本發(fā)明適用于壓力成型機(jī)(含壓鑄機(jī)、注塑機(jī)等采用壓力合緊模具成型的機(jī)器)的模板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及提升模板表面抵抗凹陷能力的方法及模板表面強(qiáng)化設(shè)備。
背景技術(shù)：
壓鑄機(jī)、注塑機(jī)等采用壓力合緊模具成型的壓力成型機(jī)在合模時(shí)會(huì)產(chǎn)生鎖模力，該鎖模力主要由動(dòng)、靜模板的動(dòng)模安裝表面、靜模安裝表面承載。具體應(yīng)用中，在機(jī)器的長(zhǎng)期開、合模往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，動(dòng)、靜模板的動(dòng)模安裝表面、靜模安裝表面在鎖模力的長(zhǎng)期反復(fù)作用下會(huì)產(chǎn)生塑形變形，最終會(huì)出現(xiàn)表面凹陷現(xiàn)象；特別是在1000噸以上的大型壓力成型機(jī)中，由于其合模力大，動(dòng)模安裝表面、靜模安裝表面承受的鎖模力相應(yīng)會(huì)很大，故，使得動(dòng)模安裝表面、靜模安裝表面更易出現(xiàn)表面凹陷問題。針對(duì)此問題，現(xiàn)有技術(shù)常采用以下兩種方式解決：
1)在壓力成型機(jī)出廠前，預(yù)先在動(dòng)、靜模板上配置高強(qiáng)度的模具墊板。其具體操作方式為：采用模具鋼或其它高強(qiáng)度材質(zhì)做成模具墊板，在壓力成型機(jī)裝配時(shí)，在動(dòng)、靜模板上安裝此模具墊板。這種方式雖然可在一定程度上起到了防止動(dòng)、靜模板配合表面出現(xiàn)凹陷問題的作用，但是，由于模具墊板具有一定的厚度，故，在增設(shè)了模具墊板后，壓力成型機(jī)原有的開模行程受此影響而縮小，同時(shí)也增加了壓力成型機(jī)的成本。
2)在壓力成型機(jī)出廠前不做處理，待壓力成型機(jī)使用一段時(shí)間出現(xiàn)表面凹陷問題后再通過維修修復(fù)。而維修修復(fù)需要拆卸壓力成型機(jī)的動(dòng)、靜模板等大型零件，并重新用專業(yè)機(jī)床對(duì)凹陷表面進(jìn)行修復(fù)加工；且這些維修修復(fù)一般在壓力成型機(jī)的使用廠家無法實(shí)現(xiàn)，往往需要運(yùn)到壓力成型機(jī)的生產(chǎn)廠家去完成，其維修工期長(zhǎng)，成本高；另外，即使在壓力成型機(jī)的生產(chǎn)廠家修復(fù)，動(dòng)、靜模板允許修復(fù)加工的余量也有限，一般不能超過2mm，否則會(huì)影響動(dòng)、靜模板的繼續(xù)使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)不足之處，提供了提升模板表面抵抗凹陷能力的方法及模板表面強(qiáng)化設(shè)備，其在壓力成型機(jī)出廠前、且在不影響壓力成型機(jī)開模行程的前提下，提高模板表面的抗壓強(qiáng)度，大幅提升模板表面抵抗凹陷的能力。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提升模板表面抵抗凹陷能力的方法，其實(shí)施方式為：在模板的生產(chǎn)制造過程中，對(duì)所述模板完成精加工后，通過激光對(duì)所述模板的表面進(jìn)行聚焦掃描以改變所述模板的表面材料組織，并在所述模板的表面形成一強(qiáng)化層，所述強(qiáng)化層可提高所述模板表面的抗壓強(qiáng)度，從而防止模板表面出現(xiàn)凹陷問題。
可選地，所述激光的輸出功率為1000W-10000W；且/或，所述激光的掃描進(jìn)給速度為10mm/min-2000mm/min；且/或，所述激光的光斑為50mm2-200mm2的矩形光斑。
可選地，所述強(qiáng)化層的厚度為0.5mm-1mm。
可選地，所述模板為壓力成型機(jī)的動(dòng)模板或靜模板。
可選地，所述強(qiáng)化層形成于所述動(dòng)模板或所述靜模板之用于與模具安裝配合的模具安裝面上。
本發(fā)明提供的提升模板表面抵抗凹陷能力的方法，通過對(duì)完成精加工后的模板進(jìn)行激光聚焦掃描，從而可改變模板的表面材料組織，并在模板的表面形成一強(qiáng)化層，進(jìn)而可利用該強(qiáng)化層提高模板表面的抗壓強(qiáng)度，達(dá)到模板表面激光強(qiáng)化的目的，提升了壓力成型機(jī)(尤其是大型壓力成型機(jī))的模板表面抵抗凹陷的能力，延長(zhǎng)了模板的使用壽命。由于其是在壓力成型機(jī)出廠前對(duì)模板進(jìn)行處理操作，故，其具有處理方便、處理成本低的特點(diǎn)；同時(shí)由于其在處理過程中并沒有改變模板的表面形狀，故，其不會(huì)影響壓力成型機(jī)的開模行程。
