CN108907142B - 一种铜转子无抽芯真空压铸模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够用于生产长铁芯铜转子的铜转子无抽芯真空压铸模具,该模具将动模板与抽芯滑块加工成一体,取消抽芯滑块结构,利用锲形结构设计和合理的公差设计,有效解决长铁芯转子的偏心问题,同时将铸件型腔作为第一抽真空系统,将铸件型腔外部的模具空间作为第二抽真空系统,利用第二抽真空系统将模具配合间隙、顶出系统及铸件型腔泄漏的气体抽出,有效实现了铸件型腔的真空度,使压铸后的铜转子具有较好的同心度,实现该类铜转子的真空压铸工艺生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜转子无抽芯真空压铸模具,属压铸模具领域。
背景技术
铜优异的导电性能、优异的导热性能,及高压铸造具有成型周期短、生产效率高、环境友好等优点,使得铸铜转子随着电机能效政策的推行而在高效电动机中得到广泛应用。但由于铜的熔点高(铜的熔点1083.4℃),压力铸造铜转子的浇注温度更高,导致模具温度远比铝压铸要高,特别是长铁芯转子,其用铜量大,在10kg以上,在压射瞬间,模具温度瞬间可以达到800℃以上,导致在开展真空技术研发时,发现常规的密封胶条(使用温度在300℃以下)无法满足铜转子高温压铸的需求。同时由于铜转子压铸属于镶嵌件压铸,模具结构需要设计为有抽芯滑块的方式实现压铸条件下模具抱紧转子铁芯,压铸后离开铁芯,有利于铸件的顺利取出,顶出距离长的特点,使得模具结合面多,密封面积增加,抽芯滑动结构上下运动频繁,密封材料磨损严重,给真空压铸技术的实施造成极大困难。此外,转子铁芯较长,采用常规的转子压铸模具的抽芯滑块结构,放置铁芯的中模镶块由上哈夫块和下哈夫块组成,其上哈夫块安装在抽芯滑块上,由油缸带动抽芯滑块和上哈夫块上下运动,同时在合模状态下,油缸压力向下辅助压紧上哈夫块以克服压射过程中的胀型力将上哈夫胀开,但由于油缸通过连接头安装在抽芯滑块上,安装位置考虑上哈夫块运动时零件重心平稳,一般设计在中心稍微靠近分型面位置。作用力集中在安装位置,当转子铁芯长度较长时,如中主轴转子长度达到200m以上时,由于在分型面有静模锁紧,导致对上哈夫块尾部的压力不足,模具胀型力大于油缸作用在上哈夫块尾部的压力,导致上哈夫块形成远端翘起,与压铸机水平面成倾斜的情况,造成转子铁芯靠近分型面部分向下偏,而靠近动模部分向上偏,生产出的转子中心不在一个水平上,同心度差,影响客户的使用,严重时造成转子无法校正而报废。
因此,铜转子真空压铸技术必须解决上述技术难点,开发出适合长转子镶嵌件的真空压铸模具及高排气能力的真空压铸装置及压铸技术。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术难点,本发明的目的是提供一种能够用于生产长铁芯铜转子的真空压铸模具,实现该类铜转子的真空压铸工艺生产。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:
一种铜转子无抽芯真空压铸模具,包括动模板、安装在动模板上的动模压板、与动模板相对应设计的静模板、安装在动模板上的动模镶块、与动模板连接安装在动模板上的上哈夫块和下哈夫块、安装在静模板上的静模镶块和压室,所述上哈夫块和下哈夫块中间放置带假轴的铜转子铁芯,其特征在于,所述上哈夫块和下哈夫块为锲形结构,在上哈夫块和下哈夫块与动模板连接处分别设计一个梯形滑槽,梯形滑槽里分别安装上锲形块和下锲形块。
所述铜转子铁芯一端紧贴动模镶块,另一端在动模板和静模板合模后与设置在静模板上的静模镶块紧密贴合。
