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1、(10)申请公布号 CN 103495717 A (43)申请公布日 2014.01.08 CN 103495717 A (21)申请号 201310477894.9 (22)申请日 2013.10.14 B22D 17/00(2006.01) (71)申请人 南昌大学 地址 330031 江西省南昌市红谷滩新区学府 大道 999 号 (72)发明人 黄持伟 杨湘杰 李超 郭洪民 刘旭波 (74)专利代理机构 南昌新天下专利商标代理有 限公司 36115 代理人 施秀瑾 (54) 发明名称 一种半固态加工自动生产线 (57) 摘要 一种半固态加工自动生产线， 其特征是依 次由熔炼炉 （1） 、。
2、 金属熔体取注机 （2） 、 半固态浆 料制备装置 （3） 、 浆料输送装置 （4） 、 机械手装置 （5） 、 挤压成形设备 （6） 构成。本发明自动化程度 高， 取代了手工作业的生产方式， 避免了操作者劳 动强度大、 易产生安全事故、 人为干预致使工艺不 稳定等不利因素， 产品质量也得到了保证 ； 提高 了工作效率， 可连续、 高效地进行半固态加工作 业， 批量生产能力获得提高， 可实现金属半固态成 形制件的大批量生产 ； 工艺设计以及流程布局紧 凑合理， 操作方便， 整个生产线上的各设备能协调 一致地工作， 能连续、 稳定、 安全、 准确地完成金属 半固态加工工艺。 (51)Int.Cl。
3、. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103495717 A CN 103495717 A 1/1 页 2 1. 一种半固态加工自动生产线， 其特征是依次由熔炼炉 （1） 、 金属熔体取注机 （2） 、 半 固态浆料制备装置 （3） 、 浆料输送装置 （4） 、 机械手装置 （5） 、 挤压成形设备 （6） 构成 ； 所述的金属熔体取注机 （2） 由机架 （21） 和升降取料机构 （22） 两部分构成， 升降取料 机构 （22） 安装在机架 （21） 的导。
4、轨上， 可沿导轨水平移动， 其下部为一闭式罐体 （23） ， 罐体 （23） 底部有一阀门 ； 所述的半固态浆料制备装置 （3） 由一密封箱 （31） 和一制浆装置组成， 密封箱上部设有 一熔体入口门 （32） ， 下部设有一浆料出口门， 制浆装置设置在密封箱 （31） 内 ； 所述的浆料输送装置 （4） 由环形输送导轨 （41） 、 输送小车 （42） 及坩埚 （43） 组成， 坩埚 （43） 安装在输送小车 （42） 上， 输送小车 （42） 安装在环形输送导轨 （41） 上， 可沿环形输送 导轨 （41） 移动 ； 所述的机械手装置 （5） 设置在浆料输送装置 （4） 与挤压成形设备 （。
5、6） 之间 ； 所述的挤压成形设备 （6） 由移动式接料平台 （62） 和一挤压成形机 （61） 组成， 移动式接 料平台 （62） 安装在挤压成形机 （61） 底座板的导轨上， 可沿导轨移动， 料杯安装平台 （63） 通 过四导柱设置在移动式接料平台 （62） 上， 可沿导柱上下移动， 料杯 （65） 设置在料杯安装平 台 （63） 上。 权 利 要 求 书 CN 103495717 A 2 1/4 页 3 一种半固态加工自动生产线 技术领域 0001 本发明属于金属半固态加工技术领域。 背景技术 0002 金属半固态成形技术是 21 世纪前沿性金属加工技术， 它将液态金属的易成形性 和半固。
