TWI541089B - 壓鑄裝置及壓鑄方法 - Google Patents

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北村卓文
柳田博臣
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Description

壓鑄裝置及壓鑄方法
本發明為壓鑄裝置及壓鑄方法，特別是關於：利用可動模施加壓力的同時，促使已澆注至製品模穴之熔融材料凝固的壓鑄裝置及壓鑄方法。
傳統以來，已知有下述的壓鑄裝置：藉由固定模及可動模構成「形成鑄造製品之形狀」的製品模穴，利用可動模對已流入製品模穴的熔融材料加壓，並促使其凝固的壓鑄裝置。
專利文獻1揭示一種：將熔融材料的澆注口設於固定模，並將熔融材料的遮斷部及氣體排出通路設於可動模的壓鑄裝置。
[專利文獻1]日本特開2005-125401號公報
然而，專利文獻1所記載的壓鑄裝置，是在 每一個製品的模具形成流入口和氣體排出口等，且由於必須組入「對熔融液體加壓並形成凝固」的機構，因此容易招致壓鑄裝置本身的大型化和複雜化，並不適合兩輪車等所使用之較小型的零件。此外，在製作複數個試作品之類的場合中，有時僅欲針對製品模穴的一部份作變更，面對這樣的需求，很難以上述的壓鑄裝置來加以因應。
本發明的目的在於提供一種：可解決上述習知技術的課題，比較簡潔、小型且泛用性高，並且能有效率地執行熔融材料的流入、遮斷及氣體的排出的壓鑄裝置及壓鑄方法。
為了達成前述目的，本發明的第1特徵為：在具有「由固定模(11)、及相對於該固定模(11)的位置可藉由第1加壓手段(6)而移動的可動模(9)所形成」之鑄模的壓鑄裝置(1)中，具備「相對於前述可動模(9)的位置可藉由第2加壓手段(7)而移動」的第2可動模(10)，可澆注熔融材料(50)且形成鑄造製品(50a)之形狀的製品模穴(26)，是由前述固定模(11)與前述第2可動模(10)所構成。
此外，第2特徵為：倘若使前述可動模(9)移動至接觸於前述固定模(11)的特定位置時，將在前述製品模穴(26)的外側，於前述可動模(9)與前述固定模(11)之間的位置，形成連通於前述製品模穴(26)的 澆道(23)及氣體排出口(22)。
此外，第3特徵為：在前述可動模(9)位於前述特定位置的狀態下，倘若使前述第2可動模(10)移動至第2特定位置時，前述製品模穴(26)與前述澆道(23)及前述氣體排出口(22)之間的連通，將構成被前述第2可動模(10)所遮斷。
此外，第4特徵為：將前述氣體排出口(22)設在前述製品模穴(26)的上方側，並將前述澆道(23)設在前述製品模穴(26)的下方側。
此外，第5特徵為：前述第1加壓手段(6)及前述第2加壓手段(7)是由油壓機構所構成。
此外，第6特徵為：藉由使前述第2可動模(10)移動至前述第2特定位置，可連續地執行前述連通的遮斷與前述熔融材料(50)的加壓凝固。
此外，第7特徵為：前述特定位置，是藉由「前述固定模(11)與前述可動模(9)形成抵接」而界定，前述第2特定位置，是藉由「被設在前述第2可動模(10)的止擋部(10a)，抵接於形成在前述可動模(9)的段差部(9a)」而界定。
不僅如此，第8特徵為：是針對採用具有鑄模之壓鑄裝置(1)的壓鑄方法，該鑄模是由固定模(11)；和相對於該固定模(11)的位置可藉由第1加壓手段(6)而移動的可動模(9)；及相對於該可動模(9)的位置可藉由第2加壓手段(7)而移動的第2可動 模(10)所形成，其中含有以下的步驟：藉由前述第1加壓手段(6)使前述可動模(9)移動至接近前述固定模(11)之特定位置的步驟(S2)；和將熔融材料(50)注入前述製品模穴(26)並形成滿充填的步驟(S4、S5)；和藉由以前述第2加壓手段(7)使前述第2可動模(10)移動，而將形成於前述製品模穴(26)外側的前述澆道(23)與前述氣體排出口(22)之間的連通予以遮斷的步驟(S7)；及藉由以前述第2加壓手段(7)使前述第2可動模(10)更進一步移動至第2特定位置，而對前述製品模穴(26)內的熔融材料(50)加壓並促其凝固的步驟(S9)。