本发明中,所述上哈夫块和下哈夫块的锲形结构与动模板的结合面为圆锥面,圆锥面与模具中轴线呈5°~30°;滑槽底面与中轴线间保持相同的角度。圆锥面的延长线顶角位于动模镶块一侧。
本发明所述的梯形滑槽的起始端设置于动模镶块一侧,梯形滑槽的加工长度小于上哈夫块和下哈夫块长度。
梯形滑槽的起始端设置为开放式,梯形滑槽的末端为封闭式,上锲形块和下锲形块分别安装在梯形滑槽内,在所述梯形滑槽的起始端分别安装上限位块和下限位块,锲形块与限位块的长度之和小于梯形滑槽的长度,因此使得限位块与锲形块之间留有滑动距离,上锲形块和下锲形块只能在梯形滑槽中运动。
上述所述的限位块与锲形块之间的滑动距离设定根据产品长度变化调节,范围取值10~50mm。需要说明的是,本发明所述的限位块是上限位块和下限位块的总称,所述的锲形块是上锲形块和下锲形块的总称。
所述上限位块和下限位块分别采用螺钉固定在上哈夫块和下哈夫块上。
所述上锲形块和下锲形块分别通过螺钉固定于动模板上。
所述动模镶块上设置动模铜环凹槽,所述静模镶块上设置静模铜环凹槽,所述铜转子铁芯上设置若干通槽,动模铜环凹槽、静模铜环凹槽与通槽连通形成铸件型腔。
所述动模板上端设置动模排气块,静模板上端设置静模排气块,动模排气块和静模排气块之间形成排气间隙;静模排气块底部设置静模排气通道,静模排气通道的上端与动模排气块和静模排气块之间的排气间隙及与设置在静模排气块顶部的第一抽真空管道与外部真空机连通,所述静模铜环凹槽外设置排气道连通到静模排气通道,将铜转子型腔与排气系统连为一体。所述第一抽真空管道用于型腔气体抽出,使型腔达到理想真空度。
所述压室安装在静模镶块下端并延伸到静模板后面,压室末端处设有一浇料口。
所述静模镶块的下端设置流道,所述铸件型腔通过所述流道与压室连通。
所述动模板与动模压板之间形成一个空腔,在动模板顶部设置第二抽真空通道连通到空腔,外侧与真空机连接。所述第二抽真空管道用于抽出模具空腔及顶出系统可能带入的气体,防止这些气体进入铸件型腔。
所述真空压铸模具还包括顶杆,所述顶杆穿过动模板和动模镶块的中部,顶杆前端插入到假轴后端的孔中,在顶杆与动模压板外侧连接处设置压板,压板上采用带密封圈的压板密封结构进行密封,密封结构的密封槽设置于压板内侧。
所述真空压铸模具的顶杆,根据产品设计,一般包括中心顶假轴的顶杆,也包括顶其他部件时设计的小顶杆和顶出板等结构,统称为顶出系统。
所述动模压板与动模板之间的空腔外侧设置一环形密封槽作为动模压板密封结构,将外界空气隔绝在密封槽之外。
优选地,本发明在动模镶块背面设置带环形密封圈的环形密封槽作为动模镶块密封结构,实现动模镶块与动模板之间的密封;同时在动模排气块与动模板之间设置有一沿外形的带密封条的密封槽作为动模排气块密封结构,用于密封动模板和动模排气块。同样地,在静模排气块与静模板之间设置有一沿外形的带密封条的密封槽作为静模排气块密封结构,用于密封静模板和静模排气块。
本发明在静模镶块背面设置带环形密封圈的环形密封槽作为静模镶块密封结构,实现静模镶块与静模板之间的密封。
此外,本发明还在静模板和压室之间设置带环形密封圈的环形密封槽作为压室密封结构,实现压室与静模板之间的密封。
更优选地,在动模板与静模板之间的分型面上设置有一带密封条的分型面密封结构,所述分型面密封槽设置在静模排气块、静模镶块和压室外侧静模板上。
本发明的动模镶块密封结构、分型面密封结构、动模排气块密封结构、静模镶块密封结构和静模排气块密封结构将铜转子型腔密封成一个密闭空间,通过静模排气块后端的排气管道与真空机连接。
