压力铸造自动浇注系统最佳程序控制研究
压铸机浇铸机械手PLC控制系统设计
压铸机浇铸机械手PLC 控制系统设计赵献丹，张良栋，赵虎（四川理工学院过程装备与控制工程四川省高校重点实验室，四川自贡64300）1引言压力铸造是实现少切削、无切削生产毛坯的铸造技术，其先进的工艺技术特点使其在生产中可以获得很高的生产效率和优质的铸造毛坯，从而降低产品的制造成本，提高产品的精度，获得良好的外观质量，提高经济效益。
但是在压铸生产过程中，不仅会产生大量的烟尘、粉尘和有害气体，危害工人的身体健康，而且在浇铸过程中，有可能会因为金属液的爆炸、飞溅而威胁人身安全。
用机械手代替人工浇铸，不但可以降低工人的劳动强度、提高劳动生产率，还可以避免工人的健康和安全受到危害。
2浇铸机械手的工作流程浇铸机械手主要由手臂、倾倒机构、浇包、倾倒油缸、回转油缸及升降油缸等组成，如图1所示。
浇铸机械手的初始位置是浇包停在保温炉坩埚金属液液面的上方，探针A 接触金属液，等待浇铸。
机械手的一个工作循环如下：（1）压铸机慢速合模，发出信号，升降油缸活动作，浇包下降；（2）探针B 接触金属液面，发出信号，升降油缸活塞停止，浇包停止下降，并延时，等待金属液装满；（3）浇包上升；（4）碰到手臂上升限位开关SQ3，这时浇包底面超过保温炉坩埚的最高点，上升结束，手臂慢速正转（由纸面向里旋转）；（5）碰到快速正转限位开关SQ9，手臂变为快速正转，碰到慢速正转限位开关SQ10，变为慢速正转；（6）碰到正转限位开关SQ1，正转停止，压铸机模具合严，发出信号，倾倒油缸动作，浇包翻转倒料，并延时，倒料结束，倾倒油缸复位，完成浇铸；（7）手臂反转；（8）碰到反转限位开关SQ2，反转结束，升降油缸动作，浇包下降，探针A 接触金属液面，升降油缸动作停止，浇包停在金属液面上的一定距离处，准备第二次动作循环。
3浇铸机械手液压系统机械手的液压系统如图2所示，机械手手臂的升降是通过三位四通电磁阀控制双作用升降油缸来实现的，1DT 得电，压力油进入升降油缸的左腔，回油经调速阀流回油箱，手臂下降；2DT 得电，压力油进入升降油缸的右腔，回油经调速阀流回油箱，手臂上升；当线圈失电时，电磁阀在弹簧的作用下复位，油缸不动作，手臂停止。
自动浇注控制系统的设计
ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｋ ｎ ｏ ｗｌ ｅ ｄ ｇ ｅ ｏ ｆ ｐ ｏ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ＭＣＵ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ｏ ｆ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ，ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｖ ｅ ｒ ｃ ａ ｍｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｌ ｄ ｐ ｏ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ —
中存 在 的 问题 ， 达到 了工 艺要 求 。采 用 了运 算精 度 高的 ８ ０ ５ １系列单 片口 机 对 信 号进 行 处理 ， 并 发 出控 制
动作 信 号 ， 通 过 控 制 系统 完 成 整 个 系统 的 浇 泣 过 程 。
关键 词 ： 浇注 ； 单 片机 ； 自动控 制
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ３ ． ５ 文献 标 志码 ： Ａ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｃａ ｓ ｔ ｉ ｎｇ ｉ ｓ ３ ｖ ｅ ｒ ｙ ｉ ｍ ｐｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｔ ｅ ｃ ｈｎｉ ｑ ｕｅ ａ ｎｄ ｐｒ ｏｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｉ ｎ ｍｏ ｄｅ ｒ ｎ ｃ ａｓ ｔ ｉ ｎ ｇ． Ａ ｉ ｍｅ ｄ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｌ ｉ ｍｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｅ ｘｉ ｓ ｔ ｉ ｎｇ ｉ ｎ ｔ ｈｅ
ZM5镁合金砂型低压铸造浇注系统工艺研究
