CN110802209A - 一种环形冲头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环形冲头,包括润滑杆、支撑座以及柱塞头,润滑杆的右端开设有连接腔体,支撑座的左端插入连接腔体内并与该连接腔体的内壁间隙配合;凸台的端面与柱塞头的内腔之间形成一个循环冷却腔,循环冷却腔的腔壁上从左至右依次同轴开设有左环槽和右环槽,凸台的外壁上开设有缺口,所述润滑杆同轴开设有一个两段式阶梯孔,两段式阶梯孔内同轴插入有一根冷却管,润滑杆上开设有润滑油口,润滑杆以及支撑座上开设有润滑油道,柱塞头开设有环形凹槽,环形凹槽内套装有密封铜环;所述柱塞头的底部开设有铝水通道,所述铝水通道连通所述环形腔。该环形冲头既保证强度和刚度、又可以避免熔杯的内壁表面遭到破坏,使用寿命长,节约成本。
Description
技术领域
本发明属于压铸机械设备技术领域,具体涉及一种环形冲头。
背景技术
压铸机是一种在压力的作用下,将熔融金属液体压射到模具中冷却成型,开模后得到固体金属铸件的一种铸造设备。通常铸件有铝合金、镁合金、锌合金等。其压射过程,即在熔杯内,由压射杆连接的压射冲头将熔融金属液压射到模具的型腔中。其压射冲头作为整个铸造工艺过程中很关键的一个损耗件,压铸冲头外壁和熔杯内壁一直不断摩擦,并因压射冲头在高低温循环中,因受到温度的影响,其热膨胀也将加剧压射冲头外壁对熔杯内壁的磨损。
通常压射冲头选用材质分为铸铁、铸钢、合金钢、铍铜等,其效果铍铜为最佳,其对熔杯的磨损最弱,但因铍铜的单价最高,其使用成本也居高不下。铸铁、铸钢等,因其强度过高,会加剧熔杯的磨损,虽然单价成本不高,但是其使用寿命不高,综合使用成本也很高。合金钢虽有一些改善摩擦,单因其钢的本质强度,并没有从本质上改善压铸冲头的磨损和强度的问题。
公开专利CN108620551A公开了一种压铸压射冲头结构,该冲头结构包括合金钢冲头本体以及包裹于合金钢冲头本体外侧的铍铜保护层,所述合金钢冲头本体内设有循环冷却腔,所述铍铜保护层的端部设有弧形压射面。
该冲头结构虽然采用了铍铜保护层以减小对熔杯的磨损,但是通过该公开专利整体可知:1、该铍铜保护层实质上为一个整体冲压头,具体生产加工时整体生产成本并不低,由于铍铜保护层损耗快,虽然保护了熔杯,但是使用成本依旧较高;2、该冲压头虽然采用了循环冷却腔以对铍铜保护层进行冷却,但是循环冷却腔与铍铜保护层的接触面较小,导致散热效果并不好,因此并未有效改善铍铜保护层的散热问题;3、铍铜保护层与合金钢冲头本体采用的是不可拆卸的连接方式,也即铍铜保护层包裹于合金钢冲头本体外侧并且两端通过型腔进行限位固定,因此更换铍铜保护层不但不方便,而且只有进行破坏性拆除,安装也需要一体浇铸成形,加工麻烦;4、铍铜保护层需要沿轴向插入熔杯,但是若铍铜保护层的外形尺寸过大、则无法插入熔杯,而外形尺寸过小,又会导致铍铜保护层与熔杯内部之间间隙过大,会导致铝水等泄漏,因此导致铍铜保护层不易安装、使用不便;5、上述结构中若铍铜保护层与合金钢冲头采用螺纹连接方式,由于整个铍铜保护层处于间歇性的高温环境,受热胀冷缩的影响,会导致烂牙情况发生,进而促使螺纹变形,连接失效。
发明内容
本发明提供一种环形冲头,以解决背景技术中的问题。
本发明的技术方案如下:一种环形冲头,包括从左至右依次同轴布设的润滑杆、支撑座以及柱塞头,所述润滑杆、支撑座以及柱塞头由铸铁、铸钢或者合金钢材质制成;所述润滑杆的左端与压铸机或者合金钢冲头本体固定连接,润滑杆的右端开设有一个连接腔体,所述支撑座的左端插入所述连接腔体内并与该连接腔体的内壁间隙配合;所述润滑杆上设有第一定位柱,所述支撑座通过第一定位柱同轴固定在所述连接腔体中;
