一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞及射料装置制造方法
【专利摘要】一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞及射料装置，所述双密封柱塞包括柱塞杆和柱塞头，所述柱塞头的侧壁设有与料筒内壁滑动密封的第一密封部，所述柱塞头具有中空腔，所述中空腔具有与柱塞头前方的压力室连通的开口，所述第一密封部位于所述中空腔与所述柱塞头外壁面之间形成的具有一定形变能力的薄片区上；所述柱塞杆的远离所述柱塞头的一端设有第二密封部，所述第二密封部与所述料筒内壁滑动密封。本实用新型的双密封柱塞密封效果好，能应用于高压压铸设备，且应用本实用新型的双密封柱塞的射料装置能够缩短压铸周期，提高生产效率，同时降低熔融金属液压铸时的温度，进而防止模具软化、开裂，延长其使用寿命。
【专利说明】一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞及射料装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞及射料装置，属于压铸【技术领域】。
【背景技术】
[0002]压铸是将一种合金的熔融液注入料筒，然后通过设置在料筒内的柱塞将一定量的合金熔融液压射到模腔内，冷却后成型形成铸件。
[0003]传统压铸设备中的料筒只能根据铸件的大小加注一定量的熔融金属液，射料完毕后，柱塞复位至初始位置，并再次往料筒内添加定量熔融金属液进行下一次压铸。如中国专利文献CN201231307Y公开了一种真空射料装置，所述真空射料装置包括驱动部分、压射部分、头板以及料筒，料筒上设置有与熔炼室连通的浇注孔，头板上设置有通孔，料筒设置在头板的通孔内，压射部件由驱动部分驱动，射压部件的端部设置有锤头(柱塞头部)，该锤头与料筒内壁滑动配合，并在驱动装置的推动下将料筒内的熔融金属液压射至模腔内。该射料装置在每次压射铸件时均需要添加一次熔融金属液，这就延长了铸件的压铸周期，降低了生产效率；另外，由于高温的熔融金属液从熔炼室进入料筒内后，遇到较冷的料筒内壁和锤头其温度会降低，甚至会影响压射，因此，需要在熔炼室内将熔融金属液加热至较高的温度(一般铝合金需要加热至650度以上)，而料筒和锤头一般都采用H13钢制成，H13钢在650度以上时即进入退火温度区间，此时若将较高温度的熔融金属液注入模具内，则会使模具的硬度降低，反复使用后将使模具变软甚至产生裂纹，严重影响模具的使用寿命。
实用新型内容
[0004]为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有压铸装置的料筒每次只能注入单件铸件的熔融金属液、压铸周期长、生产效率低、且容易使H13钢制成的模具变软甚至产生裂纹，进而严重影响其使用寿命的技术缺陷，从而提供一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞以及射料装置。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其包括柱塞杆和柱塞头，所述柱塞头的侧壁设有与料筒内壁滑动密封的第一密封部，所述柱塞头具有中空腔，所述中空腔具有与柱塞头前方的压力室连通的开口，所述第一密封部位于所述中空腔与所述柱塞头外壁面之间形成的具有一定形变能力的薄片区上；所述柱塞杆的远离所述柱塞头的一端设有第二密封部，所述第二密封部与所述料筒内壁滑动密封。
[0007]所述第一密封部为成型在所述柱塞头外侧壁上的至少一道环形的密封凸起。
[0008]所述密封凸起的两侧分别设置有环形凹槽，所述环形凹槽与所述密封凸起周向平行设置。
[0009]所述密封凸起设置有两道，且两道所述密封凸起之间通过一道所述环形凹槽间隔开。
[0010]所述密封凸起的外轮廓为圆弧形结构；所述环形凹槽的纵向截面呈半圆形。
