一種壓鑄機(jī)增壓回路的創(chuàng)新設(shè)計與應(yīng)用分析

姜鑫，喬女

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，陜西西安 710300)

壓鑄機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是壓鑄生產(chǎn)中重要的裝備。壓鑄機(jī)在壓射過程中的壓力對整個壓鑄件的質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，合理地選擇增壓裝置、合理地設(shè)計增壓回路對于壓鑄工藝過程的生產(chǎn)效率、運行成本、勞動強(qiáng)度、環(huán)境衛(wèi)生等有著直接的影響。因此，對壓鑄機(jī)應(yīng)有較為清楚的認(rèn)識，以便規(guī)范、合理地使用壓鑄機(jī)，保證壓鑄生產(chǎn)順利進(jìn)行，提高勞動生產(chǎn)率。

1 增壓回路設(shè)計

作為壓鑄機(jī)重要組成部分的液壓系統(tǒng)，為壓鑄機(jī)的運行提供足夠的動力和能量。在執(zhí)行壓射時要使合模力達(dá)到相應(yīng)的壓力值后才能進(jìn)行。如果壓射時壓力過低，不僅不能完成對工件的一次壓鑄成型，還會產(chǎn)生大量的殘余應(yīng)力，對壓鑄件的結(jié)構(gòu)性能將會產(chǎn)生毀滅性的影響，如果壓力過高，零件本身的推料桿固定板在工作時偏斜，致使一面受力大、一面受力小，使產(chǎn)品變形及產(chǎn)生裂紋，所以合理地設(shè)計增壓回路與增壓缸便是解決壓鑄過程缺陷的首要問題。

如圖1所示為設(shè)計的壓鑄機(jī)增壓回路，設(shè)備合型以后開始進(jìn)行增壓過程，此時電磁鐵2DT、3DT、5DT同時通電，由于電磁換向閥3通電，控制油液無法進(jìn)入到充液閥中，則來自中停閥的高壓油經(jīng)過電液換向閥1后一部分進(jìn)入到C口，另一部分壓力油經(jīng)過電液換向閥1后，通過定值減壓閥、單向閥、電液換向閥2、可調(diào)節(jié)流器后來到A口，準(zhǔn)備開始完成增壓的過程。此時，如何選擇增壓缸便成為解決問題的關(guān)鍵［1］。

圖1 壓鑄機(jī)增壓回路設(shè)計

2 液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計

2.1 單桿式液壓缸

如圖2所示為設(shè)計的單桿式液壓缸，將圖1中的A、C兩口的液壓油全部匯集到液壓缸的進(jìn)油口處，推動活塞向外伸出，同時帶動活塞桿和推出機(jī)構(gòu)一起向外伸出，前方推出機(jī)構(gòu)帶動壓射沖頭對工件完成一次壓鑄成型。這種設(shè)計結(jié)構(gòu)雖然簡單、實用性較強(qiáng)，但是其增壓的過程是隨著外負(fù)載的增大而增大，其增壓的過程是在壓鑄的執(zhí)行過程中來完成的，對于壓射沖頭的一次加壓完成壓鑄工藝其增壓過程緩慢，對于較厚的板材效果不是很好。

圖2 單桿式液壓增壓缸結(jié)構(gòu)總成

2.2 背壓式增壓缸

在第一種液壓缸的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計了一種背壓式增壓缸，如圖3所示，其增壓工作過程為設(shè)備合型以后，圖1中的電磁鐵2DT、3DT、5DT同時通電，壓力油經(jīng)過電液換向閥1后，通過定值減壓閥、單向閥、電液換向閥2、可調(diào)節(jié)流器后來到A口進(jìn)入到容積腔1中，容積腔1中的液壓油經(jīng)過柱塞上的管道進(jìn)入增壓缸后腔，也就是容積腔3進(jìn)行增壓，即增大了容積腔2的液壓力。其設(shè)計原理就是通過增加容積腔3中的反向壓力來增大整個液壓缸的負(fù)載，使C口的壓力隨著負(fù)載的增加而增大，當(dāng)合模壓力達(dá)到一定值后，由電接觸壓力表發(fā)出信號，帶動壓射沖頭執(zhí)行壓射。這樣的設(shè)計通過反向加壓提高負(fù)載，從而增大合模壓力完成壓射過程。

圖3 背壓式增壓缸結(jié)構(gòu)總成

2.3 加壓式增壓缸

如圖4所示為加壓式增壓缸完成壓鑄成型的工藝過程，其過程為:將圖1中的A、B、C三口接入圖中液壓缸中，經(jīng)C口進(jìn)入的壓力油推動合型缸活塞向外退出頂住壓鑄件，A口進(jìn)入壓力油后，推動增壓缸活塞桿頂出直至接觸到合型缸活塞，當(dāng)壓力達(dá)到規(guī)定之后，推動活塞頂出壓射沖頭，完成對板材的壓鑄成型。具體工作過程如圖5所示。

圖4 加壓式增壓缸結(jié)構(gòu)簡圖

圖5 加壓式增壓缸工作過程原理圖

3 選型分析

下面對3種液壓缸在選型與使用上加以分析。

(1)單桿式液壓缸。其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，但是輸出壓力較小，其輸出力為p×A，其中p為系統(tǒng)壓力，A為活塞面積。由此可以看出其增壓的過程是隨著外負(fù)載的增加而增大，而且增壓是在壓射的過程中緩慢完成的，所以它可以在某些合金的熱壓鑄過程中得以應(yīng)用。

(2)背壓式增壓缸。結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，其增壓原理是通過加大背壓來提高負(fù)載，其輸出壓力為pC×A2+pA×A3，即容積腔2所產(chǎn)生的壓力與容積腔3所產(chǎn)生的背壓之和，由此可見其輸出壓力較高，同時經(jīng)過點接觸繼電器可以保證合型以后開始持續(xù)加壓，當(dāng)壓力達(dá)到規(guī)定之后才推動壓射沖頭完成壓鑄工藝過程。可以適用于較厚鋼板的冷壓鑄［2］。

(3)加壓式增壓缸。通過改進(jìn)也可以當(dāng)做氣液增壓缸，應(yīng)用比較廣泛。通過將油壓缸與增壓器 (增壓缸)作一體式相結(jié)合，利用增壓器 (增壓缸)的大小不同受壓截面面積之比以及帕斯卡原理而工作。因為壓力不變，當(dāng)受壓面積由大變小時，則壓強(qiáng)也會隨大小不同而變化，從而達(dá)到將氣壓壓力提高到數(shù)十倍的壓力效果。增壓缸的增壓腔由電信號動作，開始增壓從而達(dá)到成型產(chǎn)品的目的，對大部分材質(zhì)的金屬板材如合金鋼、鎢鈷合金等完成壓鑄成型。

4 結(jié)束語

通過對壓鑄機(jī)增壓回路的設(shè)計及增壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅可以有效地提高壓鑄機(jī)在壓射過程的壓力，得到良好的壓鑄工藝質(zhì)量，同時也提高了勞動生產(chǎn)率，減低了運行成本;通過分析選型可以更加明確其壓力輸出特性，為不同金屬板材和冷熱壓鑄過程提供借鑒，具有良好的推廣和應(yīng)用價值。

［1］姜鑫.機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修［M］.咸陽:西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社，2014.

［2］楊培元，朱福元.液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.