一种铸造特殊合金有色金属大板与异型件的水冷模

技术领域

本发明涉及异型件模具技术领域，尤其涉及一种铸造特殊合金有色金属大板与异型件的水冷模。

背景技术

模具，工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具，简而言之，模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。

模具随着时代的变化，变得更加多元化，在现代化工业演变中，出现了水冷模具，水冷模具可以更好的对模具进行成型，在使用时可以更好的进行原材的冷却，提高工作效率。

现有的铸造特殊合金有色金属大板与异型件的水冷模在使用时不具备顶出工作，在使用时不能更好的对模具压铸后的成品进行拿取，且在铸件过程中，无法实时对铸件状态进行检测，导致铸造铸件过程控制不精确，造成铸造的铸件品质不高。

发明内容

为此，本发明提供一种铸造特殊合金有色金属大板与异型件的水冷模，用以克服现有技术中无法实时对铸件状态进行检测，导致铸造铸件过程控制不精确，造成铸造的铸件品质不高的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种铸造特殊合金有色金属大板与异型件的水冷模，其特征在于，包括底座，设置在底座上的U型杆、固定机构、升降机构以及控制模块，设置在固定机构上的模具本体，设置在U型杆上的模具压盖；

固定机构，其用以固定所述模具本体，所述固定机构上设置有用以在铸造铸件过程中振动模具本体的高频振动器；

模具本体，其设置在固定机构上，且内部设置有若干用以对铸件进行冷却的冷却管道；

模具压盖，其上部设置有用以检测铸件是否合格的超声检测仪和红外检测仪，压盖上还设有浇铸口以及设置在浇筑口用以控制浇铸速度的控制阀；

升降机构，其设置在所述模具本体底部，用以在铸件完成时将铸件从模具本体顶升至模具本体外，所述升降机构包括底座、液压筒和液压推杆；

所述冷却管道包括设置在模具本体底部的若干冷却管道和设置在模具本体侧壁上的多级冷却管道，所述模具本体底部的冷却管道设置有第一流量控制阀，所述模具本体的侧壁的各级冷却管道均设有第二流量控制阀；

控制模块，其与所述高频振动器、超声检测仪、红外检测仪、控制阀、第一流量控制阀以及第二流量控制阀连接，用以根据超声检测仪和红外检测仪的检测结果控制所述控制阀、以及冷却液管内的水流速；

所述控制模块设有若干铸件体积对应的总铸液量，所述控制模块用以在铸件时根据所述多级冷却管道对应高度的铸件侧面截面积确定所述对应高度各级冷却管道的水流速，根据铸件上表面截面积确定单位时间的铸液量，以及实时根据所述超声检测仪和红外监测仪的检测结果对所述各级水流速和注液量进行调节；

所述控制模块设置有多个铸件侧面截面积Sci对应的水流速Vi和多个铸件截面积Vsi对应的单位时间铸液量Ai，所述控制模块还用以在开始铸件时以水流速Vi和单位时间铸液量Ai进行浇铸，并在浇铸时，以振幅W和振动频率P启动高频振动器对模具本体进行振动。

进一步地，所述红外检测仪用以在铸件时实时检测铸件的温度分布图像，所述控制模块用以将所述温度分布图像以铸件几何中心为圆心以半径n×R进行分级，并在分级完成时，获取各级半径n×R上的温度值T和预设时长t内的温度变化量Q，控制模块根据该级温度值与对应下一级半径上的温度值的温度差值ΔT与预设温度差值ΔT0的比对结果和预设时长内的温度变化量Q与预设温度变化量Q0的比对结果确定铸件是否合格，其中n＝1，2，3，

若ΔT≤ΔT0且Q≤Q0，所述控制膜块判定铸件合格；

若ΔT＞ΔT0和/或Q＞Q0，所述控制模块判定铸件不合格。

进一步地，当所述控制模块判定铸件不合格且ΔT＞ΔT0时，所述控制模块根据计算该温度差值与预设温度差值的温差比值Bt，设定Bt＝ΔT0/ΔT，并根据该温差比值与预设温差比值的比对结果选取对应铸液量调节系数对单位时间铸液量进行调节，控制模块将调节后的单位时间铸液量设置为Ai＇，设定Ai＇＝Ai×Kqδ，其中Kqδ为铸液量调节系数。