[0011]所述中空腔的所述开口处设有用于限制所述中空腔过度膨胀或过度收缩的限位
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[0012]所述限位装置包括固定于所述柱塞头的端面上的隔板，以及设置于所述中空腔内的顶杆，所述顶杆的一端固定在所述中空腔的底端，所述顶杆的另一端抵触在所述隔板上，所述隔板与所述端面之间，以及所述隔板或所述顶杆与所述柱塞头的开口之间具有连通所述压力室与所述中空腔的间隙。
[0013]所述隔板的面积与所述柱塞头的端面的面积基本相等，所述隔板通过若干根螺栓固定在所述柱塞头的所述端面上。
[0014]所述顶杆从所述中空腔的开口处延伸出所述柱塞头的端面，所述隔板的与所述顶杆配合的一侧中心处设置有凹槽，所述顶杆插入所述凹槽内。
[0015]所述顶杆的与所述中空腔配合的一端侧面上开设有螺纹，所述中空腔底端轴心处开设有螺孔，所述顶杆通过螺纹与螺孔配合旋入所述中空腔的底部并固定。
[0016]所述柱塞杆的另一端设有第二柱塞头，第二密封部设置在所述第二柱塞头上，所述第二柱塞头与所述柱塞头相对于所述柱塞杆的长度方向的中心点对称。
[0017]一种射料装置，其包括料筒和在所述料筒的内腔里做往复运动的柱塞，所述柱塞与驱动装置连接，所述柱塞为上述任一项所述的柱塞。
[0018]本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0019]1.本实用新型的用于压铸机射料装置上的双密封柱塞的两端分别设有第一密封部和第二密封部，且位于所述柱塞头薄片区上的第一密封部随中空腔收缩而与料筒内壁之间产生间隙，供熔融金属液从无压力室进入压力室，或者随中空腔膨胀而增强与料筒内壁的密封性能，且射料压力越大密封性能越好；采用本实用新型的双密封柱塞的射料装置可从第一密封部、第二密封部、柱塞杆及料筒内壁之间的形成的无压力室自动向压力室内注入熔融的金属液，大大降低了压铸周期，提高了生产效率；另外，采用本实用新型的双密封柱塞的射料装置，其料筒和柱塞始终与熔融金属液的温度相等，因此可以降低压铸进模腔内的金属液的温度，进而防止模具变软、开裂，能够延长模具的使用寿命。
[0020]2.本实用新型的用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其第一密封部为成型在柱塞头外侧壁上的至少一道环形的密封凸起，该密封凸起不仅能够降低柱塞在料筒内往复运动过程中的摩擦力，减少磨损，同时还能够提高密封性能。
[0021]3.本实用新型的用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其密封凸起两侧均设置有环形凹槽，且所述环形凹槽与密封凸起周向平行设置，该密封凹槽在提高薄片区变形能力的同时，还能够确保密封凸起与料筒内壁之间的密封性能。
[0022]4.本实用新型的用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其中空腔的开口处设置有用于限制中空腔过度膨胀或过度收缩的限位装置，通过设置该限位装置，不仅能够保证柱塞头具有良好的工作状态，同时还能防止因射料压力过大而使柱塞卡死。
[0023]5.本实用新型的用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其柱塞杆的两端分别设有柱塞头和第二柱塞头，并使第二柱塞头与柱塞头相对于柱塞杆的长度方向的中心点对称，也即所述柱塞头与所述第二柱塞头的结构一致，这种设置方式便于组装、维护。
[0024]6.本实用新型的射料装置包括料筒和双密封柱塞，传统的冷室压铸设备无需花费较多成本或做较大结构改变即可应用本实用新型的射料装置，且本实用新型的射料装置能够缩短压铸周期，提高生产效率，能够降低射料金属液的温度，对金属铝的熔融金属液而言，可比传统压铸设备的熔融金属液降低50度左右，因此能有效防止模具变软、开裂，大大延长模具的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0026]图1是本实用新型的双密封柱塞的结构示意图；
