一种锌合金锭自动生产线的制作方法

本发明涉及锌合金锭生产设备技术领域，具体涉及一种可自动生产锌锭的生产线。

背景技术：

在1吨以上锌锭的浇铸生产中，传统的生产方式如图1所示，以浇注系统的托座b的轴线a-a为旋转中心，基本以下料槽c长度为半径，沿半圆弧位置呈放射状均布若干铸模d。下料槽外部置于底部带滚轮的小车g上，可随小车的行走以a-a为中心转动。转炉e中熔化的锌液j通过转动转炉流到料斗f，再从料斗经下料槽c流到铸模d里。当前一个铸模浇注完成后，人工推动小车转动下料槽至下一个铸模，对下一个铸模进行浇注，转动下料槽和浇注交替进行，直至将全部铸模浇注完成。

上述传统的生产方式，锌液从转炉里流出是连续不间断的，当下料槽从一个铸模移动到另一个铸模时，会在两铸模之间撒漏一些锌液，解决的办法是在两铸模之间放一个接槽h，把撒漏在两铸模之间的锌液导到下一个铸模中，接槽是依靠人工移动，当浇注某个铸模时，人工将接槽从上一个间隔处移到下一个间隔处，工人劳动强度大且存在极大的安全隐患，生产效率也较为低下。

此外，传统的生成合金锭的模具如图2、图3所示，主要由模具k和销钉l两部份组成。在铸锭时，往腔体m内注入有色金属液体，冷却凝固后模具、销钉及合金锭粘合得较牢固。脱模分两步：(1)用钢绳穿过销钉上的孔n，用起重设备把模具、销钉及合金锭一块提起，然后用大锤把模具搞掉，这时合金锭和销钉仍粘在一起；(2)解下穿过销钉孔的钢绳，吊住合金锭，用大锤把销钉敲掉，即完成合金锭的脱模。

如图3所示，模具和销钉都是实心结构。由于有色金属液体温度在400℃以上，浇铸到模具后，由于模具壁太厚，液体主要从上表面缓慢冷却，因而会出现以下问题：

a.合金锭的脱模非常困难；

b.合金液体内部热量长时间不能散去，致使模具温度升高，影响模具使用寿命；

c.由于金属液体主要从模具上表面冷却，造成冷却不均匀，影响合金锭的质量；

d.依靠人工将锌锭从模具中脱模取出，工人劳动强度大，生产效率低，存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述现有技术存在的诸多问题，提供一种锌合金锭自动生产线，以减轻工人劳动强度，消除生产安全隐患，提高生产效率及锌锭产品质量。

本发明采取的技术方案如下：

一种锌合金锭自动生产线，包括合金液浇注自动移槽装置、用于浇注合金锭的中空夹层冷却模具及其冷却系统、合金锭自动脱模装置；

所述合金液浇注自动移槽装置包括合金液下料槽自动移动机构和接槽自动移动机构；

所述合金液下料槽自动移动机构包括自动行走小车和放置于行走小车顶部的下料槽，所述下料槽的后端连接可转动的储液杯，下料槽前部放置于行走小车上；所述储液杯置于熔炼转炉的出液口下方；

所述接槽自动移动机构包括以储液杯转动轴心线为中心设置的一段弧形座板、安装于弧形座板底面的弧形齿条、与弧形齿条相啮合的齿轮、安装于弧形齿条和齿轮外侧的两条弧形导轨、对称配装于弧形导轨上并位于齿轮两侧的四个滑块、固定连接于四个滑块底面且中间带有穿孔的托臂、安装于托臂底面且电机轴穿过穿孔联结齿轮中心轴的齿轮电机、固定安装于托臂外端的接槽、固定安装于弧形座板顶面的两两相对的四个径向滑块、分别配装于两两相对径向滑块上的两根与下料槽同方向设置的直线导轨、设置于两根直线导轨之间的丝杆、配装于丝杆上并且底部固定安装于弧形座板上的螺母座、联结于丝杆末端的丝杆电机、用于固定安装直线导轨的顶板，所述下料槽置于顶板上并与顶板固定连接；

所述中空夹层冷却模具设置于合金液浇注自动移槽装置的下料槽出液端下方，且沿半圆弧位置呈放射状顺序均布，每个中空夹层冷却模具均安装于支撑架上；中空夹层冷却模具包括中间为模腔外围带有夹套的一体式模具本体、对称设置于模腔内两边并与模具本体为一体的空心盲孔销钉、对称设于模具本体底部且位于两个空心盲孔销钉内侧的通孔、可配装于通孔内的带内螺纹孔的活动顶杆，在模具本体与夹套之间的中空夹层内可注入循环流动的冷却液体，在所述夹套上设置有供冷却液体循环流入和流出的进液口和出液口，在夹套底部设置有排液口；

