CN100540183C - 金属材料注射成型机的改进注射喷嘴 - Google Patents

Abstract

在金属材料注射成型机中，注射喷嘴和浇道衬套之间的连接趋于使金属材料进行泄漏。为了克服这个问题，喷嘴(13”)被改进成具有突出部分或者插头(26)，该突出部分或者插头延伸到浇道衬套(16”)的配合部分中，从而在相应的部分壁之间形成了密封。喷嘴和浇道衬套相对于相互可以轴向地运动而不会使密封丧失，而在现有技术的设计中，浇道衬套和喷嘴上的面对环形表面之间的任何分离将会导致密封丧效和泄漏。

Description

金属材料注射成型机的改进注射喷嘴

技术领域

本发明涉及一种金属材料注射成型机的改进注射喷嘴，并且尤其涉及一种金属合金的注射成型机。

背景技术

在金属材料注射技术中，在喷嘴和模子上的浇道衬套之间的面对表面被机加工成相互一致，并且被设计成具有实质的表面接触。在这种设计中，假设输送油缸(carriage cylinders)可以把足够大的压力施加到喷嘴中，从而防止它与浇道衬套的接触被分开。但是已经发现，即使在把最大的可接受力施加在喷嘴和浇道衬套之间的交界面上时，也不能足以防止交界面上的一些分离。交界面上的这种分离使得注射材料聚集在该交界面的表面上，其最后结果是，交界面不能被密封，并且有时产生注射材料被泄漏的灾难性后果。

在现有技术的设计中，喷嘴和浇道衬套的表面之间的配合几何形状被设计成承受由输送油缸所施加的正向力，并且在整个机加工循环中保持处于正向密封接触中。喷嘴和浇道衬套的配合表面可以是平形、球形、锥形或者是可以提供可接受的正向接触区域的任何其它几何形状。输送油缸施加到浇道衬套和喷嘴之间的交界面上的正向力用来克服反作用力和任何动态力，其中，该反作用力是由于注射期间所产生的注射压力所形成的，这些动态力是由于在注射过程中所涉及的注射成型机零件之间的能量转换所产生的。

令人遗憾的是，已经发现，在注射金属材料、特别是在注射处于触变状态下的材料时，实际上不可能提供足够的夹紧力来防止喷嘴和浇道衬套之间的分离，因为，需要这种非常高的压力，并且反作用力和动态力达到这种较高的、相对不能控制的使分离最后发生的程度。

授权给UEA TEC：KK的日本专利申请62050062公开了一种压铸机，该压铸机具有套式阻碍装置(sleeve interference)，该阻碍装置安装到浇道衬套中。该套压靠在衬套上从而确保套和衬套之间的正向接触。

授权给日本钢铁公司(Japan Steel Works Otd.)的日本专利11048286是这样喷嘴的另一个例子：当承受在正常情况下与金属材料注射有关的注射压力时，该喷嘴仍然具有泄漏问题。在那种设计中，喷嘴具有突出的圆柱形部分，该圆柱形部分被***到模子的圆柱形凹槽中。形成于喷嘴和模子中的这两个环形表面保持环形接触，从而使喷嘴和模子的交界面保持密封。正是这种保持这种密封的问题已通过本发明克服了，本发明不需要喷嘴与模子面对地接触。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种金属材料注射成型机内的喷嘴到浇道衬套的交界面，该交界面在注射循环期间保持密封。

