CN1715035B - 机加工歧管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于将注模成型材料从注模成型材料供应器传输到一个模具内的歧管，及制作该歧管的方法。所述歧管包括：一个主流体件，该主流体件具有一个沿着该主流体件的纵向轴线延伸的中央流体通道；该主流体件也包括多个各自在该中央流体通道的横向上并与其流体连通的支流通道。该主流体件具有一个横截面大致呈圆形的外表面，该截面大致呈圆形的外表面是通过机加工而成的。
Description
本申请要求2003年12月5日提交的同时待审的美国临时专利申请NO.60/527,489的利益。
技术领域
本发明一般涉及一种用于注模成型的歧管，尤其是涉及一种用于注模成型的机加工歧管及其制作方法。
背景技术
注模成型是一种广为人知的用来生产各种零部件的生产工艺。注模成型包括将一种熔化的材料，例如，一种熔化的塑料或是树脂，引入到一个模具内的空腔里直到该空腔被注满为止。该熔化的材料在模具里硬化成型成该空腔的内部表面的形状。在该熔化的材料硬化或凝固后，该硬化或凝固的材料被从空腔中移去。
对于注模成型，歧管组件通常被用来将熔化的材料从中央注入部分或注入口传送到一些空腔或是位于该模具的一个大空腔内的多个节点。这样的一种歧管组件公开于Tooman的美国专利No.4,964,795中。在该专利中，歧管组件具有一种一体的或是单件的圆柱状铸件歧管，该歧管具有一个通道，和至少一个从歧管径向向外延伸并具有熔化的材料可以通过的通道的喷嘴。该喷嘴的通道的终端，即浇口，与模具内的空腔流体连通。
然而，希望提供一种非铸件形式的歧管组件。也希望的是，从粗料或是棒料机加工而成一种歧管组件，还希望的是，一种大致是圆形的或具有大致是圆形或是环形截面的、机加工而成的歧管组件。因此，在本领域中有提供满足这些要求的歧管组件的需要。
发明内容
因此，本发明涉及一种适于将注模成型材料从熔化材料供应器传送到一个模具内的歧管组件。该歧管组件包括一个主流体件，其限定了一个中央流体通道，该中央流体通道沿着主流体件的纵轴方向从主流体件延伸。该主流体件也限定出多个支流通道，每个支流通道在该中央流体通道的横向上，并与其流体连通。此外，该主流体件限定一个截面大致呈圆形的外部表面。该外部表面机加工为截面大致呈圆形。
另外，本发明涉及一种制作机加工的歧管组件的方法，该歧管组件用于将注模成型材料从熔化材料供应器传送到一个模具内。该方法包括提供一个具有纵轴的杆材的步骤。该方法也包括机加工该杆材以形成一个沿着该杆材的纵轴并穿过该杆材而延伸的中央流体通道，若干横向于该中央流体通道并与中央流体通道流体连通的支流通道，和横截面是圆形的外表面。
本发明还涉及一种用于传输从注模成型材料供应器提供的注模成型材料到一个模具内的机加工而成的歧管，所述机加工而成的歧管包括：一个主流体件，该主流体件具有沿着该主流体件的纵线并穿过该主流体件而延伸的中央流体通道；若干从所述主流体件向外延伸的衬垫，所述衬垫和所述主流体件成一体；若干延伸穿过对应的所述衬垫的支流通道，且每个所述支流通道横向于所述中央流体通道并与该中央流体通道流体连通；和一个横截面是圆形的外表面，其中，所述外表面被机加工，以使得横截面形状为圆形。
本发明还涉及一种用于传输从注模成型材料供应器提供的注模成型材料到一个模具内的机加工而成的歧管组件，所述机加工而成的歧管组件包括：一个歧管，该歧管包括沿其延伸的歧管流体通道；至少一个从所述歧管到一个远端径向向外地延伸的喷嘴，所述至少一个喷嘴包括一个中央喷嘴通道，该中央喷嘴通道从所述歧管流体通道延伸并与所述歧管流体通道流体连通；；及所述歧管和所述至少一个喷嘴采用金属材料被机加工而成，以形成圆形横截面，并且所述至少一个喷嘴与所述歧管形成整体。
本发明的一个优点是提供一种机加工的歧管组件，从而省去铸造工艺。本发明的另一个优点是该机加工的歧管组件是由板材或杆材加工而成。本发明的另一个优点是该机加工的歧管组件被加工成一种圆形的或是环形的横截面形状。本发明的另一个优点是提供了一种制作机加工的歧管组件的方法。本发明的另一个优点是该方法允许歧管组件被机加工而成，从而在某些情形下相对于铸造工序而言节省了时间和费用。本发明的另一个优点是，在注模成型工艺中，由于歧管的圆形的外部表面，它能允许热量沿着歧管更均匀地传递，从而提高模制零部件的质量。