6、态金属成形的高品质性有效地结合在一起 , 克服了金属材料在传统单一状态下成 形的一系列缺陷， 具有诸多优点。 0003 由于半固态成形技术所具有的技术优势和广阔的应用前景而倍受人们的关注， 已 得到广泛研究和发展， 从 20 世纪至今， 金属半固态成形技术已逐步产业化， 国外欧美、 日本 等发达国家在此领域的开发研究和工业应用方面处于领先的位置。 0004 然而， 我国的半固态成形技术与国外相比仍有较大的差距， 在工业应用范围的推 广以及大批量制件的生产方面并没有取得很大的突破， 关键原因则是生产工艺的自动化程 度不高， 流程布置不是很合理， 仍需耗费巨大的劳动力， 且生产质量不稳定、 生产效。
7、率低。 半 固态加工的生产工艺和流程布置直接决定所产制件的效率和质量， 因此合理的工艺设计 和流程布置是生产高质量半固态成形件的必须条件。 随着我国汽车工业的发展， 给予半固 态成形技术更高的要求以及快速发展的机遇。发展新型制浆设备， 提升生产工艺的自动化 程度， 以至于加速半固态成形技术的产业化进程， 是必然的趋势。 发明内容 0005 本发明的目的是为了提供一种自动化的半固态加工生产流水线， 提高自动化程 度， 解决现有半固态加工技术中人工取注浆料及手工传递浆料导致的操作者劳动强度大、 工艺不稳定、 生产效率低和产品质量难以保证的问题， 进而实现金属半固态成形制件的自 动化、 大批量生产。。
8、 0006 为达到上述目的， 本发明采用的技术方案是 ： 一种半固态加工自动生产线， 依次由 熔炼炉 （1） 、 金属熔体取注机 （2） 、 半固态浆料制备装置 （3） 、 浆料输送装置 （4） 、 机械手装置 （5） 、 挤压成形设备 （6） 构成。 0007 所述的熔炼炉 （1） 为电阻熔炼炉， 用于对金属铸锭的熔炼。 0008 所述的金属熔体取注机 （2） 由机架 （21） 和升降取料机构 （22） 两部分构成， 所述 升降取料机构 （22） 安装在机架 （21） 的导轨上， 可沿导轨水平移动， 其下部为一闭式罐体 （23） ， 罐体 （23） 底部有一阀门， 通过阀门的闭合， 实现对金。
9、属液的取注。 0009 所述的半固态浆料制备装置 （3） 由一密封箱 （31） 和一制浆装置组成， 密封箱上部 设有一熔体入口门 （32） ， 下部设有一浆料出口门， 制浆装置设置在密封箱 （31） 内。 0010 所述的浆料输送装置 （4） 由环形输送导轨 （41） 、 输送小车 （42） 及坩埚 （43） 组成， 坩埚 （43） 安装在输送小车 （42） 上， 输送小车 （42） 安装在环形输送导轨 （41） 上， 可沿环形 输送导轨 （41） 移动。 0011 所述的机械手装置 （5） 设置在浆料输送装置 （4） 与挤压成形设备 （6） 之间。 说 明 书 CN 103495717 A 。
10、3 2/4 页 4 0012 所述的挤压成形设备 （6） 主要由移动式接料平台 （62） 和一挤压成形机 （61） 组成， 所述移动式接料平台 （62） 安装在挤压成形机 （61） 底座板的导轨上， 可沿导轨移动， 料杯安 装平台 （63） 通过四导柱设置在移动式接料平台 （62） 上， 可沿导柱上下移动， 料杯 （65） 设置 在料杯安装平台 （63） 上。 0013 本发明半固态加工自动生产线的工作过程为 ： 首先将金属铸锭放进熔炼炉 （1） 内 进行熔炼， 经除渣、 精炼后保温， 然后金属熔体取注机 （2） 上的升降取料机构 （22） 逐步 下降， 罐体 （23） 随之逐步进入熔炼炉 （。
