CN101456067B - 金属成型机和模铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供金属成型机和模铸方法。金属成型机(10)包括：固定模具(12)和可动模具(14)；保持固定模具的固定压盘(18)；通过系杆(20)联接到固定压盘从而固定安装在底座(16)上的端部框架(22)；由系杆(20)引导并保持可动模具(14)的可动压盘(24)；支撑可动压盘(24)的滚动支撑机构(26)。滚动支撑机构(26)包括：可摆动臂(52)；轮子(54)，其布置在可摆动臂(52)的较支撑轴靠近固定压盘(18)的一部分上，且保持为与底座(16)滚动接触；布置在可摆动臂(52)的较支撑轴靠近端部框架(22)的一部分上的弹簧(68)。弹簧(68)介于可动压盘(24)的一部分和可摆动臂(52)之间，用于沿着一方向施加弹性力以降低轮子(54)。

Description

金属成型机和模铸方法

技术领域

本发明涉及一种金属成型机，更加具体地涉及一种具有可动压盘的金属成型机，该可动压盘可在被系杆引导的同时在固定压盘和端部框架之间运动。本发明还涉及一种利用这样的金属成型机实施的模铸方法。

背景技术

金属成型机或注射成型机具有固定模具和可动模具，该固定模具和可动模具相互抵靠地保持，从而一起限定型腔。熔融材料被浇注到该模具腔内，从而生产铸件。该可动模具需要相对于固定模具移动。根据日本专利No.2792431和日本实用新型公报No.05-038890，已经提出通过多个系杆引导支撑可动模具的可动压盘。该固定模具固定到固定压盘，而系杆布置在固定压盘和端部框架之间。

该可动模具相当重，这会导致系杆不适当地挠曲。如果系杆足够粗和刚硬，就可防止系杆在可动模具的重量作用下挠曲。然而，在这样的情况下，金属成型机会在尺寸上变得较大，从而制造起来比较昂贵。

根据日本专利No.2792431，通过安装在基部上的线性引导件支撑可动压盘。根据日本实用新型公报No.05-038890，可动压盘通过轮子安装在基部上。

因为，根据上述公报，可动压盘由线性引导件或轮子支撑，从而防止了系杆在可动模具的重量作用下挠曲。

然而，如果日本专利No.2792431中公开的线性引导件相对于保持成与所述线性引导件接触的可动压盘的相对高度过小，则不能阻止系杆挠曲。而且，如果线性引导件相对于可动压盘的相对高度过大，则系杆会沿相反的方向挠曲。因此，在线性引导件的高度方面要求线性引导件非常精确。而且，线性引导件不可避免地导致一定量的摩擦，这使得可动压盘难以平滑地运动。

日本实用新型公报No.05-038890公开的轮子在其高度方面也需要相当精确。这些轮子安装在可动压盘的下表面上，并能适当地承受可动压盘的重量。然而，因为可动模具的较重重量没有受到直接支撑，从而产生绕可动模具的重心的转动力矩，这会导致系杆过度挠曲。

在使用中，轮子的表面不可避免地受到磨损。因为轮子的表面逐渐被磨损，从而轮子不能长时期维持理想的高度，因此使系杆过度挠曲。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属成型机和一种模铸方法，其使得能合适地支撑可动压盘和可动模具，从而防止系杆挠曲，并使得所述可动压盘能平滑运动。

根据本发明的金属成型机包括固定模具和可动模具，它们被保持成彼此抵靠从而一起限定型腔；固定压盘，其固定地安装在底座上，所述固定模具由所述固定压盘保持；端部框架，其通过至少一个系杆联接到所述固定压盘，所述端部框架固定地安装在所述底座上；可动压盘，其可在由所述系杆引导的同时在所述固定压盘和所述端部框架之间运动，所述可动模具由所述可动压盘保持；以及滚动支撑机构，其将所述可动压盘支撑在所述底座上。所述滚动支撑机构还包括：可摆动臂，其可绕安装在所述可动压盘上的支撑轴摆动；轮子，其布置在所述可摆动臂的较所述支撑轴靠近所述固定压盘的一部分上，且被保持为与所述底座滚动接触；以及弹性构件，其布置在所述可摆动臂的较所述支撑轴靠近所述端部框架的一部分上，所述弹性构件介于所述可动压盘的一部分和所述可摆动臂之间，用于沿着一方向施加弹性力，以使所述轮子下降成靠着所述底座。

