文/瑞士布勒压铸机技术资料公司/盧宏远、邹智厚、卢敏

压铸领域的不断拓展及压铸技术的不断进步对压铸机提出了更高的要求。压铸机制造商必须不断应用新技术改善设备的性能、效率及可靠性，提高压铸企业的生产能力布勒公司在研究了三模板压铸机在压铸生产中的工作状况和问题后，研发了两模板锁模技术生产了Carat两模板压铸机，并于2006年推向欧美压铸市场该机型具有比三模板压铸机更好的工作特性，在欧洲推出后很快获得市场肯定。至2009年年底两板压铸机开始销入中国，至目前销量已达15台之多为使中国压铸界对两模板压铸机有更好的了解，本文将介绍两板合模系统的基本结构、工作原理、技术优势以及应用情况等

两板压铸机的合模系统去除了三板压铸机中的后座板和曲肘系统，锁紧功能由装于动模板后端的随动锁紧机构完成随动锁紧机构中的主要构件包括对开螺母和锁紧油缸，如图1所示对开螺母能够打开和闭合，咑开时动模板沿导轨和大杠可自由移动闭合时与大杠上的夹持齿槽啮合，动模板不能后退之后，锁紧油缸充入高压油油缸膨胀，大杠受到拉伸将模具锁紧如图2所示。

两模板锁紧机构的锁紧力由锁紧油缸在开合模方向上的面积与液压油的比压决定其大小F等于液压油嘚比压p乘以锁紧油缸的截面积S，即F = p×S 对于一定吨位的压铸机，锁紧油缸的截面积S的大小一定其原则是形成的最大锁紧力必须使大杠的拉伸长度或拉伸率在设计范围内，保证大杠安全使用

2. 两板合模系统的技术优势

两板压铸机的锁紧是由对开螺母的夹持作用与锁紧油缸的膨胀作用联合完成，综合了曲肘机械式及全液压锁紧机构两者的长处其技术优势可归纳为以下几个方面：

与三板压铸机的曲肘式合模系統相比，两模板锁紧机构的最大特点是在限定范围内的任何位置直接锁紧模具且适合各种吨位的压铸机。

在三板机曲肘合模系统中曲肘必须处于伸直状态并且精确达到某一位置才能将模具锁紧。三板机每次更换模具都需要精确的定位锁紧位置，需要一定的调节过程洏两模板是随位锁紧，只要动、定模分型面接触锁紧机构中的对开螺母就可闭合，之后锁紧油缸膨胀将模具锁紧。因此两模板锁紧系统不需要精确的锁紧位置，模具厚度调整方便、快捷换模时间短。

在三模合模系统中大杠锁模力的调节是通过旋转大杠尾部的锁紧螺母进行。要保证四根大杠受力均匀往往需要对大杠进行单独调节。对大杠进行单独调节需要分离整体调节系统，过程麻烦如图3所礻。而两板锁紧系统采用四个独立的油缸对四根大杠分别锁紧即使在模具安装平面存在一定不平行度的情况下，也可以保证每根大杠的鎖紧力完全相同

在压铸生产中，由于模具受到热作用可能会产生膨胀现象如果不能及时调整，模具膨胀现象会导致大杠应力增加拉伸增长。如果大杠长期过度拉伸将会影响大杠的使用寿命，同时也会导致模具所受压力增加对大杠和模具都有害。两板锁模系统能够對模具受热膨胀等类似的模具厚度变化实现自动适应保证锁模力恒定，消除模具厚度变化影响锁模力的现象使大杠和模具总是处在良恏工作状态。

由于去除了后座板和曲肘两板压铸机的大杠长度明显缩短。相比三板压铸机不同吨位的两板压铸机总长度缩短了1.5m至2m不等，如图4所示长度缩短，减少了机器的占地面积可提高车间容量及产出率。或者在同样数量的机器容量下车间变得宽敞，物流通畅車间的工作环境改善。

此外机器长度还能提高机器的整体刚度和运行稳定性，对铸件的精度控制有利

表1显示了布勒三板压铸机和两板压鑄机两种机型的电机功率两模板压铸机的装机功率明显减小。两板机的节能效果可达到11%至27%不等在目前提倡节能及绿色生产的情况下，這也是非常引人关注的优势

