一种机械振动与旋转耦合搅拌装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种机械振动与旋转耦合搅拌装置，支架上从上至下依次设置有旋转搅拌振动装置、料桶、旋转振动装置和冷却系统及出料装置，旋转搅拌振动装置的搅拌棒设置在料桶内，能够对料桶内的半固态坯料进行旋转搅拌和振动处理，料桶通过牙嵌式离合器与旋转振动装置连接，旋转振动装置能够驱动料桶进行旋转和振动处理，料桶的出料口处设置有冷却系统及出料装置。本实用新型专利技术将旋转搅拌法与机械振动法相结合，同时对料桶也进行旋转振动设计，与上搅拌部分有机结合起来，使得搅拌更加充分更加彻底。

A mechanical vibration and rotation coupling stirring device

【技术实现步骤摘要】
一种机械振动与旋转耦合搅拌装置
本技术属于金属半固态加工成型
，具体涉及一种机械振动与旋转耦合搅拌装置。
技术介绍
半固态金属铸造工艺技术经历了20余年的研究与发展。由于半固态金属金相组织呈现球形或者近球形，导致本身优异的力学性能，因此应用于各个制造业领域，近年来越来越受到重视。金属半固态加工利用金属从固态向液态、或从液态问固念转变过程中的半固态温度区间实现金属的成形加工。金属半固态加工与常规的金属成形工艺相比，具有许多优点而且应用范围广泛，凡具有固液两相区的合金均可实现半固态加工。目前，应用半固态工艺进行大规模工业生产较为成功的是汽车铸铝零部件，但实际生产成本明显高于传统液态金属铸造，大约为1.5倍。其主要原因是由于半固态成形过程的复杂性(增加了坯料制备和二次加热)和为了严格控制工艺参数而带来的设备成本。针对这种较大的初期投资，半固态技术在工业化生产上必须可生产高质量产品和实现大批量生产规模，以及具有较低的材料消耗和较高的生产效率。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种机械振动与旋转耦合搅拌装置,结构简单，设计合理，提高了制备金属及合金的半固态坯料的效率和质量，节约了制备时间。本技术采用以下技术方案：一种机械振动与旋转耦合搅拌装置，包括支架，支架上从上至下依次设置有旋转搅拌振动装置、料桶、旋转振动装置和冷却系统及出料装置，旋转搅拌振动装置的搅拌棒设置在料桶内，能够对料桶内的半固态坯料进行旋转搅拌和振动处理，料桶通过牙嵌式离合器与旋转振动装置连接，旋转振动装置能够驱动料桶进行旋转和振动处理，料桶的出料口处设置有冷却系统及出料装置。具体的，旋转搅拌振动装置包括工艺外壳，工艺外壳的下端连接有用于安装搅拌棒的连接盘，连接盘上设置有滑槽和滑轨，滑槽和滑轨相互垂直设置，连接盘的下方沿正方形设置有四条齿条，每个齿条与搅拌棒连接，四条齿条通过连接盘下方设置的中心齿轮啮合连接，中心齿轮通过齿条驱动搅拌棒在料桶中进行往复运动。进一步的，工艺外壳内设置有端面圆柱凸轮，端面圆柱凸轮与第一动力系统的从动轴连接，从动轴的下端经曲柄与连接盘上设置的滑槽连接，滑槽的一端与滑轨连接，滑轨与下方的一条齿条连接用于带动中心齿轮作正反转运动，中心齿轮带动另外三条齿条作来回往复运动。更进一步的，端面圆柱凸轮分别连接圆柱凸轮滚子、凸轮顶杆和弹簧，从动轴的转速大于旋转搅拌振动装置整体的旋转速度，凸轮顶杆在弹簧和端面圆柱凸轮的共同作用下能够在竖直方向来回运动产生振动。进一步的，旋转搅拌振动装置连接第一动力系统，第一动力系统包括第一永磁交流伺服电机和相互平行设置的动力轴和从动轴，第一永磁交流伺服电机经第一主动锥齿轮与动力轴上的第一从动锥齿轮啮合连接，第一从动锥齿轮下方的动力轴上依次设置有、主动轴第一齿轮和主动轴第二齿轮，主动轴第一齿轮和主动轴第二齿轮分别与从动轴上设置的从动轴第一齿轮和从动轴第二齿轮啮合连接，主动轴第二齿轮和从动轴第二齿轮固定设置在搅拌振动装置的工艺外壳上，从动轴第二齿轮与从动轴之间设置有滚珠轴承。具体的，料桶包括坩埚，坩埚外部设置有保温层，保温层内设置有第一冷却水管路和加热线圈，料桶下方设置有出料管路，出料管路周围的料桶上设置有用于连接旋转振动装置的牙镶式离合器上牙。具体的，旋转振动装置连接第二动力系统，第二动力系统包括第二交流永磁伺服电机，第二交流永磁伺服电机与第四齿轮连接，第四齿轮啮合连接第三齿轮、第三齿轮啮合连接第二齿轮，第二齿轮啮合连接第一齿轮，第一齿轮和第三齿轮分别与第一曲轴和第二曲轴连接。进一步的，牙嵌式离合器包括牙嵌式离合器下外牙和牙嵌式离合器下内牙，牙嵌式离合器下外牙和牙嵌式离合器下内牙依次嵌套在空心套筒上，第一曲轴与牙嵌式离合器下外牙组成曲柄滑块机构，第二曲轴与牙嵌式离合器下内牙组成曲柄滑块机构。