進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了模板表面強(qiáng)化設(shè)備，其包括用于放置固定模板的定位組件、具有激光頭的激光器、用于驅(qū)動(dòng)所述激光頭運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于控制所述激光器與所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行的控制器，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括可驅(qū)動(dòng)所述激光頭進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)的三維動(dòng)作組件，所述激光頭安裝于所述三維動(dòng)作組件上。
可選地，所述三維動(dòng)作組件為六軸聯(lián)動(dòng)智能機(jī)械手。
可選地，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括用于驅(qū)動(dòng)所述三維動(dòng)作組件前后水平移動(dòng)的滑動(dòng)組件，所述三維動(dòng)作組件安裝于所述滑動(dòng)組件上。
可選地，所述滑動(dòng)組件包括底座、安裝于所述底座上的數(shù)控滑臺(tái)和用于驅(qū)動(dòng)所述數(shù)控滑臺(tái)在所述底座上滑動(dòng)的動(dòng)力構(gòu)件，所述三維動(dòng)作組件固定于所述數(shù)控滑臺(tái)上。
可選地，所述定位組件包括工作臺(tái)和若干個(gè)設(shè)于所述工作臺(tái)上的調(diào)整塊，所述模板安放于所述調(diào)整塊上。
本發(fā)明提供的模板表面強(qiáng)化設(shè)備，通過定位組件進(jìn)行支撐固定模板，通過激光器的激光頭對(duì)模板的表面進(jìn)行聚焦掃描，通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)激光頭運(yùn)動(dòng)，這樣，使得從激光頭射出的激光可對(duì)模板的表面進(jìn)行聚焦掃描，從而可改變模板的表面材料組織并在模板的表面形成一強(qiáng)化層，進(jìn)而達(dá)到對(duì)模板表面進(jìn)行激光強(qiáng)化的目的，利于防止模板在使用過程中出現(xiàn)表面凹陷問題，有效延長(zhǎng)了模板的使用壽命。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的模板表面強(qiáng)化設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”或“設(shè)置于”另一個(gè)元件上時(shí)，它可以直接在另一個(gè)元件上或者可能同時(shí)存在居中元件。當(dāng)一個(gè)元件被稱為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。
還需要說明的是，以下實(shí)施例中的左、右、上、下、頂、底等方位用語，僅是互為相對(duì)概念或是以產(chǎn)品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應(yīng)該認(rèn)為是具有限制性的。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的提升模板表面抵抗凹陷能力的方法，主要用于提升壓鑄機(jī)或注塑機(jī)等壓力成型機(jī)中模板1表面抵抗凹陷的能力，其實(shí)現(xiàn)方式具體為：在模板1的生產(chǎn)制造過程中，對(duì)模板1完成精加工后，通過激光對(duì)模板1的表面進(jìn)行聚焦掃描以改變模板1的表面材料組織，并在模板1的表面形成一強(qiáng)化層，強(qiáng)化層可提高模板1表面的抗壓強(qiáng)度，從而可大幅提升模板1表面抵抗凹陷的能力。本發(fā)明實(shí)施例提供的提升模板表面抵抗凹陷能力的方法，通過對(duì)完成精加工后的模板1進(jìn)行激光聚焦掃描，從而可改變模板1的表面材料組織，并在模板1的表面形成一強(qiáng)化層，進(jìn)而可利用該強(qiáng)化層提高模板1表面的抗壓強(qiáng)度，達(dá)到模板1表面激光強(qiáng)化的目的，提升壓力成型機(jī)(尤其是大型壓力成型機(jī))的模板1表面抵抗凹陷的能力，延長(zhǎng)了模板1的使用壽命。由于本發(fā)明實(shí)施例是在壓力成型機(jī)出廠前對(duì)模板1進(jìn)行處理操作，故，其具有處理方便、處理成本低的特點(diǎn)；同時(shí)由于其在處理過程中并沒有改變模板1的表面形狀，故，其不會(huì)影響壓力成型機(jī)的開模行程。