ZM5镁合金砂型低压铸造浇注系统工艺研究作者：令狐喜欢来源：《机电信息》2020年第29期摘要：某零件材质为ZM5镁合金，砂型铸造工艺和结构较为复杂，在不允许浸渗的前提下要增加气压试验，利用ProCAST有限元软件的数值理论模拟，预判出可能存在的缺陷，在浇注工艺参数不变的前提下，通过优化浇注系统从理论上消除铸造缺陷，为后续设计ZM5镁合金砂型铸造工艺提供了成型依据。
关键词：ZM5镁合金;砂型铸造;低压铸造;浇注系统;ProCAST0 引言镁合金凭借其低密度、较高的比刚度被公认为轻型环保金属材料，但由于镁合金凝固区间较宽，在铸造过程中容易形成缩松、缩孔、热裂等缺陷，限制了其在工业领域的发展。
本文介绍的铸件形状如图1所示，材料为ZMgAl8Zn，代号ZM5;零件结构厚薄变化落差近38 mm，中间为一带孔圆台，带孔圆台与圆弧面部分交接处呈“T”形，存在热节，属于铸造多热节零件;射线探伤在厚薄过渡处不易查看缺陷，故最终零件要求进行1.0 MPa气压试验，且不允许采用浸渗工艺。
以上技术要求对于镁合金铸件来说较为苛刻。
结合实际生产条件，本文拟采用砂型低压铸造工艺生产该铸件。
由于浇注工艺参数已经较为成熟，本文主要针对镁合金砂型低压铸造的浇注系统进行研究，确保铸件符合各项技术要求。
1 浇注系统理论分析从理论上分析铸件图可知，由于尺寸问题，浇注系统无法布置在中间部位，本文拟采用竖浇道与外缝隙浇道的形式将浇注系统布置在铸件外围，同时考虑到生产效率等，采用串浇方式，ProCAST有限元软件模拟情况如下：1.1 理论四浇道浇注系统模拟根据理论分析，预先布置四浇道，冷铁根据计算如图2（a）所示，模拟模型及结果如图2所示：（1）输入材料成分，计算出的ZM5镁合金材料的固相线温度为421 ℃，液相线温度为602 ℃，相差181 ℃，属宽结晶温度范围合金，铸件易产生缩松、缩孔、热裂等缺陷。
（2）Niyama总缺陷显示：铸件边缘厚薄交接处、两根缝隙浇道中间、中间盲孔上部容易产生缩松、缩孔缺陷。
基于变论域模糊控制的压铸机压力控制系统的应用研究的开题报告
基于变论域模糊控制的压铸机压力控制系统的应用
研究的开题报告
一、研究背景和意义
压铸机压力控制系统是压铸生产过程中的重要控制环节，其稳定性和精确性直接关系到产品质量和生产效率。
目前，传统的PID控制方法已经无法满足对压力的高精度控制需求，因此研究基于变论域模糊控制的压铸机压力控制系统具有重要的意义和应用价值。
二、研究内容和方法
本研究将以某压铸机为研究对象，基于模糊控制理论，结合变论域方法，设计压力控制系统。
具体来说，将基于模糊逻辑思想，建立压力模糊控制模型；利用变论域方法，将模糊控制模型转化为固定论域的控制模型，从而提高控制精度；设计满足工程实际需求的控制器，通过仿真和实验验证系统控制效果。
三、预期目标和意义
本研究旨在探究基于变论域模糊控制的压铸机压力控制系统，设计控制器，提高压力控制的精度和稳定性，从而达到提高生产效率和产品质量的目的。
预期实现的目标包括：
1、研究并掌握模糊控制原理和变论域方法，建立变论域模糊控制器的设计方案。
2、搭建仿真平台和实验平台，验证变论域模糊控制器的控制效果。
3、评估控制器的稳定性和精度，并与传统PID控制方法进行比较分析。
本研究的结果和成果将为压铸机压力控制系统的改进提供新的思路和方法，推广基于变论域模糊控制的控制器在其他工业领域的应用，增强模糊控制技术在工程实际中的影响力。
铸型机用恒容量自动定量浇注系统控制技术研究的开题报告
铸型机用恒容量自动定量浇注系统控制技术研究的
开题报告
一、项目背景
随着工业技术的发展，铸造工艺不断提升，铸造设备的自动化程度也在不断增加。
铸型机是铸造设备中的重要设备之一，其主要功能是制作铸件的铸型。
在实际生产中，铸型机的自动化程度也越来越高，自动定量浇注系统已成为铸型机自动化控制中的重要一环，能够提高铸造质量和生产效率。
二、研究内容和目标
本研究针对铸型机自动化控制中的自动定量浇注系统进行研究，主要内容包括控制系统的设计和仿真实验。
首先，需要对现有的自动定量浇注技术进行研究和分析，确定其中存在的问题和不足；其次，设计恒容量自动定量浇注系统的控制方案；最后，利用仿真实验对控制系统进行验证和优化，以实现系统稳定运行、高效能产出。
三、研究方法和思路
针对本研究的内容和目标，采用如下研究方法和思路：
1. 调研和分析：调研现有的自动定量浇注技术，并分析其优缺点，为系统设计提供依据和方向。
2. 系统设计：根据分析结果，设计恒容量自动定量浇注系统的控制方案，包括硬件和软件部分。
3. 系统实现：按照设计方案进行控制系统的搭建和实现。
4. 仿真实验：对系统进行仿真实验，测试系统的稳定性、准确性和高效性，并对系统进行优化。
四、预期成果和应用
本研究预期会获得如下成果：
1. 恒容量自动定量浇注系统的控制方案。
2. 系统硬件和软件的实现。
3. 仿真实验结果及优化建议。
该研究的应用主要包括：
1. 可以应用于铸型机自动化生产线中，提高铸造质量和生产效率。
2. 可以为类似领域的控制系统设计提供借鉴和参考。
自动浇注控制系统的设计