因为所述滚动支撑机构的所述可摆动臂由所述弹性构件弹性地支撑，所以所述可摆动臂能适当地支承所述可动模具和所述可动压盘，以防止所述系杆过度挠曲。

在侧视图中观看时，所述轮子可布置在所述可动模具和所述可动压盘的组合重心的正下方。通过这样的布置，所述轮子能支撑整个所述可动模具和所述可动压盘，从而防止了产生不适当的力矩，并且还防止了系杆过度挠曲。

在侧视图中观看时，所述轮子可布置在所述可动模具的下方。通过这样的布置，所述轮子能支撑整个所述可动模具和所述可动压盘，从而防止了产生不适当的力矩，并且还防止了系杆过度挠曲。具体而言，即使用另一可动模具替代所述可动模具，所述轮子也仍然能防止系杆过度挠曲。

如果从所述支撑轴到所述弹性构件的距离大于从所述支撑轴到所述轮子的距离，则会降低施加到所述弹性构件上的力，从而能够降低弹性体的弹簧常数和尺寸。

利用根据本发明的金属成型机模铸熔融金属的方法包括以下步骤：使所述可动压盘运动以使所述可动模具和所述固定模具形成抵接，从而限定所述型腔；将熔融铁材料浇注到所述型腔中；以及在浇注的熔融铁材料的被保持为靠着所述可动模具和所述固定模具的表面层冷却并固化成壳层时，使所述可动压盘沿相反方向运动，从而分离所述可动模具和所述固定模具。

因为只有在浇注的熔融铁材料的表面层已经冷却并固化为壳层时，才将所述可动模具和所述固定模具相互分开，所以防止了所述固定模具和所述可动模具相互咬住。

通过根据本发明的金属成型机，因为所述滚动支撑机构的所述可摆动臂由所述弹性构件弹性地支撑，从而所述可摆动臂能适当地支承所述可动压盘和所述可动模具，从而防止所述系杆过度挠曲。在彼此分离时，所述固定模具和所述可动模具被精确保持在同一高度。因此，能制造具有高精度尺寸的铸铁件。所述轮子使得所述可动压盘可在所述底座上方平滑地运动。如果所述可摆动臂被设置为具有合适长度以将所述轮子定位在合适位置，则所述轮子还能承受往往较重的可动模具的重量，从而防止产生不适当的力矩，同时还防止所述系杆过度挠曲。

结合附图可从以下描述中更加明了本发明的上述和其他目的、特征和优点，附图中以例示性实施例的方式示出了本发明的优选实施方式。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的金属成型机的侧视图；

图2为根据本发明实施方式的金属成型机的平面图；

图3为滚动支撑机构的水平剖视图；

图4为沿着图3的线IV-IV剖取的滚动支撑机构的竖直剖视图；

图5为从后方所见的滚动支撑机构的放大横向剖视图；

图6为金属成型机的示意性正视图；而且

图7为示出了可动模具与固定模具分离的方式的局部平面图。

具体实施方式

以下将参照图1至图7描述根据本发明实施方式的金属成型机和模铸方法。

如图1和图2所示，根据本发明实施方式的金属成型机10包括：固定模具12和可动模具14，这些模具相互抵靠地保持从而限定型腔；固定压盘18，其固定安装在底座16上并保持固定模具12；端部框架22，其固定安装在底座16上，并通过四个水平的系杆20联接到固定压盘18；可动压盘24，其可在受到系杆20引导、且保持可动模具14的同时在固定压盘18和端部框架22之间运动；以及一对滚动支撑机构26，其将所述可动压盘24支撑在底座16上。所述四个系杆20贴合地装配于限定在固定压盘18的相应四个角部中的相应引导孔27内，并穿过相应引导孔27延伸。