優(yōu)選地，根據(jù)模板1表面材料情況的需要，在采用激光對(duì)模板1進(jìn)行聚焦掃描之前，先在模板1表面噴涂薄層吸光粉末。吸光粉末是在激光掃描時(shí)為了有效增強(qiáng)吸光效果而噴或涂抹的一層粉末，吸光粉末具體可采用薄薄的黑色涂料層或磷化處理層等。此處，在采用激光對(duì)模板1進(jìn)行聚焦掃描之前，先在模板1上噴涂了薄層吸光粉末，則可利于提高模板1表面的激光強(qiáng)化效果。當(dāng)然了，具體應(yīng)用中，如果模板1表面材質(zhì)具有較好的吸光效果，則可以不用噴涂吸光粉末。
優(yōu)選地，在對(duì)模板1進(jìn)行激光掃描時(shí)，激光的輸出功率為1000W-10000W，且/或，激光的掃描進(jìn)給速度為10mm/min-2000mm/min；且/或，激光的光斑為50mm2-200mm2的矩形光斑。此處，通過對(duì)激光輸出功率、激光掃描進(jìn)給速度和激光光斑形狀大小進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，一方面使得聚焦掃描于模板1上的激光可改變模板1的表面材料組織，從而可在模板1的表面上形成強(qiáng)化層，進(jìn)而達(dá)到提高模板1表面抗壓強(qiáng)度、提升模板1表面抵抗凹陷能力的目的；另一方面可使得大型模板1的表面激光強(qiáng)化處理工作效率比較高，且大型模板1的表面激光強(qiáng)化處理效果比較好。
優(yōu)選地，強(qiáng)化層的厚度為0.5mm-1mm，這樣可使得模板1的表面抗壓能力在原有基礎(chǔ)上(進(jìn)行激光強(qiáng)化處理前)提高50％以上，從而可很好地防止模板1在使用過程中表面出現(xiàn)凹陷問題，且其不會(huì)對(duì)壓力成型機(jī)的開模行程產(chǎn)生影響，其綜合性能好。此外，采用上述的激光控制參數(shù)可易于在模板1的表面上形成厚度為0.5mm-1mm的強(qiáng)化層，其易于實(shí)現(xiàn)，且工作效率高。
優(yōu)選地，模板1為壓力成型機(jī)的動(dòng)模板或靜模板，即：本發(fā)明實(shí)施例提供的提升模板表面抵抗凹陷能力的方法，既可用于壓力成型機(jī)的動(dòng)模板表面強(qiáng)化，又可用于壓力成型機(jī)的靜模板表面強(qiáng)化。
優(yōu)選地，強(qiáng)化層形成于動(dòng)模板或靜模板之用于與模具安裝配合的模具安裝面上。動(dòng)模板的模具安裝面和靜模板的模具安裝面是壓力成型機(jī)鎖模力的主要承載面，此處，有選擇地對(duì)動(dòng)模板和靜模板的表面進(jìn)行激光強(qiáng)化處理，既可有效提升壓力成型機(jī)的動(dòng)、靜模板表面抵抗凹陷的能力，又可利于簡(jiǎn)化動(dòng)、靜模板的表面激光強(qiáng)化處理效率，避免了不必要的加工成本浪費(fèi)。
優(yōu)選地，模板1的材質(zhì)為鑄鐵或者鑄鋼，即本發(fā)明實(shí)施例提供的提升模板表面抵抗凹陷能力的方法優(yōu)選適用于采用鑄鐵材料或者鑄鋼材料制成的模板1，這樣，采用本實(shí)施例中的激光掃描控制參數(shù)對(duì)模板1進(jìn)行表面激光強(qiáng)化處理所取得的模板1表面硬化效果、模板1表面抗壓強(qiáng)度提高效果、防止模板1表面凹陷問題效果比較顯著。經(jīng)試驗(yàn)證明，在上述提供的激光掃描控制參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行合適工藝參數(shù)調(diào)整分別對(duì)材質(zhì)為鑄鋼ZG270的模板1和對(duì)材質(zhì)為球墨鑄鐵QT500-7的模板1進(jìn)行激光掃描時(shí)，可使模板1表面形成厚度為0.5mm-1mm的強(qiáng)化層，達(dá)到了期望表面強(qiáng)化效果，從而可在不影響壓力成型機(jī)開模行程的前提下有效提升了壓力成型機(jī)中模板1表面抵抗凹陷的能力。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的模板表面強(qiáng)化設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)上述模板1進(jìn)行表面激光強(qiáng)化處理，其包括定位組件2、激光器3、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4和控制器5，控制器5可控制激光器3和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的運(yùn)行，定位組件2主要用于放置、固定模板1，激光器3主要用于產(chǎn)生激光且其具有用于輸出激光的激光頭31，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4主要用于驅(qū)動(dòng)激光頭31進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括可驅(qū)動(dòng)激光頭31進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)的三維動(dòng)作組件41，激光頭31安裝于三維動(dòng)作組件41上。