所述中空夹层冷却模具配置有冷却系统，所述冷却系统包括从中空夹层冷却模具夹套底部进液口插入销钉盲孔内的插管，设置于模具下方的供液主管、连接供液主管和插管的供液支管、连接于排液口外的排液管，在供液主管的进液口安装有第一控制阀，在排液管的排液口安装有第二控制阀，所述第一控制阀和第二控制阀与控制系统连接；

所述合金锭自动脱模装置为设置于中空夹层冷却模具下方的液压顶出机构，包括两组液压油缸组件，液压油缸组件的油缸座顶面通过螺钉固定安装于模具本体底面，油缸通过螺钉固定连接于油缸座底面，朝上的油缸活塞通过其顶部的螺纹段与活动顶杆的内螺纹配装连接；所述油缸座外围设有带进水孔和出水孔的冷却水套。

进一步地，所述合金液浇注自动移槽装置的储液杯安装于托座上并可随托座沿托座中心轴转动。

进一步地，所述丝杆电机位于弧形座板和储液杯之间。

进一步地，所述接槽为后端封闭、前端敞口的单向开口槽。

进一步地，所述接槽为后端封闭、前端敞口的单向开口槽。

进一步地，所述中空夹层冷却模具的进液口设置于夹套的底部或者侧壁下部，所述出液口设置于夹套的侧壁上部。

进一步地，在所述中空夹层内间隔设置有连接于模具本体和夹套之间的筋板，在筋板上开设有供冷却液体流通的通孔。

进一步地，在所述油缸座与油缸之间设置有隔热板。

进一步地，在所述油缸座内上下分别安装有导套，所述油缸活塞穿过导套。

进一步地，所述插管底部外围设置有安装法兰，通过螺钉将安装法兰固定安装于模具本体的夹套底板上。

本发明至少具有以下优点：

1、本发明采用全自动移槽装置，其下料槽自动移动机构将下料槽放置于自动行走小车上，可通过自动行走小车自动行走，带动下料槽自动转动，将合金液连续浇注到顺序设置的铸模中，不再需要人工去推动小车；接槽自动移动机构，将接槽固定连接于托臂上，托臂可在齿轮电机的驱动下，通过齿轮的转动沿弧形导轨往复移动，带动接槽以下料槽的转动轴心线为中心转动，同时通过丝杆电机驱动丝杆，带动弧形座板沿下料槽长度方向往复移动，带动接槽沿径向往复移动，通过控制齿轮电机和丝杆电机交替启动，可以实现接槽交错沿圆周方向移动和沿径向移动，根据沿半圆弧位置呈放射状均布的一组铸模，配合合金液浇注和自动行走小车的移动，将接槽从正在浇注的铸模的上一个间隔处自动移到下一个间隔处，实现自动浇注和移动接槽，不再需要人工移动接槽，并且可以减小合金液的泼洒和浪费，减少合金液浪费，同时实现了定量下合金液，得到的合金锭重量一致。

2、本发明采用模具本体与销钉为一体的中空夹层冷却模具，可向中空夹层中及销钉内通入冷却液体，全方位对浇注在模具中的合金液进行均匀和快速的冷却，提高冷却效率，减小对模具的损害，延长模具使用寿命，提高合金锭的内部和外表质量，并提高生产效率。

3、本发明可实现机械化自动脱模，取代繁重的人工脱模方式，可降低了工人劳动强度，提高工作效率和生产安全性。脱模装置的油缸座带有冷却水套，油缸座与油缸之间设置隔热板，可避免高温合金液对液压油缸组件的损害，延长液压油缸组件的使用寿命。