根據第1特徵，由於具備「相對於可動模的位置可藉由第2加壓手段而移動」的第2可動模，且「可澆注熔融材料並形成鑄造製品之形狀」的製品模穴，是由固定模與第2可動模所構成，因此可藉由變更第2可動模而變更製品模穴之其中一面側的形狀，能在不變更裝置全體的狀態下，變更零件形狀的一部分。藉此，使鑄造零件的設計變更變得容易，可獲得能適用於試作品等少量乃至大量生產品之製作等的高泛用性壓鑄裝置。
根據第2特徵，由於一旦使可動模移動至接觸於固定模的特定位置時，將在製品模穴的外側，於可動模與固定模之間的位置，形成連通於製品模穴的澆道及氣 體排出口，因此不必在第2可動模設置澆道和氣體排出口，使第2可動模的設計變更變得容易。
根據第3特徵，由於在可動模位於特定位置的狀態下，一旦使第2可動模移動至第2特定位置，將使製品模穴與澆道及氣體排出口之間的連通，構成被第2可動模所遮斷，因此可連動於「對製品模穴內的熔融材料加壓凝固」的處理，而將澆道及氣體排出口部分的凝固物從製品模穴內的鑄造製品切除。藉此，將鑄造製品從鑄模取出之後，無須另外執行獨立的切斷作業，可減少生產步驟(製程)。
根據第4特徵，由於將氣體排出口設在製品模穴的上方側，並將澆道設在製品模穴的下方側，因此能有效率地執行熔融材料的澆注與氣體的排出。
根據第5特徵，由於第1加壓手段及第2加壓手段是由油壓機構所構成，因此可藉由使用油壓千斤頂等泛用性高的機器，對應於多種規格，能降低壓鑄裝置的生產成本。
根據第6特徵，由於是藉由使第2可動模移動至第2特定位置，而連續地執行連通的遮斷與熔融材料的加壓凝固，因此不需要將「把澆道及氣體排出口部分的凝固物，從製品模穴內的鑄造製品切除」的作業個別獨立地執行，能減少生產步驟(製程)。此外，由於在熔融液體凝固時加壓，故可抑制凹痕(sink mark)或氣孔(blowhole)的產生，可提高形狀的複製精度，並能降低 流動不良或充填不良。
根據第7特徵，由於特定位置是根據固定模與可動模的抵接所界定，而第2特定位置是根據「設於第2可動模的止擋部抵接在形成於可動模的段差部」所界定，故即使利用油壓千斤頂等之極大的力量加壓，也能輕易且正確地使可動模及第2可動模的位置形成一致。
根據第8特徵，由於包含：藉由第1加壓手段使可動模移動至「接近固定模之特定位置」的步驟；和將熔融材料注入製品模穴並形成滿充填的步驟；和藉由以第2加壓手段使第2可動模移動，而將形成於製品模穴外側的澆道與氣體排出口之間的連通予以遮斷的步驟；及藉由以第2加壓手段使第2可動模更進一步移動至第2特定位置，而對製品模穴內的熔融材料加壓並促使其凝固的步驟，因此可藉由設置獨立於可動模之外的第2可動模，而連續地執行：從製品模穴內的熔融材料切除澆道及氣體排出口的作業；及對製品模穴內的熔融材料施以加壓凝固而形成鑄造製品的作業。
1‧‧‧壓鑄裝置
2‧‧‧本體框架
3‧‧‧後方壁
5‧‧‧前方壁
6‧‧‧第1油壓千斤頂(第1加壓手段)
7‧‧‧第2油壓千斤頂(第2加壓手段)
9‧‧‧可動模
10‧‧‧第2可動模
11‧‧‧固定模
12‧‧‧外框
13、14‧‧‧按壓桿
20‧‧‧冒口部(riser)
21‧‧‧澆注口(sprue)
22‧‧‧氣體排出口
23‧‧‧澆道(runner)
24‧‧‧進模口(ingate)
26‧‧‧製品模穴
30、31‧‧‧厚度調整構件
50‧‧‧熔融材料
50a‧‧‧鑄造製品
第1圖：為本實施形態之壓鑄裝置的局部剖面左側面圖。
第2圖：是從壓鑄裝置的後方側所見之固定模的前視圖。
第3圖：是顯示開模狀態的步驟說明圖。
第4圖：是顯示合模(mold closing)狀態的步驟說明圖。
第5圖：是顯示澆注狀態的步驟說明圖。
第6圖：是顯示澆注成滿充填狀態的步驟說明圖。
第7圖：是顯示加壓+切除狀態的步驟說明圖。
第8圖：是顯示利用本實施形態的壓鑄裝置之壓鑄步驟的流程。
