Устройство определения момента раскрытия пресс-формы машины литья под давлением

 

Изобретение относится к литейному производству и може; быть использовано для управления литьевыми машинами. Целью изобретения является повышение производительности . В устройстве использованы измерители температуры металла и пресс-формы, задатчик температуры, при которой необходимо раскрыть пресс-форму. Введение в устройство измерителей усилий на толкатели, таймеров, блоков логарифмирования, дифференцирования , памяти и других вычислительных блоков позволяет определить момент раскрытия пресс-формы, исключая необоснованное время выдержки в ней отливки. 1 ил 7% (J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 D 17/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

7(u (21) 4819851/02 (22) 24.04.90 (46) 23.06.92. Бюл, ¹ 23 (71) Киевский институт автоматики им.XXV съезда КПСС (72) В.С.Богушевский, Н.А.Сорокин, Н.С.Церковницкий и И.Л. г1игоцкий (53) 621.74.043 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 447733556622, кл. В 22 D 17/00, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ MOМЕНТА РАСКРЫТИЯ ПРЕСС-ФОРМЫ МАШИНЫ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к управлению технологическим процессом машин литья под давлением.

Целью изобретения является повышение производительности машины литья под давлением.

На чертеже представлена схема устройства определения момента раскрытия пресс-формы машины литья под давлением.

Устройство содержит задатчик 1 темпе- . ратуры, при которой необходимо раскрыть пресс-форму, соединенный с первым блоком 2 сравнения, измерители 3 усилия на толкатели, соединенные. через второй блок

4 сравнения со схемой сброса-записи первого блока 5 памяти, вход которого соединен через первый блок 6 деления, сумматор

7 с выходами первого 8 и второго 9 тайме.ров, схемы сброса-запуска которых подключены кдатчику10 второй фазы прессования.

Выход первого блока 5 памяти соединен через первый блок 11 умножения, блок 12, ЫЛ„„1741963 А1 (57) Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для управления литьевыми машинами. Целью изобретения является повышение производительности. В устройстве использованы измерители температуры металла и пресс-формы, задатчик температуры; при которой необходимо раскрыть пресс-форму. Введение в устройство измерителей усилий на толкатели, таймеров, блоков логарифмирования, дифференцирования, памяти и других вычислительных блоков позволяет определить момент раскрытия пресс-формы, исключая необоснованное время выдержки в ней отливки. 1 vii возведения в степень с первым e:,oäoì второго блока 13 умножения, второй вход которого через второй блок 14 деления, ключ 1., третий блок 16 сравнения подсоединен к первому выходу измерителя 17 температуры пресс-формы. Второй выход измерителя

17 соединен через блок 18 задержки с вторым входом третьего блока 16 сравнения и вторым блоком 19 памяти. Третий выход измерителя 17 температуры пресс-формы соединен через третий 20 и четвертый 21 блоки деления и блок 22 логарифмирования с первым блоком 6 деления. Четвертый выход измерителя 17 температуры пресс-формы соединен через пятый блок 23 деления с первым блоком 2 сравнения. Измеритель 24 температуры металла через третий блок 25 памяти соединен с вторым блоком 14 деления. выход которого соединен с четвертым блоком 21 деления. Выход второго блока 13 умножения соединен с пятым- блоком 23 деления, а выход второго блока 19 памяти — с ключом 15. Выход третьего блока 16 сравне1741963 ния соединен через дифференциатор 26 со схемой сброса-запуска второго блока 19 памяти и непосредственно со схемой останова первого таймера 8, а выход сумматора 7 соединен с входом первого блока 11 умножения. Схема сброса-записи третьего блока

25 памяти соединен с датчиком 27 момента контроля температуры металла, Измерители усилий представляют собой, например, преобразователи типа

ДСТБ-С-060, измерители температуры пресс-формы и металла-термопары соответственно ТХК-0529 и ТХА-0379; датчик второй фазы прессования представляет собой, например, бесконтактный датчик положения типа БТП101-24, а датчик момента контроля температуры металла — пускатель исполнительного механизма термопары погружения, Блоки памяти могут быть выполнены, например, на базе устройств выборки и хранения аналоговых сигналов типа ИС КР1100

СК2, а блоки возведения в степень и логарифмирования — на базе вторичных токовых преобразователей с реализацией функциональных зависимостей на механических элементах.

Остальные блоки могут быть выполнены на базе стандартных блоков АК3СР и стандартных средств вычислительной техники, Исследованиями доказано, что в момент впуска металла основную тепловую нагрузку несет лишь очень тонкий слой пресс-формы (до 1 мм), Запаздывание наступления максимальной температуры на данной глубине по сравнению с колебаниями температуры на границе определяется по формуле:

Лt =0,5хVà ", (1) где Л| — запаздывание температурной волны, с; х — линейная координата в направлении, перпендикулярном к поверхности стенки пресс-формы, м; го — продолжительность цикла, с: а — температуропроводность стальной пресс-формы, м /с.

