Hottinger射芯机及液压系统分析

Hottinger冷芯盒射芯机是我厂从德国Hottinger公司引进的一套全自动冷芯盒射芯机，主要生产4缸气缸体、6缸气缸体的主体砂芯。该射芯机于2004年5月投产，是当时世界上先进冷芯盒射芯机之一。与传统的冷芯盒射芯机或热机相比，其独特的液压系统给我们留下很深的印象和学习资料，在此对其进行浅析，以做参考。

1 Hottinger射芯机介绍

Hottinger冷芯盒射芯机是技术成熟的全自动成套设备，砂芯成型工艺其实是利用2个储气罐的压缩空气作为动力，将辊制好的砂快速冲压到冷芯盒模具内腔充实后在压紧缸压紧的情况下，自动吹入已加热的三乙胺气体15～20S后固化，从而得到紧实度高且分布均匀的饱满铸型砂芯。

1.1 射芯机主要机构组成（见表1、图1）

1.2 射芯机的动作分解（见图2）

2 Hottinger冷芯盒射芯机液压系统

液压系统由集中泵站供油，系统工作压力20MPa。该设备执行元件有15个液压缸，1个液压马达组成。液压马达用于小车体的进出，设备主要动作由15个液压缸完成。

2.1 泵站

泵站安装于冷芯盒射芯机楼顶上，由2台力士乐A10VSO45型斜盘式轴向柱塞变量泵提供动力，实现开式回路系统，流量正比于驱动转速和排量，并能通过调节倾角，进行无级变量。额定压力为350bar，几何排量是45m3，功率在1500r情况下是22kW，油箱容积为700L。泵站配有一套25L的皮囊式储能器，以补偿压力油的输出。

2.2 液压阀及管路

Hottinger冷芯盒射芯机生产效率高，动作节拍快，即快速又平稳，每小时生产45盒砂芯。因此在阀类上采用电液比例阀，工作台上采用插装阀背压回路设计。控制指令经PLC数模处理后由比例放大器来控制主阀芯的动作。液压阀相对集中布置，每个阀上均设置有测试接头，可直接接于测试装置，用来监测压力，流量、油温及油质化验。

Hottinger冷芯盒射芯机的大口径管路均用法兰式连接，与传统不同的是，两法兰间密封没有采用密封圈，而是靠低碳钢制成的两端球面的隔环与两法兰密封。法兰螺栓上紧后，隔环的两球面产生变形与法兰紧密配合，从而达到密封作用。通过时间的实践证明，这种密封效果可靠，无渗漏。

2.3 典型液压回路

2.3.1 冷芯盒射芯机在射砂位置时液压回路

如图3所示冷芯盒射芯机在自动射砂位置时，工作台、压紧缸、侧模压紧时的液压原理图。其中工作台油缸是由直动式比例阀控制，采用的是力调节型比例电磁铁的方式，即输入的电流小，推力小，阀芯右端的弹簧被压缩量少，反之则阀芯右端的弹簧被压缩量大。所以当图3工作台油缸的直动式比例阀左边的比例电磁铁（73Y1）通入小电流时P→A，B→T流出的流量少，反之，阀开口便大，P→A，B→T流出的流量大。同样的流动方向，但通过阀口的流量随输入的电流大小可多可少，因此可以任意调节油缸的升降快与慢。实现对工作台的加减速进行精确控制，达到快速、平稳地按预定曲线运行。上升用直动比例节流阀（73Y1得电）与单向调速阀实现负载适应，下降依靠自重用直动比例节流阀（73Y2）和插装阀控制，形成了佳的节能组合。在安全方面，在油缸下降回路中增加液控单向阀，当液压缸停止运动时，由于液控单向阀为锥面密封单阀，泄漏量几乎为零，闭锁性好，可以有效防止工作台等运动部件在停止时因自重产生缓慢下落，使之长期停留在任意位置上，起到可靠的平衡保压作用。

压紧缸和侧模都采用了带液压锁双单向节流调速阀回路控制。这种回路，当换向阀处于中位时，两液控单向阀的控制油均通回油管道回油箱，液控单向阀反向油液不通，因而封住了液压缸两腔的油液；当换向阀两端的电磁铁分别通电时，可实现液压缸的前进与后退；当换向阀断电时，可在任一位置上停止，并且不在有微动现象，回路锁紧可靠、持久，抗负载变化干扰能力强。两调速阀有带有压力补偿减压阀和温度补偿功能，节流阀调定的流量不受负载压力和油温变化的影响以及防止瞬时流量冲突。如压紧缸回路中，当三位四通换向阀（2210）左边电磁线圈得电，油液经过换向阀左边A口流向调速阀的单向阀，推动单向阀芯进入液压油流向液控单向的A口，油液由A流向B，进入液压缸的上腔，推动活塞缸向下移动，液压缸下腔的油液进入液控单向阀的B口，油液由B口流向A口，进入调速阀的节流孔，起节流调速作用，油液从换向阀B口留回回油管道进入油箱。

2.3.2 模具小车马达的液压回路

该马达液压控制系统采用兼有方向控制和流量控制的比例控制功能的电液比例阀方向阀加单向溢流阀组成，采用开环控制方式。其中电子比例放大器根据预先设定的控制参数转换成相应的电信号，如1～20mA。这个电流信号作为比例阀的输入量被送入比例电磁铁，电磁铁将此电流转换为作用于阀芯上的力，以克服弹簧的弹力。电流增大，输出的力相应增大，该力或位移又作为输入量加给液压阀，后者产生一个与前者成比例的流量或压力。电磁铁断电后，复位弹簧使阀芯返回中位。通过这样的转换，一个输入电信号的变化，不但能控制液压马达及其拖动的工作部位的运动方向，而且可对其位移（或转速）、速度（角速度）、加速度（或角加速度）和力（转矩）进行无级调节控制。实行液压系统的换向及速度的比例控制。

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