三維運(yùn)動(dòng)具體指在三維空間(圖中X、Y、Z三軸形成的立體空間)內(nèi)任意方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，即三維動(dòng)作組件41可驅(qū)動(dòng)激光頭31在三維空間內(nèi)進(jìn)行任意移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，從而利于實(shí)現(xiàn)對(duì)大型模板1(模板1尺寸范圍可達(dá)4000mmX4000mm)的激光掃描處理。本發(fā)明實(shí)施例提供的模板表面強(qiáng)化設(shè)備，通過定位組件2進(jìn)行支撐固定模板1，通過激光器3的激光頭31對(duì)模板1的表面進(jìn)行聚焦掃描，通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4驅(qū)動(dòng)激光頭31運(yùn)動(dòng)，這樣，使得從激光頭31射出的激光可對(duì)模板1的表面進(jìn)行聚焦掃描，從而可改變模板1的表面材料組織并在模板1的表面形成一強(qiáng)化層，進(jìn)而達(dá)到對(duì)模板1表面進(jìn)行激光強(qiáng)化的目的，利于防止模板1在使用過程中出現(xiàn)表面凹陷問題，有效延長(zhǎng)了模板1的使用壽命。
可選地，三維動(dòng)作組件41為六軸聯(lián)動(dòng)智能機(jī)械手(又稱工業(yè)機(jī)器人)，六軸聯(lián)動(dòng)智能機(jī)械手具體指具有六個(gè)伺服電機(jī)、六個(gè)控制軸的機(jī)械手，機(jī)械手各關(guān)節(jié)通過伺服電機(jī)帶動(dòng)可繞各控制軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)三維空間(圖中X、Y、Z三軸形成的立體空間)內(nèi)任意方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。六軸聯(lián)動(dòng)智能機(jī)械手控制方便、控制靈活性高、易于實(shí)現(xiàn)對(duì)激光頭31運(yùn)動(dòng)軌跡的精確控制，更利于實(shí)現(xiàn)對(duì)大型模板1復(fù)雜形面的激光掃描控制。當(dāng)然了，具體應(yīng)用中，三維動(dòng)作組件41不限于六軸聯(lián)動(dòng)智能機(jī)械手，也可采用其它設(shè)置方式，只要實(shí)現(xiàn)使激光頭31在三維空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)即可，如，三維動(dòng)作組件41也可采用數(shù)控電機(jī)與絲杠或者其它傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，激光頭31通過法蘭安裝固定于六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手的末端控制軸上，其安裝方便、緊固可靠。當(dāng)然了，具體應(yīng)用中激光頭31也可通過其它方式實(shí)現(xiàn)與六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手的連接，如夾具等。
優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4還包括用于驅(qū)動(dòng)三維動(dòng)作組件41前后水平(圖中X軸方向)移動(dòng)的滑動(dòng)組件42，三維動(dòng)作組件41安裝固定于滑動(dòng)組件42上。滑動(dòng)組件42的設(shè)置，一方面可簡(jiǎn)化三維動(dòng)作組件41前后水平移動(dòng)的控制，另一方面可極大程度地提高激光頭31前后水平方向的移動(dòng)行程，從而更利于擴(kuò)大對(duì)大型模板1的激光表面強(qiáng)化處理的空間范圍。