进一步地，当所述控制模块判定铸件不合格且Q＞Q0时，所述控制模块计算该温度变化量Q与预设温度变化量Q0的变化量差值ΔQ，设定ΔQ＝Q-Q0，并根据该差值与预设差值的比对结果选取对应的水流速调节系数对模具本体底部冷却液管内的水流速和对应铸件高度对应的模具本体侧壁上冷却液管内的水流速进行调节，控制模块将调节后的模具本体底部冷却液管内的水流速和对应铸件高度对应的模具本体侧壁上冷却液管内的水流速设置为Vi＇，设定Vi＇＝Vi×Kvε，其中Kvε为水流速调节系数。

进一步地，当所述控制模块判定铸件不合格、ΔT＞ΔT0且Q＞Q0时，所述控制模块同时对单位时间内的铸液量、模具本体底部冷却液管内的水流速和对应铸件高度对应的模具本体侧壁上冷却液管内的水流速进行调节。

进一步地，所述超声检测仪用以在铸件时实时检测铸件内是否存在气孔以及确定气孔数量D，并将确定存在气孔时将气孔数量D与预设气孔数量D0进行比对，所述控制模块根据该比对结果判定是否对所述振动频率和/或振幅进行调节，

若D≤D0，所述控制模块判定不对所述振动频率进行调节；

若D＞D0，所述控制模块判定调节所述振动频率。

进一步地，当所述控制模块判定调节所述振动频率时，控制模块计算预设气孔数量与所述气孔数量的比值B，并根据该比值与预设比值的比对结果选取对应的振动频率调节系数对振动频率进行调节，控制模块将调节后的振动频率设置为Pb，设定Pb＝P×Kpj，其中Kpj为振动频率调节系数。

进一步地，所述控制模块还用以在对所述铸液量和/或所述水流速调节完成时，根据各级温度值与对应下一级半径上的温度值的温度差值ΔT与预设温度差值ΔT0的比对结果和预设时长内的温度变化量Q与预设温度变化量Q0的比对结果确定铸件是否合格，若判定铸件不合格，所述控制模块根据实际比对结果选取对应的振动频率修正系数对振动频率进行修正，控制模块将修正后的振动频率设置为Pc，设定Pc＝P×Xpθ或Pc＝Pb×Xpθ,其中Xpθ为振动频率修正系数。

进一步地，所述控制模块还设有预设最大振动频率Pmax，当所述控制模块对所述振动频率修正完成时，所述控制模块将修正后的振动频率Pc与预设最大振动频率Pmax进行比对，若Pc＞Pmax，所述控制模块计算修正后的振动频率与预设最大振动频率Pmax的频率差值ΔP，设定ΔP＝Pc-Pmax，并根据该频率差值与预设频率差值的比对结果选取对应的振幅调节系数对振幅进行调节，控制模块将调节后的振幅设置为W＇，设定W＇＝W×Kwμ其中Kwμ为振幅调节系数。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过在水冷模模具本体上设置多级冷却液管道并在铸件时，根据铸件的浇铸高度实时控制各级冷却液管道内的水流速，并根据铸件截面积确定初始浇铸时模具底部对应的冷却液管道水流速以及浇铸高度对应的冷却液管道的初始水流速，通过逐级控制的方式，提高了异形件铸造过程的控制精度，提高了铸件的品质。

尤其，通过红外检测仪检测检测的铸件浇筑时的温度分布图像，并通过控制模块对温度分布图像进行分析以铸件的几何中心为圆心以半径n×R对温度分布图像进行分级，并获取各级半径n×R上的温度值T和预设时长t内的温度变化量Q，根据该温度值与预设温度差值的差值和温度变化量确定铸件是否合格，并在判定不合格时，对单位时长内的铸液量和/或冷却液管内的水流速进行调节，进一步提高了对异形件铸造过程的控制精度，从而进一步提高了铸件的品质。

尤其，通过设置升降机构，并在铸造完成时，将注浆顶升出模具，保证了铸件的完整性，避免了由于传统的倒扣区间造成的铸件损坏的现象，从而进一步提高了铸件的品质。

进一步地，通过在控制模块设置多个预设温差比值和铸液量调节系数，并当判定铸件不合格时，计算温度差值与预设温度差值的温差比值，并根据该比值与过个预设温差比值的比对结果选取对应的调节系数对单位时间内的铸液量进行调节，进一步提高了对异形件铸造过程的控制精度，从而进一步提高了铸件的品质。

附图说明

图1为本发明所述铸造特殊合金有色金属大板与异型件的水冷模的结构示意图；

图2为本发明所述铸造特殊合金有色金属大板与异型件的水冷模的模具本体中冷却管道结构示意图；

图3为本发明所述铸造特殊合金有色金属大板与异型件的水冷模的固定机构结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明所述铸造特殊合金有色金属大板和异形件的水冷模，

