(78-2)外?；夐g的半塊位移層與設(shè)在(78-1)外?；夐g的半塊位移層合模，合模后(78-2)上的液壓機(jī)構(gòu)壓力歸零進(jìn)入從動(dòng)狀態(tài)。在(79)的上面設(shè)對(duì)開水冷護(hù)渣罩，供結(jié)束生產(chǎn)時(shí)使用。根據(jù)需要在各層外模的適當(dāng)位置安裝行程、Zn探測(cè)、溫度、報(bào)警信號(hào)傳感器的轉(zhuǎn)接組件，與計(jì)算機(jī)接口連接。該法優(yōu)點(diǎn)是能保障曲拐頸呈圓柱形，提高尺寸精度，減少加工余量。
由圖9和圖10可見，雙底電極A和A’分別在電動(dòng)升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(86)上作程序升降運(yùn)動(dòng)。(87)為鉗式底電極，(88)為(87)的夾緊、松開液壓機(jī)構(gòu)，(89)和(95)為與(87)連接且隨(87)轉(zhuǎn)動(dòng)曲伸、通向電源的X、Y平面內(nèi)導(dǎo)電軟網(wǎng)，(90)為液壓四連桿機(jī)構(gòu)，(82)為與(83)連接的鉗式水冷底電極支座。(87)和(82)之間通過絕緣涂層緊密配合。(82)的鉗臂上設(shè)冷卻水腔通過冷卻水對(duì)(87)進(jìn)行間接水冷。同時(shí)保護(hù)隔離氣割槍火焰對(duì)(87)的影響，(83)為底電極支架板，(85)為隨(83)沿Z向伸縮通向電源的導(dǎo)電軟網(wǎng)，(81)為連接底電極和電源的導(dǎo)電軟網(wǎng)干線，(92)為矩形框式絕緣架，它的一邊與(93)固連，(86)穿過其矩形內(nèi)孔，使A及A’沿(86)做程序升降運(yùn)動(dòng)，(93)為與(86)中的絲杠用螺紋配合的升降座。通過直線滾動(dòng)導(dǎo)軌付與(86)中的導(dǎo)軌配合，在(86)中的電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)A及A’的升降程序運(yùn)動(dòng)。(90)與(83)、(93)相連。它在(90)中的液壓作動(dòng)筒驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)。監(jiān)測(cè)A及A’交替程序運(yùn)動(dòng)的速度、行程、夾緊、松升、各信號(hào)傳感器與計(jì)算機(jī)接口連接。
由圖11可見，模具成形腔中滑塊式曲拐成形工作過程，(96)為模具成型腔，(97)為熔渣結(jié)殼，(98)為熔化渣池。(7)為上電極，(41)為自耗電極熔化端，其浸入渣池的深度為hQ(t)，(99)為熔化后穿過渣池的金屬熔滴，(100)為金屬熔池，其表面至(41)的端頭的距離為hR(t)，(101)為已結(jié)晶成型部分，(102)為厚度為hO的滑動(dòng)模塊，(A或A’)為底電極，(103)為初始引弧棒，(104)為Zn(n＝1、2、…n)探頭，(105)為(104)與(A)之間的電流監(jiān)測(cè)儀表，(106)為耐熱絕緣套管，(107)為(104)與(A)之間的電壓監(jiān)測(cè)儀表，(108)為電源。由圖可知，當(dāng)(100)的液面與(104)接觸短路的瞬間，電壓和電流有歸“0”顯示，這時(shí)Z(t)＝Zn(n＝1、2、…n)，正是(102)擠入使曲拐部位成形的正確時(shí)機(jī)。
如圖12和13可見，取工件機(jī)械手在連作式生產(chǎn)過程中，為防止工件變形及減輕工件對(duì)底電極的壓力，旋轉(zhuǎn)、升降、伸縮臂(109)帶動(dòng)已被液壓轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)(117)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)至與水平面呈90°的手架(110)進(jìn)入等待位置，上液壓鉗(116)處于張開等待狀態(tài)，下液壓鉗(115)在電動(dòng)升降機(jī)構(gòu)(114)的驅(qū)動(dòng)下使下鉗座沿絲杠(112)和滑軌(111)通過張開的上液壓鉗(116)上升至(116)的上面，當(dāng)設(shè)定的工件第一個(gè)夾持部位抵達(dá)等待中的(115)時(shí)，下液壓鉗夾緊工件，此后(115)便在控制系統(tǒng)的操縱下與升降臺(tái)同步下降運(yùn)動(dòng)，當(dāng)工件上第二個(gè)設(shè)定的夾持部位抵達(dá)上液壓鉗(116)時(shí)，即完成一件產(chǎn)品的生產(chǎn)周期時(shí)，(116)夾住工件的第二夾持部位，切割槍切取完工件后，(109)下降、縮回、旋轉(zhuǎn)的同時(shí)(117)使(110)轉(zhuǎn)到水平位置，(115)、(116)松開將工件平穩(wěn)地放在運(yùn)送機(jī)的支架上。然后重復(fù)如上程控運(yùn)動(dòng)。