11、1） ， 当闭式罐体 （23） 浸入到金属液一定深度后， 罐体 （23） 停止下降， 罐底阀门打开， 金属液通过底部阀门进入罐体 （23） 内， 当罐体 （23） 内金属 液达到需求量后， 罐底阀门关闭， 然后升降取料机构 （22） 垂直上升离开熔炼炉 （1） ， 沿机架 导轨水平移动， 当罐体 （23） 到达半固态浆料制备装置 （3） 入口门 （32） 上方时， 入口门 （32） 打开， 罐底阀门打开， 金属液在重力的作用下由入口门 （32） 流入半固态浆料制备装置 （3） 内， 当浇注完毕后， 升降取料机构 （22） 返回原位置， 进行下一次取注， 同时经半固态浆料制 备装置 （3） 制备。
12、好的半固态浆料流入位于输送小车 （42） 上的坩埚 （43） 内， 输送小车 （42） 开始沿环形导轨 （41） 运动， 当输送小车 （43） 移动到机械手 （51） 位置时， 机械手 （51） 合拢， 抓起坩埚 （43） 沿机械手机架导轨 （52） 运动到料杯 （65） 口， 机械手 （51） 倾斜一角度， 坩埚 （43） 内半固态浆料全部注入料杯 （65） 中， 之后机械手 （51） 返回原位置， 将坩埚 （65） 放回 输送小车 （42） 上， 输送小车 （42） 载着坩埚 （43） 返回浆料出口处， 进行下一次取料， 同时移 动式接料平台 （62） 平移至挤压成形机 （61） 的成形模。
13、具下方， 料杯安装平台 （63） 沿导柱上 升， 当料杯 （65） 口与模具内腔底面平行时， 顶料杆 （64） 向上运动将料杯 （65） 中的半固态金 属浆料注入模具型腔内， 挤压成形机 （61） 的上下模闭合， 实现金属半固态成形， 移动式接料 平台 （62） 重新回到原来位置， 开始下一次浆料的接注。本发明可以自动、 连续不间断、 高效 的进行半固态加工作业。 0014 本发明的有益效果是。 0015 1、 本发明涉及一种半固态加工自动生产线， 并生产制造出相应的配套装置， 装置 位于一条自动生产流水线上， 该生产线具有诸多显著的优点 ： 其一， 自动化程度高， 成功的 取代了手工作业的生。
14、产方式， 取消了以往采用人工取注浆料及运送浆料的方式， 避免了操 作者劳动强度大、 易产生安全事故、 人为干预致使工艺不稳定等不利因素， 产品质量也得到 了保证 ； 其二， 提高了工作效率， 可连续、 高效地进行半固态加工作业， 批量生产能力获得提 高， 可实现金属半固态成形制件的大批量生产 ； 其三， 可加速金属半固态加工技术的产业化 进程， 并为相关行业提供一种新的设计思路。 0016 2、 本发明的工艺设计以及流程布局紧凑合理， 操作方便， 整个生产线上的各设备 能协调一致地工作， 能连续、 稳定、 安全、 准确地完成金属半固态加工工艺。 附图说明 0017 图 1 为本发明的立体结构示。
15、意图。 0018 图中 ： 1 为炉炼熔 ； 2 为金属熔体取注机 ； 21 为机架 ； 22 为升降取料机构 ； 23 为罐 体 ； 3 为半固态浆料制备装置 ； 31 为密封箱 ； 32 为入口门 ； 4 为浆料输送装置 ； 41 为环形导 轨 ； 42为输送小车 ； 43为坩埚 ； 5为机械手装置 ； 51为机械手 ； 52为机械手机架导轨 ； 6为挤 压成形设备 ； 61为挤压成形机 ； 62为移动式接料平台 ； 63为料杯安装平台 ； 64为顶料杆 ； 65 说 明 书 CN 103495717 A 4 3/4 页 5 为料杯。 具体实施方式 0019 下面结合附图对本发明作进一步说。
16、明。 0020 如附图 1 所示， 本发明所述的半固态加工自动生产线， 依次由熔炼炉 1、 金属熔体 取注机 2、 半固态浆料制备装置 3、 浆料输送装置 4、 机械手装置 5、 挤压成形设备 6 构成。 0021 所述熔炼炉 1 为电阻熔炼炉， 布置在生产线起始工位， 用于对金属铸锭的熔炼。 0022 所述金属熔体取注机 2 主要由机架 21 和升降取料机构 22 两部分构成， 所述升降 取料机构 22 安装在机架 21 的导轨上， 可沿导轨 21 水平移动， 其下部为一闭式罐体 23， 罐 体 23 置有阀门， 通过控制阀门的开启， 实现金属液的取注， 同时通过控制阀门开启的大小， 可以实。