固定模具12和可动模具14具有在它们的相对表面内限定的相应凹部12a、14a。在固定模具12和可动模具14被保持在一起时，这些凹部12a、14a一起构成型腔。

在端部框架22上安装有汽缸28，该汽缸28包括联接到可动压盘24的杆28a。当杆28a在汽缸28的作用下伸缩运动时，杆28a使得可动压盘24朝向或远离固定压盘18运动。通过布置在端部框架22上的传感器30测量杆28a使可动压盘24运动的距离。测量所得的距离被提供给未示出的控制器，该控制器执行位置反馈控制处理，以控制可动压盘24的位置。由柔性管32以可运动的方式保护连接到可动压盘24上的流体管道和电线。

如图1所示，在固定压盘18的左侧布置有支撑立柱34和轨道36。轨道36在支撑立柱34和固定压盘18之间延伸，并将支撑立柱34和固定压盘18相互连接。在轨道36上以可运动的方式安装有罐38。当罐38定位在支撑立柱34处时，从未示出的熔融金属供应装置向罐38供应熔融金属。供应有熔融金属的罐38沿着轨道36运动到固定压盘18。在罐38到达固定压盘18处时，使罐38倾斜，以便通过浇口40将熔融金属浇注到型腔内。连接到罐38的流体管道和电线由柔性管42可移动地保护。

以下将描述滚动支撑机构26。因为两个滚动支撑机构26在结构上是相同的，从而以下仅详细描述其中一个滚动支撑机构26。

如图3和图4所示，滚动支撑机构26包括：可摆动臂52，其通过支撑轴50安装在可动压盘24上以绕该支撑轴50进行摆动运动；轮子54，其安装在可摆动臂52的端部，处于沿图4中的箭头X1所示方向更加靠近固定压盘18的位置，而且该轮子保持与底座16滚动接触；以及一对弹簧支承机构56，它们安装在可摆动臂52的端部上，处于沿图4中的箭头X2所示方向更加靠近端部框架22的位置。

支撑轴50由一对支撑板60可旋转地支撑，这一对支撑板60安装在可动压盘24的下表面上，且在支撑轴50和可摆动臂52之间插设有滑动轴承62。

可旋转地安装于可摆动臂52在箭头X1所示方向上的端部上的轮子54通过一对滚动轴承66而可旋转地支撑在安装于可摆动臂52上的螺栓64上。轮子54的下部从可摆动臂52的下表面稍向下突出，且该下部保持与底座16滚动接触。

每个弹簧支承机构56都包括：销65，其从可动压盘24的下表面向下突出；凸缘67，其固定到销65的下表面；以及弹簧(弹性件)68，其作用在凸缘67上。可动压盘24包括限定在其下表面上的一区域内的凹部24a，该凹部24a在销65周围延伸。在可摆动臂52的在箭头X2所示方向上的端部上安装有端部件70，该端部件具有向下敞开的空腔70a。销65延伸穿过孔70b，该孔70b限定在端部件70的上壁内，位于空腔70a上方。凸缘67具有下表面，在可摆动臂52处于基本水平的取向时，该下表面与可摆动臂52的下表面基本齐平。抵靠端部件70的上壁的下表面保持有多个薄垫片72。弹簧68介于垫片72和凸缘67之间。在端部件70的上壁的上表面上安装有止动件74。止动件74的上表面对着可更换抵接板76的下表面，该抵接板76安装在凹部24a的下表面上。止动件74如图5所示位于可摆动臂52在其横向方向上的中央。

弹簧68保持在压缩状态下，从而在正常情况下向上推压可摆动臂52的在箭头X2所示的方向上的端部。因为可摆动臂52由支撑轴50可枢转地支撑，所以可摆动臂52趋于绕支撑轴50作逆时针的角运动，从而将轮子54向下靠在底座16上。垫片72可取出地插入在端部件70的上壁的下表面和弹簧68之间。因此，可改变垫片72的数量，来调节弹簧68作用在凸缘67上的弹性力。

