【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及熱處理，具體提供了一種薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置及其控制方法。
技術介紹
1、薄板環形零件是一種具有薄壁、高徑比的零件，這類零件具有質量輕、用料少、結構緊湊及耐腐蝕性能好等特點，被廣泛應用于船舶制造業、航空航天領域、汽車工業、電子通信、家用電器、金屬夾具等等多個領域中。
2、薄板環形零件如碟形彈簧、膜片彈簧、外齒鋼片等，其材料多為65mn、50crva、60si?2mna等彈簧鋼，平面為外齒或內齒結構，截面為碗碟形狀，該類零件截面的成形一般在熱處理工序完成，為達到零件設計要求的硬度，熱成形初始溫度會在奧氏體化的臨界溫度30至50℃以上，同時輔以強冷措施使之形成高硬度馬氏體組織，上述工藝方法簡稱壓淬成形一體處理。
3、目前常用的薄板環形零件壓淬成形一體處理裝置主要有兩種類型：1、第一種為程控齒輪淬火壓床+油冷成形淬火模具形式(簡稱油冷模式)，該種方案的優點是可實現豐富的工藝參數調節，如脈沖壓力、脈沖頻率、油流量等，使零件能獲得較高的成形精度；缺點是成形淬火過程有煙氣產生，淬火后零件表面需進行清洗。2、第二種為簡易單/四柱油壓機+內循環水冷成形淬火模具形式(簡稱模冷模式)，該種方案的優點是成形淬火過程不產生油煙，淬火后零件可直接轉入回火處理；缺點是只能恒壓進行成形淬火處理，自動化程度低，零件成形精度較差。
4、綜上所述，設計一種可避免上述問題且具有零件成形精度高、淬火質量一致性高、生產過程清潔環保等優點的薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置及其控制方法，是當下亟需解決的問題
技術實現思路
1、本專利技術為解決上述問題，提供了一種薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置及其控制方法。
2、本專利技術提供的一種薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置，包括成形壓力機和內循環水道模具，成形壓力機包括上位機系統、下位機系統和工作平臺，內循環水道模具安裝在工作平臺上；
3、內循環水道模具包括上模、位于上模下方的下模、設置于下模上的芯模，上模和下模的外端分別設有內循環水道管組一和內循環水道管組二；
4、上位機系統包括操作系統，下位機系統包括plc和與plc連接的主油缸組件、頂出油缸組件、電磁閥、傳感器，其中，
5、主油缸組件用于驅動上模向下運動與下模合模；
6、頂出油缸組件用于驅動芯模執行頂起和下沉動作；芯模在非工作狀態時頂起，在工作狀態時下沉；
7、電磁閥用于對主油缸組件和頂出油缸組件進行動作；
8、傳感器用于與上位機系統共同作用組成閉環控制并自動調節主油缸組件的位置和壓力。
9、進一步地，主油缸組件包括設于工作平臺側方的驅動電機和連接于上模上端的主油缸，主油缸側方設有接近開關組一。
10、進一步地，頂出油缸組件包括位于工作平臺下方的頂出油缸和位于頂出油缸側方的接近開關組二；頂出油缸的動力輸出桿穿過工作平臺并與芯模的下端連接。
11、進一步地，傳感器包括位于驅動電機側方的拉繩位移傳感器和位于主油缸側方的壓力傳感器，壓力傳感器位于接近開關組一上方；電磁閥位于拉繩位移傳感器與驅動電機之間。
12、進一步地，內循環水道管組一包括多圈內循環水道一，內循環水道管組二包括多圈內循環水道二；水道一和水道二的寬度為16至18mm，相鄰水道一之間、相鄰水道二之間的間距為6至8mm。
13、進一步地，內循環水道管組一通過上固定板固定于上模上端，內循環水道管組二通過下固定板固定在下模下端；水道一靠近芯模一側的底端面至上模的底端面之間的板料厚度、水道二靠近芯模一側的頂端面至下模的頂端面之間的板料厚度為8至10mm。
14、進一步地，上模和下模的材料為4cr5mos?i?v1模具鋼，硬度為55至60hrc；芯模的材料為cr12mov鋼，硬度為58至62hrc。
15、進一步地，接近開關組一和接近開關組二分別包括兩個沿垂向設置的接近開關。
16、一種薄板環形零件的成形淬火自動化控制方法，采用上述成形淬火自動化控制裝置進行控制，通過操作系統設定不同的參數實現不同功能，設定的參數下載到plc中對不同功能進行判斷，判斷后再實現相應的動作，在執行過程中通過拉繩位移感器、壓力傳感器的信號反饋到plc與設定的參數進行比較以進行反饋，當反饋的數據與設定數據相同時執行下一步工序或進行相應調節。
17、進一步地，薄板環形零件的成形淬火自動化控制方法包括如下步驟：
18、s1：根據需處理的薄板環形工件安裝配套的內循環水道模具，在操作系統中設置該薄板環形工件的工藝參數；
19、s2：在沒有放置薄板環形工件的情況下執行一次程序，檢查程序執行過程是否與預設程序一致；
20、s3：將需成形淬火的薄板環形工件加熱至奧氏體化50至80℃并保溫一定時間；
21、s4：將已加熱的薄板環形工件套入芯模上，啟動頂出油缸，芯模在頂出油缸的作用下從頂起狀態變為下沉狀態，此時薄板環形工件與下模貼合；
22、s5：主油缸下降，上模壓緊薄板環形工件，在脈沖力或恒力的作用下保壓一定時間；
23、s6：保壓結束，主油缸上升，頂出油缸將芯模和薄板環形工件頂起，此狀態薄板環形工件的溫度≤50℃，進行取料。