[0027]图2是本实用新型的双密封柱塞的剖视图；
[0028]图3是本实用新型的双密封柱塞的柱塞头的结构示意图；
[0029]图4是本实用新型的射料装置中的柱塞位于初始位置时的结构示意图；
[0030]图5是本实用新型的射料装置的柱塞位于最大射料位置时的结构示意图。
[0031]图中附图标记表示为:
[0032]10-料筒；100_压力室；101-无压力室；105_出料口 ；20_柱塞杆；21_柱塞头；21’ -第二柱塞头；22，22’ -中空腔；23，23’ -薄片区；24_密封凸起；24’ -第二密封部；240，240’ -环形凹槽；25，25’ -顶杆；26，26’ -端面；27，27’ -隔板；28，28’ -间隙。
【具体实施方式】
[0033]实施例一
[0034]参见图1-3, —种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞,其包括柱塞杆20和柱塞头21，所述柱塞头21的侧壁设有与料筒10内壁滑动密封的第一密封部，所述柱塞头21具有中空腔22，所述中空腔22具有与柱塞头21前方的压力室100连通的开口，所述第一密封部位于所述中空腔22与所述柱塞头21外壁面之间形成的具有一定形变能力的薄片区23上，参见图2可知，所述中空腔22沿着所述柱塞的轴向基本成“鼓形”，其中间位置的直径最大，因此所述柱塞头21在所述中空腔22的轴向中间位置的壁厚最薄，此处即为薄片区23 ；所述柱塞杆20的远离所述柱塞头21的一端设有第二密封部24’，所述第二密封部24’与所述料筒内壁滑动密封。
[0035]通过在所述柱塞的两端分别设置第一密封部和第二密封部24’，当所述柱塞装配到所述料筒10的内腔后，所述第一密封部、所述第二密封部24’、所述柱塞杆20以及所述料筒10的内壁之间形成用于存放熔融金属液的无压力室101，同时，在料筒10的与所述无压力室101对应的位置开设一个用于向所述无压力室内注入熔融金属液的浇道，所述浇道连通至金属熔炼室，或采用料勺加注，以保证所述无压力室内始终充满熔融的金属液；第一次使用时先将所述压力室100与所述无压力室101内均充满熔融的金属液，然后推动所述柱塞推至最大射料位置完成第一次射料，此时由于模具及模具外浇口内的金属液冷却成型，所述射料口 105被封闭，所述柱塞向后运动时，所述压力室100的空间逐渐增大，并形成相对真空，此时所述柱塞头21内的中空腔22会向轴心处收缩，进而使所述第一密封部24与所述料筒内壁之间产生一个间隙，在压差的作用下，无压力室101内的熔融金属液会顺着所述间隙流入所述压力室100内，同时，所述金属熔炼室内的熔融金属液则会源源不断的补充的所述无压力室101内，当所述柱塞向后运动至初始位置时，所述压力室100及所述无压力室101内均充满熔融金属液，此后即可进行连续压铸作业。
[0036]由于中空腔22的开口与压力室100连通，当活塞进行射料动作时，挤压压力室内100的熔融金属液，并使所述压力室100内的熔融金属液压力升高，同时中空腔22内的熔融金属液的压力也同步升高，此时所述中空腔22会膨胀一定量，且注射压力越高，中空腔22的膨胀量越大，由于柱塞头21上设有薄片区23，所述中空腔22的膨胀在薄片区23的外侧最明显，而薄片区23的外侧设置有环形的密封凸起24，因此，所述环形的密封凸起24内会随着所述中空腔22的膨胀而紧紧抵触在料筒10的内壁上，以增强密封凸起24与料筒内壁10之间的密封性能。且由于密封凸起24与料筒10内壁之间的接触面积较小，摩擦较少，因此随注射压力的增大，并不会影响柱塞在料筒10内的运动。