以下，參考圖面詳細地說明本發明的最佳實施形態。第1圖，為本發明其中一種實施形態之壓鑄裝置1的局部剖面左側面圖。在以下的說明中，是將圖示的左側方向作為壓鑄裝置1的前側方向，將圖示的右側方向作為壓鑄裝置1的後側方向。壓鑄裝置1為：使由鋁之類的熔融金屬所形成的熔融材料50，流入形成於固定模11與可動模9之間的製品模穴，並藉由對其加壓且令其凝固，而製作出鑄造製品50a的裝置。本實施形態的特徵在於：將相對於可動模9可個別獨立移動的第2可動模10，設在形成製品50a之形狀的製品模穴部分。
壓鑄裝置1的本體框架2，具有被固定於底座部分的前方壁5及後方壁3。在前方壁5與後方壁3之間設有：指向壓鑄裝置1的前後側方向，且連結於兩壁間的連結框架16。在連結框架16卡合有：可沿著該連結框架 16而滑動於前後側方向的可動壁4。在後方壁3固定有：作為第1加壓手段的第1油壓千斤頂6，藉由第1油壓千斤頂6的作動而伸縮之按壓桿13的前端則連結於可動壁4。藉此，可動壁4可對應於第1油壓千斤頂6的作動而滑動於前後側方向。
固定模11及可動模9，是在「將厚度調整構件30、31挾持於固定模11及可動模9之前後側方向的兩端部，且前後上下被外框12所包圍」的狀態下，完成鑄造開始的準備。藉此，倘若利用第1油壓千斤頂6將可動壁4朝前方側按壓時，便形成外框12在前方壁5與可動壁4之間加壓。在可動壁4固定有：作為第2加壓手段的第2油壓千斤頂7，該第2油壓千斤頂7之按壓桿14的前端連接於第2可動模10。第2油壓千斤頂7，是從形成於外框12的貫穿孔插入外框12的內部，第2可動模10，是在外框12被可動壁4所按壓的狀態下，可獨立於可動壁4之外而個別地可滑動於前後側方向。
在被外框12所包圍，且收置於特定位置的固定模11及可動模9，於製品模穴26之上下外側的位置形成有氣體排出口22及澆道23。而在前方壁5安裝有：可藉由按壓桿15而按壓固定模11之背面的第3油壓千斤頂8。根據該第3油壓千斤頂8，雖然也可以與第2油壓千斤頂7連動而執行加壓動作，但在以下的說明中，第3油壓千斤頂8則是呈固定狀態，僅說明第1油壓千斤頂6及第2油壓千斤頂7的動作例。
第2圖為固定模11的前視圖。該圖是顯示：從壓鑄裝置1的後方側所見的狀態。在固定模11與可動模9之間形成有：形成製品50a之形狀的製品模穴26、可供熔融材料50從容器40流入的澆注口21、作為「位於底部之熔融材料50的通道」的澆道23、從澆道23通往製品模穴26的進模口24、排出「熔融材料50所產生之氣體」的氣體排出口22、作為熔融材料50之上部澆注口池(pouring basin)的冒口部20。
一旦熔融材料50從澆注口21流入，將在澆道23被熔融液體51所填滿之後，通過進模口24而填滿「具有製品形狀25」的製品模穴26，並抵達氣體排出口22及冒口部20。而前述的第1圖及以下的第3~7圖中的剖面部分，是表示相當於該圖(第2圖)之A-A線剖面的剖面。
以下，參考第3~7圖的步驟說明圖，說明壓鑄裝置1的鑄造步驟。第3圖的開模狀態，是相當於將固定模11、可動模9及第2可動模10安裝於壓鑄裝置1的初期狀態。在固定模11及第2可動模10分別形成有製品形狀25、35。
製品模穴26形成於固定模11的製品形狀25與第2可動模10的製品形狀35之間，此外，氣體排出口22和澆道23等，則形成於固定模11與可動模9之間。
第2可動模10，具有可收入「形成於可動模9之略中央的開口」的外廓形狀，形成於該外廓的止擋部 10a構成：可在抵接於可動模9之段差部9a為止的範圍，滑動於前後側方向(圖示的左右方向)。
而本實施形態的固定模11、可動模9及第2可動模10，是由石墨(黑鉛)所形成。此外，厚度調整構件30、31，可對應於固定模11及可動模9的大小或厚度而變更。而可動模9側的厚度調整構件30，亦可發揮「限制第2可動模10朝後方側的動作之止擋部」的作用。