24、s7：批產的薄板環形工件均按成形方向整體堆放，當達到一定數量后轉入回火工序，回火模具和淬火模具的碟形量一致；
25、步驟s1和步驟s2僅限首件薄板環形工件生產前。
26、與現有技術相比，本專利技術能夠取得如下有益效果：
27、1、本專利技術中的成形淬火自動化控制裝置相較于傳統帶程序控制功能的自動化淬火機床而言，制造成本低廉，成本僅為前者的30％，且實現了自動化和程控化，勞動強度低，產品質量一致性高。
28、2、本專利技術中芯模設計有頂出和下沉兩種狀態，處于頂出狀態時便于人工或機械手放料和取料，處于下沉狀態時零件剛好位于內循環水道模具的成形淬火區域，且零件上、下面同時冷卻淬火，各部位冷卻效果基本一致，同一加熱狀態，淬火后單個零件的硬度均勻性≤3hrc。
29、3、本專利技術中操作系統可設置的參數較豐富，通過改變壓力、保壓時間等參數并匹配適宜的內循環水道模具，可用于多種型號薄板環形零件的成形淬火處理，同時通過調節循環水的流速和溫度，可在一定范圍內改變模具的冷卻能力以匹配不同材料，其最大冷卻能力介于淬火油和清水之間，最小冷卻能力介于高于空氣和淬火油之間。
30、4、本專利技術可通過一道工序實現成形和淬火，工藝過程不接觸油和水溶液，生產效率高、生產成本低、生產過程清潔環保，同時55至60hrc硬度的4cr5mos?i?v1模具鋼具有良好的抗回火性、剛性和尺寸穩定性，58至62hrc硬度的cr12mov鋼具有良好的耐磨性、韌性和抗蝕性，長期使用精度和性能基本不會發生變化，具有使用壽命長，使用效果穩定的優點。
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1.一種薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置，其特征在于，包括成形壓力機和內循環水道模具，成形壓力機包括上位機系統、下位機系統和工作平臺(10)，內循環水道模具安裝在工作平臺(10)上；
2.根據權利要求1所述的薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置，其特征在于，所述主油缸(4)組件包括設于工作平臺(10)側方的驅動電機(9)和連接于上模(11)上端的主油缸(4)，主油缸(4)側方設有接近開關組一(8)。
3.根據權利要求2所述的薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置，其特征在于，所述頂出油缸(5)組件包括位于工作平臺(10)下方的頂出油缸(5)和位于頂出油缸(5)側方的接近開關組二(19)；頂出油缸(5)的動力輸出桿穿過工作平臺(10)并與芯模(13)的下端連接。
4.根據權利要求2所述的薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置，其特征在于，所述傳感器包括位于驅動電機(9)側方的拉繩位移傳感器(6)和位于主油缸(4)側方的壓力傳感器(7)，壓力傳感器(7)位于接近開關組一(8)上方；電磁閥(3)位于拉繩位移傳感器(6)與驅動電機(9)之間。
<...【技術特征摘要】
1.一種薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置，其特征在于，包括成形壓力機和內循環水道模具，成形壓力機包括上位機系統、下位機系統和工作平臺(10)，內循環水道模具安裝在工作平臺(10)上；
2.根據權利要求1所述的薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置，其特征在于，所述主油缸(4)組件包括設于工作平臺(10)側方的驅動電機(9)和連接于上模(11)上端的主油缸(4)，主油缸(4)側方設有接近開關組一(8)。
3.根據權利要求2所述的薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置，其特征在于，所述頂出油缸(5)組件包括位于工作平臺(10)下方的頂出油缸(5)和位于頂出油缸(5)側方的接近開關組二(19)；頂出油缸(5)的動力輸出桿穿過工作平臺(10)并與芯模(13)的下端連接。
4.根據權利要求2所述的薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置，其特征在于，所述傳感器包括位于驅動電機(9)側方的拉繩位移傳感器(6)和位于主油缸(4)側方的壓力傳感器(7)，壓力傳感器(7)位于接近開關組一(8)上方；電磁閥(3)位于拉繩位移傳感器(6)與驅動電機(9)之間。
5.根據權利要求1所述的薄板環形零件的成形淬火自動化控制裝置，其特征在于，所述內循環水道管組一包括多圈內循環水道一(16)，內循環水道管組二包括多圈內循環水道二(17)；水道一(16)和水道二(17)的寬度為16至18mm，相鄰水道一(16)之間、相鄰水道二(17)之間的間距為6至8mm。
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉克，陳建文，蔣秋娥，吳友林，許勇，朱旭，袁伍豐，趙泳，
申請(專利權)人：江麓機電集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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