自动浇注控制系统的设计王双喜【摘要】浇注是现代化铸造生产中十分重要的方法和工艺过程.针对现有自动浇注系统的局限性,通过对浇注操作知识进行探讨,采用以单片机为核心的自动控制浇注系统,较好地解决了现代浇注过程中存在的问题,达到了工艺要求.采用了运算精度高的8051系列单片[1]机对信号进行处理,并发出控制动作信号,通过控制系统完成整个系统的浇注过程.%Casting is a very important technique and processes in modern casting. Aimed at the limitations existing in the current automatic casting system, and through discussing the operational knowledge of pouring and taking MCU as the core of automatic casting system, the new design method overcame the problems of the old pouring process and achieved the requests of process. The control system used a high precision computation of the 8051 series MCU'-1-' to process signal and sent control action signals to operate the entire system to complete the process of casting through the control system.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】3页(P103-105)【关键词】浇注;单片机;自动控制【作者】王双喜【作者单位】太原钢铁(集团)有限公司复合材料厂,山西忻州035407【正文语种】中文【中图分类】TP273.5我国是一个铸造生产大国，但许多铸造业依然停留在人工浇注阶段，虽然生产出来的铸件质量比较好，但对浇注工人的技术要求非常高，并且生产效率非常低，人力投入多，劳动强度和安全隐患大，浇注的钢锭质量误差大，无法实现提高企业经济效益的目标，也不适应企业信息化发展的需要。
反重力铸造压力自动控制系统的研究
反 重 力 铸 造 是 指 液 态 金 属 在 气 体 压 力 或 压 差 作 用
下 。 克服 重 力及 其 它阻 力 而充 满型 腔 。 该 铸 造 方 法 具 有 充 型平 稳 、 充 型能 力及 补缩 能力 强 的优 点 ， 因 此 在 精 度
个 通 径 不 同 的 开 关 阀 组 成 ． 这 ４个 开 关 阀 的 有 效 流 通 截 面 积 之 间 的关 系 为 Ｓ ０ ： Ｓ 】 ： ５ ２ ： Ｓ ３＝ ２ 。 ： ２ ： ２ ： ２ 。 通 过 控 制
件 补 缩 控 制 等 都 反 映 在 对 浇 铸 压 力 的 控 制 上 ， 因 此 压
力 控 制 系 统 的控 制 精 度 、抗 干 扰 能 力 及 动 态 响 应 性 能 直 接决 定 反重 力铸 造 的铸件 质 量 Ｉ ２ ］ 。 ・
１ 压 力 控 制 系统 原 理
图 １所 示 为 采 用 帕 斯 卡 原 理 的 反 重 力 铸 造 系 统 组
空 、 差 压 及调 压铸 造 工艺 。
１ ． １ 控 制 气路 原 理
压 力 控 制 系 统 采 用 组 合 开 关 阀 的 形 式 实 现 上 下 压
室 压 力 的 自动 控 制 。 开 关 阀 具 有 响 应 速 度 快 、稳 定 性 高 、 成本低 、 对 环境 要 求 低 等 优 点 ， 其 通 过 开 关 量 实 现 阀 的通 断 。 便 于 实 现 计 算 机 的 自动 控 制 。 压 力 控 制 系 统 上 下 压 室的正 负 压控 制器 由组合 开关 阀 、 气 动球 阀 、 真 空 电磁 阀及 气 体过 滤 器 等组 成 ，每 组组 合 开 关 阀 由 ４
式 中： △ 为 当前 采 样 周期 中 Ｐ Ｉ Ｄ增 量 值 ； △ Ｅ 为 设 定 值与实际值之差 ； △ 。 为 前 一 周 期设 定 值 与实 际 值 之 差 ； △ Ｅ 为前 两周 期设 定 置与 实 际值之 差 ； Ｋ。 为 比 例 系
铸铁铸件自动化制造系统操作流程
铸铁铸件自动化制造系统操作流程自动化制造系统在现代工业中起着重要的作用，它不仅提高了生产效率，还确保了产品的质量和稳定性。
铸铁铸件自动化制造系统是其中的一个重要环节，它涉及到一系列操作流程，本文将对其进行详细介绍。
第一步：准备工作在进入铸铁铸件自动化制造系统操作流程之前，首先要进行一些准备工作。
这包括设备的检查和维护，以确保其正常运行。
