压铸机和方法
技术领域
本发明涉及压铸机。
背景技术
压铸机用于模制金属物品。为此,液态金属被进给到模具内腔内,在模具内腔内,当物品从模具推出/排出之前随着金属被冷却,金属硬化。这个过程以一定周期重复以形成多种物品。
模具通常包括在所谓的分型线处结合的两个模具部分,分型线实际上为每个模具部分的模具表面彼此结合所沿着的表面。模具部分都在这些平坦模具表面上具有凹部,当模具部分结合时这些凹部形成用于液态金属注射的内模腔。能分离所述开模具部分以在一旦金属物品变硬时推出金属物品。在某些模具中,模具部分之一是固定的并且另一个是活动的,而在其它情形下,两个模具部分都是活动的。在两种情况下,模具部分可相对于彼此在闭合位置与打开位置之间移动,在闭合位置,模具部分彼此接合;在打开位置,模具部分间隔开。
压铸机呈现被归类为两组的不同类型:冷腔室压铸机和热腔室压铸机。
冷腔室压铸机通常用于模制铝制品或有时模制其它金属制品。在冷腔室压铸机中,注射套筒(被称作“压射套筒(shotsleeve)”)并未被部分地被液态金属所浸没或者另外被液态金属包围。而是,液态金属从位于离注射套筒较远的炉输送到注射套筒,例如利用由自动化臂或手动操作的浇包。结果通过这个浇包将金属循环地进给到注射套筒内,之后使浇包返回到炉以被再填充。当再填充浇包时,注射套筒将液态金属注射到模腔内。素坯(biscuit)将理想地形成于模具的入口开口处,在模具的入口开口处,在金属硬化时,活塞抵靠着金属而施加并且维持压力。通常大体上圆柱形状的素坯包括部分地位于压射套筒中并且部分地在模腔中在腔入口开口处的硬化的金属,但其将不形成被模制的物品的部分,在一旦物品合适地变硬时,其将随着素坯一起被推出,处置素坯,例如通过返回到炉用于熔化和再使用金属。
热腔室压铸机通常用于模制锌和镁制品。其包括浴槽,浴槽被填充有熔融液态金属,在热腔室压铸机中具备鹅颈管的注射套筒被部分地浸没于熔融液态金属中。允许液态金属通过入口开口而循环地流入到注射套筒的内腔室内以在活塞将液态金属推出内腔室并且通过设置于注射套筒上的鹅颈管的注射喷嘴而进入模腔内之前填充所述内腔室。液态金属从不在注射腔室或注射喷嘴内完全地硬化并且在热腔室压铸机中并不形成素坯。
热腔室和冷腔室压铸机各自具有相应操作特征,如本领域中已知的那样。将会指出的是适用于热腔室压铸机的原理常常并不适用于冷腔室压铸机,并且适用于冷腔室压铸机的原理常常并不适用于热腔室压铸机,这归因于在这些操作特征方面的差异。例如,所用的注射套筒类型不同(在热腔室压铸机中的注射套筒包括带喷嘴的鹅颈管,而其在冷腔室压铸机中并不存在),注射压力不同,在冷腔室压铸中形成素坯导致关于注射压力和模制闭合压力的冷腔室具体要求;以及针对于所用压铸机(热或冷)类型特定的许多其它设计和操作特征。
关于上文所提到的素坯,应当指出的是在冷腔室压铸机中,金属也将在被称作流道的通路内硬化,流道将模具入口开口连结到浇口(gate),浇口为液态金属到模腔内的进入点。因此实际上,不仅是素坯将在金属硬化后被处置,也要处置在素坯与流道中的浇口之间延伸的直径较小的外来金属。浇口为从流道分配金属到实际物品腔内的点。
在已知的冷腔室压铸机中,一个压板为固定的,而另一个压板为活动的。用于将液态金属注射到模腔内的注射套筒延伸穿过固定压板和相对应的固定模具部分。现有技术冷腔室压铸机的一个问题在于连结到使液态金属到注射套筒内的进料器。冷腔室注射套筒包括一种可在细长内腔室内移动的活塞,并且活塞能通过注射套筒的液态金属出口端口推出液态金属。在许多情况下,注射套筒被水平地安置并且液态金属入口端口被设置于圆柱形套筒的顶部上,远离出口开口。通过入口开口向内腔室而部分地填充液态金属,而出口开口与模腔成流体连通。这种配置的问题在于:注射套筒的水平部署允许当完成注射套筒填充操作时但在注射步骤开始之前,在注射套筒的很大部分中留有空气。实际上,活塞的开始位置将会相同,尽管所注射的液体的体积和因此注射套筒将由于不同的体积用于模制不同大小的物品而通常仅部分地被填充。如果注射套筒被半填充了熔融金属,那么其也被半填充了空气,因此,常常较大量的空气与液态金属同时被注射到模腔内,导致模具中的液态金属中截留气泡。尽管存在某些已知的技术将在模腔内的所截留的空气排出,某些空气将常常保持被截留,导致在一旦金属硬化的情况下,金属物品在存在气泡的地方包括弱区。
存在另一种注射套筒配置,其中,注射套筒配置具备单个液态金属端口,这个液态金属端口位于注射套筒的自由末端处并且用于填充注射套筒以及用于将液态金属注射到模具内。在此配置中,注射套筒倾斜以在倾倒液态金属时在其中保持液态金属,由此最大化了填充有液态金属的注射套筒内腔室的体积并且因此最小化了由空气占据的注射套筒的体积。但是,这种注射套筒设计具有至少一个问题:注射套筒液态金属端口位于模具本身内,迫使液态金属的进料器容纳在介于两个模具半件之间的区域内,机器人臂不易于接近这个区域。必须对压铸机做出显著的设计牺牲来适应这种配置。
将注射套筒完全定位于模具外侧并且将液态金属在分型线处而不是两个模具半件之间注射迄今并未被认为是冷腔室压铸机中可操作或者可行的选项。某些现有技术热腔室压铸机包括利用位于模具外部的注射喷嘴在分型线处注射。这些热腔室压铸机具有在注射套筒的自由金属液体出口末端上闭合的模具部分,并且注射套筒在分型线处接合着模具以将液态金属平行于分型线并且穿过分型线注射到模腔内。在热腔室压铸机的情况下,这种设计是可能的,因为注射力相对较低。
但是,在注射力更重要的冷腔室压铸机中,认为在分型线处注射的这种设计是不起作用的或者不实用的,并且据本发明者所了解尚未在现有技术装置中使用。一方面,需要在注射套筒与模具之间的密封是不透流体的,否则将允许液态金属在注射套筒与模具之间不当地渗漏。为了在显著注射力下获得不透流体的密封,至少需要在显著的套筒-模具密封压力下所述注射套筒接合着所述模具。由于套筒-模具密封压力将会在模具横向,平行于分型线而施加,这很可能会导致由于横向弯曲而使得模具变形,除非闭模压力较大使得其将会抵消这种变形。这种模具变形将会是不当的,因为在注射期间,由于在模具部分上不均匀地分布的压力,这将会造成允许液态金属在模具内溢料(flash);同时大幅增加闭模压力以抵消这种变形意味着压铸机需要配备更昂贵的部件,除了花费更多能量来操作压铸机之外。在任何情况下,通过增加套筒-模具密封压力,在套筒在模具上的重复加压接合下,模具很可能会磨损。模具在与注射套筒的接合部处磨损表示了其可能变得不均匀,导致套筒-模具密封压力被不均匀地施加,这继而在注射期间导致在注射套筒与模具之间的金属渗漏。
由于这些和其它原因,到目前为止,已众所周知但是,完全避免具有其中注射套筒在分型线处注射液态金属的冷腔室压铸机。
由于来自液态金属内流的湍流,在液态金属从浇包倾倒至注射套筒内期间也在液态金属中出现气泡。
与现有技术有关的另一问题涉及到在模具部分之间在内模腔外侧的液态金属渗漏。这种不当渗漏被称作“溢料”。液态金属溢料的原因是因为用以保持两个模具部分彼此压靠所施加的压力并不足够大或者其并未沿着分型线良好地分布。需要这种闭模压力很大的一个原因是为了允许液态金属以较高压力注射,而不出现液态金属溢料,高压注射提供更高品质的物品。
发明内容
一种冷腔室压铸机,包括:
第一压板和第二压板,各自保持相应第一模具部分和第二模具部分,所述第一压板和第二压板安装到基座并且可相对于彼此沿着纵向轴线在打开位置与闭合位置之间移动,在打开位置,所述第一模具部分与第二模具部分间隔开;在闭合位置,第一模具部分和第二模具部分沿着分型线彼此压靠以形成模具;
当所述第一压板和第二压板处于它们的闭合位置时在所述第一模具部分与第二模具部分之间形成的、并且由所述第一模具部分和第二模具部分所封闭的模腔;