所述支撑座的右端同轴向右凸出形成有一个凸台,所述柱塞头为一端敞口的圆筒形结构,所述凸台由柱塞头的敞口插入柱塞头的内腔并与该内腔间隙配合;所述柱塞头上设有第二定位柱,所述凸台通过第二定位柱同轴固定在柱塞头的内腔中,所述凸台的侧壁与柱塞头的内腔之间通过密封圈进行密封;
所述凸台的端面与柱塞头的内腔之间形成一个循环冷却腔,所述循环冷却腔的腔壁上从左至右依次同轴开设有左环槽和右环槽,所述凸台的外壁上开设有缺口,所述左环槽和右环槽通过该缺口连通,所述右环槽与循环冷却腔相通;所述润滑杆同轴开设有一个左大右小的两段式阶梯孔,所述两段式阶梯孔包括大孔段和小孔段,所述两段式阶梯孔内同轴插入有一根冷却管,所述冷却管的外管壁与大孔段之间形成环形腔体、冷却水管的外管壁与小孔段的孔壁滑动配合;所述支撑座上开设有与环形腔体和左环槽均相通的回水孔,所述润滑杆远离支撑座的侧壁上开设有进水口和回水口,其中进水口连通冷却管的内腔、回水口连通环形腔体,由冷却管的内腔、循环冷却腔、右环槽、缺口、左环槽、回水孔以及环形腔体依次连通后形成一个冷却循环回路;
所述润滑杆远离支撑座的侧壁上开设有润滑油口,润滑杆以及支撑座上沿轴向均开设有润滑油道,润滑杆以及支撑座上开设的润滑油道均连通所述润滑油口,且润滑油道连通环形冲头的外部;所述柱塞头的外壁上沿周向开设有环形凹槽,所述环形凹槽内套装有密封铜环,所述密封铜环与环形凹槽之间形成封闭的环形腔;所述柱塞头远离敞口一侧的侧壁上沿周向设有铝水通道,所述铝水通道连通所述环形腔。
进一步:所述循环冷却腔内设有一个呈台阶状的扩散座,所述扩散座的小径端与凸台同轴固定,所述扩散座的外表面与循环冷却腔的腔面贴合,且扩散座将所述循环冷却腔完全封闭;所述扩散座的大端面沿周向开设有若干个弧形槽,所述右环槽以及所述冷却段的内腔均与所述弧形槽连通。
进一步:所述润滑油道内设有单向阀,通过所述单向阀实现润滑油只能由润滑油口单向进入润滑油道中。
进一步:所述第一定位柱与所述润滑杆间隙配合,且所述第一定位柱抵紧支撑座插入连接腔体的左端,所述润滑杆上套设有锁紧环,利用该锁紧环实现对第一定位柱进行锁紧,防止第一定位柱由第一安装孔内脱出;所述第二定位柱与柱塞头间隙配合,所述柱塞头上套装支撑铜环以对第二定位柱进行锁紧,防止第二定位柱由柱塞头上脱出。
进一步:所述支撑铜环的外环半径大于支撑座以及柱塞头的外壁半径。
进一步:所述扩散座上开设有六个弧形槽,六个弧形槽沿扩散座的周向均布。
进一步:所述柱塞头的远离敞口一侧的底部同轴开设有一个左小右大的锥形孔,该锥形孔内卡接有一个锥形铜柱,该锥形铜柱的小端面与扩散座的大端面贴合。
本方案的有益效果:
1、本方案针对现有技术中的压射冲头进行了改进,主要改进点在于既采用了由铸钢或者铸铁制成支撑座以及柱塞头以保证强度和刚度、又利用了支撑铜环作为环形冲头与熔杯之间的过渡摩擦件,由于支撑铜环的较熔杯质地软,因此可以避免熔杯的内壁表面遭到破坏;同时,本案中的柱塞头与熔杯的紧密连接方式是通过铝水经由铝水通道进入至环形腔,并对密封铜环进行涨紧以使铜密封环跟熔杯更好的配合,进而实现密封铜环与熔杯内壁之间的间隙值达到最小,避免铝水泄漏,采用该连接方式一是避免了柱塞头难以加工的问题,二是密封铜环的也对熔杯的内壁形成保护,避免熔杯的内壁磨损;使用时,由于密封铜环与熔杯之间的间隙值达到了最优,因此可以使模具的真空度更好,减少产品的气缩孔提高产品的质量;