同时，还需要准备好所需的原材料和工具，并对其进行分类和编号，方便操作过程中的调用和管理。
第二步：模具准备铸铁铸件的制造离不开模具的使用。
在自动化制造系统中，模具的准备也是一项重要的工作。
首先，需要检查模具的完整性和使用性能，确保其能够正常运行。
随后，根据要生产的产品，选择合适的模具，并进行安装和调试。
第三步：铸造操作铸铁铸件的铸造是整个操作流程中的核心环节。
在自动化制造系统中，铸造操作主要包括以下几个步骤：1. 液态金属准备：首先需要将铸铁熔化成液态金属，通常使用高温熔炉进行。
在液态金属准备过程中，需要控制熔炉内的温度、压力和搅拌速度等参数，以确保熔化的铸铁金属质量和均匀性。
2. 浇注操作：在液态金属准备完毕后，需要将其浇注到模具中。
在自动化制造系统中，通常采用机械臂或其他设备进行自动浇注。
在浇注过程中，需要控制浇注速度和浇注位置，以避免产生气泡和不完整填充等问题。
3. 冷却处理：铸造完成后，需要对铸件进行冷却处理，使其达到所需的硬度和性能。
在自动化制造系统中，通常采用水冷或其他冷却设备进行快速冷却。
在冷却过程中，需要控制冷却速度和温度，以确保铸件的品质。
第四步：后续处理铸铁铸件的自动化制造系统操作流程并不仅仅止于铸造环节，还需要进行一系列的后续处理。
这包括修磨、热处理、表面处理等工序。
在自动化制造系统中，通常会使用机器人或其他自动化设备进行这些后续处理，以提高工作效率和产品质量。
第五步：质量检验质量检验是铸铁铸件自动化制造系统操作流程中的重要一环。
在自动化制造系统中，有许多在线检测设备和传感器，可以对铸件的尺寸、硬度、密度等进行实时监测和控制。
压铸过程控制程序
《首检和巡 检记录单》 《产品流转 单》 《工艺参数 记录》 X-R 图 《化学分析 报告单》
19—4
重庆远博机械有限 公司
序 号 流 程
程
序ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
文
件
Q/YB CX019 共7页 第A版 责任 部门 第5页 第 0 次修改 使用表单
压铸过程控制程序
工作说明
关键工序 控制 5.8
铸机运行情况和模具质量状况，纠正后才能生产。 5.8.2.5 填写 《产品流转卡》 和 《工艺参数记录表》 。 5.8.2.6 生产出的零件应放在专用盛具内摆放整 齐，严禁野蛮操作。 5.8.2.7 按交接班制度作好交接班记录。 5.8.3 用 X-R 图进行控制，过程能力应达到 Cpk≥ 1.33。 5.8.4 公司的过程控制必须保持（或超出）批准 PPAP 时的过程能力，除非顾客另有要求。过程能 力指数应符合：a)对于长期稳定的过程能力，Cpk 值应大于 1.33；b)对于短期过程能力研究，Ppk 值 应大于 1.67；C)当顾客要求较高或较低的过程能 力或性能时， 控制计划必须作相应的注释 （在 APQP 控制计划中“产品/过程规范公差”栏注出） 。 5.8.5 当使用控制图对产品特性进行监控时，控制 图上必须记录重要的过程事件（如更换工具、修理 机器） ，以确保发生问题时能及时查找。 5.8.6 当控制计划中标识的特性是不稳定的或能力 不足时，必须根据控制计划实施适当的反应计划。 并限制过程输出，进行 100%检验。同时制定全面 压铸部 的纠正措施计划，按《纠正与预防措施控制程序》 执行。 纠正措施计划必须包括具体的时间和规定的 职责， 以确保过程稳定和有能力。 当顾客有要求时， 计划将由顾客评审和批准。 5.8.7 顾客财产按照 《机加过程控制程序—顾客财 产管理办法》执行。
自动浇注系统的智能控制
图1.1自动浇注系统结构图研究内容
本次研究的内容包括：
图3.1扇形浇包主视图
图3.2扇形浇包俯视图
图3.3
图3.4
图3.5
所示是目前hws称重系统，如图3.5所示其结构是安装在浇注机机
图3.6
图3.7
两种不同的安装方式得出的结论是一样的，精确数据，离不开对采集的数据进行大量的计算处理，以及滤除各种的干扰。
安装可靠性和稳定性也是非常重要的，要考虑到浇注机行走，浇注移动时的震动以及冲击。
综上所述：整个自动浇注的单一控制系统比较简单，而要使自动浇注协调的工作则是需要将控制算法的数据，图像系统，及称重的数据结合起来由控制器推理机构进行处理，得出结果以控制浇注机的浇筑过程，达到自动浇筑的效果。
推理机构的设计
推理机构的功能是实现实时推理决策，和使整个自动浇注以逻辑的方式协调的工作。
因为控制规则比较简单，因此推理机构直接采用数据驱动的正向推理策略即可。
这样也可以保证控制决策的实时性。
控制器的推理机构一般用如下模型表示
U=f(E,K,I)
式中：E----控制算法输出集
K----图像系统输出集
I----推理机的输出集
U----控制器的输出集
为一种智能算子，其基本形式为 IF E AND K THEN <IF THEN>即根据控制算。