具体的，冷却系统及出料装置包括第二冷却水管路，第二冷却水管路设置在空心套筒末端，冷却水管路的正下方设置有引锭器。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：本技术一种机械振动与旋转耦合搅拌装置，旋转搅拌振动装置在浆料中进行搅拌，旋转振动装置带动料桶旋转，令浆料整体旋转振动，在两装置的共同作用下，在局部与整体的有机结合下，使得浆料搅拌的更加彻底，提高了制备金属及合金的半固态坯料的效率和质量。进一步的，旋转搅拌振动装置采用了一轴传动，利用端面圆柱凸轮的特点实现了搅拌棒的竖直方向振动，利用曲柄滑块装置实现了搅拌棒的水平方向振动。进一步的，第一动力系统由于采用两轴两套齿轮同时啮合传动，其中一个齿轮利用轴承与轴相连，利用齿轮不同传动比实现转速不同，其中低速带动整体旋转，高速带动从动轴旋转把动力传递到下一级的运动，这种方式利用了轴承内外圈转速不同的特点，巧妙地实现了两级不同的传动效果。进一步的，旋转振动装置采用横向旋转振摆支撑板和纵向旋转振摆支撑板交替循环工作，两支撑板皆通过牙嵌式离合器和搅拌桶连接，摆动支撑板依次套在空心轴外围，末端通过摆转装置和偏心轴连接，偏心轴在竖直方向转动，通过摆转装置将竖直方向转动分解为竖直方向的直线运动和水平方向的小范围转动。两支旋转振摆支撑板循环工作，使得搅拌桶完成预期的转振效果。进一步的，料桶在结构上采用了坩埚加保温层的设计，保温层上设有冷却水管路和加热线圈，可以控制浆料温度，令其保持在半固态温度区间，使得坯料制备更加顺利、快速。综上所述，本技术将旋转搅拌法与机械振动法相结合，同时对料桶也进行旋转振动设计，与上搅拌部分有机结合起来，使得搅拌更加充分更加彻底。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的剖面整体示意图；图2为本技术的第一动力系统示意图；图3为本技术的旋转搅拌振动装置示意图，其中，(a)为整体结构图，(b)为曲柄滑槽俯视图，(c)为连接盘仰视图；图4为本技术的料桶结构示意图；图5为本技术的旋转振动装置示意图；图6为本技术的第二动力系统示意图。其中：1.进料口；2.熔炼炉；3.第一动力系统；3-1.第一永磁交流伺服电机；3-2.第一主动锥齿轮；3-3.第一从动锥齿轮；3-4.轴承；3-5.主动轴；3-6.从动轴第一齿轮；3-7.主动轴第一齿轮；3-8.从动轴；3-9.从动轴第二齿轮；3-10.主动轴第二齿轮；4.旋转搅拌振动装置；4-1.工艺外壳；4-2.端面圆柱凸轮；4-3.凸轮滚子；4-4.顶杆；4-5.弹簧；4-6.曲柄；4-7.滑槽；4-8.滑轨；4-9.连接盘；4-10.搅拌棒；4-11.齿条连接法兰；4-12.齿条；4-13.中心齿轮；5.料桶；5-1.保温层；5-2.第一冷却水管路；5-3.加热线圈；5-4.坩埚；5-5.牙嵌式离合器上牙；5-6.出料管路；6.旋转振动装置；6-1.牙嵌式离合器下外牙；6-2.牙嵌式离合器下内牙；6-3.第一曲轴；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械振动与旋转耦合搅拌装置，其特征在于，包括支架(9)，支架(9)上从上至下依次设置有旋转搅拌振动装置(4)、料桶(5)、旋转振动装置(6)和冷却系统及出料装置(8)，旋转搅拌振动装置(4)的搅拌棒(4-10)设置在料桶(5)内，能够对料桶(5)内的半固态坯料进行旋转搅拌和振动处理，料桶(5)通过牙嵌式离合器与旋转振动装置(6)连接，旋转振动装置(6)能够驱动料桶(5)进行旋转和振动处理，料桶(5)的出料口处设置有冷却系统及出料装置(8)，旋转振动装置(6)连接第二动力系统(7)，第二动力系统(7)包括第二交流永磁伺服电机(7-5)，第二交流永磁伺服电机(7-5)与第四齿轮(7-4)连接，第四齿轮(7-4)啮合连接第三齿轮(7-3)、第三齿轮(7-3)啮合连接第二齿轮(7-2)，第二齿轮(7-2)啮合连接第一齿轮(7-1)，第一齿轮(7-1)和第三齿轮(7-3)分别与第一曲轴(6-3)和第二曲轴(6-4)连接，牙嵌式离合器包括牙嵌式离合器下外牙(6-1)和牙嵌式离合器下内牙(6-2)，牙嵌式离合器下外牙(6-1)和牙嵌式离合器下内牙(6-2)依次嵌套在空心套筒(6-5)上，第一曲轴(6-3)与牙嵌式离合器下外牙(6-1)组成曲柄滑块机构，第二曲轴(6-4)与牙嵌式离合器下内牙(6-2)组成曲柄滑块机构。/n...