2、本方案中通过在循环冷却腔内设置扩散座,利用该扩散座防止热水与冷水混合,实现冷却水在冷却循环回路内能够按照一个方向回流交替,提高冷却水的利用率;同时,扩散座的大端面上开设的弧形槽,弧形槽不但能够继续形成冷却水的循环通道,而且弧形槽增大了扩散座的大端面与柱塞头之间的贴合面积;尤其是通过在柱塞头的底部设置锥形铜柱,该锥形铜柱一是因为导热系数高提升了散热速度,二是采用锥形铜柱可以防止锥形铜柱在压铸的过程中,被铝水压入柱塞头内;
3、本方案中利用锁紧环对第一定位柱进行锁紧、利用支撑铜环对第二定位柱进行锁紧,进而实现第一定位柱和第二定位柱可拆卸,方便安装,一并解决了螺纹拆卸连接方式烂牙的问题,使连接稳定不易失效;同时,本方案中,对第二定位柱的锁紧连接方式采用了不但支撑铜环,并且支撑铜环的外环半径大于支撑座以及柱塞头的外壁半径,使得支撑铜环还具有了防止柱塞头或者支撑座刮蹭熔杯内壁的功能;因为当环形冲头冲压进入熔杯、并与熔杯完成间隙配合前,有时候不可避免的导致支撑座或者柱塞头刮蹭熔杯的内壁,而采用了支撑铜环则有效避免了上述状况的发生。
4、在环形冲头工作时,润滑是必须的,但是现有的润滑油道内不可避免的会出现空气气泡,进而使得环形冲头润滑不够充分彻底,导致环形冲头使用寿命降低;为此,本案中,在润滑油道内设置单向阀,利用单向阀维持润滑油道内形成一定的油压,进而利用油压将空气气泡挤爆,使环形冲头的润滑空间内充满润滑油,进而延长环形冲头的使用寿命。
附图说明
图1为本发明中环形冲头的三维轴测图;
图2为图1的水平透视图;
图3为图1的水平正视图;
图4为图3的A-A剖视图;
图5为本发明中密封铜环的安装结构示意图;
图6为本发明中支撑座与柱塞头的安装结构示意图;
图7为本发明中铝水通道的内部结构示意图;
图8为本发明中扩散座的剖视结构图;
图9为本发明中弧形槽的结构示意图;
图10为本发明中柱塞头的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示,本发明公开的一种环形冲头,包括与压铸机或者合金钢冲头本体固定连接的润滑杆1,润滑杆1、支撑座2以及柱塞头3由铸铁、铸钢或者合金钢材质制成。润滑杆1可以直接与压铸机固定连接,也可以通过合金钢冲头本体过渡进而实现固定在压铸机上。
润滑杆1同轴开设有第一中空腔体。本案中的环形冲头还包括有支撑座2和柱塞头3,支撑座2与柱塞头3均与润滑杆1从左至右依次同轴固定。润滑杆1靠近支撑座2的一端同轴开设有一个连接腔体,支撑座2的左端伸入该连接腔体内并与该连接腔体间隙配合。润滑杆1沿径向开设有第一安装孔,支撑座2沿径向开开设有第一缺口21a,该第一安装孔由润滑杆1外壁一直延伸至第一缺口21a处并与之对应,第一安装孔内插入有第一定位柱10a,该第一定位柱10a由第一安装孔插入并抵接至第一缺口21a内,进而实现润滑杆1与支撑座2的同轴定位固定。需要说明的是,润滑杆1上还套设有一个锁紧环12,利用该锁紧环12实现对第一定位柱10a进行锁紧,防止第一定位柱10a由第一安装孔内脱出。而且上述连接方式使得第一定位柱10a可拆卸,不用进行焊接固定。
润滑杆1上还开设有润滑油口1c和注油通道,润滑油孔连通注油通道,并且该注油通道内安装有一个单向阀5,利用该单向阀5实现润滑油既能由润滑油口1c进入注油通道内,进而维持注油通道内的润滑油具有一定的压力,避免在注油通道内出现空气泡。