闭模促动器,能够在所述第一压板和第二压板上选择性地引起闭合压力用于迫使所述第一压板和第二压板朝向它们的闭合位置;
入口开口,形成于所述模具上在所述分型线处,并且当所述压板处于它们的闭合位置时允许进入所述模腔内以用于将液态金属注射到所述模腔内;
注射机构,安装到所述基座上,包括具有内腔室和液态金属注射端口的注射套筒、和用于迫使液态金属从所述内腔室通过所述液态金属端口出来的注射器,所述注射套筒可沿着横向轴线相对于所述模具在远端位置与注射位置之间移动,在所述远端位置,所述液态金属注射端口和所述入口开口被间隔开;以及在所述注射位置,所述注射套筒接合着所述模具以当所述第一压板和第二压板处于它们的闭合位置时绕所述入口开口和所述液态金属注射端口形成密封,且所述液态金属注射端口然后与所述入口开口成液体连通以允许将液态金属从所述注射套筒内腔室注射到所述模腔内,其中所述横向轴线横向于所述纵向轴线。
在一实施例中,冷腔室压铸机还包括:
第一凸型-凹型接口构件,围绕所述液态金属注射端口设置于所述注射套筒上;以及
第二凸型-凹型接口构件,围绕所述入口开口设置于所述模具上;
其中当所述注射套筒和所述模具处于所述注射位置时,所述第一凸型-凹型接口构件和第二凸型-凹型接口构件互补以在所述注射套筒与所述模具之间围绕所述液态金属注射端口和所述入口开口而形成凸型-凹型接合密封。
在一实施例中,所述第一凸型-凹型接口构件包括凹型接口构件并且所述第二凸型-凹型接口构件包括凸型接口构件。
在一实施例中,所述凸型接口构件包括环形凸外表面并且所述凹型接口构件包括可抵靠所述凸型接口构件环形凸外表面而接合的环形凹外表面以创建围绕所述入口开口和所述液态金属注射端口的凸型-凹型接合密封。
在一实施例中,当创建所述凸型-凹型接合密封时,在介于所述凸型接口构件与凹型接口构件之间的接触点处,所述凸型接口构件环形凸外表面所具有的曲率半径小于所述凹型接口构件环形凹外表面的曲率半径,用于在所述凸型接口构件与凹型接口构件之间提供基本上线性的圆形接触。
在一实施例中,所述闭模促动器包括用于在所述第一压板和第二压板上不均匀地分布所述闭合压力的器件,以用于补偿在所述注射位置处由所述注射套筒接合着所述模具而造成的沿着所述横向轴线的注射套筒接触压力,以在所述模具部分上形成跨越整个所述分型线而基本上均匀地分布的有效闭合压力。
在一实施例中,用于在所述第一压板和第二压板上不均匀地分布所述闭合压力的所述器件包括系杆,系杆平行于所述纵向轴线并且连结到所述第一压板和第二压板;以及闭模压力引起机构,能够经由所述系杆在所述第一压板和第二压板上引起所述闭合压力用于迫使所述第一压板和第二压板朝向它们的闭合位置,且所述系杆相对于所述纵向轴线不对称地安置用于在所述第一压板和第二压板上不均匀地分布所述闭合压力以补偿在所述注射位置处由所述注射套筒接合所述模具而造成的沿着所述横向轴线的注射套筒接触压力,从而在所述模具部分上造成跨整个所述分型线基本上均匀分布的有效模制压力。
在一实施例中,所述系杆借助于系杆支承构件而连结到所述压板,所述系杆支承构件的弹性比所述压板更强并且允许其当所述闭合压力经由所述系杆支承构件和所述系杆施加到所述第一压板和第二压板上时弹性地变形。
在一实施例中,所述第一压板限定:前侧,所述第一模具部分安装于所述前侧上;与所述前侧相反的后侧;以及,在所述前侧与所述后侧之间延伸的外围表面;所述第二压板限定:前侧,所述第二模具部分安装于所述前侧上;与所述前侧相反的后侧;以及,在所述前侧与所述后侧之间延伸的外围表面;其中所述系杆支承构件包括:
第一弹性系杆支承构件,附连到所述第一压板后侧并且突伸超过所述第一压板周围表面;以及
第二弹性系杆支承构件,附连到所述第二压板后侧并且突伸超过所述第二压板周围表面;以及
并且其中所述闭模压力引起机构经由所述第一系杆支承构件和第二系杆支承构件和所述系杆而在所述第一压板和第二压板上引起所述闭合压力以用于迫使所述第一压板和所述第二压板朝向它们的闭合位置,所述第一支承构件和第二支承构件在大体上平行于所述纵向轴线的方向上并且朝向彼此而弹性地变形。
在一实施例中,所述系杆包括相对于所述纵向轴线与所述注射套筒相对着以偏移方式而定位的第一系杆和第二系杆。
在一实施例中,所述第一系杆支承构件为细长的并且限定了突伸超过所述第一压板的所述周围边缘的相反端部,并且所述第二系杆支承构件为细长的并且限定了突伸超过所述第二压板的所述周围边缘的相反端部,且所述第一系杆接合着所述第一系杆支承构件和第二支承构件的配准端部,并且所述第二系杆接合着所述第一系杆支承构件和第二系杆支承构件的配准端部。
在一实施例中,所述第一系杆支承构件包括一对间隔开的第一系杆支承板,其中所述第一系杆和第二系杆各自延伸穿过这两个第一系杆支承板,并且其中所述第二系杆支承构件包括一对间隔开的第二系杆支承板,其中所述第一系杆和第二系杆各自延伸穿过这两个第二系杆支承板。
在一实施例中,所述第一系杆支承构件还包括了在所述第一系杆与第二系杆之间连结所述第一系杆支承板的第一腹板,且其中所述第二系杆支承构件还包括在所述第二系杆与第二系杆之间连结所述第二系杆支承板的第二腹板。
在一实施例中,所述闭模压力引起机构包括系杆插座和高压液压缸,所述系杆插座将所述系杆在其第一端处附连到所述第一系杆支承构件,并且高压液压缸在其第二端处作用于所述系杆上并且附连到所述第二系杆支承构件上。
在一实施例中,所述注射套筒平移地固定到所述基座,并且所述压板可移动地安装到所述基座以便允许所述注射套筒可相对于所述模具在所述远端位置与所述注射位置之间移动。
在一实施例中,所述压板借助于横向轨道构件而安装到所述基座,所述横向轨道构件允许所述压板沿着所述横向轴线朝向和远离所述注射套筒移动,所述压铸机包括压板横向促动器,用于使所述压板沿着所述横向轨道构件选择性地朝向和远离所述注射套筒移动。
在一实施例中,所述横向轨道构件平行于所述横向轴线并且相对于所述水平面以在1°与90°之间范围的角度处以倾斜方式固定地支承于所述基座上,从而使得在所述压板朝向所述注射套筒移动时所述压板向下移动,并且当所述压板远离所述注射套筒时,所述压板向上移动。
在一实施例中,所述注射套筒为细长的并且为倾斜的以便于平行于所述横向轴线,其中所述注射套筒液态金属端口位于高于所述注射套筒内腔室处。
在一实施例中,所述横向轴线相对于所述水平面成大约45°的角度。
在一实施例中,所述注射套筒借助于枢转接头而安装到所述基座上以便可绕注射套筒参考轴线枢转,所述压铸机还包括注射套筒偏压构件,注射套筒偏压构件朝向所述注射套筒参考轴线持续地偏压所述注射套筒。
在一实施例中,所述压板由一种纵向轨道构件承载,允许所述压板沿着所述纵向轴线移动,所述纵向轨道构件继而可沿着所述横向轨道构件移动,所述压铸机还包括压板纵向促动器用于允许所述压板沿着所述纵向轨道构件移动。
在一实施例中,所述模腔包括内流道,内流道远离与所述注射套筒对齐的所述入口开口延伸。
在一实施例中,所述注射器包括可在所述内腔室内移动以迫使液态金属从所述内腔室出来的柱塞,所述压铸机包括线性引导构件,线性引导构件附连到所述基座并且连结到所述柱塞用于当其移动时引导所述柱塞。
在一实施例中,所述注射器包括可在所述内腔室内移动以迫使液态金属从所述内腔室出来的柱塞,所述冷腔室压铸机还包括柱塞润滑装置用于润滑所述柱塞的头部。
本发明还涉及一种用于在包括下列部件的类型的冷腔室压铸机中模制金属物品的方法:
第一压板和第二压板,各自保持着相应第一模具部分和第二模具部分,所述第一压板和第二压板可相对于彼此沿着纵向轴线在打开位置与闭合位置之间移动,在所述打开位置,所述第一模具部分与第二模具部分间隔开;在所述闭合位置,所述第一模具部分和第二模具部分沿着分型线彼此压靠以形成模具;