在阅读下面的说明书及其附图后，本发明其它的特征和优点将会被更好地理解。
附图说明
图1是根据本发明的一种机加工歧管组件的透视图。
图2是图1中的歧管组件的一部分的局部视图。
图3是沿着图2中3-3线的剖面图。
图4是歧管或喷嘴的局部视图，其中示出了热电偶的布置。
图5是根据本发明图1的机加工歧管组件的另一实施例的透视图。
图6是根据本发明的机加工歧管组件的制作方法的透视图，图中示出其第一步骤。
图7是类似于图6的视图，示出制作机加工歧管组件的第二步骤。
图8是类似于图6的视图，示出制作机加工歧管组件的第三步骤。
图9是类似于图6的视图，示出制作机加工歧管组件的第四步骤。
具体实施方式
参照附图，尤其是图1示出了根据本发明的机加工歧管组件10的一个实施例。该机加工歧管组件10包括一个一体或是一个单件的机加工圆柱状的歧管12，该歧管12包括一个沿着歧管12延伸的中央流体通道14、歧管12的各支流通道和从歧管12向下延伸的至少一个喷嘴16。每一个喷嘴16包括一个从歧管12的中央流体通道14伸出的中央喷嘴通道17，每一个喷嘴16可以是不同的长度以便于与特定模具的不同的模腔尺寸相适应，这是一定的模具所需要的。
歧管12和至少一个喷嘴16由金属材料制成。歧管12和至少一个喷嘴16由方形的管材或圆形的杆材机加工而成。歧管12和至少一个喷嘴16形成一个一体的、单件式结构。
机加工歧管组件10包括第一绝缘器18，该第一绝缘器18是一个布置在每个喷嘴16上的钛绝缘环，用于阻止每个喷嘴16与中心或腔体32之间的热传递。歧管12还通过支撑块34来与中心或是腔体32绝缘。歧管12通过销子36以可拆卸的方式固定在支撑块34和中心32上，该销子36延伸穿过支撑块34，并穿入与歧管12和中心32的定位接合。机加工歧管组件10也包括一个P-20注入口衬垫20，该衬垫20从歧管12径向向外延伸，以促使注模成型材料导入进歧管12。注入口20与支撑件或是夹板40绝缘，其是通过位于注入口20和支撑件或是夹板40的的接合处之间的一个不锈钢定位环形式的第二绝缘器22来实现的。第二绝缘器22是一个不锈钢定位环，该不锈钢定位环由诸如螺栓等的紧固件38以可拆卸的方式固定在夹板40上，并防止从注入口20到夹板40的热传递。应当理解，被熔化的材料可以是塑料、金属、木纤维、钢等等，并且被从一个注模成型机(未示出)注模到机加工歧管组件10的注入口20内。
机加工歧管组件10包括一个第三绝缘器24，该第三绝缘器24位于歧管12的每个支流通道的径向终端13处，以促进从歧管12的端部到其周围的材料的相对较低的热传递。该第三绝缘器24是一个400号不锈钢塞子，其限定出歧管12的中央流体通道14的径向终端13。该第三绝缘器24具有一个弧形的端部42，它形成位于中央流体通道14内的径向终端13。该弧形的端部42减少了熔化材料的流体剪切力，当流体流过一个从歧管的通道14到邻近的喷嘴通道17的拐角时，该流体剪切力可能会发生在这些拐角处。该机加工歧管组件10包括一个双头螺母44，该双螺母44位于歧管的通道14的端部，以罩住通道14从而便于在必要时移去该第三绝缘器24。
该机加工歧管组件10包括若干钛反作用件26，这些钛反作用件26通过诸如螺钉54或类似件的紧固件相对于径向地延伸的喷嘴16以可拆卸的方式在径向上固定，从而使歧管12与夹板40绝缘。另外，这些反作用件26预先装载有若干垫片，该垫片在夹板40和歧管12之间起作用，在注模成型过程中，其承受由歧管12产生的力以支撑所述歧管12。
机加工歧管组件10也包括至少一个，优选是多个电加热器28，这些加热器28是以可拆卸的方式布置在歧管12和喷嘴16的圆周以供给热量从而将所述塑料保持在一个特定的或是预定的温度下的加热带。这些加热器28由歧管12上的若干两个一体的半圆柱体组成，电阻丝与例如接线盒的电源并联。这些加热器28的若干所述半圆柱体以通用的夹紧件或是类似部件以可拆卸的方式夹紧所述歧管12和喷嘴16的圆周。应当理解，所述加热器28的该半圆柱体在圆周方向上是不连续的，以便如现有技术所知的那样在它们之间形成间隙。