曲肘合模机构多次的运动转换对开合模速度的限制会大一些。两板压铸机采用液压缸直接驱动动模板做开合模动作运行速度快，可以缩短压铸循环时间提高整个压铸机的运行效率。如果考虑两板机合模系统的调整时间缩短以及平行动作使鼡两板机可以提高压铸生产效率。

与三板压铸机相比两板压铸机的合模系统大大简化。其中活动部件明显减少润滑部位明显减少，合模系统几乎不再需要润滑油管如图5所示。从使用结果看整个合模系统磨损低，减少维护工作量运行可靠性更高。

此外两模板合模系统对大杠抽出更加方便，并具备合模保护、合模动作程序控制等曲肘合模机构具有的全部功能

3.两板压铸机的应用情况

压铸机的可靠性對压铸生产至关重要。布勒公司在Carat两板压铸机投产之前进行了长期的技术研发。从两板合模系统的结构、原理到各种零部件的设计与制慥都经过了严格的验证。其中合模系统总成经过了400万次循环运转相当于12年实际生产的循环数量。整机经过2年时间、3班制实际生产的验證

布勒两板锁模技术已非常成熟，目前布勒公司在欧洲市场售出的大型压铸机（1000吨以上）绝大部分为Carat两板机型至目前为止，布勒两板壓铸机在欧美市场销量已达几十台客户中包括TCG Unitech、Georg Fischer、Ortal Die Casting、Wagner、BMW、DGS Druckguss Systeme等压铸公司，近期德国大众VM也购进6台4400吨Carat压铸机准备进行汽车结构件生产

图6是寶马公司2008年购入的4000吨Carat两模板压铸机，该机在宝马公司技术中心主要用于技术研发开发压铸项目。其中压铸件是宝马公司镁包铝直列六缸壓铸缸体缸体内套是用铝合金制造，满足使用要求外套是由镁合金制造，减轻缸体重量

图7是德国DGS公司Carat2800吨两板机生产单元，产品是汽車结构件铸件特点是尺寸大，壁薄对机械性能要求极高。采用Silafont-36铝合金以及专门的工艺措施，铸件质量及性能完全符合要求
图8是TCG Unitech公司在产的镁合金压铸件，其中图（a）所示的铸件由三板压铸机生产图（b）所示的铸件由两板压铸机生产。在使用相同锁模力相同的压射速度，相同的增压压力的情况下由于两板机合模系统完善的锁紧功能，消除了铸件飞边现象

在中国压铸市场，两板机也受到了压铸堺的青睐在短短一年多的时间里，其销量已达十五台之多吨位从1300吨至3500吨不等。2011年将有不同吨位的Carat两板压铸机投入生产这表明布勒两板压铸机也获得中国客户认可。

 压铸业的不断发展需要性能更加优良的压铸设备。两模板压铸机的合模系统能够使压铸机和压铸模具达箌更好的工作状态并且具有占地面积小、高效率、节能等一些列优点，更能够满足现代化压铸生产的要求两板压铸机已在各种铸件的實际生产中得到验证，其优势明显在正常运转时间、铸件质量、生产率、工艺灵活性及运行成本等方面都获得了用户肯定。布勒是两模板锁模技术的领跑者率先完成了两板压铸机的商业化生产。两模板压铸机为压铸提供了更为先进的生产手段将会成为近期压铸机技术發展的一个方向，相信今后几年会有更多的压铸机厂商会跟进两板机技术及进入两板机市场

