專利名稱：鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)用鋁活塞毛坯鑄造用模具溫度在線自動(dòng)控制裝置及方法， 尤其是一種大直徑柴油鋁活塞(直徑Φ ^ 120mm以上)毛坯鑄造用模具溫度自動(dòng)控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)動(dòng)機(jī)用鋁活塞毛坯制造時(shí)，大多采用簡(jiǎn)單的機(jī)械開合模生產(chǎn)方式，鑄造工藝的控制更是相對(duì)落后，尤其是大直徑柴油活塞的生產(chǎn)，大部分仍沿用手工作坊式生產(chǎn)方式，這種方式簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)效率低，工藝穩(wěn)定性差，難以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)和對(duì)產(chǎn)品高質(zhì)量的要求。近年來，為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能，降低油耗、噪音及排放，并提高整機(jī)可靠性。柴油機(jī)正朝著渦輪增壓和直噴化方向發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的工作條件越來越惡劣，要求在高溫、 高負(fù)荷條件下耐久、可靠的工作，并進(jìn)一步提高使用壽命。在此情況下，由于活塞所承受的熱負(fù)荷的增加，給活塞帶來了一系列的問題。突出的問題是活塞燃燒室喉口開裂、環(huán)槽磨損，特別是頂環(huán)槽的磨損等。為解決以上問題，必須提高活塞材料的機(jī)械性能，尤其是高溫性能，如高溫抗拉強(qiáng)度、高溫疲勞性能等。材料高溫性能的提高在成分一定的情況下，金相組織的改善比較關(guān)鍵，材料的金相組織由鑄造過程工藝決定，當(dāng)凝固過程速度較快時(shí)，其金相組織等級(jí)要明顯提高。當(dāng)然過快也會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生一些鑄造缺陷，為保證活塞鑄件良好的機(jī)械性能和低的鑄造廢品率，模具溫度(關(guān)鍵鑄造參數(shù))的控制就顯得尤為重要。當(dāng)今活塞鑄造廠大多對(duì)模具溫度沒有特別的控制，即使有控制其方法也不科學(xué)、 合理，常見的控制有①模具冷卻采用通常流水方式，②根據(jù)操作工的經(jīng)驗(yàn)，開關(guān)閥門控制水的流量和通水時(shí)間，③采用電磁閥和時(shí)間繼電器控制模具串水在鋁液凝固的某一時(shí)間段通水冷卻。眾所周知，鋁活塞鑄造過程是一個(gè)特殊過程，為保證鑄造質(zhì)量，鋁液凝固過程需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的節(jié)拍，但由于鋁活塞生產(chǎn)過程影響因素較多，想得到一個(gè)穩(wěn)定的生產(chǎn)節(jié)拍必須使模具溫度較為穩(wěn)定，傳統(tǒng)的以上模具溫度控制方式顯然滿足不了鋁活塞鑄件良好的機(jī)械性能和低的鑄造廢品率的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠在線自動(dòng)控制和穩(wěn)定鋁活塞鑄造模具溫度、同時(shí)鑄造生產(chǎn)效率高，又滿足鋁活塞鑄件良好的機(jī)械性能和低的鑄造廢品率要求的模具溫度在線自動(dòng)控制裝置。同時(shí)，本發(fā)明的另一目的是提供一種鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制裝置，它包括中央處理器，中央處理器分別與 OP面板、溫度模塊和I/O模塊相連，溫度模塊與設(shè)置于鋁活塞鑄造模具內(nèi)的溫度傳感器相連，I/O模塊與安裝在鋁活塞鑄造模具之前的冷卻進(jìn)水管路上的冷卻控制器相連。中央處理器、溫度模塊和I/O模塊共同組成PLC系統(tǒng)。所述冷卻控制器是電磁換向閥。它安裝在鋁活塞鑄造模具之前的冷卻進(jìn)水管路上，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控的模具溫度反饋到PLC，由PLC發(fā)出的指令控制冷卻控制器的通斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模具冷卻。