С учетом слоя смазки запаздывание температурной волны на глубине заделки горячего спая термопары равно:

Л г1 = 0,5 (д м / + д ) VÃ, (2) где Лт — запаздывание температурной волны в пресс-форме.на уровне горячего спая термопары, с; дсм — толщина смазки, м; асм — температуропроводность смазки, м /c; д — расстояние от поверхности прессформы до горячего спая термопары, м.

Значение Лт1 определяют идентификацией экспериментальных данных: это мо5 мент выхода на максимум показаний гермопары, отсчитанный от момента окончания заливки металла в пресс-форму и принятый за начало операции контроля температурного режима отливки.

10 Изменение во времени температуры точки активного слоя пресс-формы можно описать формулой для инерционного звена первого порядка с чистым запаздыванием

tnt =tM(1 — К1 Лт1 )ехр(— A1(t — Лtt )1, (3) где Ьф — температура активного слоя пресс-формы, С;

tM — температура заливаемого металла по показаниям термопары погружения, С;

А1 — коэффициент, зависящий от посто20 янной времени переходного процесса, определяемый геометрической координатой и системой охлаждения пресс-формы, с

-1, K> — коэффициент, определяемый амплитудой температурной волны на уровне ro25 рячего спая.

Изменение температуры отливки можно выразить формулой:

t отл =tM exp (А7 ) (4) где А — коэффициент, зависящий от постоянной времени переходного процесса, определяемый системой охлаждения пресс-формы, с 1;

tora — температура отливки, С.

Учитывая, что

Ае = е g — А = Кр А, (5) можно получить ьф=т (1 — К1 Лт1) ехр А(-Кгт +К2Лт1

+ r), (6)

40 где gkt, — теплопроводность соответственно металла отливки и стальной прессформы, Вт/(м С);

", C> — средние удельные теплоемкости соответственно отливки и пресс-формы, 45 Дж/(кг ОС) р) p< — плотности соответственно отливки и пресс-формы, кг/м;

Kz — коэффициент относительной тепловой активности контактируемых тел.

Отсюда тх к1Зы хех (7)

Величина А изменяется при производстве каждой отливки, так как охлаждение отливки и пресс-формы зависит от толщины слоя смазки при каждом смазывании прессформы, Ее значение определяют в момент начала кристаллизации отливки, фиксируе1741963

25 пфк

А= In поступает на блок 22

55 мый по падению показаний измерителя усилия, установленного на толкателе. по формуле; лк(1 1

N) где t пфк, тотл cooTBeTGTBBHHQ значение температуры пресс-формы и отливки в момент кристаллизации последней. C; — момент начала кристаллизации отливки, с.

Устройство определения момента раскрытия пресс-формы машины литья под давлением работает следующим образом.

Перед началом производства отливок на задатчике 1 температуры, при которой необходимо раскрыть пресс-форму, устанавливается значение температуры на 5—

10 С ниже температуры фазового превращения, Сигнал, пропорциональный величине задания, поступает в первый блок

2 сравнения, Напряжение. пропорциональное усилию на толкатели, от измерителей 3 усилия, установленных под плиту толкателей, поступает на первый вход второго блока 4 сравнения, на второй вход которого поступает "нулевой" опорный сигнал. При получении сигнала о "начале кристаллизации" (снижение усилий на плиту толкателей до нуля) производится очистка первого блока 5 памяти и запись в него показаний первого блока 6 деления, При поступлении сигнала "2-я фаза прессования" от датчика

10 запускаются таймеры 8 и 9. С измерителя

17 температуры пресс-формы, например, термопвры TXK-0529 в комплекте с преобразователем Ш-72, установленной в отверстие в пресс-форме на расстоянии 0,2 — 0,5 мм от рабочей поверхности, поступает напряжение, пропорциональное температуре пресс-формы, в третий блок 16 сравнения непосредственно и на второй вход блока 16 сравнения, задержанное во времени, Во время роста темпера1уры пресс-формы, вызванного заливкой металла, напряжение. поступающее с измерителя 17, превышает напряжение, поступающее с блока 18 задержки, и с выхода блока 16 сравнения снимается "нулевой" сигнал. При прохождении максимума температуры и в дальнейшем напряжение, поступающее с блока 18, превышает напряжение, поступающее с измерителя 17, и с выхода блока 16 сравнения снимается "единичный" сигнал. Этот сигнал используется для останова первого таймера

8, напряжение с выхода которого будет пропорционально величине Лг1 . открывает ключ 15 и, преобразованный в импульс на дифференциаторе 26, производит сброс-записьзначенияспф в момент Ь г1 во второй блок 19 памяти. В дальнейшем это напряжение через ключ 15 поступает во второй блок

14 деления, на второй вход которого по линии измеритель 24 температуры металла— третий блок 25 памяти поступает напряжение, пропорциональное t м. Сигнал на сброс-запись значения t> в блок 25 поступает от датчика 27 момента контроля температуры металла. B момент времени х =