先进的铸造机1 介绍近年来客户对鋁镁合金压铸厂的要求明显增加了一致的质量和改善的铸件性能 即安全要素，铸件可以热处理等 成为基本要求这些对当今大批量生产嘚迫切要求，以及（客户）可以在全球采购的可能性迫使当地的铸造厂家贯彻新的制造理念，以提高效率和工艺能力于此同时增加灵活性。本文谈论压铸机器供应商的重要角色它们为压铸厂提供成功迎接这些新的挑战的设备和服务。2 要求下面是成功压铸生产的基本标准? 正常运行时间最长? 废品率低? 质量一致? 生产率高? 工艺灵活? 运营成本低? 售后服务支持各个要素互相影响以上标准对将来压鑄生产是否盈利提出挑战。3 工艺能力这里工艺能力指“生产过程中重复生产高质量压铸件的能力”它取决于一系列影响因素。其中压铸機的机器能力cmk尤其重要在其它因素（包括机器能力）中，工艺能力cpk是进行长时间正常运转和低废品率生产的前提压铸的工艺能力主要取决于四个因素? 金属 成分，纯度熔炼，保温? 模具 浇道、浇口、排气和热平衡的设计? 压铸机 特别是压射参数的连续性? 人员 操作、維护、质量、工艺技术以及生产管理的能力和竞争性4 压铸机4.1 压射曲线的连续性传统的压射过程只包括 3 个不同的压射阶段第 1 阶段，金属液緩慢预充型至浇口第 2 个阶段快速充型，最后是第 3 个阶段是凝固金属的增压这3 个阶段只能在很窄的范围内设定。从填充到增压只能在很窄的标准范围内调节极高的冲头速度常常不能实现无压力峰值设定，从而导致飞边缺陷原因的停机并增加了模具维护的工作量。在因沒有引发高度压力结果而造成一刹那停工期和附加的压铸维护今天，高技术难度铸件的设计越来越要求使用现代方法比如计算机充填囷凝固模拟。在更高的程度上填充和随后的增压必须基于流变性能和冶金规律来编程。为了符合这些要求压射过程必须适应目标。实時闭环控制极大地改进了传统压射过程通过使用灵活的、以零件几何形状为导向的多阶段过程编程，为压铸厂提供了极大的便利根据技术要求，确立以下工艺阶段? 压射料缸充填 从压射开到料缸 100充满? 浇道充填从料缸 100满到内浇口? 充型 从金属内浇口到零件（包括冒口）充满? 转换 快速精确的增压转换? 增压 增压直到零件凝固对每一个阶段，布勒 SC 机器都能通过设定不同的参考点实现不同的压射曲线编程，以获得所需的理想充填和挤压在充填阶段有 20 个 v/s（速度/行程）参考点，增压阶段 20个 p/t（压力/时间）参考点为整个压射的精确控制提供叻足够的编程范围。从最简单的（第 1 到第 2 参考点）到最复杂的压射曲线20参考点， Buhler SC 的控制系统能够确保机器符合设定的过程参数值并保歭在极小的误差范围之内。4.2 实时闭环控制的历史早在 80 年代中期 Buhler 压铸公司就注意到压铸机需要提高压铸过程的重复性经过大量的压铸试验，Buhler 确立了“实时闭环控制“ 作为理性的解决方案这最终导致了 1989 年第一台布勒 SC 压射控制压铸机投放市场。随后几年我们的 SC 技术进一步发展在1996 年布勒公司推出了第二代实时闭环控制压铸机。1998 年8 月布勒在其位于巴拿马的约克工厂，投入生产第二代 SC压铸机 CLASSIC、EVOLUTION、和 VISION 型4.3 布勒实时閉环控制的益处以物理巴、毫米/秒等为单位编写参数，与快速反应的压射阀和电子控制结合使压铸系统能够用户实现压射到压射、班次箌班次、机器到机器的完全重复一致的生产。简单的机器编程就消除了油液和金属黏度、冲头阻滞、模温变化等的负面影响，给人留下罙刻的印象压射单位大概图实时闭环控制对降低与模具有关的成本有各种作用。填充速度和增压压力完美地与模具相适应形成一个节約模具的压射过程。在充填阶段结束时压力峰值的消除使飞边缺陷降低，尤其是对于一些复杂的带有多个活块的模具清理和维修的成夲大大减少。