Устройство определения момента раскрытия пресс-формы машины литья под давлением

(51)5 В 22 О 17/32 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский институт автоматики им.ХХ 1/съезда КПСС(56) Авторское свидетельство СССРМ 473562, кл. В 22 О 17/00, 1974.(54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА РАСКРЫТИЯ ПРЕСС-ФОРМЫ МАШИНЫ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ Изобретение относится к литейномупроизводству, а именно к управлению технологическим процессом машин литья поддавлением,Целью изобретения является повышение производительности машины литья поддавлением,На чертеже представлена схема устройства определения момента раскрытияпресс-формы машины литья под давлением,Устройство содержит задатчик 1 темпе- .ратуры, при которой необходимо раскрытьпресс-форму, соединенный с первым блоком 2 сравнения, измерители 3 усилия натолкатели, соединенные через второй блок4 сравнения со схемой сброса-записи первого блока 5 памяти, вход которого соединен через первый блок 6 деления, сумматор7 с выходами первого 8 и второго 9 тайме.ров, схемы сброса-запуска которых подключены к датчику 10 второй фазы прессования,Выход первого блока 5 памяти соединенчерез первый блок 11 умножения, блок 12(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 ил. возведения в степень спервым входом 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 сравнения 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, измерители температуры пресс-формы и металла-термопары соответственно ТХКи ТХА; датчик второй фазы прессования представляет собой, например, бесконтактный датчик положения типа БТП 101-24, 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 КР 1100 СК 2, 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 АКЭСР 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:Л г = 0,5 х / " , (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 и ресс-формы, м 2/с.С учетом слоя смазки запаздывание температурной волны на глубине заделки горячего спая термопары равно:Л 71 =0,5 (дсм / +д) / о, (2) где Лг 1 - запаздывание температурной волны в пресс-форме.на уровне горячего спая термопары, с;дскб - толщина смазки, м;асм - температуропроводность смазки, м /с; д - расстояние от поверхности прессформы до горячего спая термопары, м.Значение Л 1 определяют идентификацией экспериментальных данных: это мо мент выхода на максимум показанийгермопары, отсчитанный от момента окончания заливки металла в пресс-форму и принятый за начало операции контролятемпературного режима отливки.10 Изменение во времени температурыточки активного слоя пресс-формы можноописать формулой для инерционного звенапервого порядка с чистым запаздываниемьф =тм(1 - К 1 Лт 1 )ехр(-А 1(т - Лт 1 И, (3) 15 где Ьф - температура активного слояпресс-формы, С;1 м - температура заливаемого металлапо показаниям термопары погружения, С;А 1 - ко эффи циент, завися щий от посто янной времени переходного процесса, определяемый геометрической координатой исистемой охлаждения пресс-формы, сК 1- коэффициент, определяемый амплитудой температурной волны на уровне го рячего спая.Изменение температуры отливки можно выразить формулой:с о =Ъ ехр ( - Ат ), (4)где А - коэффициент, зависящий от посто янной времени переходного процесса, определяемый системой охлажденияпресс-формы, с ";сотл - температура отливки, С.Учитывая, чтоАе = ъ - у.