一种高真空压铸用冲头及用于该冲头的润滑装置

摘要

本发明公开了一种高真空压铸用冲头，包括：冲头本体，其一端开有一定深度的轴向中心孔以作为冷却腔体；具有轴向中心通孔的射杆，其与冲头本体同轴相对布置，相对的另一端与驱动部件连接；以及具有轴向中心通孔的冲头射杆螺纹连接件，其置于冲头本体和射杆之间，两端头分别与两者端部固定连接，一用于提供冷却水的冷却水管穿过射杆和冲头射杆螺纹连接件的中心通孔后与螺纹水槽件的中心通孔连通。本发明还公开了用于上述冲头的润滑装置。本发明能有效地实现冲头与压室之间的密封，且射杆的喷涂润滑与水冷却循环系统能很好的实现对冲头的润滑和冷却，从而提高了冲头和压射室的使用寿命，减少了更换冲头的频率，提高了生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及压铸技术领域，具体是一种真空压铸用冲头及用于该冲头的润滑 装置。

背景技术

压力铸造简称压铸，是将熔融或者半熔融状态的金属液浇入压铸机压室内， 冲头则以极高的速度将金属液压入模具型腔中，然后金属液在高压作用下快速凝 固成形的一种铸造成形方法。压铸成形周期短、生产效率高，但由于金属液填充 速度快，模具型腔中的气体来不及排除而导致铸件内部不可避免的会有气孔，从 而大大的影响了铸件的力学性能和内部质量，限制了压铸件的应用领域。

为了避免铸件内部出现气孔缺陷，将模具型腔内的气体抽出，金属液在真空 状态下充填型腔即真空压铸是一个有效的解决方法。若模具型腔内的真空压力保 持在5KPa以下，则称为高真空压铸工艺。高真空压铸技术是一种先进的特种压 铸工艺，而且高真空压铸和具有和普通压铸方法一样的优点，但铸件内部质量和 力学性能大为提高。且高真空压铸件的气体含量仅为1～3ml/100g，可进行T6热 处理和焊接加工。高真空压铸的关键技术之一是冲头的密封，即如何保证压室和 模具型腔的真空度，防止外界空气经过冲头与压室之间的缝隙进入模具型腔中， 降低真空度，从而导致铸件内部出现气孔缺陷。

目前国内外用的冲头是针对普通压铸而设计，由于冲头在压室中做高速运 动，因此冲头与压室内壁之间都有一定的间隙。在高真空压铸中，真空系统对 压室及模具型腔抽真空时，外界气体便可以经过此间隙进入压室及模具型腔， 从而导致气孔缺陷。因此，普通压射冲头密封性能差，不能适应高真空压铸的 要求。此外，为减少冲头与压室之间的摩擦，延长冲头的使用寿命，在正常生 产过程中，压室与冲头之间需要润滑，采用润滑油或有机颗粒珠虽然润滑效果 好，但易产生有机挥发物，污染铝液和进入型腔产生气孔缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高真空压铸用冲头及用于该冲头的润滑装置， 保证冲头与压室有效的密封同时射杆对冲头进行必要的冷却和润滑，满足高真 空压铸所要求的高密封性以及良好的润滑性能。

为实现本发明的目的，按照一个方面，提供一种高真空压铸用冲头，用于 高真空压铸中以将金属液压入模具型腔，其特征在于，该冲头包括：

冲头本体，其一端开有一定深度的轴向中心孔以作为冷却腔体，一外周为 螺纹槽、中心为通孔的螺纹水槽件同轴容置于其中，冷却水注入该中心通孔后 可沿所述螺纹槽流动，从而对冲头本体进行冷却；该冲头本体外周上沿轴向依 次间隙配合套接有第一冲头环、多个密封环以及第二冲头环，用于在受热时与 压室内壁接触并密封压室；

具有轴向中心通孔的射杆，其与冲头本体同轴相对布置，相对的另一端与 驱动部件连接，该射杆外周设置有用于供润滑剂流入的润滑剂流道和与流道连 通用于喷射润滑剂的喷口，以在驱动部件驱动冲头在压室内移动时喷射润滑剂 进行润滑；以及

具有轴向中心通孔的冲头射杆螺纹连接件，其置于所述冲头本体和射杆之 间，两端头分别与两者端部固定连接以将所述冲头本体与射杆连接，并从而使 得所述冲头本体内的螺纹水槽件、冲头射杆螺纹连接件和所述射杆轴向贯通， 且一用于提供冷却水的冷却水管穿过射杆和冲头射杆螺纹连接件的中心通孔后 与所述螺纹水槽件的中心通孔连通，以用于将冷却水注入螺纹水槽件的中心通 孔。

作为本发明的改进，所述冲头本体外周上沿轴向依次间隙配合套接的第一 冲头环、第二冲头环和与其相邻的密封环之间采用台阶配合方式，以进行限位， 且所述第二冲头环的末端固定在冲头本体上，防止冲头两冲头环以及密封环之 间产生松动。