从支撑轴50到弹簧68的距离L2大于从支撑轴50到轮子54的距离L1。例如L2＝L1×2。绕支撑轴50的力矩被保持在平衡状态下。所有四个弹簧支承机构56中的弹簧68产生的弹性力与距离L2的乘积等于轮子54受到的来自底座16的反作用力与距离L1的乘积。因为距离L2大于距离L1，而且两个滚动支撑机构26中的每一个都具有两个弹簧支承机构56，从而每个弹簧68施加的力相对较小，因此每个弹簧68可具有相对较小的弹簧常数和尺寸。出于相同的原因，销65、凸缘67以及与它们相关的其他部件可具有相对较小的机械强度。

止动件74是可调节的，从而可改变端部件70的上表面与可动压盘24的下表面之间的间隙h。在制造滚动支撑机构26时，对止动件74加以调节，以使得间隙h具有预定的尺寸。如图4所示，假定可动模具14和可动压盘24的总重量为W1，而所有四个弹簧68的载荷为W2。在W1×L1≤W2×L2时，止动件74被压靠在可动压盘24的抵接板76上。在W1×L1＞W2×L2时，止动件74与抵接板76间隔开，从而使弹簧支承机构56进入操作状态。换言之，在可动压盘24朝向和远离固定压盘18快速运动时，弹簧支承机构56被保持为不操作。

弹簧68可由其他弹性构件替代，例如，空气减震器、成叠的碟形弹簧等。如果使用空气减震器，则可利用给定的压力控制装置来调节其内压，借此来改变空气减震器的弹性力。可动模具14和固定模具12具有不同的重量，这取决于待通过金属成型机成型的工件的类型。可根据所使用的可动模具14和固定模具12的重量来改变空气减震器的压力，从而改变其弹性力。

如图3和图5所示，端部件70垂直于可摆动臂52的主体部分52a延伸。如在图3的平面中看到的那样，可摆动臂52整体上大致呈T形。弹簧支承机构56布置在端部件70的相对端部附近的对称位置处，从而防止了可摆动臂52绕其沿着箭头X所示方向延伸的轴线不适当地顺时针或逆时针倾斜。如图5所示，可摆动臂52由弹簧支承机构56以良好平衡的方式支撑，并防止在顺时针和逆时针方向上倾斜。

如图2所示，两个滚动支撑机构26分别位于可动模具14和可动压盘24的组合重心G的两侧，处在对称位置。因此，可动压盘24被以良好平衡的方式支撑，并防止向左或向右倾斜。

如图6所示，每个轮子54都布置在可动模具14和可动压盘24的组合重心G的正下方，如在侧视图中所看到的那样。因为可摆动臂52在箭头X1所示的方向上延伸，所以轮子54可定位在该组合重心G的正下方，而不是定位在可动压盘24下方。轮子54从而能支撑整个可动模具14和可动压盘24，从而能防止产生不适当的力矩，并且还防止系杆20过度挠曲。

组合重心G有时难以精确确定。而且，可动模具14可能被替换为具有不同重量的另一可动模具。因此，每个轮子54可仅仅位于可动模具14下方的某处，如在侧视图中所见的那样。在以这样的方式定位时，轮子54能支撑整个可动模具14和可动压盘24。而且，轮子54防止了产生不适当的力矩，并且还防止了系杆20过度挠曲。具体而言，即使用另一可动模具替换可动模具14，轮子54也仍然能高度有效地防止系杆20过度挠曲。

可动模具14和可动压盘24的总重量中的大部分是由滚动支撑机构26承受的，而在系杆20上几乎没有施加任何载荷。因此防止了系杆20不适当地挠曲。因此，系杆20无需自身承受可动模具14和可动压盘24的总重量，只要系杆20的强度足以引导可动压盘24就足够了。

