CN110722141A - 一种浇勺倾斜浇铸的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开的浇勺倾斜浇铸的方法，与现有技术相比，包括以下步骤：浇勺旋转预备阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至W°，金属溶液液面与浇勺嘴底端齐平，金属溶液还未流出来；初步浇铸阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至X°，X＞W，向浇铸模中倒入G1固定量的金属溶液，G1的值与(X‑W)°相关；浇铸模复位：浇铸模绕浇注工件的设计中心旋转复位，浇口与水平面平行。本申请提供的技术方案，可以防止金属溶液洒落在浇铸模浇口之外，能够提高浇铸的稳定性，提高浇铸质量。
Description
技术领域
本申请涉及金属铸造技术领域，更具体地说，尤其涉及一种浇勺倾斜浇铸的方法。
背景技术
铝合金活塞毛坯的铸造一般使用倾斜浇铸工艺，其过程为：位于浇铸机上的活塞浇铸模合模后，浇铸机翻转到倾斜状态，浇铸工手持已舀取铝液的浇勺，将浇勺嘴对准活塞浇铸模浇口杯后即进行浇铸，当浇勺中的铝液浇铸完一定量A％后，浇铸机开始由倾斜状态翻转复位为水平状态，此时浇勺中的铝液浇铸中断，浇铸机翻转复位的同时浇勺嘴也跟随浇铸模翻转及移动，确保浇勺嘴不离开浇铸模浇口杯，从而实现浇铸模翻转时浇勺仍在浇铸，当浇铸机翻转复位至水平状态时，浇勺中的铝液也浇铸完毕。
铝活塞毛坯进行倾斜浇铸时，浇铸机的翻转角度、翻转复位速度可以设置为一个定量值，但浇铸工使手持浇勺进行浇铸时，浇勺中铝液流出的速度、浇铸模开始倾斜复位时浇勺已完成的铝液浇铸量、浇铸模复位时浇勺的移动速度等，因为是人工操作，无法做到精确控制，无法保证每个铝活塞毛坯倾斜浇铸过程的一致性，从而导致活塞毛坯容易产生冷隔、夹渣等质量缺陷。
而且，当工艺需要进行可变速的倾斜浇铸时，人工操作无法按需实现，且完全不能保证每次浇铸的一致性。
因此，如何提供一种浇勺倾斜浇铸的方法，可以防止金属溶液洒落在浇铸模浇口之外，能够提高浇铸的稳定性，提高浇铸质量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供浇勺倾斜浇铸的方法，由于浇勺的旋转，浇勺内的金属溶液的形状会发生改变，从而造成金属溶液的重心发生位移，进一步造成在浇勺倒出金属溶液的过程中，金属溶液的流出速率不够线性，若直接从水平状态旋转至X°，将会使得金属溶液冲出浇勺嘴的瞬间速度过快，从而导致金属溶液洒落在浇铸模的浇口之外。预先将浇勺旋转至W°，可使得金属溶液在下一步流出的过程中，从溶液出入口流出的速率稳定。采用本申请提供的方案，可以防止金属溶液洒落在浇铸模浇口之外，能够提高浇铸的稳定性，提高浇铸质量。
本申请提供的技术方案如下：
本申请提供一种浇勺倾斜浇铸的方法，包括以下步骤：浇勺旋转预备阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至W°，金属溶液液面与浇勺嘴底端齐平，金属溶液还未流出来；初步浇铸阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至X°，X＞W，向浇铸模中倒入G1固定量的金属溶液，G1的值与(X-W)°相关；浇铸模复位：浇铸模绕浇注工件的设计中心旋转复位，浇口与水平面平行。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，步骤：浇勺旋转预备阶段之前还包括：浇勺位置预备：PLC控制器通过机器人手臂控制已装有固定量金属溶液的浇勺移动至浇勺嘴位于浇铸模浇口上方的位置。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，步骤：浇勺位置预备之前还包括：浇铸模预备：PLC控制器通过机器人手臂控制浇铸模向浇口方向倾斜，倾斜角度为U°。