CN101468389B - 模制金属材料的注射装置中的压注缸 - Google Patents

Abstract

模制金属材料的注射装置防止熔融金属材料在缸体内紧密安装缸衬时从缸体和喷嘴件之间泄漏。该装置的压注缸包括：圆柱形缸体，在前端开口中有第一安装部分和更大直径的第二安装部分，在缸体顶部区域形成输送开口；圆柱形缸衬，法兰形成在其前端圆周上，输送孔形成在其顶部区域的预定位置，缸衬在从开口侧插进缸体后通过热膨胀与缸体内表面紧密接触将法兰安装到第一安装部分，输送孔和开口处于同一位置；圆柱形喷嘴件，在末端有喷嘴，在后端圆周上有安装到第二安装部分的法兰，法兰后端面与缸衬法兰前端面接触；围绕喷嘴件圆柱形部分的连接圈，其后端面与喷嘴件前端面接合并用螺栓紧固到缸体开口前端面，喷嘴件和缸体用插在之间的缸衬法兰彼此紧固。

Description

模制金属材料的注射装置中的压注缸

技术领域

本发明涉及一种模制金属材料的注射装置中的压注缸，其中熔融金属材料通过使用柱塞从前喷嘴被注射进模具内。 

背景技术

现有的用来模制金属材料的注射装置被分为螺钉型和柱塞型。两种类型都具有基本构造几乎一样的压注缸，仅在熔化和注射金属材料的方式上存在差别。 

螺钉型注射装置具有缸体，该缸体具有在其前端连接的喷嘴件和在其后顶部形成的输送开口。从所述输送开口充入的粉末金属材料，被加热到熔化状态，之后它通过螺钉转动到达缸体的前部。通过使螺钉后退，熔融材料在缸体的前部得到测量(堆积)，然后通过使螺钉前进将熔融材料从前喷嘴注射进模具。(见国际专利公开No.WO90/09251) 

一些柱塞型注射装置具有在内部熔化并储存大量金属材料的缸体。通过使柱塞后退，一部分熔融金属材料在缸体的前部得到测量(堆积)，之后通过使柱塞前进将金属材料从喷嘴注射出去。在其它的一些装置中，金属材料在熔炉或者其它单元中被熔化，之后被输送进缸体。在这种熔化输送方法中，输送开口形成在缸体的前部的顶侧。 

因为金属材料需要高于它们的液相线的温度来熔化(例如，对镁合金为595℃或以上)，压注缸的相关部件是由具有优良高温强度的高强度钢产品制成。为了改进缸体内表面的耐磨性能，因为螺钉在此前后移动，一些缸体具有在其中插入的缸衬，其由具有的耐磨性能比钢产品的更高的合金制成。(见日本专利申请No.2004-50248) 

用来将缸衬连接到缸体内侧的可行方法包括冷缩配合，以及紧配合，其中缸衬在室温被插入，之后通过热膨胀与缸的内表面进行紧密接触。在另一个可行方法中，当缸衬的内表面在重复模制后发生磨损时，缸衬的内表面被磨光，以增加内径。然后选择与内径对应的螺钉或柱塞进行连续作 业。在冷缩配合的情况，缸衬难以拉出。因此在磨损得超出使用极限时，缸体和缸衬都得用新的更换。 

对于紧配合的情况，制成缸衬的材料其热膨胀系数比缸体材料的高。缸衬在室温时被插进缸体，然后在开始成型时通过加热而与缸体一起发生膨胀，由于它们的热膨胀系数的不同，从而缸衬与缸的内表面变得紧密接触。换句话说，当两个件冷却到室温时，热膨胀消失，它们重新恢复它们的原始尺寸，这就利于将缸衬拉出。这具有经济利益，即在内表面的磨损达到使用极限时，缸衬能够被取下，而且新的缸衬能够插进缸体内使用。 

缸衬和缸的内表面之间的紧密接触是基于它们各自材料的热膨胀系数的差异。由此如果缸的内径和缸衬的外径具有特别大的公差，不充分的接触能够产生间隙。同时，太小的公差使得在热膨胀之前缸衬插进缸体如此之紧，以至于两个件经受不必要的热膨胀应力。在每次模制时注射压力的应用也导致耐用性的降低，很容易地就缩短了压注缸的寿命。 