支撑座2的右端同轴凸出形成有一个凸台21,柱塞头3为一端敞口的圆筒形结构,柱塞头3的敞口朝向支撑座2并沿轴向扣合在凸台21上,实现柱塞头3的内腔与凸台21间隙配合。相应的,柱塞头3与支撑座2的凸台21也是采用第二定位柱10b进行同轴固定的,第二定位柱10b与第一定位柱10a的连接结构与作用均相同,利用第二定位柱10b以实现柱塞头3与支撑座2的同轴定位固定,并且通过在柱塞头3上套装一个支撑铜环11以对第二定位柱10b进行锁紧,防止第二定位柱10b由柱塞头3上脱出。需要说明的是:支撑铜环11的外环半径大于支撑座2以及柱塞头3的外壁半径,这是为了防止支撑座2以及柱塞头3与熔杯发生接触,进而对熔杯进行刚性磨损。当本案中的环形冲头沿轴向插入熔杯时,仅支撑铜环11与熔杯的内壁发生摩擦,进而实现对熔杯内壁起到保护作用。
柱塞头3的远离敞口一侧的底部开设有铝水通道3c,并且柱塞头3的外壁上沿周向开设有环形凹槽,该环形凹槽内套装有密封铜环7,密封铜环7的的内圈面向内凸出有一圈凸缘7a,环形凹槽的槽底开设有第二环形槽,该第二环形槽与凸缘7a间隙配合,进而实现利用该凸缘7a将密封铜环7与环形凹槽之间的间隙分隔成为两个独立的环形腔,并且密封铜环7的环形端面与环形凹槽的槽壁紧密贴合并保持密闭。靠近铝水通道3c一侧的环形腔与铝水通道3c连通。当铝水由铝水通道3c进入至环形腔以后,利用铝水可实现对密封铜环7进行涨紧,进而扩大密封铜环7的外径,进而使得密封铜环7的外壁能够紧与熔杯的内壁紧密贴合并保持密闭。本优化的方案中,铝水通道3c开设有六个,六个铝水通道3c沿柱塞头3的周向均布。需要说明的是:上述密封铜环7一般情况下采用具有破口结构的密封铜环7,但是采用其他类似结构的密封铜环7也可以;同时开设六个铝水通道3c并非唯一选择,铝水通道3c的开设数量并无最大限制。
如图6所示,柱塞头3与支撑座2实现同轴固定以后,凸台21的右端面与柱塞头3的内腔之间形成一个循环冷却腔,所述循环冷却腔的腔壁上从左至右依次开设有左环槽3a和右环槽3b,左环槽3a与右环槽3b与柱塞头3同轴线,且所述凸台21的外壁上开设有缺口21a,所述左环槽3a和右环槽3b通过该缺口21a连通,所述右环槽3b与循环冷却腔相通;所述润滑杆1同轴开设有一个左大右小的两段式阶梯孔,所述两段式阶梯孔包括大孔段和小孔段,所述两段式阶梯孔内同轴插入有一根冷却管4,所述冷却管4的外管壁与大孔段之间形成环形腔体1-4、冷却水管的外管壁与小孔段的孔壁滑动配合;支撑座2上开设有与环形腔体1-4和左环槽3a均相通的回水孔21b,所述润滑杆1远离支撑座2的侧壁上开设有进水口1a和回水口1b,其中进水口1a连通冷却管4的内腔、回水口1b连通环形腔体1-4,由冷却管4的内腔、循环冷却腔、右环槽3b、缺口21a、左环槽3a、回水孔21b以及环形腔体1-4依次连通后形成一个冷却循环回路。本案中,冷却管4的外壁与扩散座8是通过间隙配合实现密闭的,当然也可以使用密封圈6进行密封;其中,扩散座8与循环冷却腔也可以采用密封圈6进行密封。