本发明所述铸造特殊合金有色金属大板和异形件的水冷模，包括底座4，设置在底座4上的U型杆、固定机构3、升降机构2以及控制模块，设置在固定机构3上的模具本体1，设置在U型杆上的模具压盖8：

固定机构3，其用以固定所述模具本体1，所述固定机构3上设置有用以在铸造铸件过程中振动模具本体1的高频振动器9；

模具本体1，其设置在固定机构3上，且内部设置有若干用以对铸件进行冷却的冷却管道15；

模具压盖8，其上部设置有用以检测铸件是否合格的超声检测仪10和红外检测仪11，压盖上还设有浇铸口12以及设置在浇铸口12用以控制浇铸速度的控制阀13；

升降机构2，其设置在所述模具本体1底部，用以在铸件完成时将铸件从模具本体1顶升至模具本体1外，所述升降机构2包括液压座5、液压筒6和液压推杆14；

所述冷却管道15包括设置在模具本体1底部的若干冷却管道15和设置在模具本体1侧壁上的多级冷却管道15，所述模具本体1底部的冷却管道15设置有第一流量控制阀图中未画出，所述模具本体1的侧壁的各级冷却管道15均设有第二流量控制阀16；

控制模块17，其与所述高频振动器9、超声检测仪10、红外检测仪11、控制阀13、第一流量控制阀以及第二流量控制阀16连接，用以根据超声检测仪10和红外检测仪11的检测结果控制所述控制阀13、以及冷却管道15内的水流速；

所述控制模块设有若干铸件体积对应的总铸液量，所述控制模块用以在铸件时根据所述多级冷却管道15对应高度的铸件侧面截面积确定所述对应高度各级冷却管道15的水流速，根据铸件上表面截面积确定单位时间的铸液量，以及实时根据所述超声检测仪10和红外监测仪的检测结果对所述各级水流速和注液量进行调节；

所述控制模块设置有多个铸件侧面截面积Sci对应的水流速Vi和多个铸件截面积Vsi对应的单位时间铸液量Ai，所述控制模块还用以在开始铸件时以水流速Vi和单位时间铸液量Ai进行浇铸，并在浇铸时，以振幅W和振动频率P启动高频振动器9对模具本体1进行振动。

具体而言，通过在水冷模模具本体上设置多级冷却液管道并在铸件时，根据铸件的浇铸高度实时控制各级冷却液管道内的水流速，并根据铸件截面积确定初始浇铸时模具底部对应的冷却液管道水流速以及浇铸高度对应的冷却液管道的初始水流速，通过逐级控制的方式，提高了异形件铸造过程的控制精度，提高了铸件的品质。

尤其，通过红外检测仪检测检测的铸件浇筑时的温度分布图像，并通过控制模块对温度分布图像进行分析以铸件的几何中心为圆心以半径n×R对温度分布图像进行分级，并获取各级半径n×R上的温度值T和预设时长t内的温度变化量Q，根据该温度值与预设温度差值的差值和温度变化量确定铸件是否合格，并在判定不合格时，对单位时长内的铸液量和/或冷却液管内的水流速进行调节，进一步异形件铸造过程的控制精度，从而进一步提高了铸件的品质。

尤其，通过设置升降机构，并在铸造完成时，将注浆顶升出模具，保证了铸件的完整性，避免了由于传统的倒扣区间造成的铸件损坏的现象，从而进一步提高了铸件的品质。

本发明实施例中，所述固定机构3还包括包括限位杆301、座体302和定位销303，且限位杆301的底部固定连接有座体302，且座体302的底部固定连接有定位销303，且限位杆301与座体302之间通过焊接连接。

所述红外检测仪用以在铸件时实时检测铸件的温度分布图像，所述控制模块用以将所述温度分布图像以铸件几何中心为圆心以半径n×R进行分级，并在分级完成时，获取各级半径n×R上的温度值T和预设时长t内的温度变化量Q，控制模块根据该级温度值与对应下一级半径上的温度值的温度差值ΔT与预设温度差值ΔT0的比对结果和预设时长内的温度变化量Q与预设温度变化量Q0的比对结果确定铸件是否合格，其中n＝1，2，3，