在螺钉型装置中，其中输送开口形成在缸体的后部，金属材料仍待被熔化并且在输送开口附近时处于固态。这意味着没有熔融金属材料从输送开口的周围渗进缸衬和缸体内表面之间。在柱塞型装置中，另一方面，输送开口被布置在前部的顶端来熔化并输送金属材料。因此熔融金属材料由于注射压力能够从输送开口的周围渗进缸衬和缸体内表面之间，并且从缸体和喷嘴件之间的接触表面发生泄漏。为此，缸体和喷嘴件在它们的接触表面之间彼此用密封环连接。由于产生密封用的塑性变形，这个密封环趋于退化并需要在每次维修缸体、缸衬、喷嘴、柱塞等时进行更换。 

发明内容

为了解决前述缸衬在通过紧配合被连接到缸体内侧时发生的问题，实现了本发明。因此，本发明的一个目的是提供一种模制金属材料用的注射装置中的新的压注缸，它能够防止熔融金属材料的泄漏，即使它的缸衬是紧配合的，于是缸衬的前端和喷嘴件的后端都被安装到缸体前端中的开口，而且缸衬通过喷嘴件被安装到缸体。另一个目的是提供一种模制金属材料的注射装置中的新的压注缸，其不需要密封环。 

本发明涉及一种模制金属材料的注射装置中的压注缸，包括下述部件： 

圆柱形的缸体，在其前端的开口中具有第一安装部分和更大直径的第 二安装部分，在缸体的顶部区域中形成输送开口； 

圆柱形的缸衬，形成在缸衬前端的圆周上的法兰，形成在缸衬顶部区域的预定位置中的输送孔，在缸衬从所述开口侧插进缸体后，通过热膨胀所述缸衬与缸体的内表面紧密接触，所述法兰被安装到第一安装部分，而且所述输送孔和输送开口位于同一位置； 

圆柱形的喷嘴件，其在它的一个末端具有喷嘴，在它的后端圆周上具有法兰，所述法兰被安装到第二安装部分，于是所述法兰的后端面与缸衬法兰的前端面接触；和 

围绕喷嘴件的圆柱形部分布置的连接圈，所述连接圈的后端面与喷嘴件的前端面接合并用螺栓紧固到缸体开口的前端面，由此，喷嘴件和缸体用插在两者之间的缸衬法兰彼此紧固。 

按照本发明的压注缸还具有以下方面：所述缸体由高强度钢产品制成，该钢产品在金属材料的液相温度及以上具有良好的高温强度；所述缸衬由钴合金制成，该钴合金的热膨胀系数大于钢产品的热膨胀系数；以及所述缸体的内径与缸衬之间的外径的配合公差这样进行设定，即两者之间的配合在热膨胀之前或者是松配合或者是过渡配合，在热膨胀之后是紧配合。 

按照本发明的压注缸还具有以下方面：所述缸衬通过锁紧件被定位，于是所述输送开口和所述输送孔处于同一位置，所述锁紧件跨过缸衬法兰的边缘与缸体第一安装部分的开口边缘之间的边界进行布置，由此缸衬的输送孔和输送开口被保持在同一位置。 

按照本发明的压注缸还具有以下方面：所述喷嘴件具有围绕喷嘴件法兰的后端面中的开口形成并与该开口同心的环形突起；所述环形突起围绕缸衬的前端面中的开口与其接触。 

按照本发明的压注缸还具有以下方面：围绕喷嘴件的后端的法兰具有这样的厚度，当所述法兰被安装进缸体的开口中时，法兰前端面从缸体开口的前端面突出；所述法兰前端面的突出在所述开口的前端面与连接圈的后端面之间产生紧固间隙。 

按照本发明，所述缸衬的法兰和喷嘴件的法兰被安装到缸体前端中的开口，于是缸衬的前端和喷嘴件的后端彼此接触。所述喷嘴件还通过连接圈和螺栓被压靠在缸体上。因此缸衬的法兰能够压紧接触第一安装部分的 支持面，由此喷嘴件被连接到缸体，缸衬被固定到缸体。此外，螺栓对连接圈的紧固力通过喷嘴件集中作用在缸衬的法兰上。因此，在缸体的开口内的所述固定和连接能够没有间隙地紧密地实现，即使在没有密封件的情况下，这使得即使在紧配合下防止熔融材料在缸体和喷嘴件之间的泄漏成为可能。 

仅仅通过螺栓将所述连接圈紧固到缸体，能够使所述喷嘴件连接到缸体和缸衬固定到缸体。这就没有必要使用螺栓来将缸衬固定到缸体开口中的安装部分的支持面，而且没有必要在缸衬的法兰中制造螺栓孔。这还便利缸衬的更换。缸衬的法兰没有任何趋向产生泄漏间隙的螺栓孔。如果有的话，从输送开口和输送孔之间的边界进入缸衬和缸的内表面之间的熔融金属材料，也不会从这样的螺栓孔泄漏出去。 

