CN110319866B - 具有传感器支架部的保护罩及其制造方法以及具备上述保护罩的轴承装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是在圆盘部上具有薄壁的分隔壁的保护罩的注射成形中,在能够阻止上述分隔壁气密性下降及强度下降的同时,提高设计的自由度。保护罩(1)包括:合成树脂制的圆盘部(2),形成有将磁编码器及磁传感器间分隔的比其他部分薄壁的分隔壁(5;以及合成树脂制的传感器支架部(4),从圆盘部(2)向内方突出;是通过合成树脂的注射成形而成形的;在位于分隔壁(5)的径向外侧的圆盘部(2)的外周面(2A)或与圆盘部(2)相连的圆筒部(3)的外周面(3A)上,有通过上述注射成形形成的浇口痕。由于在分隔壁(5)的附近的、分隔壁(5)的径向外侧具备浇口,所以当在注射成形工序中从上述浇口向注射成形金属模的腔室内注入合成树脂的熔融材料并使其固化时,在分隔壁(5)上不发生填充末端焊接。
Description
技术领域
本发明涉及安装在轴承的外轮上而将磁编码器覆盖的杯状的保护罩, 更详细地讲,涉及具有将与上述磁编码器对置的磁传感器保持的传感器支 架部的保护罩。
背景技术
在汽车中广泛普及的消除车轮的锁死而效率良好且安全地进行制动的 防锁死刹车系统例如是由旋转速度检测装置(轮速传感器)检测各车轮的 旋转速度、由控制装置运算加速度及减速度并估算车体速度和滑移率、基 于其结果将致动器驱动来进行刹车液压的控制的。
还广泛地使用在汽车的车轮支承用的滚动轴承(轮毂轴承)中具备这 样的旋转速度检测装置的轴承装置,有以下的结构:将以一定间隔沿周向 交替地排列着N极和S极的磁编码器安装在轴承的轴向的一端部的内轮 上,构成为,将保护罩安装到轴承的轴向的一端部的外轮上并密封(例如, 参照专利文献1)。
专利文献1中记载的发明的保护罩在由合成树脂形成为有盖圆筒状的 保护罩(1)上设置有从圆盘部(主体部3A)向内方突出的、将用来检测 磁编码器(16)的旋转的磁传感器(A)保持的传感器支架部(3B)。
在专利文献1中记载的发明的保护罩的使用状态下,磁传感器(A)隔 着一体形成在保护罩(1)上的薄壁的分隔壁(B)与磁编码器(16)对置。
通过使用具有这样的分隔壁(B)的保护罩(1),不需要如没有上述分 隔壁的、在圆盘部上设置有沿厚度方向贯通的传感器安装孔的保护罩那样、 在形成传感器安装孔的壁面及磁传感器间装入O形圈等橡胶制的密封部 件。
此外,通过在上述轴承装置上设置专利文献1那样的具有上述分隔壁 的保护罩,将轴承的轴向的一端部密封,小石子或泥水等不会碰到上述磁编码器,所以能够防止上述磁编码器的损坏,不需要上述磁编码器周围的 密封部件,所以通过滑动阻力的减小能够减小上述轴承装置的旋转转矩,并且能够消除上述磁编码器和上述磁传感器的气隙调整作业的麻烦。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-354066号公报
专利文献2:日本特开2017-015246号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1所记载的发明那样的具有传感器支架部的保护罩具有上述 特征。
但是,从提高磁传感器的检测精度的观点,分隔壁的厚度较薄为0.3~ 0.8mm左右、主体部的厚度与分隔壁的厚度的相对差较大、并且由玻璃纤 维强化聚酰胺树脂等的纤维强化树脂成形的情况较多,所以在注射成形中 从形成主体部的成形空间内向形成分隔壁的成形空间内填充了合成树脂的 熔融材料时,在成形品的分隔壁的一部分,合成树脂的熔融材料最后被填 充(填充末端),此外在分隔壁的一部分上发生来自周围的合成树脂的熔融 材料的合流部(焊接)。因而,如果将主体部和分隔壁一体成形,则在分隔 壁的一部分发生填充末端焊接。