铸造机机械手自动浇注控制系统_田奎
信息技术与信息化铸造机机械手自动浇注控制系统自动控制田* 孙涛孙风玲张岳TIAN Kui SUN Tao SUN Feng －ling ZHANG Yue摘要本文介绍了一种以西门子SIMOTION C240 运动控制系统为核心的活塞铸造机自动化控制。
关键词铸造机械手活塞铸造生产线伺服控制运动控制系统多轴同步doi：10．3969 / j．issn．1672 －9528．2012．05．271 引言全保护功能完善，故障诊断报警详细，并能适应高温及粉尘大的环境。
随着汽车、船舶、农机市场的发展，对发动机活塞的需求越来越旺盛。
许多活塞生产企业在扩大产能的时候，更重视对生产线进行自动化升级改造，以改变恶劣的作业环境和高强度的体力劳动同时增加产品的稳定性。
活塞铸造属于批量大、节拍快、比较精密的铸造加工，对控制设备的要求很高，既要实现铸造机机械手的准确路径设定，又要完成整机的开关量复杂的逻辑控制和模拟信号检测，同时，还要根据产品型号和工艺要求通过操作面板快速切换到新的铸造程序，并应具备高温、粉尘、电磁干扰等现场恶劣环境下的高可靠性能。
根据市场需要，我公司定制开发了一套满足自动化浇注需要的铸造机及其配套浇注机械手一体化控制系统。
系统选用了西门子公司的SIMOTION C240 运动控制系统，一套装置既实现了机械手动作控制又完成了铸造机逻辑控制，实现了活塞浇注，凝固，出模，淬火，卸料等主要工序自动化。
基于对铸造机现场环境和使用的特点我们认为其控制系统需要满足以下要求：（1）系统功能完善．既要有满足浇注机械手六轴定位及倾转浇铸跟随运动又要求随时检测铸造机的状态和控制铸造机执行元件；（2）软硬件满足一定的安全要求，保证设备和人身安全；（3）市场接受程度高，零备件供应及时；（4）用户的技术人员对相应产品有一定了解，厂内同类设备较多；（5）对将来厂级通讯联网和制造信息化管理有一定的扩展能力。
通过分析比较我们采用了西门子SIMOTIONC240 运动控制器为控制单元加S7 －300 系列输入输出模块，传动部分使用了六套西门子S120 伺服控制器和六台西门子1FK7063 伺服电机，显示和人机对话采用西门子MP377 键控屏，通过PROFIBUS 形成现场总线通讯。
压力铸造设备的自动化控制系统设计与优化
压力铸造设备的自动化控制系统设计与优化压力铸造设备的自动化控制系统设计与优化随着工业的不断发展，压力铸造技术作为一种重要的金属加工方式被广泛应用于汽车制造、航空航天、船舶制造等领域。
传统的压力铸造设备通常由人工操作控制，存在生产效率低、产品质量不稳定等问题。
为了提高生产效率和产品质量，人们开始将自动化控制技术应用于压力铸造设备中。
压力铸造设备的自动化控制系统主要由传感器、执行机构、控制器和监测系统等组成。
传感器主要用于检测锅炉温度、流量、压力和金属液体的温度等参数。
执行机构主要包括电动液压缸和电动伺服阀等，用于对锅炉的开启和关闭进行控制。
控制器则是整个系统的核心，它通过接收传感器的信号，控制执行机构的动作，进而实现对整个压力铸造过程的控制。
在设计压力铸造设备的自动化控制系统时，首先需要确定系统的控制策略。
通常有两种控制策略，分别是开环控制和闭环控制。
开环控制是指根据铸造工艺的要求，设置执行机构的动作方式和时间，对系统进行控制。
闭环控制是在开环控制的基础上，通过传感器对实际参数进行监测，并与设定的参数进行比较，及时调整执行机构的动作，保证系统能够稳定工作。
接下来是对控制器的选择与优化。
控制器的选择主要考虑控制精度、响应速度、可靠性等因素。
目前，常用的控制器有PLC控制器、单片机控制器和工控机控制器等。
其中，PLC控制器具有编程灵活、可靠性高的特点，适用于对压力铸造设备进行复杂的控制。
单片机控制器则适用于对压力铸造设备进行简单的控制。
工控机控制器则可以针对不同的铸造工艺进行灵活的控制。
最后是监测系统的设计与优化。
监测系统主要用于实时监测压力铸造设备的各个参数，并将监测结果反馈给控制器，以实现对设备的控制。
常见的监测系统包括压力、温度、流量和电流等。
为了提高监测系统的准确性和灵敏度，可以采用多个传感器进行联合监测，并使用数据采集卡将监测结果传输给控制器。
综上所述，压力铸造设备的自动化控制系统设计与优化包括控制策略的选择、控制器的选择与优化以及监测系统的设计与优化三个方面。
低压铸造、压铸自动控制
差压铸造的发展
为了提高材料的比强度，目前世界上在成型方法上都采用 定向凝固、液态模锻、快速凝固法等新技术，这些方法在提高 材料机械性能上确实有较大的飞跃，但从目前的工艺水平上看 都不能用于生产大型复杂铝合金箱体类铸件，相比之下只有差 压铸造法较为合适。但它有4个难以解决的技术难题： (1) 重力阻碍补缩，往往影响铸件的致密性； (2) 压力下结晶使气体以非气孔的形式残存在金属中，这对在 较高的温度下工作的零件尺寸 稳定性及强度均有不良影响； (3) 型内反压较大影响液态金属的充填能力，铝液表面形成氧 化膜不仅仅要带入铸型中而且由于它的存在时铝液表面张力大 大提高影响对铸型薄壁部位的充填； (4) 高压下空气导热系数大，尤其是金属模具同步进气时降温 严重，影响液态金属的充填。 为此人们提出了真空差压铸造的方法，来克服上述问题并 取得了较好的效果。