Ar1 из выражения (3) следует, что пф = 1 тм — K> Лr>, т.е. на вход четвертого блока 21 деления поступает напряжение, пропорциональное величине (1 — К1 Лг1 ), Напряжение, пропорциональное величине t ô. поступает с измерителя 17 температуры пресс-формы в третий блок 20 деления, выходное напряжение которого пропорционально величине тпф (тоти вводится в блок

tM

20 как постоянный коэффициент). Выходное напряжение четвертого блока 21 деления. пропорциональное величине логарифмирования, откуда на первый вход первого блока 6деления..Напряжение, пропорциональное величинам Лг1 и т соответственно с первого таймера 8 и ьторого таймера 9, поступает в сумматор 7, в котором определяется величина (-K2 Г + К2

Л г1 + r ), напряжение пропорциональное которой поступает на второй вход первого блока 6 деления. С выхода блока 6 на вход первого блока 5 памяти поступает напряжение. пропорциональное, правой части выражения (8), При получении сигнала о "начале кристаллизации" с блока 4 сравнения производится очистка первого блока 5 памяти и запись в него показаний, пропорциональных величине А, которое поступает на первый вход первого блока 11 умножения. На второй вход блока 11 поступает напряжение. пропорциональное величине (— Кг r +

К2 Ar< + r ), а выходное напряжение блока пропорционально величине А(-К2 т -К2Лт1 v- т ). На первый вход второго блока 13 умножения поступает напряжение, пропорциональное величине ехрА(-К2 r -К2

Лт1 + r ), а на второй вход — выходное напряжение второго блока 14 деления. Таким образом, выходное напряжение блока

13. пропорциональное (1 — К1 Лт| ) х ехр

А(-К2 r +К2 Ar< +т ), поступает на вход пято о блока 23 деления. На второй вход блока 23 поступает напряжение, пропорциональное величине пф, а выходное напряжение блока 23 пропорционально величине

1741963

40

50

Toss, Выходное напряжение блока 23 поступает на второй вход блока.2 сравнения. При равенстве напряжений с выходов блоков 23 и 1 с выхода блока 2 сравнения выдается сигнал на раскрытие пресс-формы.

Использование данного устройства позволяет исключить необоснованное время выдержки отливки в пресс-форме сверх необходимого, что приводит к увеличению производительности машины литья под давлением без ухудшения качества отливки.

Формула изобретения

Устройство определения момента раскрытия пресс-формы машины литья под давлением, преимущественно при производстве деталей из сплавов, имеющих фазовые превращения при температуре ниже температуры солидуса, содержащее измерители температуры металла и пресс-формы, задатчик температуры, при которой необходимо ( раскрыть пресс-форму, соединенную с блоком сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения производительности, оно дополнительно содержит измерители усилий на толкатели, соединенные через второй блок сравнения со схемой сброса-записи первого блока памяти, вход которого соединен через первый блок деления, сумматор с выходами первого и второго таймеров, схема сброса-запуска которых подсоединена к датчику второй фазы прессования. выход первого блока памяти соединен через первый блок умножения, блок возведения в степень с первым входом второго блока умножения, второй вход которого через второй блок деления, 5 ключ, третий блок сравнения подсоединен к первому выходу измерителя температуры пресс-формы, второй выход которого соединен через блок задержки с вторым входом третьего блока сравнения и вторым блоком

10 памяти, третий выход измерителя темпера- туры пресс-формы через третий и четвертый блоки деления и блок логарифмирования соединен с первым блоком деления, а четвертый выход измерителя температуры

15 пресс-формы соединен через пятый блок деления с первым блоком сравнения, выход третьего блока сравнения соединен через дифференциатор со схемой сброса-записи второго блока памяти и непосредственно со

20 схемой останова первого таймера, а выход сумматора подсоединен к входу первого блока умножения, измеритель температуры металла через третий блок памяти, схема сброса-записи которого соединена с датчи25 ком момента контроля температуры металла, соединен с вторым блоком деления, выход которого соединен с четвертым блоком деления, выход второго блока умножения соединен с пятым блоком деления, выход второго

30 блока памяти соединен с ключом, 1741963

Eb

cuzhallbl,3 блок/ дЛО/гy" бЛОл 3

Юлпк

Й7ОМ ,Щд/г

P gp 7 б7л/; g

5Ю/г

,,пуЯ7

Рлак7Г ЯК U

Дрл, Я g

Д;/7 7/б 1S

Юла .Ю 0

Ж7Г177

Еаж18 и

1(Юл м19 олщgg g

7.Глу7 д

7C

Pjpng 7 ?

ЮЛ Ж Л о

5лд Д «и

Щ длж25, Ею Я о

19.йю 7:2

Наина

Начало бачат /амеив Иорк

ФГР07, 4

Составитель Н.С.Церковницкий

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор B. Гирняк

Редактор В,Буренкова

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2243 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5