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k66材料成型设备震压造型机

时间 2020-09-30 23:32

  材料成型设备震压造型机_材料科学_工程科技_专业资料。造型机 造型机种类繁多,除了因型砂紧实方法而不同之 外,还可以因起模方式的不同,机器驱动方式(电动、 气动、液压方式)及机器的机械化自动化程度等结构 上不同而各异,真是五花八门。以下简略地介绍几 种比

  造型机 造型机种类繁多,除了因型砂紧实方法而不同之 外,还可以因起模方式的不同,机器驱动方式(电动、 气动、液压方式)及机器的机械化自动化程度等结构 上不同而各异,真是五花八门。以下简略地介绍几 种比较典型的造型机的结构,以见其一斑。 第二节 震压造型机 震击和震压造型机是铸造车间中历史最久的造型机, 虽然由于其震动大、噪声大、生产率低等原因,现正 逐渐为各种新型的造型机所代替,但它目前在我国铸 造车间中仍在使用。 图2-1 Z145A震压造型机 1-机身;2-按压阀;3-起模同步架;4-震击气缸;5-起模导向杆;6-起模顶杆; 7-压实气缸;8-工作台(震击活塞);9-起模液压缸; 10-震动器; 11-转臂动力缸;12-转臂中心轴;13-垫块;14-压板机构;15-起模架 1、总工作过程: 造型时,先把上面的压板拉开, 把砂箱放在工作台上的模板框 上(有时还要放入辅助框),然 后将型砂填入。在填砂时也可 以开动震击气缸,产生震击, 使型砂边填入,边作初步的紧 实,这时,将压板转回在中心 位置与砂箱相对,接着开动压 实气缸,使工作台及砂箱一起 上升,压板压入辅助框内,将 型砂紧实。工作台上升时,四 根顶杆一起上升,工作台下降 时,四根顶杆受顶不能下落, 将砂箱托住,于是模样从砂型 起出。这时,砂型已紧实完毕, 可以取去。然后使起模顶杆下 落,造型机回至起始状态,造 型完成一个循环。 4 2、震击循环及震击机构 (1)震击循环 震击开始时,压缩空气通过活塞1中的空腔,经气缸壁上的环形间隙,从进气孔 2进入气缸,缸内气压上升,推动活塞向上运动,活塞向上升起一段距离Sj 后, 空气的气路被切断,气缸不再进气。这段活塞运动的距离称为进气行程 Sj(图 a)。这时,由于气缸中的气压仍然比较高,它一面膨胀,一面推动活塞继续上 升,见图b。活塞又走过一小段距离Sp(称作膨胀行程)后,将排气孔3打开,气 缸内的压缩空气便迅速排出。这时气缸内气压降低,但是活塞尚具有向上的惯 性,因而仍然继续上升(图c)。惯性使活塞再上升一段距离Sg(惯性行程)后,上 升惯性丧失,开始下落。下落时,先关闭排气孔3,一直落到活塞以相当大的 速度与工作台发生撞击,这时由于进气孔被打开,气缸又开始进气。震击工作 台受撞击时回弹力的作用,加上气缸内气压的作用,活塞及工作台重又上升, 一个震击循环结束,新的循环重又开始。 1-震击活塞;2-进气孔;3-排气孔; (2)示功图 一般动力气缸常用示功图分析缸内气 压p与活塞行程s间的相互关系。 图2—3是一个震击循环的示功图,循 环从A点开始,气缸进气,当气缸内 的气压等于或稍大于下式时,活塞受 气压推力开始上升。 式中 Q——活塞及工作台,加上砂箱、 模板及型砂等运动部分的重量(N); F--活塞的截面积(m2 ); R--气缸与活塞间的静摩擦力(N). 气缸继续进气,活塞一直升到B点,进气 孔关闭。由B至C点是膨胀行程.至c点 排气孔打开,气缸排气,缸内气压降 低.由于惯性,活塞一直升至D点,直 至气压低于 ,才开始下 落.活塞下落至E点,排气孔关闭,到F 点进气孔又打开,但因活塞的下落速度 大,气缸内气压尚不很大,所以此时缸 内空气被压缩,活塞继续下落,至A点 发生撞击,工作台反跳上升,开始新的 循环。第一个循环以后,活塞在A点所 需的上升气压可以低些,因为撞击时的 回弹力可以减少活塞上升所需的推力。 示功图表示了循环过程中功的变化。活塞受气体推动上升时,气体对活塞作功, 设在气压为p时,上升距离dS,则气体对活塞所作的功为 在行程AB中,气体对活塞的单位截面积所作的功为 亦即相当于AB21A。