模具寿命的极大提高使分到每件铸件的折旧费降低，提高了整个生产的效率4.4 在 SC 除了 SC 控制之外虽然压射能力对压铸机至尊偅要，但是还有许多其它要素影响生产效率1.4.4.1 设计理念为了提供长的机器使用寿命，并满足运转时间长、维护简单磨损低的重要要求。铨新的机器设计理念至关重要而不是只在“旧”机器上添加新东西。布勒在 1996 年完全重新设计了机器集最新机械、电子和液压技术于其目前生产机型，从而将一种高效的、简单得令人惊讶压铸机提供给市场压射部分只有 9 个阀，油泵和合模液压部分总共才 7 个阀加上单基架的 PLC 控制，极大地提高了机器的开机使用时间同时使故障排除简单容易。1.4.4.2 控制理念坚持“硬件” 简单耐用并且软件使用简单。这包括機器设定和生产过程优化快速简单快速准确地提供全部生产所需数据。布勒选择了应对这种挑战提供直观的图形，人机界面 HMI 不受语言限制快捷简单的机器设置和优先生产并且快速地和准确地提供和有需要的生产数据。这种编程系统能够满足各个使用压铸机或编程的人員的需要即? 生产管理合格件、超差件生产情况一览。? 工艺工程师压射曲线带分析功能、参数存贮选择、参数误差监控、全部生产技術数据一览、充填测试生产数据可存贮到硬盘 、软盘或网络。? 操作人员/设定交互式、导引式进行生产编程和参数设定、多级警告、温喥监控系统（液压油、润滑油等）? 维护自动维护日程表、诊断图形带分析功能、时间列表提供了所有警告和编程活动记录? 质量保证系统内置的“帮助菜单”为所有使用者提供在线信息和指导，确保无停顿和有效的生产准备、生产开始和优化以及顺利而高效的生产运轉。1.4.4.3 工艺支持今天购买的设备不仅要能使用数年而且要能满足不断增加的质量和零件设计的要求，比如零件集成、薄壁、每模的型腔数目增加等等设备要有足够的灵活性，以满足将来不断增长的期望值这将给用户提供一种竞争优势，确保生产利润可观而不是只为了目前的使用。将这些要求记在心中布勒公司为用户提供全面的、经过充分验证的技术包，作为压铸机的选购部分? 金属前端传感器即使是每次注入的金属量变化很大，它也能确保在型腔充填结束时冲头速度非常准确地减速? 型腔压力传感器提供准确的直接的型腔压力數据 而不是间接地根据液压油的压力推算 ，得到极大提高的过程透明度使得技术人员能够更好地了解、评判和进行工艺优化。? 充填测試工艺工程师提供机会使其容易地探究铝/镁充填型腔的充填模式。由于布勒 的 SC 技术这个特点使用实际充填速度和金属量，因而在短短嘚一两分钟内提供极为准确的结果以上特点只是 Buhler 众多技术选项的一小部分。1.4.4.4 机器维护高的设备性能是高效压铸生产的基础高利用率只囿在设计良好，设备耐用坚持定期维护以及备件及时等综合条件下才能达到。为了帮助顾客获得最大的开机时间布勒在控制系统提供洎动预防维护日程表，可以在线访问当维护时间一到，就会有信息跳到屏幕上通知该维护工作需要进行。控制装置也提供关于如何执荇工作、甚至在哪里能找到更多相关信息的更加详细的信息提示信息只能通过密码访问并按确认键才能消除。在紧急情况下、维护人员盡快知道系统有什么错误非常重要布勒的诊断系统提供系统每次停机器的信息。这个信息提供设备停机的原因在几秒钟内维护人员就能访问详细的说明和建议功能，包括屏幕上的电气和液压图从而发现如何使机器恢复正常并再次运行。5 结论要能在今天将更多的优质产品件发运给你的顾客越来越取决于供应商的能力，不仅仅是提供顶级的设备而且要提供高质量的服务，如? 有竞争力的技术支持? 及時的备件供应? 过程支持（确保设备的最大利用率）? 铸造单元和铸造工厂设计 提供最有效的解决方案? 机器和工艺培训随着对生产各方媔要求的增加铸造厂的未来不仅靠供应商能够交付一台价格有竞争性的机器，而且需要一个忠实的合作伙伴能够为其提供一个世界领先嘚、全面、综合的解决方案以确保将来保值和当前低成本生产。