为了防止在薄壁的分隔壁的一部分发生填充末端焊接,专利文献2的 保护罩(1)例如设置有从与位于圆盘部(主体部3A)的中心(O)的针状 浇口(参照专利文献2的图5)对应的位置(F)朝向与包括分隔壁(B) 的传感器支架部(3B)对应的位置宽度尺寸逐渐变大的大致扇形状的厚壁 部(6)(参照专利文献2的图2、以及专利文献2的图3(a)及图3(b))。
通过在保护罩(1)的圆盘部(主体部3A)上设置厚壁部(6),能够 向在注射成形金属模的腔室(C)中形成分隔壁(B)的薄壁部(4)优先 地填充合成树脂的熔融材料(P)。由此,在薄壁的分隔壁(B)不发生填充 末端焊接,所以有能够阻止薄壁的分隔壁(B)的气密性的下降及强度下降 的特征。
但是,专利文献2中记载的发明的具有传感器支架部的保护罩(1)由 于有使得上述形状的厚壁部(6)不与其他零件干涉的制约,所以有不能将 厚壁部(6)设定为所需的大小的情况。在此情况下,由于不能得到希望的 性能,所以设计的自由度下降。
如以上这样,专利文献2中记载的发明的具有传感器支架部的保护罩 (1)具有上述特征,但从提高设计的自由度的观点看,还有改良的余地。
鉴于上述背景,本发明要解决的课题是在圆盘部上具有薄壁的分隔壁 的保护罩的注射成形中,在能够阻止上述分隔壁的气密性的下降及强度下 降的同时,提高设计的自由度。
用来解决课题的手段
有关本发明的具有传感器支架部的保护罩,为了解决上述课题,在轴 承装置中使用,所述轴承装置包括:轴承,具有在外周面形成有内轮轨道 面的内轮、在内周面形成有外轮轨道面的外轮、以及在上述内轮轨道面及 上述外轮轨道面间转动的转动体;磁编码器,位于上述轴承的内方侧端部, 被固定在上述内轮上,将N极和S极以一定间隔在周向上交替地排列;以 及磁传感器,与上述磁编码器的磁极对置,用来检测上述磁编码器的旋转; 所述保护罩是以将上述轴承的内方侧端部密封的方式安装在上述外轮上的 杯状的保护罩;其特征在于,上述保护罩包括:合成树脂制的圆盘部,形 成有将上述磁编码器及上述磁传感器间分隔的、比其他部分薄壁的分隔壁; 以及合成树脂制的传感器支架部,从上述圆盘部向内方突出;是通过合成 树脂的注射成形而成形的;在位于上述分隔壁的径向外侧的上述圆盘部的 外周面、或与上述圆盘部相连的圆筒部的外周面上,有通过上述注射成形 形成的浇口痕(技术方案1)。
根据这样的保护罩的结构,由注射成形形成的浇口痕处于位于比其他 部分更靠薄壁的分隔壁的径向外侧的圆盘部的外周面或与上述圆盘部相连 的圆筒部的外周面上。
因而,在将保护罩通过注射成形制造时使用的注射成形金属模的将合 成树脂的熔融材料注入的浇口处于分隔壁的径向外侧的与圆盘部的外周面 对应的位置或与连接在上述圆盘部上的圆筒部的外周面对应的位置。由此, 在作为比其他部分更靠薄壁的分隔壁的附近的上述分隔壁的径向外侧具备 浇口,所以当在注射成形工序中从上述浇口向注射成形金属模的腔室内注 入合成树脂的熔融材料并使其固化时,在上述分隔壁上不发生填充末端焊 接。
由此,在通过注射成形制造的具有传感器支架部的保护罩中,能够阻 止磁传感器及磁编码器间的分隔壁的气密性的下降及强度下降。
而且,由于在保护罩上没有用来向形成分隔壁的薄壁部优先地填充合 成树脂的熔融材料的厚壁部,所以没有使得厚壁部不与其他零件干涉的制 约,所以能够提高保护罩的设计的自由度。
有关本发明的轴承装置具备上述保护罩(技术方案2)。