[0037]由上述可以看出，将所述柱塞的两端分别设置第一密封部和第二密封部，并使所述第一密封部设置在所述柱塞头21的薄片区23上，一方面可以大大缩短铸造周期，因为当所述柱塞射料完毕回到初始位置时，所述压力室100及所述无压力室101内均已充满了熔融的金属液，其回到初始位置的同时即已为下一次的射料做好了准备，因此缩短了压铸准备时间，其生产效率大大提高；另一方面，由于柱塞与料筒10的内壁之间形成了无压力室101，而无压力室101在整个射料过程中均充满熔融的金属液，因此料筒10的内壁与柱塞本体及熔融的金属液具有相同的温度，从所述金属熔炼室内流入的熔融金属液不会有明显的温度降低，因此在铸造铝制产品时，便于将料筒10内熔融金属溶液(铝)的温度控制在600度左右，也即注入模腔内的熔融金属液(铝)温度基本为600度，该温度不会使采用H13钢制成的模具因退火而变软、开裂，进而大大延长了模具使用寿命。
[0038]本实施例中，所述第一密封部为成型在所述柱塞头21外侧壁上的两道环形的密封凸起24。由于所述密封凸起24与所述料筒10的内壁之间接触面积较小，因此柱塞在往复运动时的摩擦力较小，磨损较轻，且密封效果好，而设置两道所述密封凸起24则可进一步增强密封性能。
[0039]本实施例中，所述密封凸起24的两侧分别设置有环形凹槽240，且两道所述密封凸起24之间通过一道所述环形凹槽240间隔开，所述环形凹槽240与所述密封凸起24周向平行设置。所述环形凹槽240与所述密封凸起24在所述柱塞头21的表面形成连续的波浪状结构(沿所述柱塞的轴向半剖，即可明显看到波浪状的结构，参见图2)，且所述环形凹槽240与所述中空腔22的内壁之间厚度为所述薄片区23的最薄处，通过设置所述环形凹槽240，可以进一步增强薄片区23的形变能力，进而使所述第一密封部的弹性密封效果更好。
[0040]本实施例中，所述密封凸起24的外轮廓为圆弧形结构，该结构与所述料筒10的内壁接触时基本为线接触，可大大降低所述柱塞与所述料筒10的内壁之间的滑动摩擦力，降低磨损；而所述环形凹槽240的纵向截面呈半圆形，则有利于所述薄片区23变形。
[0041]本实施例中，所述中空腔22的所述开口处设有用于限制所述中空腔22过度膨胀或过度收缩的限位装置。所述限位装置包括固定于所述柱塞头21的端面26上的隔板27，以及设置于所述中空腔22内的顶杆25，所述顶杆25的一端固定在所述中空腔22的底端，所述顶杆25的另一端抵触在所述隔板27上，所述隔板27与所述端面26之间具有连通所述压力室100与所述中空腔22的间隙28。通过设置所述限位装置，可防止注射压力过大时所述柱塞头23过度膨胀，甚至将所述柱塞卡死，或防止所述压力室100内的真空度过大时所述柱塞头23过度收缩，超过所述薄片区23的正常弹力回复范围，因此，所述限位装置可有效保护具有形变能力的柱塞头21损坏，进而延长使用寿命。
[0042]本实施例中，所述隔板27的面积与所述柱塞头21的端面26的面积基本相等，所述隔板27通过若干根螺栓固定在所述柱塞头21的所述端面26上，以便于装配、维修。
[0043]本实施例中，所述顶杆25从所述中空腔22的开口处延伸出所述柱塞头21的端面26，所述隔板27的与所述顶杆25配合的一侧中心处设置有凹槽，所述顶杆25插入所述凹槽内，所述凹槽便于将所述顶杆25与所述隔板27相对定位。
[0044]本实施例中，所述顶杆25的与所述中空腔22配合的一端侧面上开设有螺纹，所述中空腔22底端轴心处开设有螺孔，所述顶杆25通过螺纹与螺孔配合旋入所述中空腔22的底部并固定，采用螺纹螺孔配合便于所述顶杆25的装配。
[0045]本实施例中所述隔板27与所述端面26之间、所述顶杆25与所述柱塞头21的开口之间留有一定的间隙28，所述间隙28连通所述压力室100与所述中空腔22，所述金属熔液在所述压力室100与所述中空腔22之间可以流动；当然，还可以通过调整所述间隙28的大小，使金属熔液在流经所述间隙28时具有一定的阻尼作用，进而也能防止所述中空腔22过度膨胀或收缩。
[0046]实施例二