【技术特征摘要】
1.一种机械振动与旋转耦合搅拌装置，其特征在于，包括支架(9)，支架(9)上从上至下依次设置有旋转搅拌振动装置(4)、料桶(5)、旋转振动装置(6)和冷却系统及出料装置(8)，旋转搅拌振动装置(4)的搅拌棒(4-10)设置在料桶(5)内，能够对料桶(5)内的半固态坯料进行旋转搅拌和振动处理，料桶(5)通过牙嵌式离合器与旋转振动装置(6)连接，旋转振动装置(6)能够驱动料桶(5)进行旋转和振动处理，料桶(5)的出料口处设置有冷却系统及出料装置(8)，旋转振动装置(6)连接第二动力系统(7)，第二动力系统(7)包括第二交流永磁伺服电机(7-5)，第二交流永磁伺服电机(7-5)与第四齿轮(7-4)连接，第四齿轮(7-4)啮合连接第三齿轮(7-3)、第三齿轮(7-3)啮合连接第二齿轮(7-2)，第二齿轮(7-2)啮合连接第一齿轮(7-1)，第一齿轮(7-1)和第三齿轮(7-3)分别与第一曲轴(6-3)和第二曲轴(6-4)连接，牙嵌式离合器包括牙嵌式离合器下外牙(6-1)和牙嵌式离合器下内牙(6-2)，牙嵌式离合器下外牙(6-1)和牙嵌式离合器下内牙(6-2)依次嵌套在空心套筒(6-5)上，第一曲轴(6-3)与牙嵌式离合器下外牙(6-1)组成曲柄滑块机构，第二曲轴(6-4)与牙嵌式离合器下内牙(6-2)组成曲柄滑块机构。


2.根据权利要求1所述的机械振动与旋转耦合搅拌装置，其特征在于，旋转搅拌振动装置(4)包括工艺外壳(4-1)，工艺外壳(4-1)的下端连接有用于安装搅拌棒(4-10)的连接盘(4-9)，连接盘(4-9)上设置有滑槽(4-7)和滑轨(4-8)，滑槽(4-7)和滑轨(4-8)相互垂直设置，连接盘(4-9)的下方沿正方形设置有四条齿条(4-12)，每个齿条(4-12)与搅拌棒(4-10)连接，四条齿条(4-12)通过连接盘(4-9)下方设置的中心齿轮(4-13)啮合连接，中心齿轮(4-13)通过齿条(4-12)驱动搅拌棒(4-10)在料桶(5)中进行往复运动。


3.根据权利要求2所述的机械振动与旋转耦合搅拌装置，其特征在于，工艺外壳(4-1)内设置有端面圆柱凸轮(4-2)，端面圆柱凸轮(4-2)与第一动力系统(3)的从动轴(3-8)连接，从动轴(3-8)的下端经曲柄(4-6)与连接盘(4-9...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫观海，范茂杰，骆照阳，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61