由圖14可見，水冷護(hù)渣罩O、O’，模具系統(tǒng)各結(jié)晶器I、I’，II、II’，III、III’，IV、IV’，V、V’，VI、VI’，滑動(dòng)模塊N1、N2、N3、N4及底電極支架鉗臂水冷腔H、H’均由變頻調(diào)速恒壓可調(diào)供水裝置(118)經(jīng)相應(yīng)的電控閥門(122)和流量計(jì)(注圖中未示出)供水。它們的出水口通過軟管接頭分別流經(jīng)相應(yīng)的透明排水箱(124)流入排水總管回歸(118)的總貯水池。在每個(gè)透明排水箱(124)的入口內(nèi)安裝監(jiān)測(cè)出水溫度傳感器(123)，在每個(gè)結(jié)晶器、滑動(dòng)模塊及底電極支架鉗臂水冷腔的高溫特征區(qū)設(shè)監(jiān)測(cè)水冷腔主工作面溫度傳感器(121)，在總供水管設(shè)監(jiān)測(cè)進(jìn)水溫度傳感器(119)及進(jìn)水總流量計(jì)(注圖中未示出)。備用壓力貯水罐(120)的進(jìn)水口通過電磁閥(注圖中未編號(hào))與(118)連接，其出口通過并聯(lián)閥門組(注圖中未編號(hào))通往各水冷腔，并聯(lián)閥門組中手動(dòng)球閥設(shè)在總控制臺(tái)上。當(dāng)出現(xiàn)異常停電時(shí)，手動(dòng)打開通水保模。各溫度傳感器、流量、壓力及電控閥門的電纜線路與計(jì)算機(jī)的輸入、輸出接口連接。在計(jì)算機(jī)的控制下按各結(jié)晶器、水冷腔特征點(diǎn)溫度變化曲線要求，實(shí)現(xiàn)“按需分配，定量供給”的循環(huán)冷卻水制度。
權(quán)利要求
1.一種連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備，包括主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、供料系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、模具及運(yùn)行系統(tǒng)、取運(yùn)工件系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征是(1)主體結(jié)構(gòu)由環(huán)臺(tái)型機(jī)座、升降臺(tái)、上轉(zhuǎn)臺(tái)、下轉(zhuǎn)臺(tái)和四立柱支承架組成，機(jī)座為環(huán)臺(tái)形空心板式結(jié)構(gòu)，周邊對(duì)應(yīng)各模具單元設(shè)透明排水箱，機(jī)座上設(shè)2-4個(gè)液壓升降立柱，液壓升降立柱頂設(shè)升降臺(tái)，升降臺(tái)下方設(shè)上轉(zhuǎn)臺(tái)，機(jī)座的上表面是板式環(huán)形基臺(tái)，環(huán)形基臺(tái)下面對(duì)中設(shè)置下轉(zhuǎn)臺(tái)，下轉(zhuǎn)臺(tái)下面設(shè)置四立柱支承架；(2)供料系統(tǒng)，由自耗電極送接機(jī)構(gòu)、自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)及與其同步運(yùn)行的恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)組成，自耗電極送接機(jī)構(gòu)設(shè)置在自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的上方和側(cè)邊，自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)置在升降臺(tái)上居中位置，兩個(gè)恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)懸掛設(shè)置在上轉(zhuǎn)臺(tái)下方；(3)電源系統(tǒng)，由上電極、自動(dòng)交替工作的雙底電極、電源變壓器組成，上電極絕緣懸掛設(shè)置在自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)下方，在四立柱支承架的其中兩根立柱上各設