4、为中空夹层冷却模具配置的冷却系统设计合理，可使模具均匀快速冷却，并实现模具中空夹层内冷却液进出的自动控制，冷却效果好，生产效率高。

5、本发明整体设计巧妙，安全可靠，可避免工人在危险环境下作业，大大减小了安全隐患，并降低了工人的劳动强度，提高了生产效率，实用价值高。

附图说明

图1是传统的合金锭浇铸示意图；

图2是现有技术的模具示意图；

图3是图2沿销钉剖开的剖面图；

图4是本发明的示意图；

图5为自动移槽装置的示意图；

图6为自动移槽装置的接槽自动移动机构的示意图；

图7为自动移槽装置的接槽自动移动机构从下面看的示意图；

图8为自动移槽装置的接槽自动移动机构从下面另一个方向看的示意图；

图9为接槽自动移动机构取开弧形座板和顶板后的示意图；

图10显示了浇注时接槽的运动轨迹；

图11是中空夹层冷却模具的结构示意图；

图12是中空夹层冷却模具沿销钉剖开的示意图；

图13是中空夹层冷却模具沿设置筋板的前部剖开的剖面图；

图14为中空夹层冷却模具的冷却系统设置仰视图；

图15为图14的c-c剖面图；

图16为图15的左视图；

图17是自动脱模装置与中空夹层冷却模具配合设置的剖视示意图；

图18是图17的d-d剖面图；

图19是图18的e-e剖面图。

图20为中空夹层冷却模具与冷却系统就自动脱模装置配装的示意图。

具体实施方式

如图4所示，一种锌合金锭自动生产线，包括锌合金熔炼转炉、合金液浇注自动移槽装置、用于浇注合金锭的中空夹层冷却模具及其冷却系统、合金锭自动脱模装置。

合金液浇注自动移槽装置，包括合金液下料槽自动移动机构和接槽自动移动机构。

所述合金液下料槽自动移动机构如图5～图9所示，包括自动行走小车2-1和放置于行走小车顶部的下料槽2-2。所述下料槽的后端连接可转动的储液杯2-3，储液杯安装于可沿中心轴线转动的托座2-4上并可随托座沿托座中心轴线转动，下料槽前部放置于行走小车上，行走小车可以托座中心轴线为中心，沿圆弧方向往复行走，带动下料槽转动。所述储液杯2-3置于熔炼转炉1的出液口下方。为便于接收合金液，在锌合金熔炼转炉1的出液口下方设置过渡合金液斗5，熔炼转炉熔炼好的锌合金液进入储液杯，从储液杯进入过渡合金液斗，在流入下料槽，经下料槽流入中空夹层冷却模具中。所述自动行走小车可以是自动导引车、遥控的自动行走小车、自带驱动电机的自动行走车，自动行走小车可以市购，或者根据现有技术自行制作。小车的控制系统与移槽的伺服控制系统联机、进行联合控制。在自动行走小车顶面设置有定位槽2-1-1或者可设置限位机构，将下料槽置于定位槽内或者限位机构内，以防转动时滑动或滑落。

所述接槽自动移动机构，包括以储液杯转动轴心线(即托座中心轴线)为中心设置的一段弧形座板2-5、安装于弧形座板底面的弧形齿条2-6、与弧形齿条相啮合的齿轮2-7、安装于弧形齿条和齿轮外侧的两条弧形导轨2-8、对称配装于弧形导轨上并位于齿轮两侧的四个滑块2-9、固定连接于四个滑块底面且中间带有穿孔2-11的托臂2-10、安装于托臂底面且电机轴穿过穿孔2-11联结齿轮2-7中心轴的齿轮电机2-12、固定安装于托臂外端的接槽2-19、固定安装于弧形座板顶面的两两相对的四个径向滑块2-13、分别配装于两两相对径向滑块上的两根与下料槽同方向设置的直线导轨2-14、设置于两根直线导轨之间的丝杆2-15、配装于丝杆上并且底部固定安装于弧形座板上的螺母座2-16、联结于丝杆末端的丝杆电机2-17、用于固定安装直线导轨的顶板2-18，所述下料槽置于顶板上并与顶板固定连接，从而实现接槽自动移动机构的安装。下料槽底面与顶板顶面可以相互焊接连接，也可以采用其他适宜的连接方式。所述弧形座板2-5的顶面和底面均为平面，所述顶板的底面为平面，顶面一般要设置为斜面，使得下料槽置于顶板上呈向外下倾状态，合金液能顺利下流进入铸模。所述丝杆电机2-17设置于弧形座板内侧，位于弧形座板和储液杯之间，丝杆电机2-17安装于顶板2-18内侧。齿轮电机的电机轴与齿轮2-7中心轴通过联轴器联结，丝杆电机的电机轴与丝杆2-15通过联轴器联结。所述接槽2-19为后端封闭、前端敞口的单向开口槽。所述齿轮电机2-12和丝杆电机2-17均为伺服电机，齿轮电机2-12和丝杆电机2-17均与伺服控制系统连接，通过伺服控制系统控制其启停。所用伺服控制系统采用现有伺服控制系统及方法即可实现，本领域技术人员均可实施。

图9是接槽自动移动机构取开弧形座板和顶板后的示意图，是为了更加清楚地显示齿轮齿条传动机构和丝杆副传动机构的设置，显示接槽2-19沿弧形导轨(即圆周方向)和直线导轨(即径向)移动的原理。