同理,面积ABCD41A表示了整个上升行程中气体对活塞的 单位截面积所作的功.于是在每一循环中,气体对活塞的单位截面积所作的净 功为 =面积ABCD41A一面积AFED41A=面积ABCDEFA也就是说:循环曲线所包含 的面积,代表了每个震击循环中气体对活塞单位截面积所作的功。 然而,一次震击中活塞实际所得的能量,还必须从w中减去运动摩擦所消耗的 功 式中 e0—折合活塞单位截面积的震击能量或震击比能, F —活塞截面积; W —循环一次气体对活塞所作的功; R —活塞的运动摩擦阻力; S —活塞的总行程。 设活塞在震击后回弹时具有反跳比能e’,则eo+e’就是工作台的撞击比能e。 显然,撞击比能e越大,则震击效果就越好。 设k为撞击的弹性恢复系数,则e与e’的关系为e’=k2e。对于一般的震击造型 机,k=0.3---0.4,所以反跳能约为撞击能的0.1~0.15。 (3)影响震击循环的因素 1)进气行程Sj及膨胀行程Sp 由上可见,若示功图的面积大,则震击的能量也大,震击也更为有 效。一般说来,进气行程Sj及膨胀行程Sp越大,则示功图的面积 也越大。k66,但若Sj过大,则消耗压缩空气多,而且活塞下落时,过 早打开进气孔,气缸中气压过早升高,对活塞下落产生很大的阻 力,减弱震击的力量,反而使震击的效率降低.所以Sj 和Sp必须 选择适当。 ? 2)余隙高度S0 ? 活塞在上升之前,k66活塞与气缸之间,存在着一定的间隙.这部分空隙 体积,叫做余隙体积,对震击过程影响很大。若余隙体积过大,压缩 空气进入气缸时,须先把这一体积填满,于是气压升高速度减慢,而 在排气时,需排出的空气量多,占用时较长,这些都可能导致震击过 程减缓,并且多消耗压缩空气.设余隙体积为V0,气缸的截面积为F, 则 S0即表示余隙体积折合成活塞行程的高度,称为余隙高度。 在实际结构上,震击气缸的设计应不使余隙体积过大,但在另一方面,余隙体积 也不应过小。如果S0过小,在活塞下行阶段,排气孔关闭后(相当于图2—3中 的FA阶段),气缸内的剩余空气受活塞的压缩,气压升高较快,增加了对活塞 的阻力,使震击能量降低,所以余隙高度S0也必须选择适当。 10:07:13 11 3)管路气压 管路气压高,可以使进气后缸内气压迅速提高, 活塞受推力大,上升速度快,惯性行程加长,结 果使示功图扩大,增加震击效果。相反地,管路 气压低,使震击减弱。若气压降低到一定限度以 下,或工作负荷过大,震击循环会出现像图2—4 中所示的双重撞击现象。 第一次震击后,由于气压升高慢,所以活塞上升 速度不高,惯性行程也不大,因而下落震击力不 大,形成一次较轻的撞击。同时,由于进气孔开 启后,活塞下降速度不大,撞击时,气压已升到 一定高度,于是第二个循环开始时气压高,所以 得到一个较大的示功图,产生一个较大的撞击。 这种双重撞击,轻重交替,轻的一次往往没有实 砂效果,说明震击机构工作很不正常。 ? 4)进气孔和排气孔的大小 ? 如进气孔太小,进气过慢,也容易出现双重撞击现象。如 果排气孔不够大,惯性行程后,缸内气体不能及时排出, 则活塞下落时,缸内仍有相当大的气压,会影响震击的力 量.同样,进气孔也不能太大,否则下落的活塞将进气孔 开启后,进气太快,气缸尚未发生撞击而缸内气压已升得 很高,也会削弱震击的力量. 13 (4)Z145A造型机的震击机构 压缩空气从活塞中心的小孔进入,排气 由气缸壁上的排气孔及活塞的运动的 位置而确定。这种由活塞的运动实现 气缸的进、排气方式称做活塞司气。 另外,这种结构工作时,进气孔并不 关闭,不断进气,也能实现震击循环, 这种结构方式称为不断进气司气方 式.这种方式的优点是结构比较简单, 但空气浪费很大,只用于小型的震压 造型机。 图2-5 Z145A震压造型机的气缸 结构 ? 震击总高度S是影响砂型紧实度的主要工艺参数,一般在 40~80mm之间,小型造型机取低值,大型造型机取高值。对 于Z145这样小造型机,其进气行程且约为: ? Sj=(0.4~0.5)S,膨胀行程为 Sp= (0.2~0.4)S,而余隙高度 S0约为(0.7~1.0)S。 ? 震击气缸的进、排气孔的截面积可约为: ? 