有关本发明的具有传感器支架部的保护罩的制造方法,为了解决上述 课题,所述保护罩在轴承装置中使用,所述轴承装置包括:轴承,具有在 外周面上形成有内轮轨道面的内轮、在内周面上形成有外轮轨道面的外轮、 以及在上述内轮轨道面及上述外轮轨道面间转动的转动体;磁编码器,位 于上述轴承的内方侧端部,被固定在上述内轮上,将N极和S极以一定间 隔在周向上交替地排列;以及磁传感器,与上述磁编码器的磁极对置,用 来检测上述磁编码器的旋转;该方法是以将上述轴承的内方侧端部密封的 方式安装在上述外轮上的杯状的保护罩的制造方法;其特征在于,上述保 护罩包括:合成树脂制的圆盘部,形成有将上述磁编码器及上述磁传感器 间分隔的、比其他部分薄壁的分隔壁;以及合成树脂制的传感器支架部, 从上述圆盘部向内方突出;将上述保护罩成形的注射成形金属模在上述分 隔壁的径向外侧的与上述圆盘部的外周面对应的位置或与上述圆盘部相连 的圆筒部的外周面对应的位置处具备浇口;所述制造方法包括:注射成形 工序,将上述注射成形金属模关闭,从上述浇口向上述金属模的腔室内注 入合成树脂的熔融材料并使其固化;以及成形品取出工序,将上述注射成 形金属模打开,将固化的成形品取出(技术方案3)。
根据这样的制造方法,将注射成形金属模的将合成树脂的熔融材料注 入的浇口设置在分隔壁的径向外侧的与圆盘部的外周面对应的位置或与连 接在上述圆盘部上的圆筒部的外周面对应的位置。由此,将浇口设置在比 其他部分更靠薄壁的分隔壁的附近的上述分隔壁的径向外侧,所以当在注 射成形工序中从上述浇口向注射成形金属模的腔室内注入合成树脂的熔融 材料并使其固化时,在上述分隔壁上不发生填充末端焊接。
由此,在通过这样的制造方法制造出的具有传感器支架部的保护罩中, 能够阻止磁传感器及磁编码器间的分隔壁的气密性的下降及强度下降。
而且,由于在保护罩上没有用来向形成分隔壁的薄壁部优先地填充合 成树脂的熔融材料的厚壁部,所以没有使得厚壁部不与其他零件干涉的制 约,所以能够提高保护罩的设计的自由度。
这里,上述浇口优选的是沉陷式浇口(技术方案4)。
根据这样的结构,当将射出成用金属模打开而将成形品顶出时,浇口 被自动切断。由此,不需要在后工序中进行浇口切割,所以能够降低制造 成本。
发明效果
根据以上这样的本发明的具有传感器支架部的保护罩、具备上述保护 罩的轴承装置、以及具有传感器支架部的保护罩的制造方法,在传感器支 架部上没有沿厚度方向贯通的贯通孔,在磁传感器及磁编码器间有合成树 脂制的分隔壁的保护罩中,主要起到以下所示的作用效果。
(1)能够阻止磁传感器及磁编码器间的分隔壁的气密性的下降及强度 下降。
(2)由于没有用来向形成分隔壁的薄壁部优先地填充合成树脂的熔融 材料的厚壁部,所以没有使得厚壁部不与其他零件干涉的制约,所以能够 提高保护罩的设计的自由度。
附图说明
图1是具备有关本发明的实施方式的具有传感器支架部的保护罩的轴 承装置的纵剖视图。
图2是有关本发明的实施方式的具有传感器支架部的保护罩的立体图。
图3是同样从内方侧观察的图。
图4是图3中的向视X-X剖视图。
图5是表示将有关本发明的实施方式的具有传感器支架部的保护罩成 形的注射成形金属模的、相当于图3中的向视X-X截面的纵剖视图,表 示沉陷式浇口(submarine gate)。
图6是表示树脂流动解析的实施例的填充时间分布的等高线图。
图7是表示树脂流动解析的比较例的填充时间分布的等高线图。
图8是表示将有关本发明的实施方式的具有传感器支架部的保护罩成 形的注射成形金属模的、相当于图3中的向视X-X截面的纵剖视图,表 示侧浇口。
图9同样是纵剖视图,表示特殊针状浇口。
标号说明
1保护罩
1A纤维强化合成树脂制主体 1B金属制环体
2圆盘部 2A外周面
3圆筒部 3A外周面
4传感器支架部 4A传感器安装孔
5分隔壁 6沉陷式浇口
7侧浇口 8特殊针状浇口