一種鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制方法，該方法為通過置于鋁活塞鑄造模具內(nèi)的溫度傳感器在線連續(xù)采集活塞模具實(shí)際溫度信號(hào)，并將信號(hào)反饋到溫度模塊，經(jīng)溫度模塊放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入到中央處理器，中央處理器通過OP面板依據(jù)工藝要求設(shè)定的模具溫度參數(shù)和在線采集活塞模具實(shí)際溫度參數(shù)進(jìn)行比較后，通過I/O模塊自動(dòng)控制與鑄造模具相連的冷卻控制器的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁活塞鑄造模具實(shí)施冷卻。冷卻控制器對(duì)鋁活塞鑄造模具實(shí)施冷卻的具體方式為即當(dāng)模具溫度超過設(shè)定溫度參數(shù)時(shí)，冷卻控制器打開使模具冷卻系統(tǒng)貫通對(duì)模具進(jìn)行冷卻；當(dāng)模具溫度低于設(shè)定溫度參數(shù)時(shí)，冷卻控制器關(guān)閉停止對(duì)模具進(jìn)行冷卻。模具冷卻系統(tǒng)主要由控制閥門、過濾器、冷凝控制器、回水池、進(jìn)水池以及水泵組成，控制閥門、過濾器、冷凝控制器依次設(shè)在冷卻水管路上，然后通過被冷卻的鋁活塞鑄造模具，再經(jīng)回水池進(jìn)入進(jìn)水池，然后通過水泵進(jìn)入冷卻水管路進(jìn)行循環(huán)，水泵與控制閥門之間還可設(shè)有其它控制單元。本發(fā)明能夠在線自動(dòng)控制和穩(wěn)定鋁活塞鑄造模具溫度、同時(shí)鑄造生產(chǎn)效率高，又滿足鋁活塞鑄件良好的機(jī)械性能和低的鑄造廢品率要求。所述在線自動(dòng)控制裝置能智能控制模具溫度，無需人工調(diào)節(jié)。


圖1是本發(fā)明鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制裝置控制示意圖。其中1、溫度傳感器，2、溫度模塊，3、中央處理器，4、OP面板，5、I/O模塊，6、冷卻控制器。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。圖1所示為鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制裝置的控制示意圖，本裝置它包括中央處理器3，中央處理器3分別與OP面板4、溫度模塊2和I/O模塊5相連，溫度模塊2 與設(shè)置于鋁活塞鑄造模具內(nèi)的溫度傳感器1相連，I/O模塊5與安裝在鋁活塞鑄造模具之前的冷卻進(jìn)水管路上的冷卻控制器6相連。圖1中虛線內(nèi)包括中央處理器3、溫度模塊2和 I/O模塊5，它們共同組成PLC系統(tǒng)。中央處理器3型號(hào)為C200HE CPU ；OP面板4型號(hào)為MPT002 ；溫度模塊2采用TSOl
溫度模塊。冷卻控制器6采用SMC公司的電磁換向閥，型號(hào)為VXD2130-03-5D1。它安裝在鋁活塞鑄造模具之前的冷卻進(jìn)水管路上，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控的模具溫度反饋到PLC，由PLC發(fā)出的指令控制冷卻控制器6的通斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模具冷卻。本發(fā)明是在原模具冷卻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進(jìn)，原模具冷卻系統(tǒng)即在車間設(shè)有專用的進(jìn)、回水池，通過水泵將冷卻水按設(shè)定壓力送至車間已鋪設(shè)的冷卻管道內(nèi)，每個(gè)模具單元有獨(dú)立的閥門控制水的通斷，閥門后設(shè)一過濾器以過濾掉水中的顆粒污物，然后與模具相連， 實(shí)施模具冷卻的冷卻水經(jīng)模具之后的回水管路返回回水池，回水池的冷卻用水經(jīng)沉淀后進(jìn)入進(jìn)水池待用。如圖1所示，模具冷卻系統(tǒng)主要由控制閥門、過濾器、冷凝控制器、回水池、進(jìn)水池以及水泵組成，控制閥門、過濾器、冷凝控制器依次設(shè)在冷卻水管路上，然后通過被冷卻的鋁活塞鑄造模具(即圖中所示“模具”)，再經(jīng)回水池進(jìn)入進(jìn)水池，然后通過水泵進(jìn)入冷卻水管路進(jìn)行循環(huán)，水泵與控制閥門之間還可設(shè)有其它控制單元。