将一组中空夹层冷却模具设置于合金液浇注自动移槽装置的下料槽出液端下方，且沿半圆弧位置呈放射状顺序均布，每个中空夹层冷却模具均安装于支撑架6上。在车间布局时，可以先挖地坑，将支撑架安装于地坑中。

图10示意性地显示了浇注时接槽2-19的运动轨迹(图中箭头所示)。将本发明的储液杯2-3置于过渡合金液斗5下方，转炉内的合金液流入过渡合金液斗后进入储液杯，然后流入下料槽2-2。下料槽放置于自动行走小车2-1上，接槽自动移动机构通过顶板连接安装于下料槽底面，下料槽的出液端置于沿半圆弧位置呈放射状间隔均布的一组中空夹层冷却模具上方。浇注时，合金液从下料槽流入第一个铸模中，此时，将接槽2-19置于第一个铸模和第二个铸模之间的间隔上，即图10中i位置，当第一个铸模浇满后，自动行走小车2-1前行，带动下料槽转动到对向第二个铸模，向第二个铸模浇注合金液，在下料槽从第一个铸模转到第二个铸模过程中，下料槽中继续流出的合金液落到接槽2-19中后直接流入第二个铸模中，很少会泼洒到铸模外面。当浇注第二个铸模时，丝杆电机2-17启动，带动接槽自动移动机构整体沿径向回退(朝托座方向移动)，从而带动接槽移动到ii位置，然后丝杆电机停止，齿轮电机2-12启动，带动齿轮沿齿条前行，从而带动接槽沿弧形导轨前移一个工位，到达iii位置，接着齿轮电机停止，丝杆电机启动，带动整个接槽自动移动机构整体沿径向前移，从而带动接槽移动到iv位置，即第二个铸模和第三个铸模之间的间隔上，丝杆电机停止，此时，第二个铸模即将浇注完毕，当第二个铸模浇注完毕后，自动行走小车前行，带动下料槽转动到对向第三个铸模，当浇注第三个铸模时，接槽自动移动机构通过齿轮电机和丝杆电机的交替启停重复前面接槽从位置i到位置iv的动作轨迹。如此循环，实现对铸模的顺序连续浇注以及接槽配合浇注过程顺序自动搭接到相邻铸模之间的间隔处，直至全部铸模浇注完毕。防止合金液泼洒浪费。

合金液浇注自动移槽装置实现了下料槽的自动移动和接槽和自动移动，不再需要人工推动移动小车和挪动接槽，提高了生产安全性，降低了工人劳动强度，还实现了合金锭浇注的连续作业，提高了生产效率。同时减少了合金液大大泼洒浪费，还可通过自动控制自动行走小车、齿轮电机、丝杆电机的启停，控制浇注到每一个中空夹层冷却模具中的合金液量，得到重量一致性好的合金锭。

如图11～图13所示，用于浇铸合金锭的中空夹层冷却模具，包括模具本体3-2，模具本体的中间为向上敞口的模腔3-1，外围带有夹套3-3，在夹套内形成中空夹层3-5。在模腔3-1内两边对称设置有与模具本体为一体的空心盲孔销钉3-4。在模具本体底部位于两侧空心盲孔销钉内侧对称设有底孔，底孔内配装有可被顶升起来的带内螺纹孔的活动顶杆3-11。活动顶杆的内螺纹孔优选采用顶面平整封闭的盲孔，便于脱模时通过平整的顶面平稳顶起合金锭，实现自动脱模，并避免对合金锭底面的损伤。所述空心盲孔销钉的顶部封闭，中心带有直通底部的中心孔3-6。空心盲孔销钉3-4外形为底大顶小的圆台形。在模具本体3-2与夹套3-3之间的中空夹层3-5内可注入循环流动的冷却液体，在所述夹套上分别设置有通入中空夹层的进液口3-7和出液口3-8，可以将冷却液体从进液口注入，从出液口排出，形成冷却液体在中空夹层内的循环，对浇注在模腔内的合金液进行连续冷却。根据需要，可在所述中空夹层3-5内间隔设置连接于模具本体和夹套之间的筋板3-9，增加模具强度，在筋板上开设通孔3-10供冷却液体流畅通过。进液口3-7可以有种多设置方式，一种是设置于夹套侧壁底部，如图11、图13所示；另一种是设置于夹套底部，如图12所示，在夹套底部设置两个对向空心盲孔销钉的进液口3-7。也可以同时在夹套侧壁底部和夹套底部均设置进液口。出液口3-8设置于夹套侧壁上部，以保证浇铸时中空夹层里充满冷却液体。由于冷却时冷却液体部分被气化，为防止冷却液体高温膨胀导致中空夹层里压力过高，引起模具爆炸，通常设置两个出液口。进液口连接进液管，出液口连接出液管，出液管流出的冷却液体可冷却后循环使用。在夹套3-3底部设置排液口3-12，不用模具时从排液口排干中空夹层里的冷却液体。冷却液体通常采用水，也可用其他适宜的冷却液。作为一个优选的实施例，选择如图12所示的在夹套底部设置两个对向空心盲孔销钉的进液口3-7，相应的冷却系统如图14～图16所示，冷却系统设置于中空夹层冷却模具下方，包括从中空夹层冷却模具的夹套底部进液口3-7插入销钉中心孔3-6内的插管3-13，设置于模具下方的供液主管3-14、连接供液主管和插管的供液支管3-15、连接于排液口3-12外的排液管3-16，在供液主管3-14的进液口安装有第一控制阀3-10，在排液管3-16的排液口安装有第二控制阀3-17，所述第一控制阀和第二控制阀与控制系统连接，由控制系统控制第一控制阀和第二控制阀的启停，控制技术为现有技术。为了便于插管的安装，如图17所示，在所述插管3-13底部外围设置安装法兰，通过螺钉将安装法兰固定安装于模具本体的夹套底板上。

