差压式真空注型数字控制系统研究.pdf

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1、数控加工技术现代制造工程(ModemMantffacturingEngineering)2012年第6期差压式真空注型数字控制系统研究‘韩琳楠，张海光，刘媛嫒，胡庆夕(上海大学快速制造工程中心，上海200444)摘要：在差压式真空注型工艺方法分析的基础上，确定影响浇注件质量的关键因素，构建差压式数字控制真空注型系统，对其关键技术进行研究，提出了基于直接图像法的气泡监控方法和基于模糊神经网络的质量控制方法，并介绍了具体的实现过程。最后，通过物理样机进行实验以验证差压真空注型工艺对浇注件质量的影响以及系统的

2、可行性和先进性。关键词：差压；真空注型；气泡监控；质量控制中图分类号：TH38；TP373文献标志码：A文章编号：167l—3J33(2012)06—0051—04Theresearchofnumericalcontrolsystemfordifferentialpressurevacuumcasting’HanLinnan，ZhangHaiguang，uuYuanyuan，HuQingxi(RapidManufacturingEngineeringCenter，ShanghaiUniversity，S

3、hanghai200444，China)Abstract：BasedOilanalysisoforiginalvacuumcastingprocess，thekeyfactorswhichaffectthequalityofproductsa弛confirmed．Thenumericalcontrolvacuumcastingsystemisconstructed．Thekeytechnologi,softhissystema聆researchedwhichanreal—timemomtofingofb

4、ubblesbasedO／1DirectImage(DI)methodandqmaitycontrolmethodbased011FuzzyNeuralNetwork(FNN)．Finally，inordertOverifyfeasibilityandadvancedofsystem，somefunctionaltestingandengineeringapplicationtestinga∞carriedoutbyaphysicalprototype．·Keywords：differentialpre

5、ssure；vacuumcasting；monitoringofbubbles；qualitycontrol0引言决工艺依赖经验的局面。真空注型(VacuumCasting，VC)¨刮设备是快速模具(RapidTooling，RT)技术中应用最为广泛的设备之一，国内外学术界和企业界众多研究者都在为此努力。具有代表性的VC设备研制机构，在国外主要包括德国MKTechnology公司【4J、英国MCP公司悼J、德国KLM公司【6’和美国Abbess仪器与系统公司¨o等；在国内主要包括华中科技大学、西安交通大

6、学、深圳福普森科技有限公司和海维斯特科技有限公司等。但是，现有的VC设备的工艺控制大多采用手动、电动或者用可编程序控制器(ProgrammableLogicControl—ler，PLC)顺序控制，工艺参数取决于人的经验参数，难以保证浇注件的质量，制约了RT技术的发展。因此，为了提高VC浇注件的质量和生产效率，减少人为经验的干预，RT业渴望有一种数字控制的VC设备，解I差压式真空注型工艺方法传统的VC工艺仅仅依靠材料自身的重力进行浇注，浇注压力无法调节和控制，尤其对于薄壁件、复杂件及大型件，单靠重力浇注

7、很难满足质量要求，易造成欠注、翘曲、气穴等质量缺陷。本文提出一种借助压力实现浇注的工艺方法——差压式VC工艺。该工艺与传统工艺的最大区别在于浇注过程中，通过控制搅拌室和浇注室的压力差，使得材料在自身重力和压差的共同作用下快速充满模具型腔，即使材料反应至一定黏度也能解决薄壁件、复杂件或大型件型腔不易填充的问题，从而大大降低因充型不足而导致的废品，提高了生产效率。差压式VC工艺流程如图l所示。由差压式VC工艺方法分析可知，在模具和母模·上海市机械自动化及机器人重点实验室自主课题(ZZ0803)；上海市优秀青

8、年教师选拔专项基金(B．374)109-084}04)；中国博士后科学基金(2011M50056)512012年第6期现代制造工程(ModernManufacturingE119ineering)结构合理及精度满足要求的前提下，工艺参数是影响浇注件质量的关键，其中可控工艺参数主要包括温度、气泡、压力、速度和时间。正确控制浇注速度、浇注压力、消泡次数、材料温度和模具温度是解决VC浇注件质量缺陷的重要措施，因此，研制能够根据工艺参数精确控制执行