本发明的另一个目的是提供一种金属材料注射成型机内的注射喷嘴，该注射喷嘴相对于浇道衬套可以运动，而不会使喷嘴和衬套之间的交界面处的密封失效。

本发明的另一个目的是提供一种金属材料注射成型机内的、位于注射成型机喷嘴和模子之间的密封，这种密封只需要把最小的力施加到模子和喷嘴之间，从而保持它们之间的密封。

本发明的另一个目的是提供一种金属材料注射成型机内的注射成型机喷嘴和浇道衬套设计，这种设计在喷嘴和衬套之间不需要接触而能使它们之间保持密封。

上述目的通过下面方法来实现：使喷嘴延伸到浇道衬套的内部表面中。

本发明提供了一种用于金属材料注射成型机的改进型喷嘴和浇道衬套。该浇道衬套具有圆柱形表面，而喷嘴具有环形部分。该环形部分可以合适地安装在圆柱形表面内，从而在喷嘴接合衬套时，在该表面和该部分之间提供密封接合。该表面和该部分具有足够的长度从而允许在它们之间进行有限的轴向运动，而不会使它们之间的密封失效。实际密封可以通过下面方法来提供：在衬套和喷嘴之间形成紧配合，或者使金属材料在这些表面之间稍稍渗出一点，而在这些表面之间使渗出的金属材料凝固，因此提供了所需要的密封。

本发明在金属材料注射成型机中提供了：注射喷嘴，它接合到注射成型机的注射圆筒上；固定台板，它安装着一部分模子；及浇道衬套，它安装在模子内。当通过浇道衬套把金属材料注射到模子中时，喷嘴接合浇道衬套。该喷嘴具有插头(spigot)部分，该插头部分延伸到浇道衬套的通道中。插头的外边缘安装到通道的内表面中，从而在该表面和插头的边缘之间产生了密封或者使金属材料产生这种密封，因此在注射循环期间可以防止金属材料通过喷嘴和浇道衬套之间的交界面而损失掉。

本发明还可以用于在喷嘴和浇道衬套之间需要密封交界面的任何金属材料注射或者铸造过程。在注射金属合金如镁基合金处于触变状态下时，发现本发明特别有用。

附图说明

图1是本发明所使用的金属注射成型机的注模器组件的透视图；

图2是图1所示的注射器组件的圆筒部分的横剖视图；

图3是用于金属注射成型机的现有技术喷嘴和浇道衬套的交界面的示意图；

图4A是本发明的喷嘴和浇道衬套的交界面的平面视图；

图4B是图4A所示的喷嘴和浇道衬套的交界面的剖面4B-4B的视图；

图5是在喷嘴与固定台板上的模子中的浇道衬套处于接合时浇道衬套和喷嘴的交界面的横剖视图。

具体实施方式

参照图1和2，注射器组件10包括注射圆筒11，该注射圆筒11具有挤压螺杆12，该挤压螺杆12把触变金属材料供给到喷嘴13中。输送油缸14使组件10移向和移动离开固定台板15，并且把组件10夹紧到合适位置上，而喷嘴13与浇道衬套可工作地相连，其中浇道衬套连接到模子上，而该模子以本领域所公知的方式安装在固定台板15和可运动台板(未示出)之间。连接拉杆在台板15的四个拐角(这些拐角用17表示)处被连接到固定台板15上，并且当喷嘴以本领域公知的方式处于注射位置上时，该连接拉杆被连接到注射机的框架上。连接拉杆确保以本领域公知的方式把压力均匀地施加到台板15和安装于其上的模子上。

为了把金属材料注射到模子中，输送油缸14使圆筒11移向固定台板15，直到喷嘴13与模子中的浇道衬套可工作地接合为止。当喷嘴13接合衬套时，输送油缸14把组件10夹紧在合适位置上，从而把金属材料注射到模子中。

旋转源18使螺杆12旋转，从而使金属材料从供给喉部19运动到喷嘴13中。沿着圆筒11的长度方向上的加热带20把金属材料加热到所需的注射温度。当金属材料通过螺杆12的头部时，单向阀21使金属材料驱动螺杆12返回到注射器壳体22中。这就在螺杆12的头部处产生了金属材料的注射料(injection charge)。

在工作时，在注射机的圆筒11上的供给喉部19处供给金属材料片(chips)。借助挤压螺杆12使这些片输送通过圆筒11，同时借助设置在圆筒圆周的加热带20把这些片加热成触变状态。当用来注射的足够金属材料移过单向阀21时，然后，借助注射壳体22内的注射元件使螺杆12向前进从而把金属材料注射到模子中。由于金属材料在它进入模子中时冷却得非常快，因此金属材料必需尽可能快地注射到模子中，从而确保模子的所有部分被填满。为了实现这个，需要注射柱塞在注射循环期间用较大的力向前快速运动。即使借助输送油缸14使喷嘴13确实被夹紧到浇道衬套上，但是高速和较大的力使得它在整个注射循环中非常难以使喷嘴13与浇道衬套保持接触，该输送油缸14通过连接拉杆和系杆被设定成足以阻止浇道衬套和喷嘴13之间的任何分离。实际上，已经发现，在注射循环期间，喷嘴13和浇道衬套确实分离了。