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，步骤：初步浇铸阶段包括：将浇勺从倾斜W°旋转至X°的过程中，将(X-W)°分为Q个小角度，分Q次间歇地将浇勺从倾斜W°旋转至X°。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，还包括以下步骤：收尾浇铸阶段：在执行步骤：浇铸模复位的过程中，浇勺进一步从倾斜X°旋转至Y°，且浇勺嘴保持在浇口上方。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，步骤：收尾浇铸阶段包括：将浇勺从倾斜X°旋转至Y°的过程中，将(Y-X)°分为R个小角度，分R次间歇地将浇勺从倾斜X°旋转至Y°。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，步骤：收尾浇铸阶段还包括：根据浇铸机的复位速度，设置浇勺嘴的水平移动速度S，使浇勺嘴与浇铸模浇口杯同步移动，始终位于浇铸模浇口杯的上方，确保浇勺中的铝液始终流入浇口中。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，还包括以下步骤：浇勺复位阶段：将浇勺从倾斜Y°复位至水平，浇勺移动回到初始位置或进入舀取金属溶液的工序中。
本发明提供的一种浇勺倾斜浇铸的方法，与现有技术相比，包括以下步骤：浇勺旋转预备阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至W°，金属溶液液面与浇勺嘴底端齐平，金属溶液还未流出来；初步浇铸阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至X°，X＞W，向浇铸模中倒入G1固定量的金属溶液，G1的值与(X-W)°相关；浇铸模复位：浇铸模绕浇注工件的设计中心旋转复位，浇口与水平面平行。本申请提供的技术方案，由于浇勺的旋转，浇勺内的金属溶液的形状会发生改变，从而造成金属溶液的重心发生位移，进一步造成在浇勺倒出金属溶液的过程中，金属溶液的流出速率不够线性，若直接从水平状态旋转至X°，将会使得金属溶液冲出浇勺嘴的瞬间速度过快，从而导致金属溶液洒落在浇铸模的浇口之外。预先将浇勺旋转至W°，可使得金属溶液在下一步流出的过程中，从溶液出入口流出的速率稳定。采用本申请提供的方案，可以防止金属溶液洒落在浇铸模浇口之外，能够提高浇铸的稳定性，提高浇铸质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的步骤：浇勺旋转预备阶段的示意图；
图2为本发明实施例提供的步骤：初步浇铸阶段的示意图；
图3为本发明实施例提供的步骤：初步浇铸阶段中浇勺旋转分解示意图；
图4为本发明实施例提供的步骤：收尾浇铸阶段的示意图；
图5为本发明实施例提供的步骤：收尾浇铸阶段中浇勺旋转分解示意图；
图6为本发明实施例提供的机器臂驱动浇勺的示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
请如图1至图6所示，本申请实施例提供的浇勺倾斜浇铸的方法，包括以下步骤：浇勺旋转预备阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至W°，金属溶液液面与浇勺嘴底端齐平，金属溶液还未流出来；初步浇铸阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至X°，X＞W，向浇铸模中倒入G1固定量的金属溶液，G1的值与(X-W)°相关；浇铸模复位：浇铸模绕浇注工件的设计中心旋转复位，浇口与水平面平行。