下面以具体的实施方式以对本案中的环形冲头的工作原理进行说明:具体使用时,环形冲头的润滑杆1固定安装到压铸机,滑行重头沿轴向插入熔杯中。其中,活塞头伸入熔杯内部,而润滑杆1的外壁、支撑座2的左端部分与压铸机形成一个如图3所示的润滑腔。活塞头与熔杯接触则是通过支撑铜环11与密封铜环7来进行的。在环形冲头沿轴向对熔杯的内壁进行刮蹭时,直径较支撑座2的外径大的支撑铜环11则起到了保护作用,也即支撑座2和活塞头均布直接与熔杯的内壁接触。当活塞头伸入至熔杯内,活塞头对熔杯内的铝水进行冲压,受压的铝水将由活塞头底部的铝水通道3c被挤压进入密封铜环7与环形凹槽之间的环形腔内,并且进入至环形腔内的铝水对密封铜环7进行涨紧,进而促使活塞头通过密封铜环7与熔杯的内壁实现最小间隙值的间隙配合,也即密封铜环7能够与熔杯进行更好的配合。需要说明的是,铝水进入至铝水通道3c以及环形腔以后,就会由液体凝固成为固定,进而实现对密封铜环7涨紧形态的维持,直至当需要拆卸更换密封铜环7时,在对密封铜环7进行破坏性拆除,然后通过加热剔除等方式排出铝水通道3c以及环形腔内凝固的铝屑。
上述工作过程中,通过进水口1a不断地向冷却循环回路中注入冷却水,同时冷却水经由冷却循环回路对活塞头进行降温。冷却水经由扩散座8上的弧形槽81a再进入右环槽3b中,由于扩散座8的大端面81与活塞头的内底面贴合,而弧形槽81a增大了冷却水与活塞头的接触面积,因而利用扩散座8实现了对活塞头的快速降温,因此通过扩散座8实现快速高效的将活塞头上的热量扩散,进而提高冷却水的降温效率,同时冷却水对活塞头完成降温以后再经由缺口21a、左环槽3a以及第二环形腔体1-4返回回水口1b,由此完成整个循环降温的整个功能。
在利用冷却循环回路对柱塞头3进行冷却时,由于扩散座8的大端面81上的弧形槽81a起到了对冷却水进行导流的作用,因此促使冷水和热水能够实现顺序交替,冷却水进入冷却循环回路中时,冷却循环回路中被加热的水能够流出冷却循环回路,有效避免冷热水混合。
如图6所示,为了在保证柱塞头3的强度的情况下,进一步提高冷却循环回路的冷却效率,本优化的方案中,所述柱塞头3的右端开设有一个左小右大的锥形孔,该锥形孔内卡接有一个锥形铜柱9,该锥形铜柱9的小端面与扩散座8的大端面81贴合。这是利用了铜的导热性较好的特点,应用于本案中的柱塞头3上,可以进一步实现柱塞头3的快速降温。
需要说明的是:本案中除了支撑铜环11、密封铜环7以及锥形铜柱9采用了铜或者铍铜制成以外,其余为按照材质命名的部件均是采用钢件、铸铁或者合金钢制成,这是因为需要在保证环形冲头的强度、功能以及使用寿命等的情况下,通过结构等改进以实现对熔杯进行有效的保护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不以本发明为限制,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种环形冲头,其特征在于:包括从左至右依次同轴布设的润滑杆(1)、支撑座(2)以及柱塞头(3),所述润滑杆(1)、支撑座(2)以及柱塞头(3)由铸铁、铸钢或者合金钢材质制成;所述润滑杆(1)的左端与压铸机或者合金钢冲头本体固定连接,润滑杆(1)的右端开设有一个连接腔体,所述支撑座(2)的左端插入所述连接腔体内并与该连接腔体的内壁间隙配合;所述润滑杆(1)上设有第一定位柱(10a),所述支撑座(2)通过第一定位柱(10a)同轴固定在所述连接腔体中;
所述支撑座(2)的右端同轴向右凸出形成有一个凸台(21),所述柱塞头(3)为一端敞口的圆筒形结构,所述凸台(21)由柱塞头(3)的敞口插入柱塞头(3)的内腔并与该内腔间隙配合;所述柱塞头(3)上设有第二定位柱(10b),所述凸台(21)通过第二定位柱(10b)同轴固定在柱塞头(3)的内腔中,所述凸台(21)的侧壁与柱塞头(3)的内腔之间通过密封圈(6)进行密封;