(shè)一個(gè)底電極；(4)模具及運(yùn)行系統(tǒng)，由積木式模具系統(tǒng)及各模具單元進(jìn)行三維空間程序運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括機(jī)座、升降臺(tái)、上轉(zhuǎn)臺(tái)、機(jī)座、下轉(zhuǎn)臺(tái)及雙臂下垂式機(jī)械手開模機(jī)；上轉(zhuǎn)臺(tái)下設(shè)與其固定懸掛連接的雙臂下垂式機(jī)械手，基臺(tái)的環(huán)面上依序停放等待工作的各模具單元，下轉(zhuǎn)臺(tái)上固連開模機(jī)，開模機(jī)上對(duì)稱設(shè)置每邊兩個(gè)液壓開模頭，開模頭上支承、定位處于工作狀態(tài)的各層模具，在開模機(jī)的內(nèi)側(cè)與開模頭呈90°布局，設(shè)兩個(gè)小型自動(dòng)進(jìn)退的砂輪機(jī)構(gòu)；(5)取運(yùn)工件系統(tǒng)，由切割槍、取工件機(jī)械手、工件輸送機(jī)組成；在開模機(jī)下面的四立柱支承架外側(cè)設(shè)取工件機(jī)械手，在每個(gè)底電極下面設(shè)氣割槍，氣割槍與底電極之間有帶水冷腔的底電極鉗形支架、隔離保護(hù)，在四立柱支架的底部設(shè)錐形漏斗與傳送帶組成收運(yùn)渣殼裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備，其特征是，自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)為彈簧滾輪壓緊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由裝主動(dòng)輪組的機(jī)架與裝從動(dòng)輪組的壓架及壓緊彈簧、螺桿、配套標(biāo)準(zhǔn)件組成滾輪機(jī)構(gòu)，在機(jī)架上設(shè)豎直Z向電機(jī)及無(wú)極調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置，在Z向電機(jī)的輸出軸上設(shè)轉(zhuǎn)速傳感器；在機(jī)架下方依次設(shè)水平X向、Y向調(diào)整底座，在調(diào)整底座上分別設(shè)X、Y微調(diào)電機(jī)及無(wú)極調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置，并在各微調(diào)電機(jī)主軸上設(shè)轉(zhuǎn)速傳感器；在調(diào)整底座與升降臺(tái)之間設(shè)有壓力傳感器支承；
3.如權(quán)利要求1所述的連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備，其特征是，設(shè)置在自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)上方和側(cè)邊的自耗電極送接機(jī)構(gòu)由送料電梯，升降柱，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和上下雙臂續(xù)接機(jī)構(gòu)組成，上臂上設(shè)電動(dòng)三爪夾頭定力矩?cái)Q緊和松開機(jī)構(gòu)，下臂上設(shè)液壓鉗。
4.如權(quán)利要求1所述的連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備，其特征是，對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)恒溫自動(dòng)過程補(bǔ)渣機(jī)構(gòu)由溫控貯渣箱、螺旋加渣機(jī)組成，溫控貯渣箱與上轉(zhuǎn)臺(tái)之間由壓力傳感器支承，螺旋加渣機(jī)導(dǎo)流管嘴靠近自耗電極對(duì)準(zhǔn)模具系統(tǒng)成型腔頂口。