本发明实施例提供一种浇勺倾斜浇铸的方法，包括以下步骤：浇勺旋转预备阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至W°，金属溶液液面与浇勺嘴底端齐平，金属溶液还未流出来；初步浇铸阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至X°，X＞W，向浇铸模中倒入G1固定量的金属溶液，G1的值与(X-W)°相关；浇铸模复位：浇铸模绕浇注工件的设计中心旋转复位，浇口与水平面平行。本申请提供的技术方案，由于浇勺的旋转，浇勺内的金属溶液的形状会发生改变，从而造成金属溶液的重心发生位移，进一步造成在浇勺倒出金属溶液的过程中，金属溶液的流出速率不够线性，若直接从水平状态旋转至X°，将会使得金属溶液冲出浇勺嘴的瞬间速度过快，从而导致金属溶液洒落在浇铸模的浇口之外。预先将浇勺旋转至W°，可使得金属溶液在下一步流出的过程中，从溶液出入口流出的速率稳定。采用本申请提供的方案，可以防止金属溶液洒落在浇铸模浇口之外，能够提高浇铸的稳定性，提高浇铸质量。
需要说明的是，本申请所提及的金属溶液具体为在空气中会与氧气生成金属氧化物的金属溶液，该金属溶液为高温溶液。更为具体的，本申请所涉及的金属溶液具体为铝金属溶液。
具体地，在本发明实施例中，步骤：浇勺旋转预备阶段之前还包括：浇勺位置预备：PLC控制器通过机器人手臂控制已装有固定量金属溶液的浇勺移动至浇勺嘴位于浇铸模浇口上方的位置。
具体地，在本发明实施例中，步骤：浇勺位置预备之前还包括：浇铸模预备：PLC控制器通过机器人手臂控制浇铸模向浇口方向倾斜，倾斜角度为U°。
具体地，在本发明实施例中，步骤：初步浇铸阶段包括：将浇勺从倾斜W°旋转至X°的过程中，将(X-W)°分为Q个小角度，分Q次间歇地将浇勺从倾斜W°旋转至X°。
需要说明的是，将浇勺从倾斜W°旋转至X°的过程分为Q段旋转，能够有效的控制调节浇勺的浇铸速度，提高浇铸质量。
具体地，在本发明实施例中，还包括以下步骤：收尾浇铸阶段：在执行步骤：浇铸模复位的过程中，浇勺进一步从倾斜X°旋转至Y°，且浇勺嘴保持在浇口上方。
具体地，在本发明实施例中，步骤：收尾浇铸阶段包括：将浇勺从倾斜X°旋转至Y°的过程中，将(Y-X)°分为R个小角度，分R次间歇地将浇勺从倾斜X°旋转至Y°。
需要说明的是，将浇勺从倾斜X°旋转至Y°的过程分为R段旋转，能够有效的控制调节浇勺的浇铸速度，提高浇铸质量。
具体地，在本发明实施例中，步骤：收尾浇铸阶段还包括：根据浇铸机的复位速度，设置浇勺嘴的水平移动速度S，使浇勺嘴与浇铸模浇口杯同步移动，始终位于浇铸模浇口杯的上方，确保浇勺中的铝液始终流入浇口中。
具体地，在本发明实施例中，还包括以下步骤：浇勺复位阶段：将浇勺从倾斜Y°复位至水平，浇勺移动回到初始位置或进入舀取金属溶液的工序中。
更为具体地说明，在现有技术中，倾斜浇铸中，当浇勺中的铝液浇铸完一定量A％后，浇铸机即开始进行由倾斜翻转复位为水平的动作。目前的方法是在模具中增加一个复位探头，当探头接触到铝液时，即表示模具中浇铸了一定量A％的铝液，但这种方法中A的值由模具尺寸决定，不具备可调节性，当工艺需求在不同的工作条件下调整A的数值时，需要使用不同的模具，因此操作复杂，成本高，生产效率低。
同时，当操作者发现浇铸机开始复位时，即开始移动浇勺跟随浇铸机移动，但浇铸工发现浇注机的动作并作出反应有一个时间差C，C无法做到为0秒，即不能完全做到浇铸机开始复位时浇勺立即跟随移动，无法实现浇勺嘴与浇铸模同步开始运动。
当浇铸机倾斜复位为水平的运动过程中，浇铸机上的模具位置发生变化，浇铸工手持浇勺一边翻转浇勺一边移动浇勺嘴，以保持浇勺嘴一直对准模具浇口杯，浇铸机的运动速度可以进行设备控制，但浇铸工的操作速度并不能固定，因此模具移动时，浇勺难以做到与完全模具同步运动。目前的主要方法是提高操作者的操作技能，这只能尽量改善，不能根本解决问题。
因此，浇铸工手持浇勺进行浇铸时，浇铸工对通过翻转浇勺实现浇勺中的铝液流出，但人工无法保证每次翻转速度一致，因此人工控制的浇铸速度无法定量。
本申请所提供的技术方案中具体包括：
如图6，将浇勺安装在工业机器人上，浇勺的浇铸动作由工业机器人完成，工业机器人的动作通过编程确定，通过PLC对浇铸过程进行系统管理。
如图1，当准备浇铸时，浇铸模倾斜U°等待浇铸，U≥0，可按工艺需设置。
如图1，工业机器人将已舀取铝液的浇勺移动至浇勺嘴位于浇铸模浇口杯上方位置，浇勺顺时针倾斜至W°，W可以取正值或负值，此时铝液即将但还不能从浇勺嘴流出，浇勺准备开始浇铸。