机加工而成的歧管组件10包括至少一个、优选为多个温度测量传感器30以监测熔化的材料的温度。这些传感器30被固定在所述歧管12和喷嘴16里面传感器孔或洞46中，所述孔、洞在所述歧管12和喷嘴16上、与流体通道14、17的外部直径和所述歧管12和喷嘴16的外部直径等距离之处钻出，如图4所示。这些温度测量传感器30可以是固定在传感器孔46内的热电偶形式的器件，该热电偶通过固定螺钉定位在若干螺纹孔50内，这些螺纹孔50是垂直于传感器孔46的轴线的孔。这些传感器30通过电阻丝与一个诸如接线盒的电源相连，包括一个不锈钢编织导线护罩52，其用于防止电加热器的电流导线(未示出)产生的射频噪音干扰。
这些加热器28和传感器30在围绕注模系统的若干有限区域内排列和被监测。这种多区域的控制有利于更准确地监视和控制整个注模过程中的熔化材料的温度，从而减少热量损失，有利于成型。
在操作中，熔化的材料在高温和压力下经过注入口衬垫20被注模进歧管12。然后，所述熔化的材料沿着歧管12的中央流体通道14流进喷嘴16。接着该熔化的材料流进该模具(未示出)的每个喷嘴16的喷嘴通道17以进行成型。当流体流过90度拐角时，配备具有弧形端部42的第三绝缘器24的歧管12的若干终端13在该歧管12的这些终端13处减少剪切流量。
在整个注模过程中，加热器28维持该熔化的材料在一个特定的温度，该温度由若干传感器30监控。这些加热器28和传感器30各自的多区域设计使操作者可以监控该熔化的材料在整个系统中在任意点或区上的温度，从而对该注模过程施加实时控制以获得更好的产品。
根据本发明的另一个实施例，参见图5，示出了该机加工歧管12。与该歧管12类似的部件具有类似的、增加了100的附图标记。在这个实施例中，该机加工歧管112包括一个主流体件113，该主流体件113呈圆柱状，从而限定出一个横截面大致呈圆形或是环形的外部表面115。该主流体件113由金属材料制成。该主流体件113限定出一个沿着纵向轴线L延伸穿过该主流体件113的中央流体通道114。优选地是，该中央流体通道114在横截面上大致呈圆形，并且位于该主流体件113的中央。该主流体件113也限定出多个支流通道119，每个支流通道在中央流体通道的横向上并与其流体连通。正如下文将更详细地描述一样，该歧管112将注模成型材料通过中央流体通道114和支流通道119从一个成型材料供给器(未示出)传送到一个模具(未示出)内。应当理解，该歧管112是机加工而成的，其横截面大致呈圆形，这种形状允许热量在整个歧管112内均匀地传送。
该歧管112也包括多个衬垫，通常以附图标记121指示。每一个衬垫121通常为圆柱状，并且从主流体件113的外部表面115向外延伸。每一个衬垫121限定出一个平的、圆形终端123。这些衬垫121与主流体件113成一体，并且如下文将要详细讨论的那样由机加工而成。如图5所示，若干所述支流管道119从相应的各个衬垫121延伸穿过，并以每个衬垫121的终端123为中心。
在所示的实施例中，该歧管112包括6个衬垫121。其中3个衬垫121在该歧管112的一侧沿纵向对齐，而另3个衬垫121在该歧管112的另一侧沿纵向对齐。这些衬垫121包括一个浇入口衬垫125和若干喷嘴衬垫127。该浇入口衬垫125和若干喷嘴衬垫127是相通的，除了浇入口衬垫125伸出该主流体件113的外表面115外的程度超过所述喷嘴衬垫127的延伸程度。该浇入口衬垫125位于该歧管112上，其尺寸设置得使延伸通过浇入口衬垫125的支流通道119能与一个浇入口(未示出)流体连通，如在图1和图2中示出的浇入口20一样。这些喷嘴衬垫127位于所述歧管112上，尺寸设置得使延伸通过喷嘴衬垫127的支流通道119能与一个喷嘴(未示出)流体连通，如在图1到图3中示出的喷嘴16一样。然而，应当理解，这些衬垫121的位置和尺寸能够依据其所采用的浇入口和/或喷嘴而变化。