当所述第一压板和第二压板处于它们的闭合位置时,在所述第一模具部分与第二模具部分之间形成并且由所述第一模具部分和第二模具部分封闭的模腔;
闭模促动器,能够在所述第一压板和第二压板上选择性地引起闭合压力以用于迫使所述压板朝向它们的闭合位置;
入口开口,形成于所述模具上在所述分型线处,并且当所述压板处于它们的闭合位置时允许进入所述模腔;以及
注射机构,包括一种具有内腔室和液态金属注射端口的套筒和、一种注射器;
所述方法包括以下步骤:
利用液态金属来至少部分地填充所述注射套筒内腔室;
将所述第一压板和第二压板相对地移动到所述闭合位置内;
使所述注射套筒和所述模具沿着横向轴线在远端位置与注射位置之间相对地移动,在远端位置,所述液态金属注射端口和所述入口开口被间隔开;以及在注射位置,所述注射套筒围绕着所述入口开口而接合所述模具以围绕所述入口开口和所述液态金属注射端口而在所述注射套筒与所述模具之间形成密封,且所述液态金属注射端口然后与所述入口开口成液体连通,且所述横向轴线横向于所述纵向轴线;
利用所述注射器将液态金属从所述注射套筒内腔室注射到所述模腔内;
允许所述液态金属冷却并且在所述模腔内硬化,由此将模制所述金属物品;
使所述注射套筒和所述模具远离所述注射位置而相对地移动;
使所述第一压板和第二压板远离其闭合位置而相对地移动;以及
从模具取回所述金属物品。
在一实施例中,所述注射套筒平移地固定到基座并且其中所述压板可移动地平移地安装到所述基座以便可沿着所述纵向轴线、并且也沿着所述横向轴线朝向和远离所述注射套筒移动,使所述注射套筒和所述模具相对地移动的步骤包括使所述压板沿着所述横向轴线朝向所述注射套筒移动。
在一实施例中,所述模腔包括流道,当所述注射套筒和所述模具处于所述注射位置时,所述流道远离与所述注射套筒对准的所述入口开口延伸,且利用所述注射器将液态金属从所述注射套筒内腔室注射到所述模腔内的步骤包括以直线将液态金属从所述注射套筒并且沿着所述流道注射。
在一实施例中,该方法还包括以下步骤:
绕所述液态金属注射端口在所述注射套筒上设置第一凸型-凹型接口构件;
绕所述入口开口在所述模具上设置第二凸型-凹型接口构件,所述第一凸型-凹型接口构件和第二凸型-凹型接口构件互补以便能够形成所述接合密封。
本发明还涉及一种热腔室压铸机,包括:
第一压板和第二压板,各自保持着相应第一模具部分和第二模具部分,所述第一压板和第二压板安装到基座并且可相对于彼此沿着纵向轴线在打开位置与闭合位置之间移动,在打开位置,第一模具部分与第二模具部分间隔开;在闭合位置,所述第一模具部分和第二模具部分沿着分型线彼此压靠以形成模具;
当所述第一压板和第二压板处于它们的闭合位置时,在所述第一模具部分与第二模具部分之间形成的、并且由所述第一模具部分和第二模具部分封闭的模腔;
闭模促动器,能够在所述第一压板和第二压板上选择性地引起闭合压力用于迫使所述第一压板和第二压板朝向它们的闭合位置;
入口开口,形成于所述模具上在所述分型线处,并且当所述压板处于它们的闭合位置时允许进入所述模腔内用于将液态金属注射到所述模腔内;
注射机构,安装到所述基座上,包括具有内腔室和液态金属注射端口的注射套筒、和用于迫使液态金属从所述内腔室通过所述液态金属端口出来的注射器,所述注射套筒可沿着横向轴线相对于所述模具在远端位置与注射位置之间移动,在远端位置,所述液态金属注射端口与所述入口开口间隔开;以及在注射位置,所述注射套筒接合所述模具以当所述第一压板和第二压板处于它们的闭合位置时绕所述入口开口和所述液态金属注射端口而形成密封,且所述液态金属注射端口然后与所述入口开口成液体连通以用于允许将液态金属从所述注射套筒内腔室注射到所述模腔内,且所述横向轴线横向于所述纵向轴线;
其中所述闭模促动器包括用于在所述第一压板和第二压板上不均匀地分布所述闭合压力的器件,以用于补偿由于所述注射套筒在所述注射位置处接合所述模具而造成的沿着所述横向轴线的注射套筒接触压力,以在所述模具部分上形成有跨越整个所述分型线上而基本上均匀地分布的有效闭合压力。
本发明还涉及一种在包括下列部件的类型的压铸机中在模制操作期间在第一模具部分与第二模具部分上施加压力的方法:
保持所述第一模具部分的第一压板和保持所述第二模具部分的第二压板,所述第一压板和第二压板可相对于彼此沿着纵向轴线在打开位置与闭合位置之间移动,在打开位置,所述第一模具部分与第二模具部分被间隔开;在闭合位置,所述第一模具部分和第二模具部分沿着分型线彼此压靠以形成模具;
当所述第一压板和第二压板处于它们的闭合位置时,在所述第一模具部分与第二模具部分之间形成的、并且由所述第一模具部分和第二模具部分封闭的模腔,且所述分型线在所述模腔内延伸;
闭模促动器,能够在所述第一压板和第二压板上沿着所述纵向轴线选择性地引起闭合压力以用于迫使所述压板朝向它们的闭合位置;
入口开口,形成于所述模具上在所述分型线处、并且当所述压板处于它们的闭合位置时允许进入所述模腔;
注射机构,包括一种具有内腔室和液态金属注射端口的注射套筒、和一种注射器;所述压板和所述注射套筒能够沿着横向轴线在远端位置与注射位置之间相对地移动,在远端位置,所述液态金属注射端口与所述入口开口被间隔开;以及在所述注射位置,当所述第一压板和第二压板处于它们的闭合位置时,所述注射套筒绕所述入口开口接合着所述模具,且所述液态金属注射端口然后与所述入口开口成液体连通以用于允许将液态金属从所述注射套筒内腔室注射到所述模腔内,并且所述横向轴线横向于所述纵向轴线;以及
横向促动器,能够沿着所述横向轴线在所述注射套筒与所述压板之间选择性地引起横向接触压力用于相对地迫使所述压板和所述注射套筒朝向它们的注射位置;
所述方法包括以下步骤:
将所述第一压板和第二压板相对地定位于所述闭合位置;
利用所述闭模促动器将所述闭合压力施加到所述压板上;
将所述注射套筒和所述压板相对地定位于所述注射位置;
利用所述横向促动器将所述横向接触压力施加在所述压板与所述注射套筒之间;
其中所述闭合压力不均匀地分布于所述压板上以便补偿所述横向接触压力以在所述模具部分上造成跨越整个所述分型线上而基本上均匀分布的有效模制压力。
在一实施例中,通过所述横向促动器使所述注射套筒和所述压板在所述远端位置与所述注射位置之间相对移动来实现了将所述注射套筒和所述压板相对地定位于所述注射位置的步骤。
在一实施例中,所述压板可相对于基座沿着所述横向轴线平移地移动、并且所述注射套筒平移地固定到所述基座,所述注射套筒为细长的并且相对于水平面以倾斜方式定位从而使得所述液态金属端口将高于所述内腔室、并且以便基本上平行于所述横向轴线,所述横向促动器使所述注射套筒和所述压板在所述远端位置与所述注射位置之间相对移动的步骤通过沿着所述横向轴线移动所述压板使得所述压板将在它们朝向所述注射套筒移动时向下移动、并且当它们远离所述注射套筒时向上移动来实现。
在一实施例中,通过借助于一种压板纵向促动器沿着一种纵向轨道构件沿着所述纵向轴线移动所述压板,来实现了所述第一压板和所述第二压板相对地定位于所述闭合位置的步骤,所述纵向轨道构件继而可借助于所述横向促动器沿着平行于所述横向轴线的横向轨道移动。
在一实施例中,所述压铸机为冷腔室压铸机。
在一实施例中,所述压铸机为热腔室压铸机。
本发明还涉及一种向压铸机的注射套筒循环地填充液态金属并且使所述液态金属从所述注射套筒推出的方法,所述注射套筒包括:细长内腔室,包括相反的第一端和第二端;在所述内腔室第二端处的打开的液态金属端口和在所述内腔室内在所述第一端与第二端之间可移动的推出器(ejector),所述方法包括循环地重复以下步骤:
将所述推出器定位于远离所述内腔室第一端朝向所述内腔室第二端的开始位置;
通过所述液态金属端口将液态金属倾倒到所述内腔室内;