5.如權(quán)利要求1所述的連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備，其特征是，積木式模具系統(tǒng)的滑動(dòng)模塊擠入式模具系統(tǒng)，由一組底層模具、一組頂層模具、三層相同形腔、帶有滑動(dòng)模塊液壓曲拐成型機(jī)構(gòu)的模具豎向疊置構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備，其特征是，積木式模具系統(tǒng)的層間相對(duì)位移式模具系統(tǒng)，由一組底層模具、一組頂層模具、三組帶有層間相對(duì)位移機(jī)構(gòu)的模具豎向疊置構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備，其特征是，兩個(gè)自動(dòng)交替工作的底電極，分別通過滾動(dòng)付安裝在各自的立柱上，在底電極升降底座上設(shè)絲杠螺孔，底電極升降絲杠穿過螺孔后其頂端鉸接在下轉(zhuǎn)臺(tái)的支承環(huán)下面，下端安裝驅(qū)動(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)齒輪通過無(wú)極調(diào)速機(jī)構(gòu)與安裝在基礎(chǔ)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，在各電機(jī)軸上安裝速度傳感器、信號(hào)線路及放大指令線路通過接口與計(jì)算機(jī)連接。在底電極升降底座上固定連接液壓驅(qū)動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)，四連桿機(jī)構(gòu)的另一端設(shè)底電極支架板，在底電極支架板上端設(shè)鉗式水冷底電極支座，其鉗臂有空心水冷腔，通過循環(huán)冷卻水對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，在鉗式水冷底電極支座上涂附絕緣涂層，兩瓣底電極通過絕緣涂層的隔離固定連接在鉗式水冷底電極支座上，構(gòu)成間接水冷式底電極，底電極通過軟網(wǎng)、紫銅排與電源變壓器的輸出端接通。
8.如權(quán)利要求1所述的連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備，其特征是，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括變頻調(diào)速恒壓可調(diào)供水裝置，供水總管上設(shè)的流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器，供水總管分兩路其中一路給壓力貯水罐供水，壓力貯水罐上設(shè)壓力傳感器、液位計(jì)，壓力貯水罐出口管通過安裝在總控臺(tái)上的手動(dòng)球閥與模具系統(tǒng)的供水管路連通；另一路分為多個(gè)支路，每個(gè)支路上設(shè)流量、壓力傳感器，并通過電控閥門、軟管、接頭與各水冷腔的進(jìn)口連通，各水冷腔的出水口通過軟管、接頭與對(duì)應(yīng)的透明排水箱入口連通，在透明排水箱的入口內(nèi)設(shè)監(jiān)測(cè)出水溫度的測(cè)溫傳感器，在透明排水箱側(cè)壁上標(biāo)有水位刻度，透明排水箱的出口與排水總管連通，排水總管導(dǎo)入總貯水池，在各水冷腔主工作面的特征區(qū)設(shè)溫度傳感器，在各主結(jié)晶器密封堵蓋上開設(shè)密封透明觀察窗、裝安全氣門，各流量、壓力、溫度、液位信號(hào)傳感器及各電控閥門的執(zhí)行回路通過接口與計(jì)算機(jī)連通。
全文摘要
一種連作式曲軸及軸類件的電渣熔鑄近凈成型設(shè)備,有環(huán)臺(tái)形機(jī)座主體結(jié)構(gòu)、自耗電極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)、自動(dòng)交替工作的雙電極、積木式模具、取工件機(jī)械手、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制等七個(gè)系統(tǒng),在計(jì)算機(jī)控制下運(yùn)行,對(duì)生產(chǎn)過程中的電、渣、水、模四大參量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,獲得可再現(xiàn)的溫度場(chǎng),準(zhǔn)確判定界面坐標(biāo)和曲拐成形時(shí)機(jī),保障連作式電渣熔鑄近凈成型作業(yè)的安全性、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性。適用于各種曲軸及軸類件的近凈成型。
文檔編號(hào)B22D23/10GK1203130SQ98101898
公開日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1998年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月26日
發(fā)明者陳中興, 葉正光, 劉延齡 申請(qǐng)人:陳中興, 葉正光, 劉延齡