С-хх -А щ К 2 А, 5)можно получитььф =ь (1 - К Лт ) ехр А (-Кгт +К 2 Лт+ 7), (6)40 где Л,Л 1, - теплопроводность соответственно металла отливки и стальной прессформы, Вт/(м С);С, С 1 - средние удельные теплоемкостисоответственно отливки и пресс-формы, 45 Дж/(кг ОС)р 1 р - плотности соответственно отливки и пресс-формы, кг/м;К 2 - коэффициент относительной тепловой активности контактируемых тел,Отсюдатх - к 1 Зее х ех (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, фиксируе5 10 Спфк 1 ит ого блока 21 , пропорци), Напряжеичине ьф, емпературы деления, вы- пропорциоится в блок Выходное 1 деления, величине ступает на блок 22а на пе вый вх 35 40 45 мый по падению показаний измерителя усилия, установленного на толкателе, по формуле; ГДЕ т пфк, тотл СоотВЕтСтВЕННО ЗНВЧЕНИЕ температуры пресс-формы и отливки в момент кристаллизации последней. С;- 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 ТХКв комплекте с преобразователем Ш, 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 темпера 1 уры 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 Лг 1 . открывает ключ 15 и, преобразованный в импульс на дифференциаторе 26, производит сброс-запись значения тпф в момент Ьг 1 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 1 м. Сигнал на сброс-запись значения Ъ в блок 25 поступает от датчика 27 момента контроля температуры металла. В момент времени х = Лг 1 из выражения (3) следует, что ф = 1тм- К 1 Лт 1, т.е. на вход четвертделения поступает напряжениеональное величине (1-К 1 671ние, пропорциональное вепоступает с измерителя 17 тпресс-формы в третий блок 20ходное напряжение которогонально величинетпф(тотл ВВОм20 как постоянный коэффициентнапряжение четвертого блокапропорциональное логарифмирования, откуд р од первого блока 6 деленияНапряжение, пропорциональное величинам Ьг 1 и т соответственно с первого таймера 8 и ьторого таймера 9, поступает в сумматор 7, в котором определяется величина (-К 2 Г+ К 2 Л г 1 + т ), 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 ( - К 2 т + К 2 Лт 1 +), а выходное напряжение блока пропорционально величине А(-К 2 т +К 2 Лт 1 - т ). На первый вход второго блока 13 умножения поступает напряжение, пропорциональное величине ехрА-К 2 г -К 2 Лт 1 +т ), а на второй вход - выходное напряжение второго блока 14 деления. Таким образом, выходное напряжение блока 13, пропорциональное (1-К 1 Ьт 1 ) х ехр А(-К 2 т +К 2 Лг 1 +т ), поступает на вход пятоо блока 23 деления. На второй вход блока 23 поступает напряжение, пропорциональное величине Ьф, а Выходное напряжение блока 23 пропорционально Величине1741963 35 40 45 50 отл, 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, отл и ча ю щее 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 первымвходом второго блока умножения, второйвход которого через второй блок деления,5 ключ, третий блок сравнения подсоединен кпервому выходу измерителя температурыпресс-формы, второй выход которого соединен через блок задержки с вторым входомтретьего блока сравнения и вторым блоком10 памяти, третий выход измерителя темпера-туры пресс-формы через третий и четвертыйблоки деления и блок логарифмирования соединен с первым блоком деления, а четвертый выход измерителя температуры15 пресс-формы соединен через пятый блок деления с первым блоком сравнения, выходтретьего блока сравнения соединен черездифференциатор со схемой сброса-записивторого блока памяти и непосредственно со20 схемой останова первого таймера, а выходсумматора подсоединен к входу первого блока умножения, измеритель температуры металла через третий блок памяти, схемасброса-записи которого соединена с датчи 25 ком момента контроля температуры металла,соединен с вторым блоком деления, выходкоторого соединен с четвертым блоком деления, выход второго блока умножения соединен с пятым блоком деления, выход второго30 блока памяти соединен с ключом,1741963 ВбйОдньРсигчалм, 3 5 лое 1 ОЛПЕ блО/У Юлпк 1 йм.Х 5 щк 5 Щу 7 дл; ЯРЮКЮЕпу 77 оставитель Н.С.ЦерковницкийТехред М.Моргентал Корректо Редактор В,Буренко Гирняк каз 2243 Тираж По ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская наисноеоткрытиям при ГКНТ СССР Производстве ательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина 010 Юока70 Дрл,7 д Друг Ц70 5 лакЮу Гл 77 ЕажЮ и 1 О а Юла/(Ю ОЩЯ д0 МР.,7 д1 С Еллоу,7 ЮЛМД д,р ГлюкД иВ дляФ 5 ЮЮЛЯ01 ГЛа;7В Ночаю 1 ачаю тмвнп Ивжндремя, с