当所述液态金属倾倒至所述内腔室内时,使所述推出器朝向缩回位置远离所述开始位置缩回;以及
在所述液态金属已被倾倒至所述内腔室内之后,通过使所述推出器朝向所述内腔室第二端而移动来将液态金属从所述内腔室推出。
在一实施例中,所述推出器的所述开始位置基本上位于所述内腔室第二端处。
在一实施例中,所述推出器的所述开始位置朝向所述内腔室第一端与所述内腔室第二端间隔开。
在一实施例中,通过朝向所述内腔室第二端移动所述推出器来从所述内腔室排出所述液态金属的步骤包括使所述推出器到达所述内腔室第二端。
在一实施例中,通过朝向所述内腔室第二端移动所述推出器来从所述内腔室推出所述液态金属的步骤包括使所述推出器在离所述内腔室第二端较短距离处停止。
在一实施例中,将所述推出器定位于远离所述内腔室第一端朝向所述内腔室第二端的开始位置处的步骤包括将所述推出器定位于所述内腔室第二端处。
在一实施例中,将所述推出器定位于远离所述内腔室第一端朝向所述内腔室第二端的开始位置处的步骤包括将所述推出器定位成远离所述内腔室第二端。
在一实施例中,该方法还包括以下步骤:在将液态金属倾倒至所述内腔室内的步骤之后但在将所述液态金属从所述内腔室推出之前:将所述推出器移动到远离所述缩回位置的预推出位置以在其从所述内腔室推出之前帮助从所述液态金属排出空气。
本发明还涉及一种在压铸机的浇包中在输送方向从炉向注射套筒载运熔融金属的方法,在所述炉处,所述浇包填充有液态金属,在所述注射套筒处,从所述浇包倾倒液态金属,该方法包括以下步骤:
当所述浇包离开所述炉时,使所述浇包从所述炉加速远离;
当所述浇包靠近所述注射套筒时使所述浇包减速;以及
当所述浇包加速和减速时,使所述浇包倾斜以维持在所述浇包内所述液态金属的相同相对位置。
在一实施例中,所述浇包限定相反顶端和底端、中空主体和在所述顶端处的嘴部开口,使所述浇包倾斜以维持所述浇包内所述液态金属的相同相对位置的步骤包括使所述浇包倾斜从而使得当所述浇包加速时所述嘴部开口将部分地朝向所述输送方向。
在一实施例中,使所述浇包倾斜以维持所述浇包内所述液态金属的相同相对位置的步骤包括使所述浇包倾斜、从而使得当所述浇包减速时所述嘴部开口将部分地背向所述输送方向。
附图说明
在附图中:
图1为根据本发明的压铸机的透视图,并且轨构件被示出为部分地拆开,并且示意性地示出了计算机,并且注射套筒和模具处于它们的远端位置并且压板和模具部分处于它们的打开位置;
图2为机器人臂和图1的压铸机的支承它的轨构件的部分的放大侧视立视图;
图3为图1的压铸机的压板、模具、闭模压力引起机构、注射套筒、横向促动器和纵向促动器以及基座的部分的透视图;
图4为处于与图3的角度略微不同的角度图1的压铸机的压板、模具、闭模压力引起机构、注射套筒、横向促动器和纵向促动器以及基座的部分的透视图;
图5为图1的压铸机的压板、模具、闭模压力引起机构和注射套筒的部分的透视图,且压板和模具部分处于它们的闭合位置,并且最前部系杆被部分地拆开以用于示出位于其后方的结构;
图6类似于图5,但注射套筒和压板处于它们的注射位置,并且弹性系杆支承构件在闭模压力引起机构的作用下被示出以虚线变形,但出于说明目的以夸大方式示出;
图7为在介于模具部分之间的分型线处所截取的放大截面侧视图,示出了图1的压铸机的模具部分、压板、系杆支承板、两个系杆和注射套筒的部分,且注射套筒和压板处于它们的注射位置;
图8至图10为注射套筒的顶部和机器人臂的底部的放大截面侧视图,包括图1的压铸机的浇包,依序示出了向注射套筒内腔室填充液态金属的操作;
图11为图7的区域XI的放大截面侧视图;以及
图12类似于图7,但示出了本发明的替代实施例,其中,压铸机为热腔室压铸机,图12示出了热腔室炉和部分地浸没于炉中的鹅颈管注射套筒。
具体实施方式
图1示出了压铸机30大体上包括模制部段32、炉34、熔融金属输送机36和计算机37。在使用中并且如在下文中详细描述的那样,利用输送机36将熔融金属从炉34输送到模制部段32以在模制部段32处模制金属物品。在由计算机37控制和同步下,这些步骤计划以一定周期重复,用于允许利用压铸机30来模制多种金属物品。
炉34具有已知的构造并且包括外壳38,外壳38具有上开口39,上开口39允许进入到包括坩埚的内腔室40内,在坩埚中熔融金属被维持在高于其熔点的温度。这种金属储备将在需要时填充有金属锭,金属锭将融化为液态以补充液态金属储备。可由计算机37控制炉34的温度,尽管其可替代地独立地直接在炉34的坩埚处受到控制。计算机37可通过任何合适的通信手段,诸如有线或无线通信手段而连结到炉34。
输送机36包括轨构件42,轨构件42由保持着其第一端的一种地面柱44和由保持其第二端的壁附连件46而在地面上间隔开地支承。在图1中,出于说明目的,轨构件42被部分地拆开,但应了解到,其以不间断的方式从地面柱44延伸到壁附连件46。也可使用在地面上支承轨构件42的任何其它合适附连器件。
图1、图2和图8至图10示出了轨构件42承载所述机器人臂48,机器人臂48可沿着轨构件42移动。机器人臂48包括:托架50,托架50可滑动地或者可滚动地接合所述轨构件42;马达52,用于沿着轨构件42移动托架50;以及,移位器件(未图示,诸如轮或者齿架和齿轮系统),其由马达52启动以允许托架50沿着轨构件42移位。机器人臂48还包括固定到托架50上的轨道54、和由轨道54承载并且沿着轨道54移动的伸缩臂56。浇包支承杆58枢转地附连到伸缩臂56并且浇包60继而枢转地附连到浇包支承杆58。浇包60限定相反顶端62和底端64、中空主体66和在其顶端62处的嘴部开口68。嘴部开口68限定倒出喷口69,其中,熔融金属将从浇包68和填充边缘开口71倒出,其中,液态金属将流入到浇包68内以当浇包68浸渍在熔融金属中时填充它。
浇包60可因此通过沿着轨道54移动伸缩臂56来朝向和远离托架50移动。而且,浇包60可通过相对于浇包支承杆58枢转浇包60(参看图2,其中,浇包60因而在以虚线所示的交替位置倾斜)和/或通过相对于伸缩臂56枢转浇包支承杆58而倾斜。计算机37控制机器人臂48和因此浇包60的位置和倾斜并且可通过任何合适的通信手段,诸如有线或无线通信手段而连结到机器人臂48。
图1和图3至图6示出了模制部段32包括第一压板72和第二压板74,每个压板保持相应的第一模具部分76和第二模具部分78。多于一个第一模具部分76和多于一个第二模具部分78可安装于第一压板72和第二压板74上。第一压板72和第二压板74以下文所描述的方式安装到基座80(即,它们借助于某些中间结构而安装到基座80上),并且可相对于彼此沿着纵向轴线L在打开位置(图3和图4)与闭合位置(图5和图6)之间移动,在打开位置,第一模具部分76和第二模具部分78间隔开,在闭合位置,所述第一模具部分和第二模具部分沿着分型线彼此压靠以形成模具82。
图7示出了当第一压板72和第二压板74处于它们的闭合位置时,模腔84形成于第一模具部分76与第二模具部分78之间、并且由第一模具部分76和第二模具部分78封闭,且分型线在模腔84内延伸。入口开口83形成于模具82上在其分型线处并且当压板72、74处于它们的闭合位置时允许进入到模腔84内用于将液态金属注射到模腔84内。模腔84限定通往素坯腔85内的入口开口83,流道86和物品腔88,在物品腔88中,液态金属将硬化以模制金属物品。浇口89从流道86通往物品腔88内。模腔84的配置将根据被模制的物品类型和所使用的金属类型而改变;并且显然,本发明的领域的技术人员可用其它模具部分来代替模具部分76、78以适应具体模制要求。但是,任何模具部分必须显然包括一种用于金属注射的入口开口83和一种内腔84,液态金属将倾倒至内腔84内。内腔84可包括单个物品腔88或者多个(未图示)物品腔88,全部连结到用于填充有金属的入口开口83。