若ΔT≤ΔT0且Q≤Q0，所述控制膜块判定铸件合格；

若ΔT＞ΔT0和/或Q＞Q0，所述控制模块判定铸件不合格。

具体而言，当所述控制模块判定铸件不合格且ΔT＞ΔT0时，所述控制模块根据计算该温度差值与预设温度差值的温差比值Bt，设定Bt＝ΔT0/ΔT，并根据该温差比值与预设温差比值的比对结果选取对应铸液量调节系数对单位时间铸液量进行调节，

所述控制模块设有第一预设温差比值Bt1、第二预设温差比值Bt2、第三预设温差比值Bt3、第一铸液量调节系数Kq1、第二铸液量调节系数Kq2以及第三铸液量调节系数Kq3，其中Bt1＜Bt2＜Bt3，设定,0.8＜Kq3＜Kq2＜Kq1＜1，

当Bt≤Bt1时，所述控制模块选取第一铸液量调节系数Kq1对单位时间内的铸液量进行调节；

当Bt1＜Bt≤Bt2时，所述控制模块选取第二铸液量调节系数Kq2对单位时间内的铸液量进行调节；

当Bt2＜Bt≤Bt3时，所述控制模块选取第三铸液量调节系数Kq3对单位时间内的铸液量进行调节；

当所述控制模块选取第δ铸液量调节系数Kqδ对单位时间内的注液量进行调节时，设定δ＝1，2，3，控制模块将调节后的单位时间铸液量设置为Ai＇，设定Ai＇＝Ai×Kqδ。

具体而言，通过在控制模块设置多个预设温差比值和铸液量调节系数，并当判定铸件不合格时，计算温度差值与预设温度差值的温差比值，并根据该比值与过个预设温差比值的比对结果选取对应的调节系数对单位时间内的铸液量进行调节，进一步提高了对异形件铸造过程的控制精度，从而进一步提高了铸件的品质。

具体而言，当所述控制模块判定铸件不合格且Q＞Q0时，所述控制模块计算该温度变化量Q与预设温度变化量Q0的变化量差值ΔQ，设定ΔQ＝Q-Q0，并根据该差值与预设差值的比对结果选取对应的水流速调节系数对模具本体底部冷却液管内的水流速和对应铸件高度对应的模具本体侧壁上冷却液管内的水流速进行调节，

所述控制模块设置有第一预设变化量差值ΔQ1、第二预设变化量差值ΔQ2、第三预设变化量差值ΔQ3、第一水流速调节系数Kv1、第二水流速调节系数Kv2以及第三水流速调节系数Kv3，其中ΔQ1＜ΔQ2＜ΔQ3，1＜Kv1＜Kv2＜Kv3＜1.5，

当ΔQ≤ΔQ1时，所述控制模块选取第一水流速调节系数Kv1对模具本体底部冷却液管内的水流速和对应铸件高度对应的模具本体侧壁上冷却液管内的水流速进行调节；

当ΔQ1＜ΔQ≤ΔQ2时，所述控制模块选取第二水流速调节系数Kv2对模具本体底部冷却液管内的水流速和对应铸件高度对应的模具本体侧壁上冷却液管内的水流速进行调节；

当ΔQ2＜ΔQ≤ΔQ3时，所述控制模块选取第三水流速调节系数Kv3对模具本体底部冷却液管内的水流速和对应铸件高度对应的模具本体侧壁上冷却液管内的水流速进行调节；

当所述控制模块选取第ε水流速调节系数Kvε对模具本体底部冷却液管内的水流速和对应铸件高度对应的模具本体侧壁上冷却液管内的水流速进行调节时，设定ε＝1，2，3，控制模块将调节后的模具本体底部冷却液管内的水流速和对应铸件高度对应的模具本体侧壁上冷却液管内的水流速设置为Vi＇，设定Vi＇＝Vi×Kvε。

具体而言，通过在控制模块设置多个预设变化量差值和水流速调节系数，并在判定铸件不合格且各级半径上的预设时长内的温度变化量大于预设温度变化量时，根据该温度变化量与预设变化量的变化量差值与预设变化量差值的比对结果选取对应的水流速调节系数对水流速进行调节，进一步提高了对异形件铸造过程的控制精度，从而进一步提高了铸件的品质。

本发明是所述模具本体底部冷却液管内的初始水流速与所述铸件侧面截面积Sci对应的水流速Vi相等。

具体而言，当所述控制模块判定铸件不合格、ΔT＞ΔT0且Q＞Q0时，所述控制模块同时对单位时间内的铸液量、模具本体底部冷却液管内的水流速和对应铸件高度对应的模具本体侧壁上冷却液管内的水流速进行调节。