图5中的歧管112能被应用在一个注模成型过程中。该歧管112与机加工歧管组件10的其它部件装配在一起，并布置在一个注模成型机(未示出)中，从而使得一个浇入口(未示出)与浇入口衬垫125的支流通道119流体连通，而喷嘴16则与相应的若干喷嘴衬垫127的支流通道119流体连通。在一个实施例中，衬垫121的终端123起压力板的作用，这使得浇入口(未示出)和喷嘴16能够与衬垫121相挤压，从而防止注模成型材料的泄漏。
而且，该主流体件113的端部被堵住以封住所述中央流体通道114的端部。该主流体件113能够以任何合适的方式被堵住，例如用上文描述过的与图2中相关的双头螺母44。
接着，熔化的注模成型材料通过浇入口(未示出)被引入到歧管112，并流进浇入口衬垫125的支流通道119。该熔化的材料流经该中央流体通道114，并流出这些喷嘴衬垫127的支流通道119。接着，该熔化的材料流经喷嘴16后流进模具的空腔(未示出)。应当理解，该机加工歧管组件能够包括任何数目的绝缘器(未示出)，例如图1-3中的包括的第一、第二和第三绝缘器18、22、24一样。
而且，多个加热器，例如上文描述过的与图1相关的若干加热器28，在注模成型过程中能被布置在歧管112的外部表面115。如下文将要更详细描述的一样，图5中通常是环形截面的歧管112允许更均匀地加热歧管112，从而更均匀地加热流经其中的该熔化的材料。这样，应用该歧管112就提高了成型部件的质量。
现在参见图6到图9，根据本发明的一种方法，是如图5中示出的制作该歧管112的方法。图6中示出了其第一步骤，该方法包括提供一个杆材130，并将该杆材130定位于一个传统的磨床内，该磨床通常以附图标记131指示，并以多个传统刀具132中的任意一个来进行加工。在一个实施例中，在该杆材13被置于磨床131内之前，已经加工成一个沿着杆材130的孔，该孔构成所述中央流体通道114，也提供了用来固定该杆材130在所述磨床131上的卡盘134内的方式。该杆材130由金属材料制成，其选自于圆形的杆材原料或是矩形的杆材原料。应当理解图6-9示出了加工该杆材130以形成该歧管112的大致呈圆形的外部表面115、衬垫121、中央流体通道114，以及支流通道119的后续步骤。
如图7所示，该方法的下一步骤包括机加工该杆材130直到其具有一个大致呈矩形的横截面形状。刀具132能够以任何合适的方式被驱动，该卡盘134能够以任何合适的方式旋转该杆材130，以加工出该矩形截面的杆材130。该杆材130的这种矩形的截面形状限定出第一侧面136、与所述第一侧面136相对的第二侧面138、和多个沿着杆材130纵向延伸的棱140。应当理解，随着切削的进行，最终的切削深度将到达这些衬垫121的终端123。例如，在图6中该浇入口衬垫125的终端123是可见的。随着该杆材130被切削得更深，该刀具132被移开以避免碰着这些衬垫121，从而形成这些衬垫121。
下一步，如图8所示，该方法包括弄圆该杆材130的步骤，从而形成带有多个衬垫122的该歧管112的外表面116。在所示出的实施例中，该步骤包括使该杆材130的第一侧面136变圆。该刀具132通过该杆材130以切掉该杆材130的第一侧面136的若干棱140，以加工出该歧管112的一个半圆形的外表面115。如图8所示，当弄圆该杆材130的第一侧面136以在该第一侧面136上形成若干衬垫121时，该刀具132避开了这些衬垫121。
接着，该方法包括绕杆材130的轴线L旋转该杆材130的步骤。在图9所示的实施例中，该磨床131的卡盘134使该杆材130绕其轴线转动180度。
随后，该方法包括弄圆该杆材130的第二侧面的步骤，如图9所示。如前所述，该刀具132通过该杆材130以切掉该杆材130的第二侧面138的棱140，以加工出该歧管112的另一个半圆形的外表面115。如图9所示，当弄圆该杆材130的第二侧面138以在该第二侧面138上形成若干衬垫121时，该刀具132避开了这些衬垫121。
最后，该方法包括相应于各个所述衬垫121加工出多个支流通道119的步骤。所述若干支流通道119能够以任何合适的方式被加工出，并被钻孔以与中央流体通道114流体连通。