素坯腔85在图7中示出大体上为圆锥形。这为本发明优于现有技术压铸机的一个优点。素坯腔85的圆锥形状将有利于液态金属朝向流道86的低湍流内流,并且更重要地,将适应可在素坯腔85内突伸的凸圆锥形活塞,如在下文中所描述的那样。
如图1、图3和图4所示(尽管在图1中部分地隐藏并且在图3中部分地示出),基座80包括:地面搁置杆90,其搁置于或者栓接到地面上;直立柱92,其搁置于或者栓接到地面上并且其固定到相应地面搁置杆90;倾斜支承杆94,搁置于或者栓接到地面上并且以倾斜方式固定于并且延伸于相应地面搁置杆90与直立柱92之间;加强桁架96,其固定于并且延伸于相应的地面搁置杆90,直立柱92与倾斜支承杆94之间;加强横梁98,固定于并且延伸于地面搁置杆90之间;以及下支承横梁100,其靠近它们的下端而固定于并且延伸于倾斜支承杆94之间。液压缸座102固定地附连到底部支承横梁100上。
图1和图3至图6示出了压铸机30还包括闭模促动器106,闭模促动器106能够在第一压板72和第二压板74上选择性地引起闭合压力用于迫使第一压板72和第二压板74朝向它们的闭合位置。
更特定而言,第一压板72和第二压板74借助于横向轨道构件108而安装到基座80上,横向轨道构件108包括沿着相应倾斜支承件94而固定的第一倾斜轨道110和第二倾斜轨道112。轨道110、112继而承载着安装于横向托架116上的纵向轨道构件114,横向托架116可沿着轨道110、112移动。横向托架116在其中心处为中空的并且承载着轨道接合构件117、119,轨道接合构件117、119接合着倾斜轨道110、112。形成横向促动器118的一对液压缸120、122抵靠液压缸座102而被承座,并且在横向托架116下方附连以沿着横向轴线T沿着倾斜轨道110、112上下移动横向托架116。
呈纵向轨道124、126的形式的纵向轨道构件123安装于托架116顶部并且平行于纵向轴线L。压板72、74包括由纵向托架132、134支承的背架/靠背(backerest)128、130,纵向托架132、134继而接合着纵向轨道124、126。形成纵向促动器136的一对液压缸138、140安装于横向托架116上以沿着轨道124、126和因此沿着纵向轴线L移动压板72、74。
计算机37通过任何合适的通信手段,诸如有线或无线通信手段,而连结到纵向促动器136和横向促动器118,以控制促动器136、118。
压铸机30还包括注射机构150,注射机构150具有安装到基座80和更特定而言安装到U形注射套筒支承件151(图3)上的注射套筒155。在本说明书内,表达“注射套筒”将被认为是压射套筒,如在冷腔室压铸机中通常所用的那样。
注射机构还包括由液压缸152所承载的呈柱塞160形式的注射器。已知构造的液压动力器件154在计算机37的控制下操作性地连接到液压缸152以控制柱塞160移位。计算机37通过任何合适通信手段,诸如有线或无线通信手段而连结到液压动力器件154。
在图8至图10中进一步示出的注射套筒155包括内腔室156和液态金属注射端口158。柱塞160可在内腔室156内移动以用于迫使液态金属从内腔室156通过液态金属注射端口158出来。柱塞160包括位于腔室156内的柱塞头162和连结到头162的柱塞杆163,并且柱塞头162具有任何合适形状(诸如图8至图10中所示的凸出表面)的前表面164。如上文所表明,柱塞头162的凸出的大体上圆锥形前表面164与大体上圆锥形素坯腔85互补。柱塞杆163可包括中空中心通道161用于冷却流体和/或润滑剂以在其中循环。
如将在下文中进一步详述,注射套筒155可相对于模具82在远端位置与注射位置之间移动,在远端位置,液态金属注射端口158和模具入口开口83间隔开,在注射位置,当第一压板72和第二压板74处于它们的闭合位置时,注射套筒155在入口开口83处接合了模具82,并且然后液态金属注射端口158与入口开口83成液体连通用于允许液态金属从注射套筒内腔室156注射到模腔84内。内腔室156为细长的并且限定了相反的第一端166和第二端168,且其中液态金属注射端口158位于内腔室第二端168处并且柱塞头162具有在内腔室156内在第一端166与第二端168之间确定的移动范围,如下文详述。注射套筒155延伸穿过横向托架116的中空中心部,并且当其沿着横向轨道构件108上下移动时,横向托架116可绕注射套筒移动。
为了确保注射套筒155与模具82之间的密封接合,并且如图11中所示,注射套筒155在内腔室第二端168处具备凹型接口构件170并且模具82在入口开口83处在其外表面上具备互补的凸型接口构件172。更特定而言,凸型接口构件172包括两个半环形突起,每个突起在相对应的模具部分76或78上,当模具部分76、78在它们的闭合位置接合时,模具部分76或模具部分78围绕入口开口82在模具外表面上形成环形突起。凸型接口构件172包括环形凸外表面,并且凹型接口构件170包括可抵靠凸型接口构件172的环形凸外表面上而接合的环形凹外表面以创建一种凸型-凹型接合密封。
在一实施例中,当创建了凸型-凹型接合密封时,在介于凸型结构构件172与凹型结构构件172之间的接触点处,凸型接口构件172的环形凸外表面的曲率半径小于凹型接口构件170的环形凹外表面的曲率半径,用于提供在凸型接口构件172与凹型接口构件170之间基本上线性的圆形接触。如果凸型接口构件172和凹型接口构件170具有相同的曲率半径,那么,环形非线性接触区将会存在于凸型接口构件172与凹型接口构件170之间,环形、非线性接触区将会很可能比线性接触更不透流体,这归因于在注射套筒155与模具82之间的力在非线性接触区的情况下分布于较大区域上。而且,在非线性接触区的情况下,很可能在注射套筒155与模具82之间的压力将不均匀地分布。因此,在凸型-凹型接口构件172、170处具有基本上线性接触是有利的。
根据替代实施例(未图示),凹型接口构件可设置于模具上并且凸型接口构件可设置于注射套筒上。一般而言,包括凸型接口构件或凹型接口构件中的任一个的第一凸型-凹型接口构件设置于注射套筒155上在液态金属注射端口158处,并且包括凸型接口构件或者凹型接口构件中另一个的第二凸型-凹型接口构件设置于所述模具上在入口开口83处,并且当注射套筒155处于其注射位置时,第一凸型-凹型接口构件和第二凸型-凹型接口构件互补以在注射套筒155与模具82之间形成凸型-凹型接口密封。
但是,其中模具82具备与由注射套筒155的凹型接口构件170所接合的凸型接口构件172的密封布置将在液态金属注射到模腔84内时有利地促进第一模具部分76和第二模具部分78保持闭合。因此,这种布置是优选的。
注射套筒155借助于呈球面轴承174形式(图8至图10)的枢转接头而安装到基座80的注射套筒支承件151上以便可绕注射套筒参考轴线枢转。球面轴承174包括注射套筒偏压构件,例如球面轴承174可包括弹性环以朝向其上文提到的注射套筒参考轴线而持续地偏压注射套筒155。注射套筒参考轴线优选地与横向轴线T重合。
柱塞杆163借助于联接构件175(图8至图10)而安装到液压缸152上,联接构件175具有圆盘173,圆盘173具有凹入柱塞接纳表面,柱塞杆163的互补凸底端177枢转地附连到凹柱塞接纳表面。因此允许柱塞杆在此凹座中枢转以遵循注射套筒155的任何移位,而同时由液压缸152引起其沿着注射套筒参考轴线的移位。
呈固定到基座80上并且操作性地联接到联接构件175的一对线性轴承和轴组件181、183(图3)形式的线性引导构件在液压缸152的抽拉和缩回下引导联接构件175和柱塞杆163的线性移位。线性轴承和轴组件181、183帮助防止柱塞头162、注射套筒155和液压缸152活塞发生磨损。