[0047]在上述实施例一中的所述第二密封部24’仅仅是为了防止无压力室101内的熔融金属液从所述柱塞的尾部流出所述料筒10外侧，因此所述第二密封部24’为普通的柱塞密封方式即可。为了便于本实用新型的双密封柱塞安装到所述料筒10内，以及确保所述柱塞在料筒10内具有较为稳定的运行运状态，在上述实施例一的基础上，在本实施例中，所述柱塞杆20的另一端设有第二柱塞头21’，所述第二密封部24’设置在所述第二柱塞头21’上，所述第二柱塞头21’与所述柱塞头21相对于所述柱塞杆20的长度方向的中心点对称，也即所述第二柱塞头21’与所述柱塞头21的结构一致，这种设置方式有利于保证所述柱塞在所述料筒10内运行时其两端的密封部与料筒内壁摩擦力基本相等，能够较为平稳定的沿着轴线方向往复运动，进而确保精确压铸，且在必要时，还能将所述柱塞头21与所述第二柱塞头21’调换安装位置。
[0048]参见图1-2，所述第二柱塞头21’的具体结构为:其包括中空腔22’，所述中空腔22’与所述柱塞头的外侧壁之间形成薄片区23’，所述薄片区23’上设有两道密封凸起，两所述密封凸起之间通过一道环形凹槽240’隔开，所述两道密封凸起即为所述第二密封部24’，所述中空腔22’内还设置有螺纹连接的顶杆25’，所述顶杆25’抵在隔板27’的中部凹槽内，所述隔板27’与第二柱塞头21’的端面26’之间形成间隙28’。
[0049]实施例三
[0050]参见图4-5，一种射料装置，其包括料筒10和在所述料筒10的内腔里做往复运动的柱塞，所述柱塞与驱动装置连接，且所述柱塞为上述实施例一或实施例二中任一所述的柱塞。
[0051]参见图4，此时所述柱塞位于初始位置，所述压力室100及所述无压力室101内均充满熔融的金属液，所述且此时所述压力室100及所述无压力室101内的熔融金属液的压力基本相等，压铸时，驱动机构驱动所述柱塞向左运动，同时所述柱塞头21左侧压力室100内的金属溶液的压力升高，且所述压力室100内的熔融金属液从间隙28进入中空腔22内，所述中空腔22在高压的熔融金属液的作用下沿着径向向外膨胀(参见图5中空腔22内的箭头方向)，使柱塞头上的第一密封部与料筒10的内壁紧密接触，且射料压力越大，第一密封部与料筒10的内壁之间的密封效果越好。
[0052]参见图5，此时所述柱塞运动至最大射料位置，射料动作结束，此时模具内已充熔融的金属液，当所述柱塞向右运动时，由于射料口 105处被冷却的金属堵塞,压力室100的空间变大，形成相对真空，此时中空腔22会沿径向向轴心处收缩，进而使第一密封部24与料筒内壁10之间具有一间隙，无压力室101内的熔融金属液在压力的作用下沿着所述间隙补充到所述压力室100内，当所述柱塞运动至初始位置(图4所示的位置，此时由于薄片区
23的弹力作用，所述密封凸起24向外仅靠所述料筒10的壁面，同时所述料筒10的内壁对所述密封凸起24施加一个指向轴心的反作用力，参见图4中空腔22内的箭头方向)时，所述压力室100及所述无压力室101内均充满熔融的金属液，无需像传统的射料装置那样要等柱塞运动至初始位置再向料筒内添加熔融金属液，因此可节省注液时间，大大缩短压铸周期，提闻生广效率。
[0053]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其特征在于:包括柱塞杆(20)和柱塞头(21)，所述柱塞头(21)的侧壁设有与料筒(10)内壁滑动密封的第一密封部，所述柱塞头(21)具有中空腔(22)，所述中空腔(22)具有与柱塞头(21)前方的压力室(100)连通的开口，所述第一密封部位于所述中空腔(22)与所述柱塞头(21)外壁面之间形成的具有一定形变能力的薄片区(23)上；所述柱塞杆(20)的远离所述柱塞头(21)的一端设有第二密封部(24’)，所述第二密封部(24’ )与所述料筒内壁滑动密封。