差压铸造方法的主要优点：
(1)减少铸件气孔、针孔缺陷；
(2)铸件表面粗糙度的改善 (3)差压铸造的补缩压力是低压铸造的4～5倍 (4)差压铸造可明显减少大型复杂铸件凝固时的热裂倾向 (5)差压铸造可减少凝固时间20%～25%，相应地也减少了铝 合金凝固期内的变质衰退现象，其晶粒也有所细化。 (6)差压铸造铸件的抗拉强度比低压铸造铸件增大10%～20% 左右，伸长率比低压铸造铸件增加73% 左右；可比重力砂 型铸造铸件在强度上增大20%～30%，在韧性上增大1倍左 右。
SMC调节阀为等百分比流量特性，响应时间20ms，驱动方 式为PWM，脉冲宽度为[0 ,400 ] 。
3. 控制系统的设计
优良的低压铸造液面加压控制系统，应能承担以下任务： （1）根据型温、液态金属温度及外界环境温度，能自动地选择合 适的加压速度； （2）根据液态金属温度和环境温度，能自动地调节铸型各处的温 度分布，使之生产出合格的铸件； （3）给出合适的结壳延时、保压延时及开模时间。 故低压铸造控制系统包括前馈控制器、模糊控制器和PI控制器。 前馈控制器使用纯比例的环节，无需深入分析，只要在现场 调试时，找到符合要求的3个比例参数即可。 模糊控制器主要快速抑制各种干扰，使压力不会偏离给定值 太多。模糊控制器以压力误差和误差变化量作为输入，调节阀的 开度变化量作为输出。根据实际需要，误差必须始终为正，即实 际压力不允许超过给定的压力值。
自动倾转浇注机液压控制系统设计与研究
ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯ０Ｌ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｍ ａｖ ２０１３ Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．１０
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１３．１０．０３６
自动倾 转 浇 注 机液 压 控制 系统 设 计 与研 究
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｃａｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ；Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ；ＡＭＥＳＩＭ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ
浇注是铸造 生产 的关 键工 序 ，对于 铸件 的产量 、 质量有着重大 的影 响。面对铸造生产 高效率 、高精度 的发展趋 势 ，传统 的手动浇 注方 式 已不 能与之 适应 ， 提高定量浇 注过程 的 自动化水 平是当前铸造业 迫切 需 要解决 的问题 。 自动倾 转浇注机的研 发是承接某 生产 单 位的磨 球 自动生产线研发的一个子项 目。由于液压 传 动平稳 ，驱动力矩大 ，换向方便 ，可以实现无级调 速 ，特别是和 电气联合控制可实现 自动化操作 ，故该 浇注机采用液压驱动方式 。 １ 浇 注机 组成及 工作 原理
胡 细东 ，谭 武 中
（１．张 家界航 空工业 职业技 术 学 院机 械 实训 中心 ，湖 南 张家界 ４２７０００； ２．中南大 学机 电工程 学院 ，湖 南长 沙 ４１００００）
摘要 ：针对磨球 自动生产线上磨球 的 自动浇注要 求 ，采用三维设 计软件 Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ设计 出 自动倾 转浇 注机 的虚 拟样 机 ，并 分析 了 自动倾转浇注机 的工作原 理 ；倾转 液压 缸位 置对整个浇注过程驱 动力 矩的变化 及液压缸所 承受支撑力 的大小 有决定性影 响，通过 ３种不同方案 的比较 ，合理地 确定 了倾 转液 压缸安 装位置 ；根据浇 注机 的工艺要求设 计 了液压 系统 ， 并对其组成 和工作原理进行 了分析 ；基 于 ＡＭＥＳＩＭ软件 ，对倾转液压缸双缸在 不同载荷 时压 力 、流量和位 移的变化进行 了 仿 真分析 ，根据分析结果提 出了优化措施 。该液压 系统结构 简单 、工作 可靠 、安全性能好。
压铸模具浇排系统的研究
内浇 口应 设 置 在 使 金 属 液在 形 腔 里 流 动 状 态 最
可 能产 生 冷 隔 、花纹 、气 孔 、偏 析 等 不 良现 象 。为