流道插件179(图11)优选地(但可选地)设置于模具76、78上。流道插件179由两个半部(在图11中仅看到一个)制成,其中,制造了入口开口83、素坯腔85和流道86的部分。流道插件179由比注射套筒155的材料略微更软的材料制成从而使得其为将随着时间磨损的流道插件179。流道插件179在一旦磨损的情况下是可替换的。
如上文所提到的那样,闭模促动器106能够在压板72、74上引起闭合压力以迫使它们朝向它们的闭合位置。更特定而言,在一旦压板72、74准备就绪处于他们的闭合位置的情况下将引起这种闭合压力并且这种闭合压力将用来在液态金属注射于模具82中期间克服在模具82中在内部所施加的压力而维持压板72、74处于它们的闭合位置。纵向促动器136将在压板的打开位置与闭合位置之间有效地移动压板72、74,而闭模促动器106将在压板72、74上引起高压力以确保它们在模具操作期间并不分离,如在下文详述。
闭模促动器106包括多个系杆,例如两个系杆180、182,如图1和图3至图6所示,系杆平行于纵向轴线L并且借助于系杆支承构件184、186而连结到第一压板72和第二压板74。系杆支承构件184、186的弹性比压板72、74更强,并且当闭合压力经由系杆支承构件184、186和系杆180、182而施加到第一压板72和第二压板74上时略微弹性变形。这种变形在图6中以虚线表明,尽管出于说明目的,这种变形被夸大,实际上,变形并不像图6所示那样明显。
第一系杆支承构件184包括一对间隔开的第一系杆支承板188、190,其中第一系杆180和第二系杆182各自延伸穿过两个第一系杆支承板188、190并且穿过相应中空圆柱形系杆套筒192、194,中空圆柱形系杆套筒192、194固定于第一系杆支承板188、190之间并且间隔开第一系杆支承板188、190。第一系杆支承构件184还包括第一腹板196,第一腹板196连结并且间隔开在套筒192、194之间的第一系杆支承板188、190。
第二系杆支承构件186包括一对间隔开的第二系杆支承板198、200,且第一系杆180和第二系杆182各自延伸穿过两个第二系杆支承板198、200并且穿过相应系杆套筒202、204,系杆套筒202、204固定于第二系杆支承板198、200之间并且间隔开第二系杆支承板188、190。第二系杆支承构件186还包括第二腹板205,第二腹板196也连结并且间隔开在套筒202、204之间的第二系杆支承板198、200。
第一系杆支承构件184为细长的并且限定了突伸超过第一压板72的周围边缘的相反端部,并且第二系杆支承构件186为细长的并且限定了突伸超过第二压板74的周围边缘的相反端部。也就是说,第一系杆支承构件184和第二系杆支承构件186比第一压板72和第二压板74更宽。第一系杆180接合着第一系杆支承构件184和第二系杆支承构件186的配准端部,并且第二系杆182接合着第一系杆支承构件184和第二系杆支承构件186的配准端部以允许第一系杆和第二系杆在与之间隔开的第一压板72和第二压板74的周围外部延伸,从而当压板72、74在它们的打开位置与闭合位置之间移动时避免在压板72、74与系杆180、182之间的任何摩擦或接触。
第一系杆180和第二系杆182在它们的第一端处固定到位于第二系杆支承构件186外部的相应系杆插座203、207上。
闭模促动器106还包括能够在第一压板72和第二压板74上引起上文所提到的闭合压力的闭模压力引起机构206。借助于第一高压液压缸208和第二高压液压缸210经由系杆180、182引起上述闭合压力以用于迫使第一压板72和第二压板74朝向它们的闭合位置。第一系杆180和第二系杆182实际上直接地延伸到第一高压液压缸208和第二高压液压缸210内以形成其缸杆,但替代地,第一系杆180和第二系杆182可被操作性地联接到第一高压液压缸208和第二高压液压缸210的不同缸杆。在任何情况下,如上文所提到那样,由于第一系杆180和第二系杆182在它们的第一端处固定到插座203、207上,当高压液压缸208、210缩回时,闭合压力经由系杆构件184、186和系杆180、182而转移到压板72、74;而同时当抽拉了高压液压缸时释放所述闭合压力。
计算机37控制着高压液压缸208、210并且通过任何合适通信手段、诸如有线或无线通信手段,而连结到它们。
现在,如对于本领域技术人员显然的,如附图中所示的压铸机30为冷腔室压铸机,其中,注射套筒155的液态金属端口158和内腔室156与模具82的入口开口83大体上具有相同的截面尺寸用于在液态金属已被注射到模腔84内之后允许形成素坯。
在使用中,通过计算机37来控制压铸机30用于模制金属物品,但应了解可使用其它自动化以及某些部分手动的控制机构来代替计算机37。为了模制金属物品,浇包60首先在炉34处填充了液态金属。为了实现这个目的,机器人臂48沿着轨构件42移动直到机器人臂48在炉开口39上适当地对准。然后,伸缩臂56沿着轨道54降低直到浇包60至少部分地浸没于液态金属内。可提供用于检测炉34的坩埚中的液态金属液位的系统以用于允许浇包相应地降低。可在浇包60插入于液态金属内之前和期间合适地调整浇包60的倾斜以优化所述填充操作。更特定而言,在浇包60部分地插入于熔融金属内时可使浇包60倾斜以在嘴部开口68的填充边缘部分71上使熔融金属流进入到其中空主体66内。一旦在浇包合适地填充有适量液态金属的情况下,浇包60向后倾斜到水平位置,并且提升了伸缩臂56以从炉34的坩埚取回现填充的浇包60。
然后,液态熔融金属在浇包60中沿着轨构件42在输送方向D(图2)从炉34运送到注射套筒155,在注射套筒155中,将使用浇包60来将液态金属倾倒至注射套筒内腔室156内。输送方向D为从炉34通往注射套筒155的方向。根据本发明,用于载运液态金属的方法包括以下步骤:
·在浇包60离开炉34时,使机器人臂48和因此浇包60远离炉34加速;
·在浇包靠近注射套筒155时,使浇包60减速;以及
·当浇包60加速和减速时,使浇包60倾斜以维持浇包60内液态金属的相同相对位置。
更特定而言,如图2中所表明,使浇包60倾斜以维持在浇包60内的液态金属相同相对位置的步骤包括使浇包60倾斜从而使得当浇包60加速时嘴部开口68将至少部分地朝向所述输送方向、并且当浇包60减速时嘴部开口68将部分地背向所述输送方向。
这是有利的,因为这将减小浇包60中液态金属的湍流并且可能因此在朝向注射套筒155输送期间减小在液态金属中出现不当气泡的可能性。也将在高速运输期间防止液态金属从浇包60意外溢出。
当浇包60到达注射套筒155上方的位置时,可开始注射套筒155的填充。首先,浇包60将在与图8的位置类似的位置与注射套筒155的液态金属端口158相邻定位。然后,根据本发明,填充注射套筒155和然后从注射套筒155推出液态金属的方法包括:
·将活塞头162定位于远离内腔室第一端166朝向所述内腔室第二端168的开始位置处。开始位置可但并非必需地对应于内腔室第二端168,其可位于沿着内腔室156远离第一端166的任何位置以留出空间用于在后来朝向第一端166缩回;
·通过液态金属端口158将液态金属倾倒至内腔室156内。倾倒至内腔室156内的所有液态金属将当然保持在活塞头162上方。液态金属从浇包60通过其喷口69倾倒,但在替代实施例中,浇包嘴部开口68可为对称的并且在其周围处的任何点可用于倾倒液态金属;
·当液态金属倾倒至内腔室156内时,使活塞头162从其开始位置朝向内腔室第一端166缩回。这在图8至图10中依序表明。在填充操作期间缩回活塞头162的目的是为了最小化液态金属中的湍流和气泡形成;以及