所述超声检测仪用以在铸件时实时检测铸件内是否存在气孔以及确定气孔数量D，并将确定存在气孔时将气孔数量D与预设气孔数量D0进行比对，所述控制模块根据该比对结果判定是否对所述振动频率和/或振幅进行调节，

若D≤D0，所述控制模块判定不对所述振动频率进行调节；

若D＞D0，所述控制模块判定调节所述振动频率。

当所述控制模块判定调节所述振动频率时，控制模块计算预设气孔数量与所述气孔数量的比值B，并根据该比值与预设比值的比对结果选取对应的振动频率调节系数对振动频率进行调节，

所述控制模块设有第一预设比值B1、第二预设比值B2、第三预设比值B3、第一振动频率调节系数Kp1、第二振动频率调节系数Kp2以及第三振动频率调节系数Kp3，其中B1＜B2＜B3，设定1＜Kp1＜Kp2＜Kp3＜1.2，

当B≤B1时，所述控制模块选取第一振动频率调节系数Kp1对振动频率进行调节；

当B1＜B≤B2时，所述控制模块选取第二振动频率调节系数Kp2对振动频率进行调节；

当B2＜B≤B3时，所述控制模块选取第三振动频率调节系数Kp3对振动频率进行调节；

当所述控制模块选取第j振动频率调节系数Kpj对振动频率进行调节时，控制模块将调节后的振动频率设置为Pb，设定Pb＝P×Kpj。

具体而言，通过在控制模块设置多个预设比值和振动频率调节系数，并在控制模块通过超声检测仪的检测结果确定是否对振动频率进行调节，并在判定需要调节时，计算实际气孔数量与预设气孔数量的比值，并根据该比值与圣约翰比值的比对结果选取对应的振动频率调节系数对振动频率进行调节，进一步提高了对异形件铸造过程的控制精度，从而进一步提高了铸件的品质。

所述控制模块还用以在对所述铸液量和/或所述水流速调节完成时，根据各级温度值与对应下一级半径上的温度值的温度差值ΔT与预设温度差值ΔT0的比对结果和预设时长内的温度变化量Q与预设温度变化量Q0的比对结果确定铸件是否合格，若判定铸件不合格，所述控制模块根据实际比对结果选取对应的振动频率修正系数对振动频率进行修正，

所述控制模块还设有第一振动频率修正系数Xp1、第二振动频率修正系数Xp2以及第三振动频率修正系数Xp3，设定1＜Xp1＜Xp2＜Xp3＜1.5，

当所述控制模块判定铸件不合格且ΔT＞ΔT0时，所述控制模块选取第一振动频率修正系数Xp1对振动频率进行修正；

当所述控制模块判定铸件不合格且Q＞Q0时，所述控制模块选取第一振动频率修正系数Xp1对振动频率进行修正；

当所述控制模块判定铸件不合格、ΔT＞ΔT0且Q＞Q0时，所述控制模块选取第一振动频率修正系数Xp1对振动频率进行修正；

当所述控制模块选取第θ振动频率修正系数Xpθ对振动频率进行修正时，设定θ＝1，2，3，控制模块将修正后的振动频率设置为Pc，设定Pc＝P×Xpθ或Pc＝Pb×Xpθ。

所述控制模块还设有预设最大振动频率Pmax，当所述控制模块对所述振动频率修正完成时，所述控制模块将修正后的振动频率Pc与预设最大振动频率Pmax进行比对，若Pc＞Pmax，所述控制模块计算修正后的振动频率与预设最大振动频率Pmax的频率差值ΔP，设定ΔP＝Pc-Pmax，并根据该频率差值与预设频率差值的比对结果选取对应的振幅调节系数对振幅进行调节，

所述控制模块还设有第一预设频率差值ΔP1、第二预设频率差值ΔP2、第三预设频率差值ΔP3、第一振幅调节系数Kw1、第二振幅调节系数Kw2以及振幅调节系数Kw3，其中ΔP1＜ΔP2＜ΔP3，1＜Kw1＜Kw2＜Kw3＜1.5，

当ΔP≤ΔP1时，所述控制模块选取第一振幅调节系数Kw1对振幅进行调节；

当ΔP1＜ΔP≤ΔP2时，所述控制模块选取第二振幅调节系数Kw2对振幅进行调节；

当ΔP2＜ΔP≤ΔP3时，所述控制模块选取第二振幅调节系数Kw2对振幅进行调节；

当所述控制模块选取第μ振幅调节系数Kwμ对振幅进行调节时，设定μ＝1，2，3，控制模块将调节后的振幅设置为W＇，设定W＇＝W×Kwμ。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。