如图4所示，为了使轮子54承受可动模具14和可动压盘24的全部重量T1，作用在四个弹簧68上的载荷W2应表示为W2＝W1×L1/L2。因为这些弹簧68产生的弹性力与其被压缩程度成比例，从而例如其弹簧常数可设置为使得在可摆动臂52处于水平状态时，施加的载荷为W2。

滚动支撑机构26通过弹簧68支承可动压盘24。因此，由于弹簧68的变形吸收了尺寸精确度的误差，所以轮子54和可摆动臂52可具有略低的尺寸精度。在轮子54磨损后，弹簧68的挠曲也会吸收轮子54的直径的变化。弹簧68的挠曲程度仅稍有变化，从而弹簧68支承可动压盘24的功能基本不受影响。因为轮子54在底座16上滚动，所以滚动支撑机构26能使可动压盘24在底座16上平滑运动。

如图6所示，缸28的杆28a以力F推压可动压盘24的后表面的中央区域。在现有技术的金属成型机中，因为可动压盘24在靠近可动压盘24下部的点P附近的位置处被支承，所以会产生绕该点P的力矩M，该力矩迫使可动压盘24绕点P转动。相反，通过根据本实施方式的金属成型机10，因为可动压盘24由定位在点P前方的轮子54支承，并且还因为轮子54位于组合重心G的正下方，所以绕点P产生的任何力矩M都足够小。

如上所述，通过根据本实施方式的金属成型机10，因为滚动支撑机构26的可摆动臂52由弹簧68弹性支撑，所以可摆动臂52能适当地支承可动压盘24和可动模具14，从而防止系杆20过度挠曲。滚动支撑机构26的轮子54使得可动压盘24能在底座16上平滑运动。如果可摆动臂52被设置为具有合适长度以将轮子54定位成沿箭头X1的方向远离可动压盘24，则轮子54还能承受较重的可动模具14的重量，从而防止产生不适当的力矩，并且还防止系杆20过度挠曲。

以下将描述使用这样构造的金属成型机10执行的金属模铸方法。

首先，使可动压盘24沿着箭头X1所示的方向在底座16上运动，直到可动压盘24抵靠固定模具12为止，从而形成型腔。

然后，从罐38浇注合适量的熔融铁材料(例如，球墨铸铁)，并通过浇口40将其浇注到型腔中。

在熔融铁材料自然冷却或强制冷却时，等到其保持与可动模具14和固定模具12接触的表面层已经固化为壳层后，使可动压盘24沿着箭头X2所示的方向移动一小段距离，以便使可动模具14与固定模具12分离，如图7所示。此时，熔融铁材料的表面层已经如上所述固化为壳层，从而熔融铁材料不会从可动模具14和固定模具12之间溅出。因为在熔融铁材料的表面层已经固化为壳层之后使可动模具14和固定模具12分离，所以防止了固定模具12和可动模具14相互咬住。而且，因为防止了系杆20过度挠曲，所以固定模具12和可动模具14在相互分离时被精确保持在同一高度。因此，能制造具有高尺寸精度的铸铁件，例如凸轮轴。

在根据现有技术的金属成型机中，因为可动压盘24在点P附近被支承，所以在固定模具12和可动模具14相互分离时，可动压盘24往往由于较重可动模具14的重量而受到逆时针力矩M，如图6所示。结果，在固定模具12和可动模具14相互分离时位于固化壳层内的仍然较软的熔融铁材料(例如呈凸轮轴形式)易于变形，例如向回翘曲。相反，根据本实施方式的金属成型机10没有这样的缺点。

可通过实验确定熔融铁材料的表面层固化为壳层的时间，或者基于从温度传感器等获得的温度信息来估计这一时间，或者可通过实验确定和根据温度信息估计两种方法来获得这一时间。

之后，在熔融铁材料完全固化后，沿着箭头X2所示的方向使可动压盘24充分移动，并将所制造的铸铁件取下。

尽管已经详细示出并描述了本发明的某一优选实施方式，但是应理解的是，在不偏离所附权利要求阐明的本发明范围的情况下，可对该实施方式做出各种改变和改型。

Claims (6)