·通过使活塞头162朝向内腔室第二端168移动而使液态金属从内腔室156推出。
这些步骤将循环重复以用于重复地填充所述注射套筒,每次填充对应于一个液态金属注射压射。
活塞头162的开始位置可基本上处于内腔室第二端168处。这意味着在内腔室第二端168处,或者略微缩回到内腔室156内或者甚至在内腔室156外,但靠近第二端168处。替代地,活塞头162的开始位置可远离内腔室第二端168朝向内腔室第一端166间隔开,例如到内腔室156内的路径的四分之一、二分之一或者四分之三,只要当倾倒液态金属时保持足够间隔开用于使活塞头162进一步缩回。
在液态金属推出期间,活塞头162可到达内腔室第二端168,略微延伸到内腔室第二端168外部或者保持在内腔室第二端168内(在后一种情况下,素坯的形成可部分地出现在内腔室156内)。
在已将液态金属倾倒至内腔室156内但在液态金属从内腔室156推出出来之前,可能使活塞头162移动到远离其缩回位置而定位的预推出位置以在液态金属从内腔室156推出之前使空气从液态金属排出。这种移动可以用缓慢速度进行以促进空气排出而不会在内腔室156中存在的液态金属中造成显著湍流。这种移动可朝向内腔室第二端168或者甚至远离内腔室第二端168而实现,在远离内腔室第二端168的情况下,如果在液态金属与内腔室嘴部开口158之间存在某些漂移/偏航为后一种情况,以避免溢出液态金属。可在注射套筒155接合模具部分76、78之前或者甚至在注射套筒155接合模具部分76、78之后实现这种空气排出,在后一种情况下,空气将通过模具通风口排出,模具通风口常规地用于从模具内排出空气。
根据本发明,利用压铸机30来模制金属物品的方法,包括:
·利用液态金属来至少部分地填充注射套筒内腔室156。如上文所描述的那样,可以利用在液态金属流入到注射套筒内腔室156内时缩回活塞头162、或者以更传统的方式通过简单地将活塞头162定位于所希望的位置处并且然后填充内腔室156来实现这种填充操作;
·将第一压板72和第二压板74相对地移动到它们的闭合位置内,其中,模具部分76、78江在分型线处彼此抵接。根据在附图中所示的实施例,这利用纵向促动器136移动压板72、74来实现,但这可替代地以其它方法来实现,包括通过使用一种闭合联动装置或者通过使用高压闭模压力引起机构206来移动压板72、74,除了其提供高压闭模压力之外。还应当指出的是可通过同时使第一压板72和第二压板二者朝向彼此移动(根据附图中所示的实施例)或替代地通过使一个固定压板和一个可动压板(其将移动以接合固定压板)来实现这种相对移动;
·使注射套筒155和模具82在远端位置与注射位置之间相对地移动,在远端位置,液态金属注射端口158和入口开口83间隔开,在注射位置,注射套筒155围绕入口开口83而接合着模具82,并且第一凸型-凹型接口构件172和第二凸型-凹型接口构件170彼此接合以在注射套筒155与模具82之间形成接合密封,且液态金属注射端口158随后与入口开口83成液体连通。在附图中所示的实施例中,利用横向促动器118来实现这种相对移动,横向促动器118使压板72、74和模具82沿着横向轴线T朝向注射套筒155向下移动,但用以实现这种相对移动的任何其它合适手段将会是可接受的,包括通过移动注射套筒155、压板72、74中的任一个或二者。应当指出的是可利用第一压板72和第二压板74朝向彼此的相对移动来同时实现注射套筒155与模具82的相对移动,只要在注射套筒155与模具82彼此接合之前,第一压板72和第二压板74到达它们的闭合位置。而且,尽管凸型-凹型接合为用以执行本发明的一种有利方式,也可使用其它合适密封接合,其中,相互作用的元件的几何形状或它们的材料可适于在注射套筒155与模具82之间提供合适密封。例如,密封包括可变形的O形环或者可使用下面这样的密封,其中注射套筒155和模具82之一比另一个更软以在压力下略微弹性变形;
·利用注射器160将液态金属从注射套筒内腔室156注射到模腔84内,即,活塞头162将液体金属从内腔室156推出以通过模具入口开口83输送它;
·允许液态金属在模腔84内侧冷却并且硬化,由此,在模腔84内将形成金属物品。在冷却操作期间,素坯将形成于入口开口83中并且可能部分地形成于注射套筒内腔室156中;
·使注射套筒155和模具82在它们的注射位置与它们的远端位置之间相对地移动。远端位置指注射套筒155与模具82间隔开的位置,在模制操作后,其无需移动到与其在模制操作之前所在处相同的位置;
·使第一压板72和第二压板74远离它们的闭合位置而相对地移动;以及
·从模具取回金属物品。具有已知构造的推出机构212、214设置于压铸机30上,并且更特别地,固定到第一系杆支承构件184和第二系杆支承构件186上以便利于这种操作。应当指出的是,在其中注射套筒位于压板之一背侧上的现有技术冷腔室压铸机中,不可以在两个压板上设置推出机构,而对于其中所述注射套筒位于分型线处的本发明的压铸机,变得能在两个压板的背侧上设置推出机构。此时也可回收/复原在冷却期间所形成的素坯以转递到炉从而使得金属可再使用。
根据本发明,包括可移动的润滑喷嘴的柱塞润滑装置216(图3)可选地附连到基座80用于润滑该柱塞头162。柱塞润滑装置216包括经加压的润滑剂储集器,并且受到计算机37控制,计算机37在柱塞头162上循环地移动所述润滑喷嘴以在其上喷洒润滑剂。
本发明的一个优点在于,注射套筒与模具本身分离并且当在模具82内模制物品时,其可通过其液态金属端口158而被填充。实际上,通过在液态金属压射已被注入到模具82内之后使注射套筒155和模具82远离彼此移动,在先前的金属压射在模具82内冷却以形成物品的同时,注射套筒155自由填充新液态金属压射。与现有技术装置相比,这显著地缩短了总物品模制周期时间,在现有技术装置中,仅在一旦物品完成并且从模具取回的情况下才能将新液态金属压射倾倒至注射套筒内。
在附图中所示的实施例中,模腔84包括流道86,当注射套筒155与模具82处于它们的注射位置时,流道86有利地远离与注射套筒155对齐的模具入口开口83而延伸。当利用柱塞160将液态金属从注射套筒内腔室156注射到模腔84内时,因此将通过流道86从注射套筒155以直线注射液态金属。这有利地优于现有技术装置,在现有技术装置中,注射套筒延伸穿过固定压板并且在注射套筒与通往物品腔的流道之间存在90°弯管,其阻碍了液态金属流动,在注射期间导致不当湍流,并且需要额外注射压力来将液态金属进给到现有技术模腔内。
横向轨道构件108相对于水平面以在1°与90°之间范围的角度(例如45°)以倾斜方式固定地支承于基座80上,从而使得压板72、74将在它们朝向注射套筒155移动时向下移动(至少部分地)并且在它们远离注射套筒155移动时向上移动(至少部分地)。沿着横向轴线T实现这种移动。此外,注射套筒155也与横向轴线T对准,这允许注射套筒155有利地正交地接合模具82。注射套筒155安装于球面轴承174上的现实允许补偿当注射套筒155接合模具82时任何很小的对准不规则性:其然后将略微枢转以在凸型-凹型接口构件172、170处变得均匀地接合。柱塞杆163将由于其到联接件175的枢转附连而相对应地枢转。
注射套筒155倾斜允许其液态金属注射端口18高于其内腔室156,这允许对内腔室156进行填充,而不会使液态金属从液态金属注射端口158溢出。其也允许填充较大比例的内腔室156,与现有技术的水平注射套筒相反,在现有技术的水平注射套筒中,常常仅注射套筒的一部分被填充,导致模腔84中显著的不当空气注射。注射套筒155的倾斜也允许根据液态金属压射的体积来调整活塞头162的预推出位置,防止使用单一目的的/专用的预推出位置,当使用具有更小体积的液态金属压射时,专用预推出位置将会允许更多得多的空气注射到模腔84内。