了 防止 这 些 不 良现 象 ，控 制 型 腔 内的 金属 液 流 动 状 态是 相 当必要 的。而 控制 型 腔 内的金 属 液流 动状 态 ， 关键就 在 于压铸模 具浇排 系统 的研 究与设 计 。
金属 液流程 应尽 可能短 而均 匀 。
首先 着 眼 于 浇 口位 置 、浇 道 形 状 ，进 行 设 计 浇 口及
浇道 和集 渣 包 、溢 流槽 、排气 道 ；然后 使用 Ｃ Ｅ 件 Ａ软
进行 型腔 内部 的溶 液流 动状态 进行 解析 。
内浇道 截 面积 向着 内浇 道方 向逐 渐 缩 小 ， 以减 少气 体卷人 ，有 利于提 高压 铸件 的致密性 。 内浇道 在 流 动过 程 中应 园 滑过 渡 ，尽 可 能 避 免
⑥ 针对 解析结 果进 行评 价 。
内浇道 时产 生变形 。
２３ 型 腔 的 排 气 ．
⑦ 评 价 后 若 存 在 不 良现 象 ，应 进 行 方 案 改 善 ， 然后再 进行 Ｃ Ｅ 析 ，直到取 得较 满意 的方案 。 Ａ分
溢 流槽 是 为 了排 除 铸 造 时最 初 喷 入 的金 属 液， 并
的 内 浇道 截 面 积 ，因 此必 须 采 用 多 个 内 浇道 。但 是
１ 压铸 模 具 的 制作 流 程
压铸 模 Ａ ／Ａ ／ Ａ Ｃ Ｔ 。
应 注 意到 内浇 道 的 设 置应 保 证 引 导 金属 液 只沿 着一
２ 压 铸 模 具 浇 排 系统 的设 计
在 压 铸 模 具 浇排 系 统 的研 究 中 ，其 浇 口位 置 、
低压铸造设备液面压力控制系统的探究
低压铸造设备液面压力控制系统的探究摘要：当前低压铸造设备应用比较广泛，但是对于液面压力的控制问题，以及实际输出的压力值情况，还有理论输入的压力值方面，存在了较大的误差，这样的情况就不能很好地满足铸造需求。
对此使用液面压力控制系统，可以有效地提高低压铸造设备的质量，同时也促进了相关技术的发展。
关键词：低压铸造设备；液面压力；控制系统；研究以往的低压铸造设备，在控制方法有一定的局限性，所以应当开展相关方面的研究，才能促进系统更加完善。
当前比较先进的低压铸造设备，是智能化的控制系统，采用了G2智能专家系统，还有PLC控制程序，并且对原有系统进行了改进。
在实际工作中，低压铸造设备的精度较低，这会直接影响到产品品质，对此要对工艺流程进行分析，同时确定具体的压力控制方案，进而为低压铸造设备的液面压力控制，提供一些有价值的参考。
1低压铸造的具体工艺流程简述低压铸造主要就是通过小的气体压力，将金属液填充到模具内的一种方法。
低压铸造工艺过程主要，主要有6个阶段。
第一阶段是升液，过程大概要有一定限度，根据不同情况限度也有所差异，惰性气体都是通过进气管进入到金属液中，在压力作用将融化的金属液输入到模具。
在金属液上升时，压力要均匀地进入到金属液的保气孔中。
但是要注意金属液升时间，还有压力的具体情况。
第二阶段是充型，过程要控制在一定时间内，融化的金属液经过模具浇口，进入到型腔的内部，然后从底部上升知道全部充满。
早充填的过程中，气体压力应当恒定。
如果压力过大，会导致金属液的流动速度变快，造成夹渣现象。
如果气体压力较小，金属液的流动速度就会减慢，导致难以成型，在这个阶段中，也要注意时间和压力情况。
第三阶段是增压，记录具体的时间情况，在规定时间内对铸模内加压。
增压的过程中，如果压力过大，补缩效果较好，铸件的致密很好。
但金属液很容易冲出，造成一些不必要的损失。
如果压力过小，补缩效果就会较差，致密性就会降低，产生一些气孔和缩松现象。
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系统 的电机 闭环 系统 可 以通过 下述 公 式来描 述 ：
都 能独 立 地 移动 。铁 水 包 中液 体 的重 量 通 过 一 个 负 荷 传 感器 来 衡 量 。程 序 控 制 的命 令 是 用 一 个 可
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一
（ １ ）
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ｌ ｊ ｒ ： ａ ｖ ｒ （ Ｏ＝． － ｃ
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其 中， ￣ｅ ｒ ａ ｄ ／ ｓ 为 角频 率 ， 薯 为 阻 尼 系数 。这 些 参 数 的确 定 是 通 过 将 模 拟 运 算 中 的倾 斜 角 度 值 与 实 验 中的 倾 斜 角 度 值 对 照 后 完 成 的 。通 过 上 述 的 定义 ， 角频 率 最 后得 到 的 数 值 为∞。 ＝ １ １ ． ６ ８ ｒ ａ ｄ ／ ｓ ， 阻
赵亮 培’ ，崔 文琪 ’ ，王元华
