| 基于壓力變送器的壓鑄機鎖模力顯示改造 |
| 信息來源： 壓力變送器 | 2024-06-26 點擊量： 6712 |
摘 要：以非常常見三模板冷式臥室壓鑄機為例，鎖模時壓鑄機依靠拉伸 4 根鎖模哥林柱，直至曲肘伸直達到非常大鎖模力。每一模次壓鑄循環(huán)中，壓鑄機開合模各一次，哥林柱被拉伸 2 次。鎖模力的大小是通過特殊的檢測裝置，檢測 4 根哥林柱開鎖模過程中的形變量，轉(zhuǎn)化成一定的模擬量輸出，非常后將輸出按比例換算的拉伸力通過顯示器讀取，以顯示鎖模力的大小，是相對較準確的一種衡量鎖模力變化的生產(chǎn)指導(dǎo)方式。可實際生產(chǎn)中，往往因機器配置低,或者原配檢測裝置性能不穩(wěn)定的原因，使所測鎖模力不穩(wěn)定。本文提供了一種以檢測鎖模油缸后腔壓力的方式，通過變送器裝置轉(zhuǎn)化為模擬量輸入給壓鑄機 PLC 系統(tǒng)，達到較為準確的顯示鎖模力大小的效果，從而有效指導(dǎo)生產(chǎn)。
壓鑄機是在壓力作用下把熔融金屬壓射到模具中冷卻成型，開模后得到固體金屬鑄件的一系列工業(yè)鑄造機械，包含各種不同型號規(guī)格的冷式和熱式壓鑄機。本文講述的三模板冷室臥式壓鑄機，采用了國內(nèi)外普遍推廣的液壓驅(qū)動曲肘機械擴力式合模機構(gòu)，具有運動合理、鎖?？煽?、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省能耗和便于維護等優(yōu)點，而被廣泛使用。機器鎖模力的產(chǎn)生，依賴曲肘擴張時拉伸 4 根哥林柱，達到非常大拉伸力度，從而保證模具表面貼合后，能承受住金屬液壓射過程中產(chǎn)生的沖擊，不被脹開的非常大抱緊力，是壓鑄機選型及生產(chǎn)中非常重要的參數(shù)之一，是決定機器性能的關(guān)鍵。
實際生產(chǎn)中，經(jīng)常由于模具熱膨脹、機器位置發(fā)生變化或者模具夾鋁皮鋁渣原因，導(dǎo)致機器無法鎖緊，同時鎖模力出現(xiàn)偏差，繼而出現(xiàn)飛料現(xiàn)象。多次強行合模生產(chǎn)時，會損害模具，影響產(chǎn)品質(zhì)量，耽誤生產(chǎn)進度，甚至出現(xiàn)飛鋁傷人等安全事故。沒有鎖模力指導(dǎo)或者鎖模力偏差，由此而付出的代價，只會變得更大。必須時刻關(guān)注壓鑄機生產(chǎn)中的鎖模力，保證鎖模力達到機器配置的鎖模大小，這樣才能發(fā)揮非常佳性能。同時，擁有準確的鎖模力顯示，對更換模具前后，調(diào)整機器參數(shù)也是很重要的指導(dǎo)。我車間從 2009 年起使用深圳某公司生產(chǎn)的三模板壓鑄機，機器原配時自帶鎖模力檢測裝置還有屏幕顯示，而且這是購機時的一個選配項。該檢測裝置通過套在一根哥林柱上的應(yīng)力環(huán)，檢測一根哥林柱拉伸時形變量，換算成整機的鎖模力大小。由于頻繁的開合模生產(chǎn)，使用時間在 2 年左右就出現(xiàn)偏差，無法達到正常精度指示，采購新配件，代價大，且使用中偏差率較大，不能很好地起到指示意義。現(xiàn)提供一種簡便有效、價格合理的檢測方法，用于壓鑄機單元的鎖模力指示實踐。
1 可行性分析
1.1 雙曲肘合模機構(gòu)的工作特點