在注射循环的各种零件处形成动态负荷和惯性负荷。在每个注射循环之间，金属材料在喷嘴中进行固化，从而形成了圆柱形“塞”。在每个注射循环开始时，压射缸通过液压流体来增压，该液压流体使螺杆向前运动并且增加位于螺杆前面但位于塞子后面的触变金属材料上的压力。最后，来自注射柱塞的力足以使塞子与喷嘴分离，并且与触变金属材料一起吹到模子中。注射柱塞连续地向前运动，并且螺杆迫使金属材料进入到模子中，直到模子被填满为止。当塞子离开喷嘴时，它产生了反冲力，该反冲力作用在喷嘴中从而减少了与浇道衬套的交界面处的密封负荷。密封负荷的减少在密封交界面处引起了分离，因此产生了金属材料的泄漏。

当模子被装满并且螺杆产生突然停止时，产生了另一种有效负荷。螺杆、柱塞和金属材料在螺杆前面进行减速，这就在喷嘴和浇道衬套连接处产生了辅助力。在熔化压力达到最高的同时，该喷嘴被弹回，并且密封力减少了。这就引起金属材料从喷嘴和浇道衬套的密封表面之间进行泄漏。

如图3所示，现有技术的喷嘴13’具有机加工成的球形表面23，该表面在预定角度范围内与浇道衬套***物25的球形表面24基本上相配合。浇道衬套***物25在喷嘴13’和浇道衬套16’之间提供热绝缘，因此衬套16’不能过度地使喷嘴13’冷却。当喷嘴13’与浇道衬套***物25形成压力接触时，衬套***物25和喷嘴13’提供了完好密封，因此通过注射通道所注射出来的金属材料不会从注射通道中泄漏出来。但是令人遗憾的是，如上面所述，喷嘴13’和浇道衬套***物25在注射循环期间确实被分开了，并且金属材料开始聚集在浇道衬套***物25和喷嘴13’的表面上，而这些表面已被机加工成能够进行精确配合。这意味着，超过时间时，喷嘴13’和浇道衬套***物25之间的连接将失效并且不得不用新的喷嘴和浇道衬套***物来更换。这将导致费用增大和浪费时间，因此希望能够发现这样的连接：该连接不会失效，或者至少能够在更多的注射循环中合适地起作用。而图4A和4B所示的喷嘴和浇道衬套的交界面提供了这种连接。

就图4A和4B所示的设计而言，喷嘴13”包括插头部分(spigotprotion)26，该插头被机加工成能合适地安装在浇道衬套通道27内。喷嘴13”上的台肩28可以支撑在浇道衬套16”的表面29上或者也可以不支撑在表面29上，并且借助输送油缸14所施加的压力使之保持在那里。就这种设计而言，已经发现，喷嘴13”和浇道衬套16”事实上相互之间可以轴向运动，而没有对该过程产生任何拖延作用。同时金属材料可以到达浇道衬套16”的壁和喷嘴13”的插头部分26的表面之间，但是它不能进一步到达了。合金在这个区域内固化并且防止进一步进入到喷嘴13”的外部中。当模制出的零件从模子中排出时，在浇道衬套16”和喷嘴13”之间的表面上的金属材料通过浇口除去。

因此，借助简单地改变喷嘴的形状，可以解决喷嘴密封失效的问题。

此外，这种设计改进有另外许多优点。例如，喷嘴台肩28不需要与浇道衬套16”的表面29处于接触之中，因此在这些表面上可以避免磨损。当然，如果表面29和台肩28之间的分离所提供的热绝缘不充分，那么与图3中的24相同的浇道衬套***物可以设置在浇道衬套16”的端部上，从而进一步使喷嘴13”与衬套16”进行热绝缘。