这样，本发明的歧管112就被机加工而成，相对于某些情形下的铸造操作，该加工方法能够节省成本。而且，加工成型的歧管112包括一个机加工而成的、大致呈圆形截面的外表面115。如图1所示的若干加热带28或是其它的加热器(未示出)都能够被用在该歧管112的外表面115，以加热该熔化的注模成型材料。该圆形的外表面115和圆形的中央流体通道114使得该歧管112在横截面上高度对称，从而允许热量沿着该歧管112均匀地传送。这样就提高了该成型的零部件的质量。
上文以示意性的方式描述了本发明。应当理解，已经使用的术语是基于这些术语的表述性本意而非限制性的。
根据本发明以上的教导，很多的修改和变形都是可能的。因此，在所附的权利要求的保护范围内，本发明不仅仅限于以上所具体描述的方式而可以以其它方式实现。
Claims (16)
1.一种用于将从注模成型材料供应器提供的注模成型材料传输到一个模具内的机加工而成的歧管，所述机加工而成的歧管包括：
一个主流体件，该主流体件具有一个沿着该主流体件的纵轴并穿过该主流体件而延伸的中央流体通道；
多个从所述主流体件的外表面向外延伸的衬垫，所述衬垫和所述主流体件成一体；
多个延伸穿过对应的所述衬垫的支流通道，且每个所述支流通道横向于所述中央流体通道并与该中央流体通道流体连通；
并且所述歧管还包括一个横截面是圆形的外表面，其中，所述歧管的外表面被机加工，以使得横截面形状为圆形。
2.如权利要求1所述的机加工而成的歧管，其中，所述衬垫包括一个浇入口衬垫和多个喷嘴衬垫，所述浇入口衬垫从所述主流体件的外表面向外延伸超过该喷嘴垫。
3.如权利要求1所述的机加工歧管，其中，所述主流体件由杆材机加工而成，所述杆材被机加工直至具有矩形横截面形状，然后成圆形，从而限定所述歧管的外表面。
4.如权利要求2所述的机加工而成的歧管，其中，在机加工过程中，使杆材在第一侧面是圆形的，接着围绕所述纵轴旋转，然后使第二侧面为圆形。
5.如权利要求3所述的机加工而成的歧管，所述杆材是从由圆形杆坯和矩形杆坯组成的组中选出。
6.如权利要求1所述的机加工而成的歧管，所述中央流体通道的横截面是圆形。
7.如权利要求1所述的机加工而成的歧管，所述中央流体通道位于该主流体件的中央区域内。
8.一种制作机加工而成的歧管组件的方法，所述歧管组件包括如权利要求1所述的机加工而成的歧管，并且该歧管组件用于将从注模成型材料供应器提供的注模成型材料传输到一个模具内，所述方法包括以下步骤：
提供一根具有纵轴的杆材；
机加工该杆材，以形成一个沿着该杆材的纵轴并穿过该杆材而延伸的中央流体通道、多个横向于该中央流体通道并与该中央流体通道流体连通的支流通道，所述机加工而成的杆材具有横截面是圆形的外表面。
9.如权利要求8所述的方法，所述机加工步骤包括弄圆该杆材，以使所述外表面具有多个衬垫，所述多个衬垫从所述外表面向外延伸，并形成相应于每个衬垫的支流通道。
10.如权利要求9所述的方法，包括步骤：在所述弄圆该杆材的步骤之前，对杆材进行机加工，直至杆材具有矩形横截面。
11.如权利要求9所述的方法，所述弄圆杆材的步骤包括弄圆杆材的第一侧面，沿杆材的纵轴旋转该杆材，和弄圆杆材的第二侧面。
12.如权利要求9所述的方法，所述衬垫包括浇入口衬垫和多个喷嘴衬垫，其中该浇入口衬垫从所述机加工而成的杆材的外表面向外延伸到该喷嘴衬垫之外。
13.如权利要求8所述的方法，其中所述提供杆材的步骤包括从由圆形杆坯和矩形杆坯组成的组中选择杆材。
14.如权利要求8所述的方法，其中该中央流体通道在横截面上是圆形的。
15.如权利要求8所述的方法，其中该中央流体通道位于该杆材的中央区域内。
16.一种用于将从注模成型材料供应器提供的注模成型材料传输到一个模具内的机加工而成的歧管组件，所述歧管组件包括如权利要求1所述的歧管，所述机加工而成的歧管组件包括：
一个歧管，该歧管包括沿其延伸的歧管流体通道；
至少一个从所述歧管径向向外地延伸到远端的喷嘴，所述至少一个喷嘴包括一个中央喷嘴通道，该中央喷嘴通道从所述歧管流体通道延伸并与所述歧管流体通道流体连通；及
所述歧管和所述至少一个喷嘴由金属材料机加工而成，并且所述至少一个喷嘴与所述歧管形成整体。
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