金屬材料注射成型機的改進注射噴嘴的製作方法
2023-12-10 22:01:37 2
專利名稱：金屬材料注射成型機的改進注射噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬材料注射成型機的改進注射噴嘴，並且尤其涉及一種金屬合金的注射成型機。
在現有技術的設計中，噴嘴和澆道襯套的表面之間的配合幾何形狀被設計成承受由輸送油缸所施加的正向力，並且在整個機加工循環中保持處於正向密封接觸中。噴嘴和澆道襯套的配合表面可以是平形、球形、錐形或者是可以提供可接受的正向接觸區域的任何其它幾何形狀。輸送油缸施加到澆道襯套和噴嘴之間的交界面上的正向力用來克服反作用力和任何動態力，其中，該反作用力是由於注射期間所產生的注射壓力所形成的，這些動態力是由於在注射過程中所涉及的注射成形機零件之間的能量轉換所產生的。
令人遺憾的是，已經發現，在注射金屬材料、特別是在注射處於觸變狀態下的材料時，實際上不可能提供足夠的夾緊力來防止噴嘴和澆道襯套之間的分離，因為，需要這種非常高的壓力，並且反作用力和動態力達到這種較高的、相對不能控制的使分離最後發生的程度。
授權給日本鋼鐵公司(Japan Steel Works Ltd.)的日本專利11048286是這樣噴嘴的另一個例子當承受在正常情況下與金屬材料注射有關的注射壓力時，該噴嘴仍然具有洩漏問題。在那種設計中，噴嘴具有突出的圓柱形部分，該圓柱形部分被插入到模子的圓柱形凹槽中。形成於噴嘴和模子中的這兩個環形表面保持環形接觸，從而使噴嘴和模子的交界面保持密封。正是這種保持這種密封的問題已通過本發明克服了，本發明不需要噴嘴與模子面對地接觸。
本發明的另一個目的是提供一種金屬材料注射成型機內的注射噴嘴，該注射噴嘴相對於澆道襯套可以運動，而不會使噴嘴和襯套之間的交界面處的密封失效。
本發明的另一個目的是提供一種金屬材料注射成型機內的、位於注射成型機噴嘴和模子之間的密封，這種密封只需要把最小的力施加到模子和噴嘴之間，從而保持它們之間的密封。
本發明的另一個目的是提供一種金屬材料注射成型機內的注射成型機噴嘴和澆道襯套設計，這種設計在噴嘴和襯套之間不需要接觸而能使它們之間保持密封。
上述目的通過下面方法來實現使噴嘴延伸到澆道襯套的內部表面中。
本發明提供了一種用於金屬材料注射成型機的改進型噴嘴和澆道襯套。該澆道襯套具有圓柱形表面，而噴嘴具有環形部分。該環形部分可以合適地安裝在圓柱形表面內，從而在噴嘴接合襯套時，在該表面和該部分之間提供密封接合。該表面和該部分具有足夠的長度從而允許在它們之間進行有限的軸向運動，而不會使它們之間的密封失效。實際密封可以通過下面方法來提供在襯套和噴嘴之間形成緊配合，或者使金屬材料在這些表面之間稍稍滲出一點，而在這些表面之間使滲出的金屬材料凝固，因此提供了所需要的密封。
本發明在金屬材料注射成型機中提供了注射噴嘴，它接合到注射成型機的注射圓筒上；固定臺板，它安裝著一部分模子；及澆道襯套，它安裝在模子內。當通過澆道襯套把金屬材料注射到模子中時，噴嘴接合澆道襯套。該噴嘴具有插頭(spigot)部分，該插頭部分延伸到澆道襯套的通道中。插頭的外邊緣安裝到通道的內表面中，從而在該表面和插頭的邊緣之間產生了密封或者使金屬材料產生這種密封，因此在注射循環期間可以防止金屬材料通過噴嘴和澆道襯套之間的交界面而損失掉。
本發明還可以用於在噴嘴和澆道襯套之間需要密封交界面的任何金屬材料注射或者鑄造過程。在注射金屬合金如鎂基合金處於觸變狀態下時，發現本發明特別有用。
為了把金屬材料注射到模子中，輸送油缸14使圓筒11移向固定臺板15，直到噴嘴13與模子中的澆道襯套可工作地接合為止。當噴嘴13接合襯套時，輸送油缸14把組件10夾緊在合適位置上，從而把金屬材料注射到模子中。
旋轉源18使螺杆12旋轉，從而使金屬材料從供給喉部19運動到噴嘴13中。沿著圓筒11的長度方向上的加熱帶20把金屬材料加熱到所需的注射溫度。當金屬材料通過螺杆12的頭部時，單向閥21使金屬材料驅動螺杆12返回到注射器殼體22中。這就在螺杆12的頭部處產生了金屬材料的注射料(injection charge)。