所述动模镶块密封结构、动模排气块密封结构、静模排气块密封结构、静模镶块密封结构、压室和静模板之间的密封结构和分型面密封结构将铸件型腔、压室密封,通过第一抽真空管道抽真空,真空启动时,压室中的气体随着静模镶块上的流道进入静模铜环凹槽,与来自动模铜环凹槽和铜转子铁芯通槽中的气体一起进入静模镶块通道,再流入排气块通道,进入真空管道被抽出,使型腔保持高的真空度。所述动模压板密封结构、动模镶块密封结构、静模镶块密封结构和压板密封结构将铸件型腔之外的模具空间密封为一个空间,通过第二抽真空管道抽出,真空开启时,铸件型腔密封结构外的模具配合面、螺丝孔等气体通过模具配合面、假轴中间的通孔流入动模空间,通过第二抽真空管道被抽出,使铸件型腔外的模具空间保持高的真空度,同时可以有效将运动的顶杆系统密封受损或是铸件型腔密封结构密封不足时气体泄漏的气体,辅助通过第二抽真空管道抽出,有效防止外界气体通过顶出系统进入到铸件型腔,同时作为铸件型腔的辅助抽真空通道。
上述密封结构将模具空间密封为铸件型腔和铸件型腔外空腔两个密封空间,分别通过第一抽真空管道和第二抽真空管道与真空机连通。
本发明所述铜转子无抽芯真空压铸模具工作原理为:
(1)将套在假轴上的铜转子铁芯整体放入上哈夫块和下哈夫块中间,同时推动套在假轴上的铜转子铁芯到与动模镶块对应的配合位置;
(2)压铸机合模时通过压铸机压力推动上哈夫块和下哈夫块运动到与动模镶块紧密配合,滑动距离紧邻上限位块和下限位块,抱紧铜转子铁芯,模具处于合模状态;
(3)所述铜转子铁芯通过压铸使金属铜液填充动模铜环凹槽、静模铜环凹槽和与之连通的铜转子铁芯上设置的若干通槽后成形铜转子;
(4)模具开模顶出铜转子时,通过顶杆顶假轴,假轴运动带动铜转子向外运动,铜转子运动时通过铜转子与上哈夫块和下哈夫块之间的摩擦力带动上哈夫块和下哈夫块向外运动,上哈夫块和下哈夫块向外沿着上锲形块和下锲形块运动,运动到上限位块和下限位块顶到上锲形块和下锲形块,滑动距离在远离上限位块和下限位块的位置,运动到上哈夫块和下哈夫块内侧离开铜转子,上哈夫块和下哈夫块停止运动;顶杆继续顶出带假轴的铜转子,完成顶出。如此往复完成长铁芯铜转子的生产。第一和第二抽真空管道,在压铸过程中同时接收压铸机信号开启抽真空动作,持续压射结束。
本发明与现有抽芯技术相比,具有以下优点:
(1)针对长铁芯转子采用抽芯结构时,由于油缸通过连接到抽芯滑块结构中心作用于上哈夫块,作用力集中在中心区域,其对上哈夫块的作用力较弱,靠近分型面部分在合模时静模与抽芯滑块间有锁紧结构,保证了上哈夫块靠近分型面这段有锁紧力,而靠近动模镶块这段靠油缸间接作用力压紧,导致压射过程中的胀型力将上哈夫块靠近动模镶块段向上胀开,造成铜转子出现动模侧和静模侧中心不在一个水平线上,转子圆周运动时运行不平稳,偏心运转。本发明较好地解决了上述技术问题,将动模板与抽芯滑块加工成一体,取消抽芯滑块结构,利用锲形结构设计的上哈夫块和下哈夫块与动模板间用圆锥面配合,增大了上哈夫块的受力面积,通过合理的公差设计,有效通过动模板硬配合锁紧上哈夫块和下哈夫块,使上哈夫块和下哈夫块在压射过程始终抱紧铜转子铁芯,使压铸后的铜转子具有较好的同心度。
(2)将动模板与抽芯滑块加工成一体,取消抽芯滑块结构,模具装配面积大大减少,在动模板和静模板之间设计密封后,相当于将配芯模具放置于一个密闭空间,有利于真空压铸密封结构设计和抽真空系统设计,大大减少了真空密封设计的困难;
(3)采用型腔抽真空与顶出系统抽真空两条单独真空管道的抽真空设计方案,不仅提高了型腔真空抽气能力,同时有效防止顶出系统滑动带入的气体进入铸件型腔。
本发明的无抽芯真空压铸模具技术不仅解决了长转子压铸偏心问题,同时实现了长转子的真空压铸技术的开发。该模具具有结构简单,操作方便,避免了产品偏心,提高了生产效率,降低生产成本的优点。
本发明可以广泛用于纯铜转子及黄铜转子等铜合金转子的真空压铸工艺生产,同时可用于具有深腔结构和镶嵌件的其他铸件的真空压铸技术。