所述喷嘴件的法兰的前端面(所述连接圈与其接触的表面)从缸体的前端面突出，形成在所述法兰后端面上的环形突起进入缸衬的前端面并与之接触。由于这样的连接方式，所述连接圈被保持与缸体的前端面不接触。因此，所述紧固力集中作用在缸衬上，增加了所述环形突起的接触表面和缸衬的前端面之间的表面压力，而且通过延伸增加了喷嘴件的法兰和第二安装部分的支持面之间的表面压力。由此在没有插入密封件的情况下，能够长时间内防止熔融材料的泄漏。 

所述公差这样进行设定，即所述缸体的内径和缸衬的外径之间的配合在热膨胀之前或者是松配合或者是过渡配合，在热膨胀之后是紧配合。因此由于热膨胀作用力在没有增加相互干涉的情况下能够实现紧密接触，从而缸体内表面和缸衬之间不会产生熔融材料能够渗进去的间隙。这，结合缸衬和喷嘴件到缸体前端的固定与连接，使得用更高的可靠性防止熔融材料从缸体和喷嘴件之间的泄漏成为可能。 

附图说明

图1是按照本发明的模制金属材料的注射装置中压注缸的纵向截面图； 

图2是缸体的前端的纵向截面图，其中缸衬和喷嘴件用虚线表示； 

图3是缸体前端的前视图；和 

图4是缸衬和喷嘴件与其连接的缸体的前端的纵向截面图。 

具体实施方式 

在图1-4中，参考序号1指示压注缸，它被水平地放置在没有画出的基础上，缸体11的后端穿过并固定在保持板12。缸体11在它的圆周上具有加热装置。参考序号2指示材料的熔化及存储单元，其布置在缸体11的前部。 

缸体11由汽缸组成，在它的前端开口A处具有第一安装部分14和第二安装部分16。缸衬13的法兰13a被安装到第一安装部分14，喷嘴件15的法兰15b被安装到第二安装部分16。输送开口17形成在缸体11的前部顶侧。正如所述的，缸衬13穿过该缸体。该缸衬13的内壁形成缸孔，柱塞18被插进该缸孔以能够从缸孔的后端往复运动到喷嘴件15的后端内侧。 

缸衬13由圆柱形件制成，在其前端的圆周上形成有法兰13a。输送孔13b形成在圆柱形件的预定位置。当缸衬13穿过并固定到缸体11时，输送孔13b和形成在缸体11内的输送开口17成为同一位置。 

该缸衬13在室温下从缸体11的前端开口A插入，使输送孔13b直接向上，直到法兰13a进入第一安装部分14的内部。为了定位，锁紧销13a’被塞入销孔内，该销孔穿过在所述法兰的边和第一安装部分的开口边缘之间的边界而形成，由此输送孔13b和输送开口17被保持在同一位置。被插入的缸衬13由于热膨胀与缸体11的内表面成为紧配合，而与其紧密接触。 

喷嘴件15具有圆柱形的本体，喷嘴15a在它的一末端，法兰15b在它的后端圆周上。环形的突起15c与法兰15b的后端面B中的开口同心，该突起围绕所述开口向外突出。所述法兰具有这样的厚度，即当该法兰被安装到缸体11的开口中的第二安装部分16时，法兰15b的前端面从缸体的前端面D突出。用于与法兰15b的前端面接合的连接圈19被安装到喷嘴件的圆柱形本体的圆周上。 

为了连接该喷嘴件15，缸衬13被插入并安装进缸体11，之后，喷嘴件15的法兰15b被安装到第二安装部分16，于是法兰15b的后端面B上的环形突起15c与缸衬13的法兰13a的前端面C接触。然后连接圈19与法兰15b的前端面接合并用螺栓20被紧固到缸体，由此，法兰15b被连接到缸体11的前端D。因为喷嘴件15和缸体11用插在两者之间的缸衬13的法兰13a彼此连接，螺栓20对连接圈19的紧固力通过喷嘴件15的后端集中作用在缸衬13的法兰13a上。因此喷嘴件和缸衬没有间隙地紧紧连接在缸体11的开口A内。 

喷嘴件15与缸体11的前述连接还通过螺栓20将缸衬13和喷嘴件15固定到缸体11。这就不需要螺栓将法兰13a固定到第一安装部分14的支持面14a，而且也不需要在法兰13a中制作螺栓孔。此外，法兰13a和支持面14a之间的接触表面，以及喷嘴件15的后端面B上的环形突起15c与缸衬13的法兰13a的前端面C之间的接触表面，都没有熔融材料可以进去的间隙。由此，即使缸体11的内壁和缸衬13的外圆周之间存在间隙而且熔融金属材料渗进了该间隙，熔融金属材料也会被法兰13a和支持面14a之间的紧密接触阻挡，而不会从缸体11和喷嘴件15之间泄漏。 