如图2，浇勺顺时针翻转，铝液从浇勺流入浇铸模中，直至浇勺翻转至X°时，浇铸模可以开始复位，因此X≥W。(X-W)即为浇勺在浇铸模复位前的翻转角度差，(X-W)决定了浇勺在浇铸模复位前的铝液浇铸量。
同时，根据浇铸工艺对铝液流速的需求，将(X-W)分解为Q段进行设置浇勺的翻转角度和速度，Q≥2，从而实现铝液定量及变速浇铸，如下表1：
表1浇勺在浇铸模复位前分解为Q段进行定量及变速浇铸
如图3，浇勺在浇铸机倾斜复位前的浇铸过程，分解为定量及变速浇铸的示意图。
如图4，当浇铸模翻转复位为水平状态时，浇勺翻转至Y°，此时铝液定量浇铸完毕，浇勺离开浇铸机完成浇铸，因此Y≥X。
浇铸模由倾斜翻转复位至水平状态的过程中，浇铸模浇口杯的位置发生变化，因此浇勺从X°翻转至Y°浇铸完毕的过程中，浇勺的运动分解为两个动作：
一是浇勺嘴的位置移动动作，根据浇铸机的复位速度，设置浇勺嘴的移动速度S，使浇勺嘴与浇铸模浇口杯同步移动，始终位于浇铸模浇口杯的上方，确保浇勺中的铝液始终流入浇铸模。
二是浇勺的翻转动作，(Y-X)即为浇勺在浇铸模复位时的浇铸翻转角度差，根据浇铸工艺对铝液流速的需求，将(Y-X)分为R段设置浇勺的翻转角度和速度，R≥2，从而可实现铝液变速浇铸，示意如下表2：
表2浇勺在浇铸模复位时分解为R段进行定量及变速浇铸
如图5，浇勺在浇铸机倾斜复位时的浇铸过程，分解为定量及变速浇铸的示意图。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种浇勺倾斜浇铸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
浇勺旋转预备阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至W°，金属溶液液面与浇勺嘴底端齐平，金属溶液还未流出来；
初步浇铸阶段：浇勺沿浇勺嘴方向旋转至X°，X＞W，向浇铸模中倒入G1固定量的金属溶液，G1的值与(X-W)°相关；
浇铸模复位：浇铸模绕浇注工件的设计中心旋转复位，浇口与水平面平行。
2.根据权利要求1所述浇勺倾斜浇铸的方法，其特征在于，步骤：浇勺旋转预备阶段之前还包括：浇勺位置预备：PLC控制器通过机器人手臂控制已装有固定量金属溶液的浇勺移动至浇勺嘴位于浇铸模浇口上方的位置。
3.根据权利要求1所述浇勺倾斜浇铸的方法，其特征在于，步骤：浇勺位置预备之前还包括：浇铸模预备：PLC控制器通过机器人手臂控制浇铸模向浇口方向倾斜，倾斜角度为U°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述浇勺倾斜浇铸的方法，其特征在于，步骤：初步浇铸阶段包括：
将浇勺从倾斜W°旋转至X°的过程中，将(X-W)°分为Q个小角度，分Q次间歇地将浇勺从倾斜W°旋转至X°。
5.根据权利要求4所述浇勺倾斜浇铸的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
收尾浇铸阶段：在执行步骤：浇铸模复位的过程中，浇勺进一步从倾斜X°旋转至Y°，且浇勺嘴保持在浇口上方。
6.根据权利要求5所述浇勺倾斜浇铸的方法，其特征在于，步骤：收尾浇铸阶段包括：
将浇勺从倾斜X°旋转至Y°的过程中，将(Y-X)°分为R个小角度，分R次间歇地将浇勺从倾斜X°旋转至Y°。
7.根据权利要求6所述浇勺倾斜浇铸的方法，其特征在于，步骤：收尾浇铸阶段还包括：
根据浇铸机的复位速度，设置浇勺嘴的水平移动速度S，使浇勺嘴与浇铸模浇口杯同步移动，始终位于浇铸模浇口杯的上方，确保浇勺中的铝液始终流入浇口中。
8.根据权利要求7所述浇勺倾斜浇铸的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
浇勺复位阶段：将浇勺从倾斜Y°复位至水平，浇勺移动回到初始位置或进入舀取金属溶液的工序中。
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