附图说明
图1是本发明铜转子无抽芯真空压铸模具合模状态主视剖面结构示意图。
图2为上哈夫块和下哈夫块立体结构示意图。
图中,1-动模板、2-下锲形块、3-动模压板密封结构、4-下限位块、5-动模镶块、6-动模压板、7-压板、8-顶杆、9-压板密封结构、10-动模镶块密封结构、11-空腔、12-第二抽真空管道、13-上限位块、14-上锲形块、15-铜转子铁芯、16-上哈夫块、17-动模排气块、18-分型面密封结构、19-第一抽真空管道、20-静模排气块、21-静模板、22-动模排气块密封结构、23-静模排气块密封结构、24-静模镶块密封结构、25-静模镶块、26-假轴、27-下哈夫块、28-压室、29-压室密封结构、30-动模铜环凹槽、31-静模铜环凹槽、32-通槽、33,34-梯形滑槽、35-静模排气通道、36-排气间隙,37-浇料口、38-流道、39-滑动距离。
具体实施方式
一种铜转子无抽芯真空压铸模具,包括动模板1、安装在动模板上的动模压板6、与动模板1相对应设计的静模板21、安装在动模板1上的动模镶块5、与动模板1连接安装在动模板1上的上哈夫块16和下哈夫块27、安装在静模板21上的静模镶块25和压室28,所述上哈夫块16和下哈夫块27中间放置带假轴26的铜转子铁芯15,上哈夫块16和下哈夫块27为锲形结构,在上哈夫块16和下哈夫块27与动模板1连接处分别设计一个梯形滑槽33,34(如图2所示),梯形滑槽里分别安装上锲形块14和下锲形块2,上锲形块14和下锲形块2分别通过螺钉固定于动模板1上。
铜转子铁芯15一端紧贴动模镶块5,另一端在动模板1和静模板21合模后与设置在静模板21上的静模镶块25紧密贴合;上哈夫块16和下哈夫块27的锲形结构与动模板1的结合面为圆锥面,圆锥面与模具中轴线呈10°;滑槽底面与中轴线间保持相同的角度,圆锥面的延长线顶角位于动模镶块5一侧。
梯形滑槽33、34的起始端设置于动模镶块5一侧,梯形滑槽33、34的加工长度小于上哈夫块16和下哈夫块27长度。梯形滑槽33、34的起始端设置为开放式,梯形滑槽33,34的末端为封闭式,上锲形块14和下锲形块2分别安装在梯形滑槽33,34的末端,在梯形滑槽33、34的起始端分别安装上限位块13和下限位块4,上限位块13和下限位块4分别采用螺钉固定在上哈夫块16和下哈夫块27上。锲形块与限位块的长度之和小于梯形滑槽33,34的长度,因此使得限位块与锲形块之间留有滑动距离39,上锲形块14和下锲形块2只能在梯形滑槽33、34中运动。
在动模镶块5上设置动模铜环凹槽30,静模镶块25上设置静模铜环凹槽31,铜转子铁芯15上设置若干通槽32,动模铜环凹槽、静模铜环凹槽与通槽连通形成铸件型腔。
动模板上端设置动模排气块17,静模板上端设置静模排气块20,动模排气块和静模排气块之间形成排气间隙36;静模排气块20底部设置静模排气通道35,静模排气通道35的上端与动模排气块17和静模排气块之间的排气间隙36及与设置在静模排气块20顶部的第一抽真空管道19与外部真空机连通,所述静模铜环凹槽外设置排气道连通到静模排气通道35,将铜转子型腔与排气系统连为一体。
压室28安装在静模镶块25下端并延伸到静模板21后面,压室末端处设有一浇料口37;所述静模镶块25的下端设置流道38,所述铸件型腔通过所述流道与压室28连通。
所述动模板与动模压板之间形成一个空腔11,在动模板1顶部设置第二抽真空通道12连通到空腔,外侧与真空机连接。
该真空压铸模具还包括顶杆8,顶杆穿过动模板1和动模镶块5的中部,顶杆前端插入到假轴26后端的孔中,在顶杆与动模压板外侧连接处设置压板7,压板上采用带密封圈的压板密封结构9进行密封,密封结构的密封槽设置于压板内侧。