ＺＨＡ０ Ｌ ｉ ａ ｎ ｇ － ｐ ｅｉ ’ ， ＣＵ ｌ Ｗｅ ｎ ． ｑ ｉ ’ ，Ｖ ＮＧ Ｙｕ ａｎ ． ｈ ｕ ａ
（ １ ． 莱芜职业技术学 院，山东 ２ ７ １ １ ０ ０ ；２ ． 莱芜 钢铁 集团有 限公 司，山东 ２ ７ １ １ ０ ０ ） 摘 要 ：本文提出了对倾斜式铁水包自动浇注系统的最优化程序 控制。首 先利用质 量守恒和伯努 力定律
对浇注过程进行建模，然后对自动浇铸过程中的序列控制进行了分析 ，为了控制浇注熔化金 属的飞溅 ， 利用两步流 速浇注方案来对程序控 制参 数进行优化 ，最后通过 模拟试验和工厂实 际
试验对系统的有效性进行 了验证 。
关键词 ： 程序控制 ； 自动浇注系统；参数优化
中图分类号 ：Ｔ Ｐ２ ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ａ ） ｏ ３ （ 上） －０ ０ ５ ６ －０ ３
率会 降 低 。如果 在浇 注过 程 中熔 化 金属飞 溅到 模型
表面 会使 得 上下 型之 间产 生空 隙，从 而导 致铸 造缺 陷 。因此相 对 于传 统 的浇注 过程 ，在压铸 过 程 中对
２ 自动浇 注系统 的建模
具 有程 序控 制 的 自动 浇 注 系统 的框 架 图 如 图２
实 际实 验 的数 据 相 对 照 得 出 。通 过 这 个 方 式 得 到
的 流速 系数 为 Ｃ ＝ ０ ． ７ ５ 。在 图２ 中 ，流 出液体 的 重量 是 通 过 负荷 传 感 器 来 测 量 的 ， 因此 ，流 速 ｑ ｃ 可 以 被 转化 为 流 出液 体 的重量 Ｗ，在这 个转 化 中 ，系数 ｋ 为 铁 的密 度 Ｋ ＝ ７ ×１ ０ Ｋ ｇ ／ ｍ３ 。
动 力可 以通 过 滚珠 丝杠 机 制 来 放 大 ，并 且 每 个 轴
２ ． １ 电机 系统 在 图２ 中 ，Ｐ 是 包括 有位 置 反 馈控 制 系统 的电
机 系统 。参 考 的 倾斜 角度 被 输 入 到 了 电机 系统 之 中 ，然 后 铁 水 包 的 实 际倾 斜 角度 可 以通 过 编 码 器
Ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． Ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ （Ｅ） ． １ ７
０ 引言
在 压 力 铸 造 过 程 中 ，准 确 快 速 地 浇 入 模 型 并
编程 逻 辑 控制 器 来 实 现 的 。传 统 程 序 控 制 的流 程 中 ，流 速控 制 的两 步 法 能 控 制 溶 化 金 属 的飞 溅 ，
所示 。
浇 注部 分的过 程控 制要 求就非 常严格 。
１ 自动浇 注系统
在这 项研 究 中用到 的实 验装 置如 图 １ 所示 。
图２ 自动 浇注 系统 程 序 控 制 框 图
图１ 自动 浇 注 系 统
通 过 一 个交 流 伺服 电机 ，铁水 包 能 在Ｔ 轴上 倾 斜 ，也 可 以 在Ｙ和 Ｚ 轴上 作 移 动 ，其 旋 转 角 度通 过 安 装 在 交流 伺 服 电机 中 的编 码 器 来 测 量 ， 电机 驱 动 力 可 以通 过 减 小 传 动 比来 放 大 。每 个 马 达 的 驱
铷ｌ
匐 似
压 力铸造 自动浇注系统最佳 程序控制研究
Ｓｅｑｕ ｅｎｃｅ ｃｏｎｔ ｒ ｏｌ ｏｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａｔ ｉ ｏｎ ｆ ｏｒ ａｕ ｔ ｏｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｐ ｏｕ￣ｎ ｇ ｓｙ ｓ ｔ ｅｍ ｉ ｎ ｐｒ ｅ ｓｓ ｃａｓ ｔ ｉ ｎｇ ｐｒ ｏｃ ｅｓ ｓ
戢稿日疆：２ ０ １ ２ －Ｉ １ － ２ ０ 作者简介：赵亮培 （ １ ９ ７ ０一），男，山东莱芜人 ，副教授 ，学士 ，研究方 向为机 电工程 。
［ ５ ６ １ 第３ ５ 卷
第３ 期
２ ０ １ ３ — ０ ３ （ 上）
务ｌ 生
一
尼 系数 为 ＝ Ｏ ． ７ ４ ．
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（ ｔ ）：ｃ
２ ． ２ 浇注 过 程 倾斜 式 铁 水 包 自动 浇 注 系统 的 浇注 过程 如 图３
所示。
在 等式（ ５ ） 和（ ６ ） 中 ，参 数ｖ ｓ 、Ａ和Ｌ ｆ 因铁水 包 的 形 状 不 同 而 不 同 。 流 速 系数 是通 过 将 模拟 实验 与
但其 参 数 的确 定却 需 要 大 量 实 验 进 行 尝试 性 的 实 验 才 能 获得 ，本 文 提 出 了一 种 系统 的 参数 优化 方
法能 解决 这一 问题 。
控制 溶化 金 属的 飞溅是 非 常有必 要 的。如 果从 铁水
包 中流 出的液 体 的体积 超过 一定 量 ，那 么产 品的产