9磁传感器 10螺母
10A周槽 11轴承
12内轮 12A内轮轨道面
13外轮 13A外轮驱动面
14转动体 15密封部件
16磁编码器 17支承部件
18固定模 19可动模
20支承轴
A轴承装置 B安装螺栓
C腔室 C1外方
C2内方 D挖空部
E柱部 G浇口
GM浇口痕 IM注射成形金属模
P合成树脂的熔融材料 O圆盘部的中心
具体实施方式
接着,基于附图中所示的实施方式更详细地说明本发明。
另外,在本说明书中,将轴承装置A的旋转轴的方向称作“轴向”,将 与轴向正交的方向称作“径向”。
此外,关于轴承11及保护罩1,在将保护罩1装接在轴承11上的状态 下,将从汽车的车体朝向车轮侧的与轴向平行的方向称作“外方”(参照图1、 图4、图5、图8及图9的箭头C1),将其相反方向称作“内方”(参照图1、 图4、图5、图8及图9的箭头C2)。
<轴承装置>
如图1的纵剖视图所示,有关本发明的实施方式的轴承装置A除了内 轮12相对于外轮13旋转的轴承11以外,还具备磁编码器16、保护罩1 及磁传感器9、以及配置在轴承11的外方(参照箭头C1)侧端部的密封部 件15等。
轴承11具有在外周面上形成有内轮轨道面12A的内轮12及在内周面 上形成有外轮轨道面13A的外轮13、以及在内轮轨道面12A及外轮轨道面 13A间转动的转动体14、14、…等。
磁编码器16是将N极和S极以一定间隔在周向上交替地排列的结构, 被用位于轴承11的内方(参照箭头C2)侧端部的支承部件17固定在内轮 12上。
保护罩1是杯状,安装在外轮13上以将轴承11的内方侧端部密封, 具有将磁传感器9保持的传感器支架部4。
装接在保护罩1的传感器支架部4上的磁传感器9隔着例如厚度是 0.3~0.8mm左右的分隔壁5与磁编码器16对置,检测磁编码器16的旋转。
如图1的纵剖视图那样,通过将磁传感器9的检测位置设为径向靠外, 能够提高旋转速度检测装置的检测精度。
由于通过保护罩1,磁传感器9隔着分隔壁5与磁编码器16对置,在 保护罩1上没有沿厚度方向贯通的贯通孔,所以不需要将O形圈等密封部 件装入。
此外,由于由保护罩1将轴承11的内方侧端部密封,所以小石子或泥 水等不会碰到磁编码器16,所以能够防止磁编码器16的损坏。
进而,由于由保护罩1将轴承11的内方侧端部密封,所以不再需要磁 编码器16的内方侧的密封部件,所以通过滑动阻力的减小能够减小轴承11 的旋转转矩。
进而,由于保护罩1具备传感器支架部4,所以能够消除磁编码器16 和磁传感器9的气隙调整作业的麻烦。
<保护罩>
如图1的纵剖视图、图2的立体图、图3的从内方侧观察的图及图4 的图3中的向视X-X剖视图所示,有关本发明的实施方式的保护罩1由 通过树脂与金属的镶嵌注射成形而一体化的纤维强化合成树脂制主体1A 及金属制环体1B构成。
这里,作为将主体1A成形的纤维强化合成树脂,例如使用在聚酰胺(尼 龙6、尼龙66、尼龙612等)、聚苯硫醚(PPS)或聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)等的合成树脂中含有玻璃纤维20~70重量%、优选的是40~60 重量%的材料。
此外,金属制环体1B优选的是使用作为低碳钢的SPCC等的冷轧钢板。
主体1A由呈杯状的圆盘部2及圆筒部3、以及从圆盘部2向内方突出 的传感器支架部4构成。
传感器支架部4具有用来安装磁传感器9的安装螺栓B螺合的、保持 例如是黄铜的螺母10,并且具有将磁传感器插入的传感器安装孔4A,在传 感器支架部4的内方侧的面上有向外方延伸的挖空部D。
在圆盘部2上,形成有将磁编码器16及磁传感器9间分隔的、比其他 部分薄壁的分隔壁5,如图2所示,在圆筒部3的外周面3A上,有由后述 的注射成形形成的浇口痕GM。