上述鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制方法，該方法為通過置于鋁活塞鑄造模具內(nèi)的溫度傳感器1在線連續(xù)采集活塞模具實(shí)際溫度信號(hào)，并將信號(hào)反饋到溫度模塊2進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)溫度模塊2放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入到中央處理器3，中央處理器3通過 OP面板4依據(jù)工藝要求，把設(shè)定的模具溫度參數(shù)和在線采集活塞模具實(shí)際溫度參數(shù)進(jìn)行比較后，通過I/O模塊5自動(dòng)控制與鑄造模具相連的冷卻控制器6的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁活塞鑄造模具實(shí)施冷卻。冷卻控制器6對(duì)鋁活塞鑄造模具實(shí)施冷卻的具體方式為即當(dāng)模具溫度超過設(shè)定溫度參數(shù)(一般該參數(shù)設(shè)定在200°C)時(shí)，冷卻控制器6打開使模具冷卻系統(tǒng)貫通對(duì)模具進(jìn)行冷卻；當(dāng)模具溫度低于設(shè)定溫度參數(shù)時(shí)，冷卻控制器6關(guān)閉停止對(duì)模具進(jìn)行冷卻。
權(quán)利要求
1.一種鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制裝置，其特征在于，它包括中央處理器，中央處理器分別與OP面板、溫度模塊和I/O模塊相連，溫度模塊與設(shè)置于鋁活塞鑄造模具內(nèi)的溫度傳感器相連，I/O模塊與安裝在鋁活塞鑄造模具之前的冷卻進(jìn)水管路上的冷卻控制器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述冷卻控制器是電磁換向閥。
3.一種鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制方法，其特征在于，該方法為通過置于鋁活塞鑄造模具內(nèi)的溫度傳感器在線連續(xù)采集活塞模具實(shí)際溫度信號(hào)，并將信號(hào)反饋到溫度模塊，經(jīng)溫度模塊放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入到中央處理器，中央處理器通過OP面板依據(jù)工藝要求設(shè)定的模具溫度參數(shù)和在線采集活塞模具實(shí)際溫度參數(shù)進(jìn)行比較后，通過I/O模塊自動(dòng)控制與鑄造模具相連的冷卻控制器的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁活塞鑄造模具實(shí)施冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，冷卻控制器對(duì)鋁活塞鑄造模具實(shí)施冷卻的具體方式為即當(dāng)模具溫度超過設(shè)定溫度參數(shù)時(shí)，冷卻控制器打開使模具冷卻系統(tǒng)貫通對(duì)模具進(jìn)行冷卻；當(dāng)模具溫度低于設(shè)定溫度參數(shù)時(shí)，冷卻控制器關(guān)閉停止對(duì)模具進(jìn)行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制裝置，它包括中央處理器，中央處理器分別與OP面板、溫度模塊和I/O模塊相連，溫度模塊與設(shè)置于鋁活塞鑄造模具內(nèi)的溫度傳感器相連，I/O模塊與安裝在鋁活塞鑄造模具之前的冷卻進(jìn)水管路上的冷卻控制器相連。本發(fā)明還公開了一種鋁活塞鑄造模具溫度在線自動(dòng)控制方法。本發(fā)明能夠在線自動(dòng)控制和穩(wěn)定鋁活塞鑄造模具溫度、同時(shí)鑄造生產(chǎn)效率高，又滿足鋁活塞鑄件良好的機(jī)械性能和低的鑄造廢品率要求。所述在線自動(dòng)控制裝置能智能控制模具溫度，無需人工調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)G05D23/19GK102298398SQ20111017309
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者丁勇, 杜恩民, 梁濤, 牟俊東, 田合亭 申請(qǐng)人:山東濱州渤海活塞股份有限公司