1.一种金属成型机，该金属成型机包括：

固定模具(12)和可动模具(14)，它们被保持成彼此抵靠从而一起限定型腔；

固定压盘(18)，其固定地安装在底座(16)上，所述固定模具(12)由所述固定压盘(18)保持；

端部框架(22)，其通过至少一个系杆(20)联接到所述固定压盘(18)，所述端部框架(22)固定地安装在所述底座(16)上；

可动压盘(24)，其可在由所述系杆(20)引导的同时在所述固定压盘(18)和所述端部框架(22)之间运动，所述可动模具(14)由所述可动压盘(24)保持；以及

滚动支撑机构(26)，其将所述可动压盘(24)支撑在所述底座(16)上，

其中，所述滚动支撑机构(26)还包括：

可摆动臂(52)，其可绕安装在所述可动压盘(24)上的支撑轴(50)摆动；

轮子(54)，其布置在所述可摆动臂(52)的较所述支撑轴(50)靠近所述固定压盘(18)的一部分上，且被保持为与所述底座(16)滚动接触；以及

弹性构件(68)，其布置在所述可摆动臂(52)的较所述支撑轴(50)靠近所述端部框架(22)的一部分上，所述弹性构件(68)介于所述可动压盘(24)的一部分和所述可摆动臂(52)之间，用于沿着一方向施加弹性力，以使所述轮子(54)下降成靠着所述底座(16)。

2.根据权利要求1所述的金属成型机，其中，在侧视图中观看时，所述轮子(54)布置在所述可动模具(14)和所述可动压盘(24)的组合重心的正下方。

3.根据权利要求1所述的金属成型机，其中，在侧视图中观看时，所述轮子(54)布置在所述可动模具(14)的下方。

4.一种在金属成型机上模铸熔融材料的方法，该金属成型机包括：

固定模具(12)和可动模具(14)，它们被保持成彼此抵靠从而一起限定型腔；固定压盘(18)，其固定地安装在底座(16)上，所述固定模具(12)由所述固定压盘(18)保持；端部框架(22)，其通过至少一个系杆(20)联接到所述固定压盘(18)，从而所述端部框架(22)被固定地安装在所述底座(16)上；可动压盘(24)，其可在由所述系杆(20)引导的同时在所述固定压盘(18)和所述端部框架(22)之间运动，所述可动模具(14)由所述可动压盘(24)保持；以及滚动支撑机构(26)，其将所述可动压盘(24)支撑在所述底座(16)上，其中，所述滚动支撑机构(26)还包括：可摆动臂(52)，其可绕安装在所述可动压盘(24)上的支撑轴(50)摆动；轮子(54)，其布置在所述可摆动臂(52)的较所述支撑轴(50)靠近所述固定压盘(18)的一部分上，从而所述轮子(54)被保持为与所述底座(16)滚动接触；以及弹性构件(68)，其布置在所述可摆动臂(52)的较所述支撑轴(50)靠近所述端部框架(22)的一部分上，所述弹性构件(68)介于所述可动压盘(24)的一部分和所述可摆动臂(52)之间，用于沿着一方向施加弹性力，以使所述轮子(54)下降成靠着所述底座(16)，所述方法包括以下步骤：

使所述可动压盘(24)沿着一个方向运动，以使所述可动模具(14)与所述固定模具(12)形成抵接，从而形成所述型腔；

将熔融铁材料浇注到所述型腔中；

在浇注的熔融铁材料的被保持为靠着所述可动模具(14)和所述固定模具(12)的表面层冷却并固化成壳层时，使所述可动压盘(24)沿相反方向运动，从而分离所述可动模具(14)和所述固定模具(12)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在侧视图中观看时，所述轮子(54)布置在所述可动模具(14)和所述可动压盘(24)的组合重心的正下方。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，在侧视图中观看时，所述轮子(54)布置在所述可动模具(14)的下方。

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