第4圖所示的合模狀態，是相當於各鑄模的安裝已完成，而完成「澆注熔融材料50之準備」的狀態。固定模11及可動模9的前後上下被外框12所包圍，一旦將固定模11及可動模9收置於彼此接觸的特定位置時，便在固定模11與可動模9之間形成：氣體排出口22、澆道23、進模口24、澆注口21(請參考第2圖)。在該狀態中，是藉由第1加壓手段(第1油壓千斤頂)6從外框12的外側加壓，使固定模11與可動模9間之接觸面壓已提高的狀態，成為鎖模(mold clamping)狀態。該第1油壓千斤頂6的壓力，雖可透過外框12及厚度調整構件30而傳達至可動模9，但在第2油壓千斤頂7未作動的狀態下，並不會傳達至第2可動模10。
第5圖所示的澆注初期狀態，是從澆注口21注入的熔融材料50，在充(填)滿澆道23之後到達製品模穴26中的狀態。
第6圖所示的澆注滿充填狀態，是更進一步 執行熔融材料50的澆注，直到熔融材料50充滿至製品模穴26之上端為止的狀態。
在第7圖的加壓+切除狀態中，是藉由薄型的第2加壓手段(第2油壓千斤頂)7來執行第2可動模10的移動。隨著第2可動模10被推向前方，將熔融材料50的多餘部分52朝氣體排出口22壓出，並對製品模穴26的熔融材料50施加壓力。接著，一旦將第2可動模10的止擋部10a按壓至抵接於可動模9之段差部9a的第2特定位置時，澆道23的熔融液體51及氣體排出口22的多餘部分52，則由第2可動模10從製品模穴26的製品50a切除。這是由於製品模穴26與澆道23之間的通路、及製品模穴26與氣體排出口22之間的通路分別被設定成：在第2可動模10朝第2特定位置移動的途中被遮斷(封閉)的緣故。
在此，各通路的遮斷，是在到達「由止擋部10a抵接於段差部9a所界定」的第2特定位置前實施。亦即，一旦第2可動模10朝固定模11的方向移動時，便先執行各通路的遮斷，接著，執行「經切除之製品模穴26內的鑄造製品50a的加壓」。藉由該2段階的設定，可連續地執行「通路的遮斷」及「製品的加壓」。
根據上述的壓鑄方法，使「鑄造製品50a的加壓凝固」、及「熔融液體51及多餘部分52的切除」，可在第2油壓千斤頂7的加壓動作中連續地執行。亦即，當使固定模11與可動模9分離而從鑄模取出製品50a之 際，可獲得「已將不需要的部分切除」的狀態。據此，不需要在將製品50a從鑄模取出後，另外設置將不需要的部分切除的額外步驟，可減少作業步驟(製程)。
接著，根據本實施形態的壓鑄裝置1，由於構成製品模穴26的第2可動模(製品模)10，是與可動模9個別形成獨立，因此可藉由僅更換該第2可動模10，而變更製品50a其中一面的形狀。藉此，譬如可抑制「當製作局部形狀不同的複數個試作品」時之鑄模製作的成本。
一般來說，在壓鑄中，藉由對熔融材料施加壓力可提高對鑄模的緊密附著性，而具有絕佳的複製(轉印)精度，且因為壓力的作用，內部的縮孔(shrinkage cavity)或外部凹陷(depression)的抑制力也高。不僅如此，在本實施形態中，鑄模是由石墨所形成，且由於鑄模的拔除方向並非上下方向而是前後側方向，因此不會產生如同砂模般因砂子脫落所造成的不良。雖然在上述的實施形態中，是採用石磨作為鑄模的素材，但鑄模的素材亦可因應於所鑄造的材料而變更。
第8圖，是顯示本實施形態之壓鑄裝置1的壓鑄步驟的流程。在步驟S1中，固定模及可動模是以開啟的狀態安裝於壓鑄裝置(請參考第3圖)。接著，在步驟S2中，使可動模朝固定模的方向移動直到特定位置為止而形成關閉，在步驟S3中，藉由固定模及可動模而形成澆道、氣體排出口及製品模穴。
接下來，在步驟S4中，透過澆道將熔融材料 朝製品模穴內澆注。接著在步驟S5中，判斷熔融材料是否呈現滿充填狀態，一旦判定已呈現滿充填狀態便進入步驟S6，反之則回到步驟S5的判斷。
步驟S6，開始製品模(第2可動模)朝固定模方向的加壓移動，在步驟S7中，藉由製品模遮斷、切除氣體排出口及澆道。接著，在步驟S8中，一邊進行加壓，並一邊執行製品模穴內之熔融材料的形狀成形，在步驟S9中，藉由製品模對熔融材料加壓並使其凝固。然後，在步驟S10中，完成鑄造形狀(鑄造製品)，並完成一連串的步驟。