所述动模压板6与动模板之间的空腔外侧设置一环形密封槽作为动模压板密封结构3,将外界空气隔绝在密封槽之外。
具体地,在动模镶块背面设置带环形密封圈的环形密封槽作为动模镶块密封结构10;在动模排气块与动模板之间设置有一沿外形的带密封条的密封槽作为动模排气块密封结构22;在静模排气块与静模板之间设置有一沿外形的带密封条的密封槽作为静模排气块密封结构23;在静模镶块背面设置带环形密封圈的环形密封槽作为静模镶块密封结构24;在静模板和压室之间设置带环形密封圈的环形密封槽作为压室密封结构29;在动模板与静模板之间的分型面上设置有一带密封条的分型面密封结构18。
下面结合附图说明本发明铜转子无抽芯真空压铸模具的使用方式,具体为:
(1)将套在假轴26上的铜转子铁芯15整体放入上哈夫块16和下哈夫块27中间,同时推动套在假轴26上的铜转子铁芯15到与动模镶块5对应的配合位置;
(2)压铸机合模时通过压铸机压力推动上哈夫块16和下哈夫块27运动到与动模镶块5紧密配合,滑动距离紧邻上限位块13和下限位块4,抱紧铜转子铁芯15,模具处于合模状态;
(3)所述铜转子铁芯15通过压铸使金属铜液填充动模铜环凹槽30、静模铜环凹槽31和与之连通的铜转子铁芯15上设置的若干通槽32后成形铜转子;
(4)模具开模顶出铜转子时,通过顶杆8顶假轴26,假轴26运动带动铜转子向外运动,铜转子运动时通过铜转子与上哈夫块16和下哈夫块27之间的摩擦力带动上哈夫块16和下哈夫块27向外运动,上哈夫块16和下哈夫块27向外沿着上锲形块14和下锲形块2运动,运动到上限位块13和下限位块4顶到上锲形块14和下锲形块2,滑动距离在远离上限位块13和下限位块4的位置,运动到上哈夫块16和下哈夫块27内侧离开铜转子,上下哈夫块停止运动;顶杆8继续顶出带假轴26的铜转子,完成顶出。如此往复完成长铁芯铜转子的生产。
Claims (8)
1.一种铜转子无抽芯真空压铸模具,包括动模板(1)、安装在动模板(1)上的动模压板(6)、与动模板(1)相对应设计的静模板(21)、安装在动模板(1)上的动模镶块(5)、与动模板(1)连接安装在动模板(1)上的上哈夫块(16)和下哈夫块(27)、安装在静模板(21)上的静模镶块(25)和压室(28),所述上哈夫块(16)和下哈夫块(27)中间放置带假轴(26)的铜转子铁芯(15),其特征在于,所述上哈夫块(16)和下哈夫块(27)为锲形结构,在上哈夫块(16)和下哈夫块(27)与动模板(1)的连接处分别设置一个梯形滑槽(33,34),梯形滑槽(33,34)里分别安装上锲形块(14)和下锲形块(2);
上哈夫块(16)和下哈夫块(27)的锲形结构与动模板(1)的结合面为圆锥面,
梯形滑槽(33,34)的起始端设置为开放式,梯形滑槽(33,34)的末端为封闭式,上锲形块(14)和下锲形块(2)分别安装在梯形滑槽(33,34)的末端,在梯形滑槽(33,34)的起始端分别安装上限位块(13)和下限位块(4);梯形滑槽(33,34)的起始端设置于动模镶块(5)一侧;
所述动模板(1)上端设置动模排气块(17),静模板(21)上端设置静模排气块(20),动模排气块(17)和静模排气块(21)之间形成排气间隙(36);静模排气块(20)底部设置静模排气通道(35),静模排气通道(35)的上端与动模排气块(17)和静模排气块(20)之间的排气间隙(36)及与设置在静模排气块(20)顶部的第一抽真空管道(19)与外部真空机连通,所述静模铜环凹槽(31)外设置排气道连通到静模排气通道(35),将铸件型腔与排气系统连为一体;所述动模板(1)与动模压板(6)之间形成一个空腔(11),在动模板(1)顶部设置第二抽真空通道(12)连通到空腔(1),外侧与真空机连接;