所述凸台(21)的端面与柱塞头(3)的内腔之间形成一个循环冷却腔,所述循环冷却腔的腔壁上从左至右依次同轴开设有左环槽(3a)和右环槽(3b),所述凸台(21)的外壁上开设有缺口(21a),所述左环槽(3a)和右环槽(3b)通过该缺口(21a)连通,所述右环槽(3b)与循环冷却腔相通;所述润滑杆(1)同轴开设有一个左大右小的两段式阶梯孔,所述两段式阶梯孔包括大孔段和小孔段,所述两段式阶梯孔内同轴插入有一根冷却管(4),所述冷却管(4)的外管壁与大孔段之间形成环形腔体(1-4)、冷却水管的外管壁与小孔段的孔壁滑动配合;所述支撑座(2)上开设有与环形腔体(1-4)和左环槽(3a)均相通的回水孔(21b),所述润滑杆(1)远离支撑座(2)的侧壁上开设有进水口(1a)和回水口(1b),其中进水口(1a)连通冷却管(4)的内腔、回水口(1b)连通环形腔体(1-4),由冷却管(4)的内腔、循环冷却腔、右环槽(3b)、缺口(21a)、左环槽(3a)、回水孔(21b)以及环形腔体(1-4)依次连通后形成一个冷却循环回路;
所述润滑杆(1)远离支撑座(2)的侧壁上开设有润滑油口(1c),润滑杆(1)以及支撑座(2)上沿轴向均开设有润滑油道(1d),润滑杆(1)以及支撑座(2)上开设的润滑油道(1d)均连通所述润滑油口(1c),且润滑油道(1d)连通环形冲头的外部;所述柱塞头(3)的外壁上沿周向开设有环形凹槽,所述环形凹槽内套装有密封铜环(7),所述密封铜环(7)与环形凹槽之间形成封闭的环形腔;所述柱塞头(3)的远离敞口一侧的侧壁上沿周向开设有铝水通道(3c),所述铝水通道(3c)连通所述环形腔。
2.根据权利要求1所述的一种环形冲头,其特征在于:所述循环冷却腔内设有一个呈台阶状的扩散座(8),所述扩散座(8)的小径端与凸台(21)同轴固定,所述扩散座(8)的外表面与循环冷却腔的腔面贴合,且扩散座(8)将所述循环冷却腔完全封闭;所述扩散座(8)的大端面(81)沿周向开设有若干个弧形槽(81a),所述右环槽(3b)以及所述冷却段的内腔均与所述弧形槽(81a)连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种环形冲头,其特征在于:所述润滑油道(1d)内设有单向阀(5),通过所述单向阀(5)实现润滑油只能由润滑油口(1c)单向进入润滑油道(1d)中。
4.根据权利要求3所述的一种环形冲头,其特征在于:所述第一定位柱(10a)与所述润滑杆(1)间隙配合,且所述第一定位柱(10a)抵紧支撑座(2)插入连接腔体的左端,所述润滑杆(1)上套设有锁紧环(12),利用该锁紧环(12)实现对第一定位柱(10a)进行锁紧,防止第一定位柱(10a)由第一安装孔内脱出;所述第二定位柱(10b)与柱塞头(3)间隙配合,所述柱塞头(3)上套装支撑铜环(11)以对第二定位柱(10b)进行锁紧,防止第二定位柱(10b)由柱塞头(3)上脱出。
5.根据权利要求4所述的一种环形冲头,其特征在于:所述支撑铜环(11)的外环半径大于支撑座(2)以及柱塞头(3)的外壁半径。
6.根据权利要求5所述的一种环形冲头,其特征在于:所述扩散座(8)上开设有六个弧形槽(81a),六个弧形槽(81a)沿扩散座(8)的周向均布。
7.根据权利要求6所述的一种环形冲头,其特征在于:所述柱塞头(3)远离敞口一侧的底部同轴开设有一个左小右大的锥形孔,该锥形孔内卡接有一个锥形铜柱(9),该锥形铜柱(9)的小端面与扩散座(8)的大端面(81)贴合。
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