进气孔Fj=(0.005~0.007)F,而排气孔的总截面积约为Fp= (0.03~0.05)F,F为震击气缸的总截面积。 ? 气缸的震击频率通常在150~200次/min之间,小造型机的频 率较高,大造型机频率较低。 15 3.压实机构 造型机的压实机构包括压实缸、导向限位装置、压板以及机架等几个部分。 (1)压实气缸 震压造型机补压所用的比压较低,约为250kPa左右,所以压实缸绝大多数是气 缸。图2—5中1是压实气缸,2是震击气缸兼压实活塞。压实缸由下面进气,气 体推动活塞上升。压实活塞下落靠自重. 压实缸直径的计算应按所需的压实推力确定,可用下式计算: 式中 D--压实气缸直径(m), po—工作气压,为500~600kPa; p--压实比压,常为250~350kPa; F--砂箱内腔横截面积(m2) ; Q--活塞及工作台等机器运动部分重力加上砂箱、模板及型砂的重力; R--气缸壁对活塞运动的摩擦阻力,其值不大,可以略去。 (2)导向限位装置 为了防止工作台转动以及震击活塞或压实活塞超程运动跳出缸外,工作台应 设置导向限位装置。图2—5的导杆是导向用的,端部的螺母是限位用的。 (3)压板架 压板在压实时承受压实的力量,所以压板架应有足够的强度与刚度,压板有 移动的和固定的两种,一般的震压造型机,压板架通常是移动式的,这是 因为在压实之前,要填砂及震击实砂,为了不妨碍工作,压板必需先移 开. 压板的位置可以上下调节,以适应砂箱高低的不同,它还可以绕中心轴旋转, 由动力缸推动一齿条,带动中心轴上的齿轮使转臂摇转。为了使转臂在转 动终了时能平稳停住,避免冲击,动力缸在行程两端都有油阻尼缸缓冲。 转臂前后各加一个楔形的垫块(见图2—1中的11),压实时,压板对机架形成 的弯矩力,由这两块垫块承担,转轴不受弯矩的作用。 4.起模机构 Z145A震压造型机采用顶杆法起模。装在机身 内的起模液压缸 (见图2—1)带动起模同步架。 在起模时,同步架带动装在工作台两侧的两 个起模导向杆,同时向上顶起,带动起模架 和顶杆同步上升,顶着砂箱四个角而起模。 为了适应不同大小的砂箱,顶杆在起模架上 的位置可以在一定范围内调节.为了保证起 模质量,起模运动要缓慢干稳,因而用气压 油驱动。起模液压缸的原理可见图2—6。空 气进入起模缸,作用在缸内油液上,油液通 过节流阀的小孔,进入下面的液压缸,推动 起模缸向上运动,因此起模速度十分平稳。 起模回程时,液压缸中的油液可以通过芯杆 的中心孔推开上面的单向阀,快速回流,因 而回程速度可以很快。 图2-6 起模缸动作原理图 1-气缸;2-活塞;3-弹簧; 4-单向阀;5-节流孔;6-同步架 5、气路控制系统 按压阀7控制分配阀4; 分配阀4控制所有动作。 每按一次按压阀,转换一 次工序动作。阀盘转 360℃ 。 依 次 完 成 以 下 动 作:①震击;②转臂前转 ;③压实④转臂旁转,压 板移开;⑤ 起模;⑥起模 架下落,机器恢复至原始 位置。 Z145的控制管路 19 分配阀结构图 1-轴;2-牙嵌离合器;3-阀瓣;4-配气盘;5-通道;6-通道; 7-扇形齿轮;8-活塞;9-齿条气缸;10-可调限位螺钉 梭阀的作用是在 压实时,通向压实缸 压缩空气分出一支, 经过梭阀,把钢球推 向左边,通到转臂动 力缸,以防止转臂反 转,保证压实的顺利 进行。 10:07:13 Z145的控制管路 21 6、Z145A 震压造型机主要技术规格 符号的意义? Z—造型制芯设备 1—震压式造型机 4—顶箱起模方式 5—砂箱长边尺寸5×100mm 22 7、震压式造型机的优缺点 ? 优点: ? ① 对各种复杂程度的小件造型,均能满足工艺要求; ? ② 机器结构紧凑简单.维修方便、刚性好; ? ③ 活塞和导杆各处都采用防尘罩。 ? 缺点: ? ① 压实力较小、震击噪声大、劳动强度高; ? ② 采用分配阀顺序操纵,不可能重复某一中间工序,也不 可能单独进行某一工序,给操作、维修带来麻烦; ? ③ 起模缸与起模架要求平行度较高,给安装、调整带来困 难。 ? 震压式造型机常应用于中、小型铸造车间。

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