另外,在注射成形金属模的浇口的位置是分隔壁5的径向外侧的圆盘 部2的外周面2A的情况下,在圆盘部2的外周面2A上有浇口痕GM。
<保护罩的制造方法>
(注射成形金属模)
接着,关于图2至图4所示的保护罩1的制造方法,主要参照图5所 示的注射成形金属模IM的纵剖视图进行说明。
图5的纵剖视图相当于图3中的向视X-X截面,表示了向注射成形 金属模IM的腔室内C注入合成树脂的熔融材料P之后的状态。
注射成形金属模IM如图4及图5所示,在分隔壁5的径向外侧的与圆 盘部2的外周面2A对应的位置,具备将合成树脂的熔融材料P注入的浇 口G即沉陷式浇口6。另外,浇口G的位置也可以是与分隔壁5的径向外 侧的圆盘部2相连的圆筒部3的外周面3A。
在固定模18上,在传感器支架部4的内方(参照箭头C2)侧的面上, 具备用来设置挖空部D的向外方(参照箭头C1)突出的柱部E、以及用来 支承螺母10的支承轴20。
(注射成形工序)
首先,在图5的纵剖视图中向注射成形金属模IM的腔室C内注入合 成树脂的熔融材料P之前,将注射成形金属模IM打开,将作为镶嵌件的 螺母10安设到固定模18的支承轴20上、将作为镶嵌件的金属制环体1B 安设到可动模19中之后,将安装在注射成形机上的注射成形金属模IM合 模。
接着,如图5的纵剖视图所示,将合成树脂的熔融材料P从沉陷式浇 口6向注射成形金属模IM的腔室C内填充。
(成形品取出工序)
接着,在使合成树脂的熔融材料P冷却、固化后,将可动模19打开, 将注射成形品取出。
在作为注射成形品的保护罩1上,残留着图2所示的浇口痕GM。在 保护罩1的“浇口痕”中,也包括在从注射成形金属模IM取出的保护罩1 中将浇口痕通过机械加工等除去后的痕迹。
在经过以上那样的镶嵌注射成形而制造出的作为镶嵌成形品的保护罩 1中,由于合成树脂进入到螺母10的周槽10A中,所以防止了螺母10的 松脱。
此外,由于圆筒部3拧入到金属制环体1B的外方(参照图4的箭头 C1)侧端部上,所以金属制环体1B与纤维强化合成树脂制主体1A机械性 地结合。
<树脂流动解析>
使用塑料注射成形用模拟工具的Simulation Moldflow来进行树脂流动 解析。
(解析条件)
将纤维强化合成树脂的材料数据设为在PA66中添加了50重量%的玻 璃纤维,将射出流量设为70mm3/s,将成形条件设为树脂温度300℃、金属 模温度95℃。
此外,将浇口径设为直径2mm,将分隔壁5的厚度设为0.3mm。
(实施例及比较例)
关于图2至图4所示的保护罩1,设如图2及图5那样将浇口G设为 沉陷式浇口6的形态为实施例,设在图3的圆盘部2的中心O的内方侧配 置有针状浇口的形态为比较例。
(解析结果)
根据树脂流动解析中的作为表示实施例的填充时间分布的等高线图的 图6可知,在实施例中分隔壁不是最终填充位置,根据树脂流动解析中的 作为表示比较例的填充时间分布的等高线图的图7,在比较例中分隔壁是最 终填充位置。
即,如表1所示的解析结果那样,在浇口方式是针状浇口的比较例中, 在分隔壁内具有填充末端焊接。
相对于此,在浇口方式是沉陷式浇口6、浇口位置是分隔壁5的径向外 侧的与圆盘部2的外周面2A对应的位置的实施例中,在分隔壁内没有填充 末端焊接。
由此,如图4及图5所示,通过将注射成形金属模IM的浇口位置设为 比其他部分更靠薄壁的分隔壁5的径向外侧,将浇口位置设为分隔壁5的 附近,在分隔壁5上不发生填充末端焊接,所以在具有传感器支架部4的 保护罩1中,可知能够阻止分隔壁5的气密性的下降及强度下降。
[表1]
注射成形金属模浇口方式并不限定于沉陷式浇口6,也可以是在图8 的纵剖视图中所示那样的侧浇口7或图9的纵剖视图所示那样的特殊针状 浇口8等。