而壓鑄裝置的構造、固定模及可動模的形狀和材質、第2可動模的形狀和材質、第1加壓手段及第2加壓手段的構造、熔融材料的種類等，並不侷限於上述的實施形態，能有各式各樣的變更。舉例來說，固定模及可動模的製品模穴、澆道、進模口、澆注口等地形狀，可因應於鑄造製品的形狀等而任意地變更。
1‧‧‧壓鑄裝置
2‧‧‧本體框架
3‧‧‧後方壁
4‧‧‧可動壁
5‧‧‧前方壁
6‧‧‧第1油壓千斤頂(第1加壓手段)
7‧‧‧第2油壓千斤頂(第2加壓手段)
8‧‧‧第3油壓千斤頂
9‧‧‧可動模
10‧‧‧第2可動模
11‧‧‧固定模
12‧‧‧外框
13、14‧‧‧按壓桿
15‧‧‧按壓桿
16‧‧‧連結框架
22‧‧‧氣體排出口
23‧‧‧澆道
30、31‧‧‧厚度調整構件
50‧‧‧熔融材料
50a‧‧‧鑄造製品

Claims (5)

  1. 一種壓鑄裝置，是具有鑄模的壓鑄裝置(1)，該鑄模是由固定模(11)、及相對於該固定模(11)的位置可藉由第1加壓手段(6)而移動的可動模(9)所形成，其特徵為：具備：相對於前述可動模(9)的位置可藉由第2加壓手段(7)而移動的第2可動模(10)，可澆注熔融材料(50)且形成鑄造製品(50a)之形狀的製品模穴(26)，是由前述固定模(11)與前述第2可動模(10)所構成；一旦使前述可動模(9)移動至接觸於前述固定模(11)的特定位置時，將在前述製品模穴(26)的外側，於前述可動模(9)與前述固定模(11)之間的位置，形成連通於前述製品模穴(26)的澆道(23)及氣體排出口(22)；在前述可動模(9)位於前述特定位置的狀態下，一旦使前述第2可動模(10)移動至第2特定位置時，將構成：前述製品模穴(26)與前述澆道(23)及前述氣體排出口(22)之間的連通，被前述第2可動模(10)所遮斷；藉由使前述第2可動模(10)移動至前述第2特定位置，可連續地執行前述連通的遮斷、與前述熔融材料(50)的加壓凝固。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的壓鑄裝置，其中 將前述氣體排出口(22)設在前述製品模穴(26)的上方側，並將前述澆道(23)設在前述製品模穴(26)的下方側。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載的壓鑄裝置，其中前述第1加壓手段(6)及前述第2加壓手段(7)是由油壓機構所構成。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載的壓鑄裝置，其中前述特定位置，是由前述固定模(11)與前述可動模(9)的抵接所界定，前述第2特定位置，是由設於前述第2可動模(10)的止擋部(10a)，抵接於形成在前述可動模(9)的段差部(9a)所界定。
  5. 一種壓鑄方法，是採用具有鑄模之壓鑄裝置(1)的壓鑄方法，該鑄模是由固定模(11)、和相對於該固定模(11)的位置可藉由第1加壓手段(6)而移動的可動模(9)、及相對於該可動模(9)的位置可藉由第2加壓手段(7)而移動的第2可動模(10)所形成，其特徵為：包含：藉由前述第1加壓手段(6)，使前述可動模(9)移動至接近前述固定模(11)之特定位置的步驟(S2)；和使熔融材料(50)注入前述製品模穴(26)並形成滿充填的步驟(S4、S5)；和藉由以前述第2加壓手段(7)使前述第2可動模 (10)移動，而將形成於前述製品模穴(26)外側的前述澆道(23)與前述氣體排出口(22)之間的連通予以遮斷的步驟(S7)；及藉由以前述第2加壓手段(7)使前述第2可動模(10)更進一步移動至第2特定位置，而對前述製品模穴(26)內的熔融材料(50)加壓並同時使其凝固的步驟(S9)。
TW102120314A 2012-08-27 2013-06-07 壓鑄裝置及壓鑄方法 TWI541089B (zh)

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