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铸造机械/压铸设备 |
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压铸机实时压射控制系统对铸件质量的影响 |
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摘要：对当前众所关注的压铸机实时压射控制系统作了较为全面的阐述和介绍。从影响铸件质量的主要因素出发，提出实时压射控制思路的由来，进一步涉及到实时压射控制系统的实质性内容，及其时压铸优质铸件所带来的实效。阐述了组成该系统的关键之所在，结合生产现状提出应该注意的问题，还有如何认定系统本身应具有的精度和灵敏度指标，以及引进该设备中所要求提供的测试数据等。
关键词：伺服系统实时压射工艺参数压射曲线
压铸件的质量在很大程度上取决于压铸机压射性能的优劣。现代化的压铸机在压射控制方面对冲头速度和压力曲线能够做到精确编程，但是每一次压射过程都会与事先所设定的曲线产生无法避免的偏差，在压射过程中及时去修正这些偏差，纠正压射中的相应数据，并在极为短暂的时间内将其切换成修正后的数据，回到原来所设定的最小偏差范围之内，这就是实时压射控制。
1影响压铸件质量的主要因素
影响压铸件质量的因素是多方面的，其中最为主要的是充型条件，铸件中的气孔、尺寸精度及表面质量等这些均与充型条件有密切关系。充型过程中可变因素复杂多样，从总体上可以划分为静态的、人为的和动态的3个类别。静态方面包括：压铸机本身的性能、铸件结构、模具结构、储能器压力及增压压力。属于人为的有：阀、定时开关、行程开关、金属液的温度及液压油的粘度等。动态方面的可变因素众多，也是最难以控制的，压室中的金属量、冲头运行时所受的阻力、模具温度以及采用真空压铸时的负压曲线等，都会对施加于金属液上的压力和冲头的速度产生巨大的影响，而这两方面又是影响充型条件最为重要的参数。
2实时压射控制的基本原理
严格的掌握压射中参数变化的规律，使其始终处于恒定状态，一直是压铸工作者努力的方向。从当前参数变化曲线的测定和监控中，我们可以得到很多的启发。由图1可知，理想的冲头速度，既是冲头所处位置的函数，也与冲头行程有关，在位置P,为慢速起始速度，在位置Pz为向前运行的速度，在位置Ps为充型阶段的速度以及在位置P9为瞬时实现制动到零的阶段。这是一条理想的速度曲线，而实际情况如图2所示。
图1理想的冲头速度曲线
图2实际的冲头速度曲线
利用现代化的测试手段，再加上设计出一种最佳控制系统，使每次压射过程中反映在曲线上的偏差最小，有其再现性，使铸件的前后质量都能有所保证。从铸件的实际需要出发，设置一种环绕着以速度曲线为底线的公差带，只要使每次压射时的速度处于公差带范围之内，就能生产出合格的铸件。在每次压射过程中，如果超出了公差带的范围，则必须通过质量复检才能确定铸件是否合格，如图3所示。
图3 有公差带的冲头速度曲线
以图3严密的公差带为基础，再以宽松一点的公差带作为警告带，如果速度曲线超过此警告带时，铸件也就被判为不合格品。此时，向操作人员发出警告，该压铸机正在出废品。
前面所提到的静态影响，在压铸机采用特殊措施以后都可以得到改观。动态因素和人为因素所产生的偏差，必须通过压射控制系统来得到补 偿，并且通过该系统在压射时对压铸参数进行修正。
充型时间平均为20-80ms,为取得良好的效果，速度曲线的控制必须以充型时间的1/10即2-8ms总的反应时间来进行进行调整。此处总的反应时间的定义为：“通过传感器所确定的偏差值直至在瞬间冲头对此作出反应的这段时间间隔”，也就是说液压系统中包括阀和驱动油缸的响应时间，必然包括在总的反应时间内。这就要求系统阻尼小，运动部件质量轻，也就是说其响应时间必须控制在几us中完成。
3 实时压射控制系统的实质性内容
实时压射控制系统是快速响应的伺服系统所组成的闭环控制系统。只有电液伺服阀，才具有这种快速响应的能力。其他如由快速比例阀等所组成的压铸机闭环控制系统，都不具备实时压射控制所需的快速响应能力。所以由这种系统所组成的压铸机，也就不属于现代实时控制压铸机。此外，单一的闭环控制不等于实时压射控制，而实时压射控制必须是闭环控制。
图4所示为实时压射控制液压回路系统图
4 实时压射控制液压回路系统(行Mac)
这种液压系统最为重要的条件是阀的操纵机构的动作超乎寻常地快，必须采用高流量增益阀，以便快速通过液压油尽可能去驱动活塞作快速运动。
4 实时压射对压铸生产带来的实效
4. 1降低铸件废品率
实时压射控制系统，能使铸件的内在质量和尺寸精度处于最佳状态，每一模次前后均
衡，保持良好的再现性，其废品率降低到只有0.2%为.5%，还有可能更低。
4.2提高生产效率
压射控制压缩了循环时间而提高了生产率，加之制动冲击小，一般需要较大锁模力的压铸机生产的压铸件，可以转移到较小锁模力，较快速的压铸机上生产。
在生产开始之时，模具温度的波动，会导致废品的生产。但是控制系统已兼顾到了在通常操作条件下，在一定的公差带范围内工艺参数的偏差，因此省掉了较长的试模时间，往往在经过1一2次试模以后，即能生产出合格的铸件。
4. 3节省金属消耗量
浇注系统、溢流排气系统以及余料的尺寸均可减少，铸件无飞边存在。在熔炼中金属的损耗及能源成本皆有所下降。
4.4操作过程不受人为条件的影响
压铸机利用所述的压射控制系统，在生产开始之前，就按所拟定的数据进行下一步的生产。只要模具安装到位，就能自动地生产合格的铸件，不需要再作记忆、观察或调整。
4. 5延长模具寿命
飞边是造成模具磨损的根源，飞边降低了铸件的表面质量也损坏了模具表面，增加修整铸件的成本和修模费用以及停机所造成的损失。实时压射控制系统有利于消除飞边，从而延长模具寿命。
5结语
实时压射控制系统是由电液伺服阀为主体所组成的闭环液压控制系统。
电液伺服阀是一种变电信号为液压信号以实现流量或压力控制的转换装置，能充分发挥电信号传递快、线路连接方便的作用。适用于远距离控制，易于检测比较和校正，且液压动力具有输出力大、惯性小、反应快的优点，这两者的结合使电液伺服阀成为一种控制灵活、精度高、快速反应性好，输出功率大的控制元件。(end)
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(7/6/2011) |
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