在工作時，在注射機的圓筒11上的供給喉部19處供給金屬材料片(chips)。藉助擠壓螺杆12使這些片輸送通過圓筒11，同時藉助設置在圓筒圓周的加熱帶20把這些片加熱成觸變狀態。當用來注射的足夠金屬材料移過單向閥21時，然後，藉助注射殼體22內的注射元件使螺杆12向前進從而把金屬材料注射到模子中。由於金屬材料在它進入模子中時冷卻得非常快，因此金屬材料必需儘可能快地注射到模子中，從而確保模子的所有部分被填滿。為了實現這個，需要注射柱塞在注射循環期間用較大的力向前快速運動。即使藉助輸送油缸14使噴嘴13確實被夾緊到澆道襯套上，但是高速和較大的力使得它在整個注射循環中非常難以使噴嘴13與澆道襯套保持接觸，該輸送油缸14通過連接拉杆和系杆被設定成足以阻止澆道襯套和噴嘴13之間的任何分離。實際上，已經發現，在注射循環期間，噴嘴13和澆道襯套確實分離了。
在注射循環的各種零件處形成動態負荷和慣性負荷。在每個注射循環之間，金屬材料在噴嘴中進行固化，從而形成了圓柱形「塞」。在每個注射循環開始時，壓射缸通過液壓流體來增壓，該液壓流體使螺杆向前運動並且增加位於螺杆前面但位於塞子後面的觸變金屬材料上的壓力。最後，來自注射柱塞的力足以使塞子與噴嘴分離，並且與觸變金屬材料一起吹到模子中。注射柱塞連續地向前運動，並且螺杆迫使金屬材料進入到模子中，直到模子被填滿為止。當塞子離開噴嘴時，它產生了反衝力，該反衝力作用在噴嘴中從而減少了與澆道襯套的交界面處的密封負荷。密封負荷的減少在密封交界面處引起了分離，因此產生了金屬材料的洩漏。
當模子被裝滿並且螺杆產生突然停止時，產生了另一種有效負荷。螺杆、柱塞和金屬材料在螺杆前面進行減速，這就在噴嘴和澆道襯套連接處產生了輔助力。在熔化壓力達到最高的同時，該噴嘴被彈回，並且密封力減少了。這就引起金屬材料從噴嘴和澆道襯套的密封表面之間進行洩漏。
如圖3所示，現有技術的噴嘴13』具有機加工成的球形表面23，該表面在預定角度範圍內與澆道襯套插入物25的球形表面24基本上相配合。澆道襯套插入物25在噴嘴13』和澆道襯套16』之間提供熱絕緣，因此襯套16』不能過度地使噴嘴13』冷卻。當噴嘴13』與澆道襯套插入物25形成壓力接觸時，襯套插入物25和噴嘴13』提供了完好密封，因此通過注射通道所注射出來的金屬材料不會從注射通道中洩漏出來。但是令人遺憾的是，如上面所述，噴嘴13』和澆道襯套插入物25在注射循環期間確實被分開了，並且金屬材料開始聚集在澆道襯套插入物25和噴嘴13』的表面上，而這些表面已被機加工成能夠進行精確配合。這意味著，超過時間時，噴嘴13』和澆道襯套插入物25之間的連接將失效並且不得不用新的噴嘴和澆道襯套插入物來更換。這將導致費用增大和浪費時間，因此希望能夠發現這樣的連接該連接不會失效，或者至少能夠在更多的注射循環中合適地起作用。而圖4A和4B所示的噴嘴和澆道襯套的交界面提供了這種連接。
就圖4A和4B所示的設計而言，噴嘴13」包括插頭部分(spigotprotion)26，該插頭被機加工成能合適地安裝在澆道襯套通道27內。噴嘴13」上的臺肩28可以支撐在澆道襯套16」的表面29上或者也可以不支撐在表面29上，並且藉助輸送油缸14所施加的壓力使之保持在那裡。就這種設計而言，已經發現，噴嘴13」和澆道襯套16」事實上相互之間可以軸向運動，而沒有對該過程產生任何拖延作用。同時金屬材料可以到達澆道襯套16」的壁和噴嘴13」的插頭部分26的表面之間，但是它不能進一步到達了。合金在這個區域內固化並且防止進一步進入到噴嘴13」的外部中。當模製出的零件從模子中排出時，在澆道襯套16」和噴嘴13」之間的表面上的金屬材料通過澆口除去。
因此，藉助簡單地改變噴嘴的形狀，可以解決噴嘴密封失效的問題。
此外，這種設計改進有另外許多優點。例如，噴嘴臺肩28不需要與澆道襯套16」的表面29處於接觸之中，因此在這些表面上可以避免磨損。當然，如果表面29和臺肩28之間的分離所提供的熱絕緣不充分，那麼與圖3中的24相同的螺杆襯套插入物可以設置在澆道襯套16」的端部上，從而進一步使噴嘴13」與襯套16」進行熱絕緣。
使用新噴嘴可以注射各種各樣的金屬材料，但是，對於金屬合金如鎂基合金，該噴嘴工作得特別好。對於其它金屬合金如鋁或者鋅基合金，該噴嘴也可以進行工作。
圖5是實際噴嘴13」與固定臺板15上的澆道襯套16」進行接合的橫剖視圖。(附圖