在前述连接中，喷嘴件15的法兰15b的后端面B上的环形突起15c与缸衬13的法兰13a的前端面C接触。法兰15b的前端面从缸体11的前端面D突出。与法兰15a接合的连接圈19在缸体11的前端面D产生间隙，不与缸体11的前端面接触。这将螺栓20的紧固力集中作用在缸衬13上，在环形突起15c的接触表面上增加表面压力，并且通过延伸，增加法兰13a和安装部分的支持面14a之间的表面压力。这些接触表面之间的紧密接触由此进一步提高，使得在没有插入密封件的情况下长时间内防止熔融材料的泄漏成为可能。 

缸体11优选地由高强度钢制成，这种钢在金属材料的液相温度及以上(比如镁合金，大约595℃)具有优良的高温强度，比如SKD61。缸衬13优选由钴合金制成，所述钴合金的热膨胀系数比钢产品的高，比如钨铬钴合金(TM)。给定缸体的内径为 ，缸衬的外径为 ，两者之间的配合优选为H7/g6(松配合)或H7/h6(过渡配合)。这个范围降低了缸体和缸衬之间因热膨胀引起的相互干涉的效果，而防止了熔融金属材料渗进两者之间的接触表面。比前述范围更紧的配合是不需要的，因为在两个件上会由于过多的热膨胀产生不必要的压力，由此在每次模制金属材料时产生的注射压力会导致耐用性方面的问题。 

Claims (4)

1.一种模制金属材料用的注射装置中的压注缸，包括：

缸体，在其前端的开口中具有第一安装部分和更大直径的第二安装部分，在缸体的顶部区域中形成有输送开口；

圆柱形的缸衬，缸衬法兰形成在所述缸衬前端的圆周上，输送孔形成在所述缸衬顶部区域的预定位置，在所述缸衬从所述开口侧被插进缸体后，所述缸衬通过热膨胀与缸体的内表面紧密接触，于是所述缸衬法兰被安装到第一安装部分，所述输送孔和输送开口处于同一位置；

圆柱形的喷嘴件，具有：

在其一末端的喷嘴，

在其后端圆周上的喷嘴件法兰；以及

环形突起，与喷嘴件法兰的后端面中的开口同心并围绕所述开口形成；和

围绕所述喷嘴件的圆柱形部分布置的连接圈，所述连接圈的后端面与喷嘴件的前端面接合并用螺栓被紧固到缸体开口的前端面，于是所述喷嘴件和缸体用插在两者之间的缸衬法兰彼此紧固在一起，

其中当喷嘴件法兰被安装到第二安装部分时，喷嘴件法兰的后端面中除环形突起以外的区域在喷嘴件法兰的后端面和缸衬法兰的前端面之间具有第一间隙，在喷嘴件法兰的后端面和第二安装部分的底面之间具有第二间隙，使得环形突起与缸衬法兰的前端面接触，并且通过连接圈被紧固到缸体，环形突起利用高表面压力接触到围绕缸衬法兰前端面的开口的部分，从而使第一间隙和第二间隙变窄，以紧密密封环形突起与围绕缸衬法兰前端面的开口的部分的接触表面。

2.如权利要求1所述的模制金属材料用的注射装置中的压注缸，其中：所述缸体由高强度钢产品制成，该钢产品在金属材料的液相温度及以上具有良好的高温强度；所述缸衬由钴合金制成，该钴合金的热膨胀系数大于钢产品的热膨胀系数；以及所述缸体的内径与缸衬的外径之间的公差设定为，两者之间的配合在热膨胀之前或者是松配合或者是过渡配合，在热膨胀之后是紧配合。

3.如权利要求1所述的模制金属材料用的注射装置中的压注缸，其中所述缸衬通过锁紧件被定位，于是所述输送开口和所述输送孔处于同一位置，所述锁紧件跨过缸衬法兰的边缘与缸体第一安装部分的开口边缘之间的边界进行布置，由此缸衬的输送孔和输送开口被保持在同一位置。

4.如权利要求1所述的模制金属材料用的注射装置中的压注缸，其中围绕喷嘴件的后端的喷嘴件法兰具有的厚度使得，当所述喷嘴件法兰被安装进缸体的开口中时，喷嘴件法兰前端面从缸体开口的前端面突出；并且所述喷嘴件法兰前端面的突出在缸体的所述开口的前端面与连接圈的后端面之间产生紧固间隙。

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