模具开模顶出铜转子时,通过顶杆(8)顶假轴(26),假轴(26)运动带动铜转子向外运动,铜转子运动时通过铜转子与上哈夫块(16)和下哈夫块(27)之间的摩擦力带动上哈夫块(16)和下哈夫块(27)向外运动,上哈夫块(16)和下哈夫块(27)向外沿着上锲形块(14)和下锲形块(2)运动,运动到上限位块(13)和下限位块(4)顶到上锲形块(14)和下锲形块(2),滑动距离在远离上限位块(13)和下限位块(4)的位置,运动到上哈夫块(16)和下哈夫块(27)内侧离开铜转子,上下哈夫块停止运动;顶杆(8)继续顶出带假轴(26)的铜转子,完成顶出,如此往复完成长铁芯铜转子的生产。
2.根据权利要求1所述的铜转子无抽芯真空压铸模具,其特征在于,所述圆锥面与真空压铸模具中轴线呈5°~30°,滑槽底面与中轴线间保持相同的角度,圆锥面的延长线顶角位于动模镶块(5)一侧。
3.根据权利要求1所述的铜转子无抽芯真空压铸模具,其特征在于,所述梯形滑槽(33,34)的加工长度分别小于上哈夫块(16)和下哈夫块(27)长度,所述锲形块与限位块的长度之和小于梯形滑槽(33,34)的长度。
4.根据权利要求1所述的铜转子无抽芯真空压铸模具,其特征在于,所述动模镶块(5)上设置动模铜环凹槽(30),所述静模镶块(25)上设置静模铜环凹槽(31),所述铜转子铁芯(15)上设置若干通槽(32),动模铜环凹槽(30)、静模铜环凹槽(31)与通槽(32)连通形成铸件型腔。
5.根据权利要求4所述的铜转子无抽芯真空压铸模具,其特征在于,所述压室(28)安装在静模镶块(25)下端并延伸到静模板(21)后面,压室(28)末端处设有一浇料口(37),所述静模镶块(25)的下端设置流道(38),所述铸件型腔通过所述流道(38)与压室(28)连通。
6.根据权利要求1所述的铜转子无抽芯真空压铸模具,其特征在于,所述真空压铸模具还包括顶杆(8),所述顶杆(8)穿过动模板(1)和动模镶块(5)的中部,顶杆(8)前端插入到假轴(26)后端的孔中,在顶杆(8)与动模压板(6)外侧连接处设置压板(7),压板(7)上采用带密封圈的压板密封结构(9)进行密封,密封结构的密封槽设置于压板(7)内侧。
7.根据权利要求4所述的铜转子无抽芯真空压铸模具,其特征在于,在动模压板(6)与动模板(1)之间的空腔外侧设置一环形密封槽作为动模压板密封结构(3),在动模镶块(5)背面设置带环形密封圈的环形密封槽作为动模镶块密封结构(10);在动模排气块(17)与动模板(1)之间设置有一带密封条的密封槽作为动模排气块密封结构(22);在静模排气块(20)与静模板(21)之间设置有一带密封条的密封槽作为静模排气块密封结构(23);在静模镶块(25)背面设置带环形密封圈的环形密封槽作为静模镶块密封结构(24);在静模板(21)和压室(28)之间设置带环形密封圈的环形密封槽作为压室密封结构(29);在动模板(1)与静模板(21)之间的分型面上设置有一带密封条的分型面密封结构(18)。
8.根据权利要求7所述的铜转子无抽芯真空压铸模具,其特征在于,上述密封结构将模具空间密封为铸件型腔和铸件型腔外空腔两个密封空间,分别通过第一抽真空管道(19)和第二抽真空管道(12)与真空机连通,真空启动时,压室中的气体随着静模镶块上的流道(38)进入静模铜环凹槽(31),与来自动模铜环凹槽(30)和铜转子铁芯通槽(32)中的气体一起进入静模镶块通道,再流入排气块通道,进入第一抽真空管道(19)被抽出,铸件型腔外空间的气体通过第二抽真空管道(12)被抽出。
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