17、现对金属液浇注流量的控制。 0023 所述半固态浆料制备装置 3 主要由一密封箱 31 和一制浆装置组成， 密封箱 31 上 部设有一熔体入口门 32， 下部设有一浆料出口门， 制浆装置设置在密封箱 31 内， 工作时对 密封箱 31 内通入氮气， 并维持一定压强， 使外面的空气不能进入箱体内， 使整个制浆过程 在一个封闭的空间内进行， 有效的防止了氧气、 烟尘等各种杂质对浆料的污染。 0024 所述浆料输送装置4主要由环形输送导轨41、 输送小车42及坩埚43组成， 坩埚43 装在输送小车 42 上， 输送小车 42 安装在环形输送导轨 41 上， 可沿环形输送导轨 41 移动。 0025 。
18、所述机械手装置 5 主要由机械手 51 和机械手机架导架 52 组成， 机械手 51 可对坩 埚 43 进行抓取， 沿机械手机架导轨 52 移动， 当到达料杯口时， 机械手 51 倾斜一定角度， 实 现浆料的浇注。 0026 所述挤压成形设备 6 主要由移动式接料平台 62 和一挤压成形机 61 组成， 所述移 动式接料平台 62 安装在挤压成形机 61 底座板的导轨上， 可沿导轨移动， 料杯安装平台 63 通过四导柱设置在移动式接料平台62上， 可沿导柱上下移动， 料杯65设置在料杯安装平台 63 上。 0027 本发明半固态加工自动生产线的工作过程为 ： 首先将金属铸锭放进熔炼炉 1 内进。
19、 行熔炼， 经除渣、 精炼后保温， 然后金属熔体取注机 2 上的升降取料机构 21 逐步下降， 罐体 23 随之逐步进入熔炼炉 1， 当闭式罐体 23 浸入到金属液一定深度后， 罐体 23 停止下降， 罐 底阀门打开， 金属液通过底部阀门进入罐体 23 内， 当罐体 23 内金属液达到需求量后， 罐底 阀门151关闭， 然后升降取料机构22垂直上升离开熔炼炉1， 沿机架导轨21水平移动， 当罐 体 23 到达半固态浆料制备装置 3 入口门 32 上方时， 入口门 32 打开， 罐底阀门打开， 金属液 在重力的作用下由入口门 32 流入半固态浆料制备装置 3 内， 当浇注完毕后， 升降取料机构 。
20、22 返回原位置， 进行下一次取注， 同时经半固态浆料制备装置 3 制备好的半固态浆料流入 位于输送小车 42 上的坩埚 43 内， 输送小车 42 开始沿环形导轨 41 运动， 当输送小车 42 移 动到机械手 51 位置时， 机械手 51 合拢， 抓起坩埚 43 沿机械手机架导轨 52 运动到料杯 65 口， 机械手 51 倾斜一角度， 坩埚 43 内半固态浆料全部注入料杯 65 中， 之后机械手 51 返回 原位置， 将坩埚 43 放回输送小车 42 上， 输送小车 42 载着坩埚 43 返回浆料出口门下方， 进 行下一次取料， 同时移动式接料平台62平移至挤压成形机61的成形模具下方， 料杯安装平 台 63 上升， 当料杯 65 口与模具内腔底面平行时， 顶料杆 64 向上运动， 将料杯 65 中的半固 态金属浆料注入模具型腔内， 挤压成形机 61 的上下模闭合， 实现金属半固态成形， 然后移 说 明 书 CN 103495717 A 5 4/4 页 6 动式接料平台 62 重新回到原来位置， 开始下一次浆料的接注。本发明可以自动、 连续不间 断、 高效的进行半固态加工作业。 说 明 书 CN 103495717 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103495717 A 7 。