2.根据权利要求1所述的一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其特征在于:所述第一密封部为成型在所述柱塞头(21)外侧壁上的至少一道环形的密封凸起(24)。
3.根据权利要求2所述的一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其特征在于:所述密封凸起(24)的两侧分别设置有环形凹槽(240)，所述环形凹槽(240)与所述密封凸起(24)周向平行设置。
4.根据权利要求3所述的一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其特征在于:所述密封凸起(24)设置有两道，且两道所述密封凸起(24)之间通过一道所述环形凹槽(240)间隔开。
5.根据权利要求4所述的一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其特征在于:所述密封凸起(24)的外轮廓为圆弧形结构；所述环形凹槽(240)的纵向截面呈半圆形。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其特征在于:所述中空腔(22)的所述开口处设有用于限制所述中空腔(22)过度膨胀或过度收缩的限位装置。
7.根据权利要求6所述的一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其特征在于:所述限位装置包括固定于所述柱塞头(21)的端面(26)上的隔板(27)，以及设置于所述中空腔(22)内的顶杆(25)，所述顶杆(25)的一端固定在所述中空腔(22)的底端，所述顶杆(25)的另一端抵触在所述隔板(27)上，所述隔板(27)与所述端面(26)之间，以及所述隔板(27)或所述顶杆(25)与所述柱塞头(21)的开口之间具有连通所述压力室(100)与所述中空腔(22)的间隙(28)。
8.根据权利要求7所述的一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其特征在于:所述隔板(27)的面积与所述柱塞头(21)的端面(26)的面积基本相等，所述隔板(27)通过若干根螺栓固定在所述柱塞头(21)的所述端面(26)上。
9.根据权利要求7或8所述的一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其特征在于:所述顶杆(25)从所述中空腔(22)的开口处延伸出所述柱塞头(21)的端面(26)，所述隔板(27)的与所述顶杆(25)配合的一侧中心处设置有凹槽，所述顶杆(25)插入所述凹槽内。
10.根据权利要求9所述的一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其特征在于:所述顶杆(25)的与所述中空腔(22)配合的一端侧面上开设有螺纹，所述中空腔(22)底端轴心处开设有螺孔，所述顶杆(25)通过螺纹与螺孔配合旋入所述中空腔(22)的底部并固定。
11.根据权利要求1-5任一所述的一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞，其特征在于:所述柱塞杆(20)的另一端设有第二柱塞头(21’)，所述第二密封部(24’ )设置在所述第二柱塞头(21’)上，所述第二柱塞头(21’)与所述柱塞头(21)相对于所述柱塞杆(20)的长度方向的中心点对称。
12.—种射料装置，其包括料筒(10)和在所述料筒(10)的内腔里做往复运动的柱塞，所述柱塞与驱动装置连接，其特征在于:所述柱塞为上述权利要求1-11任一所述的一种用于压铸机射料装置上的双密封柱塞。
【文档编号】B22D17/30GK204094109SQ201420531685
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】捷卡姆.查马特 申请人:苏州橙石铸造有限公司