应当指出的是与现有技术压铸方法相反,利用注射器160从注射套筒内腔室156向模腔84内注射液态金属的步骤并不需要在注射结束时的强化步骤,其中增加了由柱塞163施加的压力。这是优于现有技术所得到的意外并且有利的结果,这是由于注射套筒155的倾斜安置使得几乎无空气注入到模腔内。因此,缩短了注射周期时间,液压系统更简单并且由于更低的注射压力而减少了对注射部件的磨损。
闭模促动器106包括用于在第一压板72和第二压板74上不均匀地分布闭合压力的器件,以用于补偿由于在所述注射位置处,注射套筒155接合模具82所造成的横向注射套筒接触压力。目的是为了在第一模具部分76与第二模具部分78之间得到将跨越整个分型线上而基本上均匀地分布的有效模制压力。更特定而言,图7示出了系杆180、182相对于纵向轴线L所穿过的模具82的中心点不对称地安置。这允许显著的横向注射套筒接触压力施加到模具82上,而不会在这种横向接触压力下造成细长模具压板组件不当地弯曲。在模具82上具有显著的横向注射套筒接触压力本身是很合乎需要的以在注射期间帮助避免液态金属在注射套筒155与模具82之间泄露,并且允许增加注射压力并且因此增加物品的品质。
本发明因此包括在模制操作期间在第一模具部分76和第二模具部分78上施加压力的方法,且第一压板72和第二压板74处于它们的闭合位置并且其中注射套筒155和压板72、74处于它们的注射位置,该方法包括同时施加:
·利用闭模促动器106在压板72、74上施加闭合压力,其中闭合压力不均匀地分布以便补偿横向接触压力以在模具部分76、78上造成跨越整个分型线上的基本上均匀分布的有效模制压力;以及
·利用横向促动器118在压板72、74与注射套筒155之间施加横向接触压力。
表达“基本上均匀地分布”在这里指尽管有效模制压力分布将会是很好的分布,实际上几乎不可能实现精确均匀的有效模制压力分布。一方面,压力分布将根据所用模具、被模制的物品、模制温度和其它操作参数而不同。但是,如果闭合压力和横向接触压力并不彼此补偿,则在两个模具之间的有效模制压力将会相当不均匀。
施加闭合压力和横向接触压力并不需要总是同时,可能例如模具将首先闭合并且最初将在压板上施加闭合压力而不施加任何横向接触压力;并且在第二步,模具将移动抵靠注射套筒并且然后将在模制开始之前施加横向接触压力。
为了进一步帮助在第一模具部分76与第二模具部分78之间在分型线处均匀地分布有效闭模压力,系杆支承构件184、186为弹性的并且在启动闭模压力引起机构106时允许变形。更特定而言,第一系杆支承板和第二系杆支承板188、190和198、200的弹性比压板72、74更强,并且更特别地比压板背架128、130更强。系杆支承板188、190、198、200附连到压板背架128、130上并且突伸超过它们的相应压板周围表面。在闭模压力引起机构106经由第一系杆支承构件184和第二系杆支承构件186和系杆180、182引起闭合压力以用于迫使第一压板72和第二压板74朝向它们的闭合位置时,第一支承构件184和第二支承构件186的系杆支承板188、190、198、200将在大体上平行于纵向轴线L并且朝向彼此的方向上弹性变形,如图6中所示。这将促进闭合压力在压板72、74上的均匀分布和甚至在模具分型线处的更均匀分布。
从浇包在炉坩埚处被填充液态金属,将液态金属从炉坩埚输送到注射套筒并且然后注射和模制它们本身的所有步骤以一定周期重复以允许压铸机30形成多种金属物品。这可以用较高注射压力实现以增加可在模制部段32处部署的物品品质,由于有效均匀分布的高模制压力而允许这些较高的注射压力,继而由偏移系杆180、182的不对称的闭合压力分布允许有效均匀分布的高模制压力,这允许向注射套筒施加更重要的横向接触压力。
在注射套筒与模具之间的有利的凸型凹型密封也帮助防止液态金属从模具与注射套筒之间泄露出来。特别地,在注射套筒上的凹型接口构件170和在模具上的凸型接口构件帮助保持模具闭合。
注射套筒完全地施加于模具外部帮助确保模具的适当闭合。实际上,如果模具至少部分地闭合于注射套筒上,注射套筒本身可能妨碍模具适当闭合,特别是由于注射套筒的热膨胀。
高生产率也是由于实现更少湍流的注射套筒填充操作的结果,这允许以更快速度进行而不会溢出;并且也允许以更快的速度实现液态金属输送,因为当浇包60沿着轨构件142移动时填充的浇包60的倾斜允许以更少湍流和溢出而实现的显著加速和减速。
虽然在模具82处发生注射和冷却步骤,浇包60将返回到炉以进行再填充并且返回以尽可能立即填充注射套筒,例如在模具打开以推出金属物品之前,如果存在足够的空间用于浇包60以填充注射套筒155;或者如果不存在足够空间用于浇包60填充套筒,在模具打开以推出金属物品之后。可提供一个或多个额外浇包来进给注射套筒,如果使用单个浇包将会减缓该过程,这些额外浇包在与第一次提到的浇包60相同的炉24处被填充、或者若需要在其它炉处被填充。
应了解到,基部80可具有不同于图示的任何其它合适配置,包括用于注射套筒和压板的单独基部。
还应了解在本说明书中,当提及液态金属时,其包括可通过注射套筒流入到模具内的任何金属,包括具有相对较高粘度的金属,诸如所谓的半固体金属。根据本发明的替代实施例,压铸机可为热腔室压铸机,其中,注射套筒将会至少部分地封闭于炉中并且将会选择性地允许液态金属从炉通过液态金属填充端口流入到注射套筒内腔室内。这种液态金属填充端口将会不同于液态金属注射端口。如同大部分热腔室压铸机,注射套筒将会在液态金属注射端口处包括喷嘴以用于允许液态金属注射到模具内。在注射期间和注射之后将并不会出现素坯形成。在本说明书内,表达“注射套筒”将被认为包括注射喷嘴型注射套筒,如在热腔室压铸机中通常使用的那样。
图12示出了在许多方面与第一实施例的压铸机30类似的热腔室压铸机300的部分。压板、模具部分、闭模促动器、纵向促动器和横向促动器和基座全都类似于压铸机30的那些。
与图7的截面图类似的图12示出了一个压板302保持一个模具部分304,在模具部分304中限定了模腔306。模腔306具有通往流道310内的入口开口308,流道310继而通往物品腔312。如热腔室压铸模具通常那样,不存在素坯腔。一对系杆314、316平行于热腔室压铸机300的纵向轴线L'而延伸并且类似于第一实施例的系杆180、182般工作。
热腔室压铸机300还包括具有液态金属浴槽320的炉318,液态金属设置于液态金属浴槽320中。使用注射机构322来将液态金属注射到模具内,并且注射机构322包括鹅颈管型注射套筒324,鹅颈管型注射套筒324具有大体上分成两部分的内腔室326:第一内腔室部分328,呈柱塞331形式的注射器可在第一内腔室部分328内移动;以及第二肘形内腔室部分330,其通往喷嘴332。液态金属入口端口334设置于注射套筒壁中以当柱塞331远离液态金属入口端口334缩回时允许液态金属流入并且部分地填充内腔室326。当将柱塞331抽拉到内腔室第一部分328内时,其将迫使液态金属通过内腔室第二部分330、喷嘴332出来到模腔306内。在图12中,压板已被移动到它们抵靠喷嘴的注射位置并且柱塞将液态金属注射到模腔306内。
可意识到图12中所示的实施例将类似于图1至11的实施例那样作用,其中,系杆314、316相对于压铸机的纵向轴线L'不对称地安置以用于在第一压板与第二压板上不均匀地分布闭合压力从而补偿在注射位置处由注射套筒324接合所述模具而造成的沿着纵向轴线T'的注射套筒接触压力以在模具部分上得到跨越整个分型线上而基本上均匀分布的有效模制压力。