優(yōu)選地，滑動(dòng)組件42包括底座421、安裝于底座421上的數(shù)控滑臺(tái)422和用于驅(qū)動(dòng)數(shù)控滑臺(tái)422在底座421上滑動(dòng)的動(dòng)力構(gòu)件(圖未示)，三維動(dòng)作組件41安裝固定于數(shù)控滑臺(tái)422上。底座421上設(shè)有動(dòng)力構(gòu)件和用于對(duì)數(shù)控滑臺(tái)進(jìn)行導(dǎo)向滑動(dòng)的線性導(dǎo)軌。動(dòng)力構(gòu)件具體可為數(shù)控伺服電機(jī)與滾珠絲杠傳動(dòng)副的組合。動(dòng)力構(gòu)件通過數(shù)控程序控制，即控制方便、易于實(shí)現(xiàn)對(duì)激光頭31運(yùn)動(dòng)軌跡的精確控制。本實(shí)施方案中，六軸聯(lián)動(dòng)智能機(jī)械手采用壁掛式側(cè)掛安裝于數(shù)控滑臺(tái)422上，其安裝方便，六軸聯(lián)動(dòng)智能機(jī)械手可控制激光頭31在六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手活動(dòng)空間內(nèi)任意運(yùn)動(dòng)；且通過數(shù)控滑臺(tái)422的移動(dòng)，擴(kuò)大了六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手在前后水平方向(X軸方向)的活動(dòng)范圍。此處，選用機(jī)器人程序(六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手控制程序)和數(shù)控程序控制激光頭31運(yùn)動(dòng)，可使激光頭31在面積3000mm×3000mm的范圍內(nèi)進(jìn)行掃描運(yùn)行工作，其工作范圍大，并可通過機(jī)器人程序(六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手控制程序)與數(shù)控程序的集成，實(shí)現(xiàn)三維空間任意軌跡的掃描動(dòng)作，完成了對(duì)模板1復(fù)雜形面的掃描硬化處理；同時(shí)激光頭31的行走速度范圍大，可以在0至5000mm/min的范圍內(nèi)平穩(wěn)動(dòng)作，能滿足模板1不同工藝參數(shù)的要求。當(dāng)然了，具體應(yīng)用中，滑動(dòng)組件42也可采用其它設(shè)置方式，只要能實(shí)現(xiàn)大范圍的前后水平移動(dòng)即可。
優(yōu)選地，定位組件2包括工作臺(tái)21和若干個(gè)設(shè)于工作臺(tái)21上的調(diào)整塊22，模板1支撐于調(diào)整塊22上。具體應(yīng)用中，可采用調(diào)整塊22對(duì)模板1進(jìn)行調(diào)整，以使得模板1可水平放置、定位于定位組件2上。
優(yōu)選地，本實(shí)施例的激光器3為大功率半導(dǎo)體激光器3，大功率半導(dǎo)體激光器3是以半導(dǎo)體材料為工作介質(zhì)的大功率激光器3，其具有體積小、重量輕、驅(qū)動(dòng)功率低、電流低、效率高、工作壽命長(zhǎng)、可直接電調(diào)制、易于與各種光電子器件實(shí)現(xiàn)光電子集成的特點(diǎn)。此處，激光器3選用大功率半導(dǎo)體激光器3，可調(diào)節(jié)激光掃描功率在500W-6000W大范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出，滿足了模板1的激光掃描功率要求，具體應(yīng)用中，激光功率大小可根據(jù)模板1處理要求進(jìn)行預(yù)先設(shè)定。
優(yōu)選地，定位組件2、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、激光器3和控制器5呈流水線依次分布，激光頭31通過光纖與激光器3連接，這種分布方式易于工作人員對(duì)模板1表面激光強(qiáng)化設(shè)備的操作控制。
本發(fā)明實(shí)施例提供的模板表面強(qiáng)化設(shè)備，集成了機(jī)器人程序(六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手控制程序)和數(shù)控程序，能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)先設(shè)定的掃描路徑、掃描功率、掃描速度大小的變化，能根據(jù)模板1不同要求調(diào)整合適工藝參數(shù)對(duì)材料表面進(jìn)行激光掃描，得到0.5mm至1mm厚度的強(qiáng)化層，使得模板1表面的抗壓能力在原有基礎(chǔ)上可提高50％以上。此外，由于這種工藝方法，只對(duì)模板1的表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，沒有改變模板1的表面形狀，且沒有在模板1上添加任何附加件，故，其作業(yè)成本低，且能在不影響壓力成型機(jī)開模行程的前提下大幅提升壓力成型機(jī)動(dòng)、靜模板表面抵抗凹陷的能力。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。