冷却系统的冷却方法如下：打开第一电磁阀3-10，关闭第二电磁阀3-17，将冷却液体通过插管注入空心盲孔销钉的中心孔3-6内，冷却液体从插管顶部流出，进入中空夹层3-5内，直至出液口3-8有冷却液体流出，说明模具中空夹层内已充满冷却液体，之后保持一直供液。然后向模具腔体内注入锌合金液，从插管进入空心盲孔销钉的冷却液体对空心盲孔销钉进行冷却后流入中空夹层内，并在中空夹层内循环流动对模具本体进行冷却，可以有效提高冷却效率和冷却的均衡性。由于浇注高温合金液时模具中空夹层内的部份冷却液被气化，还造成销钉中心孔内充满气体，销钉得不到冷却，而采用将插管插入到销钉内注入冷却液体的方式，可以防止冷却液气化后呈蒸气聚集在销钉内孔里，起到较好的均衡冷却的效果。当模具腔体内的有色金属液冷却凝固为合金锭后，关闭第一电磁阀，模具中空夹层内的冷却液体停止循环流动。然后进行合金锭脱模。

如图17～图19所示，合金锭自动脱模装置为设置于中空夹层冷却模具下方的液压顶出机构。将支撑架6支撑于模具本体底部并通过螺钉将模具本体固定于支撑架上。所述液压顶出机构包括两组液压油缸组件，液压油缸组件的油缸座4-1顶面通过螺钉固定安装于模具本体底面，油缸4-3通过螺钉固定连接于油缸座底面，朝上的油缸活塞4-2顶部通过螺纹连接配装于活动顶杆3-11的内螺纹孔中。通过油缸活塞将活动顶杆顶起，两个活动顶杆将凝固成型的合金锭顶起，实现合金锭的自动脱模。油缸活塞的顶端加工有一段螺纹，活动顶杆加工有内螺纹孔，油缸活塞通过螺纹配合与活动顶杆实现稳定连接，并配装锁紧螺母4-7，对顶杆起定位和锁紧作用。活动顶杆的内螺纹孔优选采用顶面平整封闭的盲孔，便于通过平整的顶面平稳顶起合金锭，并避免对合金锭底面的损伤。在油缸座内上下分别安装起导向作用的导套4-6，油缸活塞穿过导套，可确保油缸承受较大的力时不会损坏。液压油缸选用高温油缸，两个液压油缸组可通过控制系统控制两油缸同步工作。液压油缸及其控制系统采用现有技术即可。

为了防止高温合金液对液压油缸组件的损害，所述油缸座外围设有带进水孔和出水孔的冷却水套4-4，进水孔4-4-1位于冷却水套低位，出水孔4-4-2位于冷却水套高位，进水孔外接进水管和出水孔外接排水管，实现冷却水的循环，对油缸座进行持续冷却。两个油缸的油缸座可制作如图所示的一体式结构，冷却水套设置于一体式油缸座外围。油缸座也可制作成分体式结构，在每个油缸座外分别设置冷却水套。在所述油缸座4-1与油缸4-3之间设置隔热板4-5，防止对油缸的高温损害。

自动脱模装置工作时，启动油缸，活塞上升，将活动顶杆顶起，活动顶杆再将凝固成型的合金锭顶起，即实现合金锭的自动脱模。

图20显示了中空夹层冷却模具及其冷却系统以及自动脱模装置的装配情况。

本发明特别适于锌锭的生产，也可用于其他合金锭的生产。