1）合模機構(gòu)有增力作用。圖 1 為合模裝置結(jié)構(gòu)圖，開合模液壓缸動作，推動曲肘組件的連桿中心，作用在連桿的多關(guān)節(jié)鑄板上，通過力矩放大，將非常終的作用力傳遞到圖中的動模板，在合模后期模具表面貼合后，持續(xù)擠壓動模板，由于頭板螺母及尾板螺母都抱緊哥林柱，所以擠壓力反作用傳遞給了4 根哥林柱，依靠拉伸哥林柱，將模具表面貼合嚴緊，直到非常后曲肘伸直，哥林柱拉力達到非常大，此時的模具貼合力就是機器拉伸哥林柱的鎖模力大小，理論上可以將動力源合模液壓缸的推力放大16～26 倍（設(shè)備性能參數(shù)）。由于曲肘伸直長度一定，安裝不同的模具時，通過圖 1 中的調(diào)模大齒輪使尾板向前向后移動，保證非常終合模時曲肘能伸直，鎖模力能達到非常合理狀態(tài)。
2）當肘桿伸直成一直線時，此時曲肘組件徑向不存在夾角，這樣的機構(gòu)就處于自鎖狀態(tài)，此時，可以撤去合模液壓缸的推力，合模系統(tǒng)仍然會處于合緊狀態(tài)，而且鎖緊力不會變化。
1.2 液壓鎖模中液壓油路特點
圖 2 所示為整個鎖模油缸動作的所有油閥和壓力油流向圖，圖中在前后腔下方油路中都有溢流閥、電磁換向閥、插裝閥等，這些油閥相互配合作用，控制著開合模的整個過程，包含慢速、快速、低壓以及高壓幾個階段。
圖 3 是高壓鎖模過程時，高壓油及控制油流向圖，高壓鎖模作用在鎖模動作的后段位置，由于關(guān)斷卸荷作用，此時后腔供給的油壓達到系統(tǒng)非常大，前腔無阻力直接排回油箱。
1.3 鎖模力產(chǎn)生分析
1）由曲肘增力特性可知，鎖模力產(chǎn)生在模具合緊，模面貼合的位置處，此時肘桿持續(xù)作用力直到伸直，通過曲肘的各關(guān)節(jié)鑄板作用在模具上的力矩放大，將鎖模油缸向前的推力放大 16~26 倍。在產(chǎn)生鎖模力過程時，如果鎖模油缸給定的油壓值不變，肘桿連接的壓鑄機尾板位置不變化，即就是曲肘能完全達到鎖緊伸直狀態(tài)時，油壓放大倍數(shù)在肘桿伸直位置處應(yīng)是一個基本恒定的倍數(shù)值。
2）結(jié)合壓鑄機油路圖（圖 3），高壓鎖緊液壓油路產(chǎn)生在曲肘即將伸直的后期，是鎖模油缸產(chǎn)生推力的動力源。此時壓鑄機系統(tǒng)高壓油直接作用于后腔，產(chǎn)生大的向前推力，持續(xù)推動過程中，遇到模具模面接觸時，活塞產(chǎn)生很大的背壓，此時鎖模后腔形成一個建壓過程，持續(xù)推動曲肘移動放大作用力，擠壓動模產(chǎn)生形變量，使模具的貼合力變大，直至曲肘伸直，反作用在哥林柱上使形變量達到非常大，此時模具抱緊也達到非常大值。鎖模機構(gòu)在完成以上動作后，會觸碰到一個鎖模到位限位開關(guān)，油泵泄壓，卸掉油缸推力。
3）壓鑄機模具鎖模整個過程中，液壓缸的推力是一個變化的量值，但只在非常終高壓鎖模位置時，產(chǎn)生推動曲肘放大的動力。選取鎖模油缸后腔油壓壓力值，通過一個壓力變送裝置，將油壓值轉(zhuǎn)化成模擬量輸入信號，通過一定的公式比例換算，在非常終鎖模位置處，采集建壓過程中所產(chǎn)生的非常大輸入量，轉(zhuǎn)換為壓鑄機曲肘伸直狀態(tài)下的大杠應(yīng)力值，也就是壓鑄機的非常大鎖模力。通過以上分析，方案可行。
2 方案實施
2.1 實施過程流程
實施過程流程如圖 4 所示。
2.2 具體實施過程
1）采集鎖模油缸后腔壓力，輸入一個量程 250bar的壓力變送器單元（圖 5、圖 6、圖 7、圖 8）.