至少在輪廓上示出了模子)應該知道，本發明不局限於這裡所描述和示出的這些實例，這些實例被認為只是解釋了實現本發明的最佳模式，並且這些實例的形狀、尺寸大小、零件布置和工作細節允許進行改進。本發明當然包括權利要求所限定的精神實質和範圍內的所有這些改變。
權利要求
1.在一種金屬材料注射成型機中，注射噴嘴接合到所述注射成型機的注射圓筒上；固定臺板安裝著一部分模子；澆道襯套安裝在所述模子內，當通過所述澆道襯套把所述金屬材料注射到所述模子中時，所述噴嘴接合所述澆道襯套，所述噴嘴具有插頭部分，該插頭部分延伸到所述澆道襯套的通道中，所述插頭的外邊緣合適地安裝在所述通道的表面內，從而在所述表面和所述插頭的所述邊緣之間產生了密封，因此在注射循環期間防止金屬材料通過所述噴嘴和所述澆道襯套之間的交界面而損失。
2.如權利要求1所述的金屬注射成型機，其特徵在於，所述金屬材料是金屬合金。
3.如權利要求2所述的金屬材料注射成型機，其特徵在於，所述合金是從鎂、鋅或者鋁的合金中選擇出來的。
4.如權利要求1、2或者3所述的注射機，其特徵在於，所述插頭部分和所述通道被定成這樣的尺寸，以致在注射循環期間，所述插頭部分和通道相互可以自由地軸向運動一個距離，該距離小於所述插頭部分的長度。
5.如權利要求1-4任一所述的注射成型機，其特徵在於，所述插頭部分的長度足夠長從而在注射循環期間在所述通道和所述插頭部分之間能夠保持密封，並且該長度足夠短從而在澆口從所述通道中鬆開時允許保持在所述通道和所述插頭部分之間的任何金屬材料可以被釋放。
6.一種用於金屬材料注射成型機的改進噴嘴，所述噴嘴具有第一主要部分和第二較少部分，注射通道延伸到所述噴嘴的同等長度，所述第一部分的管形厚度基本上大於所述較少部分的管形厚度，因此，當安裝在配合澆道襯套的邊界內時，所述主要部分可以承受注射壓力，並且所述較少部分可以承受注射壓力。
7.一種用於金屬材料注射成型機的改進噴嘴和澆道襯套的連接，所述澆道襯套具有第一圓柱形表面，而所述噴嘴具有第二圓柱形表面，其中第二圓柱形表面的直徑小於所述第一表面的直徑，所述第二表面可以合適地安裝在所述第一圓柱形表面內，從而當所述噴嘴接合在所述襯套內時，在所述第一表面和所述第二表面之間提供了密封接合，所述第一和第二表面具有足夠的長度從而允許在它們之間進行有限的軸向運動，而不會使所述表面之間的密封喪失。
8.如權利要求7所述的改進的連接，其特徵在於，所述噴嘴具有第三圓柱形表面，該第三圓柱形表面的直徑與所述第一圓柱形表面的相似，其中當所述噴嘴接合在所述澆道襯套內時，所述第一和第三圓柱形表面處於密切的非接觸關係。
9.如權利要求7或者8所述的改進的噴嘴和澆道襯套的連接，其特徵在於，所述表面之間的小間隙允許有限量的金屬材料進入到該間隙內，並且在間隙內進行凝固從而形成所述密封，所述有限量的材料附著到澆口並且被除去。
10.一種金屬注射成型機的改進噴嘴和澆道襯套的連接，其特徵在於，所述噴嘴具有第一部分，該第一部分可以合適地安裝在所述澆道襯套的表面部分內，因此所述噴嘴在所述澆道襯套內可以軸向地運動，而不會使所述噴嘴和所述襯套之間的密封喪失。
11.如權利要求10所述的改進噴嘴和澆道襯套的連接，其特徵在於，所述第一部分和所述表面部分通過小間隙來分開，而該小間隙允許有限量的金屬材料流入到所述間隙中並且在所述間隙內進行凝固從而形成所述密封。
12.如權利要求10或者11所述的改進連接，其特徵在於，這些所述部分是圓柱形。
全文摘要
在金屬材料注射成型機中，注射噴嘴和澆道襯套之間的連接趨於使金屬材料進行洩漏。為了克服這個問題，噴嘴(13」)被改進成具有突出部分或者插頭(26)，該突出部分或者插頭延伸到澆道襯套(16」)的配合部分中，從而在相應的部分壁之間形成了密封。噴嘴和澆道襯套相對於相互可以軸向地運動而不會使密封喪失，而在現有技術的設計中，澆道襯套和噴嘴上的面對環形表面之間的任何分離將會導緻密封喪效和洩漏。
文檔編號B22D17/22GK1471445SQ01818187
公開日2004年1月28日 申請日期2001年9月7日 優先權日2000年10月26日
發明者馬丁·R·凱斯特勒, 簡·M·曼達, ヂ , 馬丁 R 凱斯特勒 申請人:赫斯基注射器成型系統有限公司