但是,根据图5的纵剖视图所示那样的沉陷式浇口6,与特殊针状浇口 8相比金属模构造变得简单,不需要如侧浇口7那样在后工序中进行浇口切 割。
根据以上那样的保护罩的制造方法,将注射成形金属模IM的注入合成 树脂的熔融材料P的浇口G设置在分隔壁5的径向外侧的与圆盘部2的外 周面2A对应的位置、或对应于与圆盘部2相连的圆筒部3的外周面3A的 位置。由此,由于在作为比其他部分更靠薄壁的分隔壁5的附近的分隔壁5 的径向外侧具备浇口G,所以当在注射成形工序中从浇口G向注射成形金 属模IM的腔室C内注入合成树脂的熔融材料P并使其固化时,在分隔壁5 不发生填充末端焊接。
由此,在通过这样的制造方法制造的具有传感器支架部3的保护罩1 中,能够阻止磁传感器9及磁编码器16间的分隔壁5的气密性的下降及强 度下降。
而且,由于在保护罩1上没有用来向形成分隔壁5的薄壁部优先地填 充合成树脂的熔融材料的厚壁部,所以没有使得厚壁部不与其他零件干涉 的制约,所以能够提高保护罩1的设计的自由度。
以上的实施方式的记载全部是例示,并不限制于此。能够不从本发明 的范围脱离而实施各种各样的改良及变更。
Claims (4)
1.一种具有传感器支架部的保护罩,在轴承装置中使用,所述轴承装置包括:
轴承,具有在外周面上形成有内轮轨道面的内轮、在内周面上形成有外轮轨道面的外轮、以及在上述内轮轨道面及上述外轮轨道面间转动的转动体;
磁编码器,位于上述轴承的内方侧端部,被固定在上述内轮上,将N极和S极以一定间隔在周向上交替地排列;以及
磁传感器,与上述磁编码器的磁极对置,用来检测上述磁编码器的旋转;
上述保护罩是以将上述轴承的内方侧端部密封的方式安装在上述外轮上的杯状的保护罩;
其特征在于,
上述保护罩包括:
合成树脂制的圆盘部,形成有将上述磁编码器及上述磁传感器间分隔的、比其他部分薄壁的分隔壁;以及
合成树脂制的传感器支架部,从上述圆盘部向内方突出;
上述保护罩是通过合成树脂的注射成形而成形的;
上述保护罩在位于上述分隔壁的径向外侧的上述圆盘部的外周面、或与上述圆盘部相连的圆筒部的外周面上,有通过上述注射成形形成的浇口痕。
2.一种轴承装置,其特征在于,
具备权利要求1所述的具有传感器支架部的保护罩。
3.一种具有传感器支架部的保护罩的制造方法,所述保护罩在轴承装置中使用,所述轴承装置包括:
轴承,具有在外周面上形成有内轮轨道面的内轮、在内周面上形成有外轮轨道面的外轮、以及在上述内轮轨道面及上述外轮轨道面间转动的转动体;
磁编码器,位于上述轴承的内方侧端部,被固定在上述内轮上,将N极和S极以一定间隔在周向上交替地排列;以及
磁传感器,与上述磁编码器的磁极对置,用来检测上述磁编码器的旋转;
上述保护罩是以将上述轴承的内方侧端部密封的方式安装在上述外轮上的杯状的保护罩;
其特征在于,
上述保护罩包括:
合成树脂制的圆盘部,形成有将上述磁编码器及上述磁传感器间分隔的、比其他部分薄壁的分隔壁;以及
合成树脂制的传感器支架部,从上述圆盘部向内方突出;
将上述保护罩成形的注射成形金属模在上述分隔壁的径向外侧的与上述圆盘部的外周面对应的位置或与上述圆盘部相连的圆筒部的外周面对应的位置处具备浇口;
所述制造方法包括:
注射成形工序,将上述注射成形金属模关闭,从上述浇口向上述金属模的腔室内注入合成树脂的熔融材料并使其固化;以及
成形品取出工序,将上述注射成形金属模打开,将固化了的成形品取出。
4.如权利要求3所述的具有传感器支架部的保护罩的制造方法,其特征在于,
上述浇口是沉陷式浇口。
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