2)將輸出（0 V~10V）模擬量信號輸入壓鑄機主機 PLC 模擬量模塊的備用空點處，編輯并確認模擬量模塊輸入地址值。編輯 PLC 程序，在特定程序功能中編輯程序段，采集模擬量模塊輸入數(shù)據(jù)，通過專用的鎖模力檢測儀器（圖 9）配合進行調(diào)校數(shù)據(jù)，獲得在鎖模到位時，采集的非常大油壓轉(zhuǎn)換值（圖 10、圖 11），再將該轉(zhuǎn)換值通過比例換算，得到與檢測儀器基本一致的數(shù)據(jù)輸出（圖 12），將輸出結(jié)果傳送到工控畫面中其中一項輸出地址處輸出（圖 13）.實際操作中，編輯如下程序段：
L PIW520
ITD
L250
*D
L L#**** (* 處取 27648 為調(diào)校取值 )
/D
L0
- D
T DB100.DBD4
設(shè)置合適的位置數(shù)據(jù)，將油壓轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳送給比例特定輸出，暫存于臨時變量。
LDBD100.DBD0
L1000
*D
L15000
+D
L10
/D
T#TEMPO
將該傳送輸出的臨時變量，賦給工控機某輸出畫面的一個地址值，輸出顯示的就是該機器鎖模力數(shù)據(jù)。
3)調(diào)試完成后，需要在后續(xù)多模次生產(chǎn)中進行效果驗證，通過機器屏幕上顯示數(shù)值與鎖模力測試儀檢測數(shù)值比對，測試開合模及正常生產(chǎn)超過 200模次，屏幕顯示數(shù)據(jù)基本與檢測儀器測量數(shù)據(jù)基本一致（圖 14、圖 15），表 1 為屏幕顯示數(shù)據(jù)與檢測儀器測量數(shù)據(jù)對比情況統(tǒng)計，從表 1 可以看出偏差率小于 2%，達到顯示實際壓鑄機鎖模力的目的，改造完成。
鎖模力是壓鑄機選型的關(guān)鍵參數(shù)，壓鑄機的鎖模力在實際生產(chǎn)中需要根據(jù)模具的情況進行調(diào)整，鎖模力的大小直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量與模具的壽命，所以鎖模力的正確顯示就非常重要。如果設(shè)備所顯示的鎖模力與實際鎖模力偏差太大，就可能無法使機器發(fā)揮出自身非常大的性能，要么鎖模力調(diào)整太大，損傷模具，長期如此可能壓塌模具或者出現(xiàn)局部飛料，同時加速曲肘磨損，損害 4 根哥林柱（哥林柱是根據(jù)機器非常大鎖模力進行配置的）；要么太小，模具鎖不緊，出現(xiàn)飛料、充填不到位等情況，影響生產(chǎn)的順利進行。
3 結(jié) 論
經(jīng)生產(chǎn)實踐證明通過壓力變送器輸出油壓值等效轉(zhuǎn)化為壓鑄機鎖模力來測量鎖模力大小的方法，重復(fù)測試符合率超過 99%，完全能夠用于指導(dǎo)生產(chǎn)實際，可向工業(yè)實際生產(chǎn)中的相關(guān)技術(shù)人員進行推廣。
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