使用新喷嘴可以注射各种各样的金属材料，但是，对于金属合金如镁基合金，该喷嘴工作得特别好。对于其它金属合金如铝或者锌基合金，该喷嘴也可以进行工作。

图5是实际喷嘴13”与固定台板15上的浇道衬套16”进行接合的横剖视图。

应该知道，本发明不局限于这里所描述和示出的这些实例，这些实例被认为只是解释了实现本发明的最佳模式，并且这些实例的形状、尺寸大小、零件布置和工作细节允许进行改进。本发明当然包括权利要求所限定的精神实质和范围内的所有这些改变。

Claims (11)

1.一种金属材料注射成型机，

注射喷嘴接合到所述注射成型机的注射圆筒上；

固定台板保持一部分模子；

浇道衬套安装在所述模子中；

当通过所述喷嘴把所述金属材料注射到所述浇道衬套中时，所述喷嘴接合所述浇道衬套；

所述喷嘴具有插头部分，并且所述浇道衬套具有在其中形成的通道；

其中，在使用中，所述插头部分延伸到所述通道中，所述插头的外边缘配合在所述通道的表面内，从而在所述表面与所述插头的所述边缘之间产生间隙，该间隙允许有限量的金属材料进入所述间隙及在间隙中凝固，以形成密封，由此在注射循环期间防止金属材料通过在所述喷嘴与所述浇道衬套之间的交界面而损失。

2.如权利要求1所述的金属材料注射成型机，其特征在于，所述金属材料是金属合金。

3.如权利要求2所述的金属材料注射成型机，其特征在于，所述合金选自于镁、锌、或铝的合金。

4.如权利要求1所述的金属材料注射成型机，其特征在于，所述插头部分和所述通道的尺寸使得在注射循环期间，所述插头部分和所述通道自由地相对于彼此沿轴向运动一个距离，该距离小于所述插头部分的长度。

5.如权利要求4所述的金属材料注射成型机，其特征在于，所述插头部分的长度足够长，从而在注射循环期间在所述通道与所述插头部分之间保持密封。

6.一种用于金属材料注射成型机的改进的喷嘴和浇道衬套的连接，

所述浇道衬套具有第一圆柱形表面，而所述喷嘴具有直径小于所述第一表面的第二圆柱形表面；以及

一个间隙设置在所述第一表面与所述第二表面之间，

其中，当所述喷嘴接合在所述衬套内时，有限量的金属材料进入所述间隙并且在其中凝固以形成密封；所述第一和第二表面具有足够的长度从而允许在它们之间进行有限的轴向运动，而不会丧失所述表面之间的密封。

7.如权利要求6所述的改进的喷嘴和浇道衬套的连接，其特征在于，所述喷嘴包括用于邻接所述浇道衬套上一表面的肩部。

8.一种用于金属注射成型机的改进喷嘴和浇道衬套的连接，

其中，所述喷嘴具有第一部分，并且所述浇道衬套具有表面部分；

所述第一部分构造成紧密地配合在所述表面部分内；

其中，在所述部分之间的紧密配合提供防止金属成型材料的泄漏的密封；以及

所述喷嘴能在所述浇道衬套内轴向运动，而不丧失在所述喷嘴与所述衬套之间的密封接触。

9.如权利要求8所述的改进的喷嘴和浇道衬套的连接，其特征在于，所述部分是圆柱形的。

10.一种金属材料注射成型机的喷嘴和浇道衬套交界面装置，其包括：

插头部分，其配置成位于喷嘴上；以及

通道部分，其配置成位于浇道衬套上；

所述插头部分和所述喷嘴部分配置成相互配合以在成型操作期间在它们之间形成间隙，从而使金属材料流入所述间隙中，并且在所述间隙中凝固以形成密封。

11.一种金属材料注射成型机，其包括：

模子；

注射喷嘴，其配置成把金属材料供给到所述模子；

浇道衬套，联接到所述模子上；

插头，位于所述喷嘴上；以及

通道，位于所述浇道衬套上；

所述插头和所述喷嘴配置成相互配合以在成型操作期间在它们之间形成间隙，以使金属材料流入所述间隙中，并且在所述间隙中凝固以形成密封。

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