作为本发明的改进，所述第一冲头环、多个密封环以及第二冲头环在与所 述冲头本体外周配合间隙间压有密封圈。

作为本发明的改进，所述射杆相对冲头本体的一端外周设置有分配器，其 包括用于喷射润滑剂的喷口和与该喷口连通的分配器流道，且该分配器流道通 过射杆外周壁上的外圆周面孔与所述润滑剂流道贯通，润滑剂从射杆另一端的 润滑剂入口流入，流经射杆润滑剂流道后通过射杆外圆周面孔进入分配器流道， 最后由分配器喷出口斜向喷出喷向压室实现冲头与压室的润滑。

作为本发明的改进，冷却水管的冷却水经螺纹水槽中心孔到达冲头前端， 然后冷却水沿螺纹水槽螺旋沟槽流动后依次进入冷却水管与螺纹连接件中心孔 间隙通道和冷却水管与射杆中心孔间隙通道最后从射杆尾部的射杆冷却水出口 流出。

按照本发明的另一方面，提供一种用于上述真空压铸用冲头的润滑装置， 以在真空压铸时对所述冲头在压室内的移动进行润滑，其特征在于，该润滑装 置包括

与润滑剂入口连通的雾化器；

与所述雾化器连通用于提供润滑剂的润滑剂罐，其通过第一电磁阀控制进 入雾化器的润滑剂的通断；以及

与所述雾化器连接的第二电磁阀，且该电磁阀分别与压缩空气源以及润滑 控制系统连接；

在压铸完成后，所述润滑控制系统接收所述射杆的跟出信号，并在该跟出 信号作用下打开第一电磁阀，从而润滑剂罐中的润滑剂进入雾化器,同时在所述 跟出信号作用下第二电磁阀打开，使压缩空气与润滑剂一起到达雾化器，经所 述雾化器雾化的润滑剂从射杆尾部的射杆润滑剂入口进入，即可实现对压室的 雾化喷涂。

作为本发明的改进，在所述射杆跟出停止后，所述润滑控制系统接收射杆 退回信号，从而关闭所述第一和第二电磁，断开进入所述雾化器的润滑剂和压 缩空气，进而停止对压室的润滑剂喷涂。

作为本发明的改进，所述润滑控制系统的一个输入端与压铸机相连，用于 接收来自压铸机的射杆跟出信号和射杆退回信号。

本发明中的压铸用冲头密封结构由冲头环，密封环，密封圈，螺钉组成。 其中，冲头环，密封环与冲头本体之间采用极小间隙配合中间压有密封圈。冲 头环与密封环彼此之间采用台阶结构进行限位同时在冲头本体尾端用螺钉与冲 头连接防止压射过程中冲头与密封环、冲头环产生松动。冲头本体的轴向中心 为冷却腔体，在腔体前部装配有螺纹件，通过螺纹件的水槽结构对冲头进行循 环水冷。

本发明采用上述技术方案后，相对于传统冲头将冲头分离成两个部分，即 冲头本体、冲头环和多个密封环，采用多个密封环是为了强化密封效果，同时 便于密封环的安装。该方案是利用密封环的热膨胀性能使其与压射室内壁的间 隙减小至零。压铸时，冲头经过浇注口并将其封住后，抽真空开始，高温金属 液使密封环受热膨胀，使其紧贴压射室的内壁，使得密封环与压射室内壁的间 隙变为零，阻止了外界空气经过此间隙进入型腔，压射室与模具型腔形成的密 闭腔体中的气体可以在1s内达到10KPa以下，从而达到高真空压力铸造的工艺 要求。

同时本发明提供了对压室/冲头进行有效冷却和润滑的装置。压铸时，润滑 控制系统从压铸机接收射杆跟出信号，控制系统控制电磁阀打开，使压缩空气 和通过泵从润滑剂储液罐中抽取的润滑剂经过单向阀和节流阀后到达雾化器， 润滑剂经雾化器雾化后到达射杆尾部入口处，润滑剂经射杆内润滑剂输送管道 到达润滑剂分配器出口处，并从分配器出口喷出，当射杆跟出停止后，润滑控 制系统关闭电磁阀，润滑剂的喷涂停止。当射杆退回时，润滑控制系统接受压 铸机射杆退回信号同样按上述过程控制进行压室喷涂，在射杆退回的过程中， 射杆边运动边喷涂润滑剂，射杆退回到位后，润滑剂喷涂停止。通过以上装置 能够有效的对压室进行润滑，从而保证压室与冲头间的润滑稳定均衡，延长压 室与冲头寿命，提高铸件质量。

在整个压铸过程中冲头的冷却由射杆内的冷却循环水进行。射杆中心开设 中心孔放置冷却水管，从射杆尾部通入冷却水，冷却水流入冷却水管后经螺纹 水槽的中心孔到达冲头前端，然后沿螺纹水槽的外侧螺旋沟槽流动对冲头进行 冷却，最后流入冷却水管与螺纹连接件中心孔之间的间隙，并经冷却水管与射 杆中心孔之间的间隙流出射杆。冷却水经过螺纹水槽时能增大冷却水的有效冷 却面积，同时水流更通畅，能够提高冷却效率，有助于提高冲头的使用寿命。

总体而言，通过本发明的装置，能有效地实现冲头与压室之间的密封，且 射杆的喷涂润滑与水冷却循环系统能很好的实现对冲头的润滑和冷却，从而提 高了冲头和压射室的使用寿命，减少了更换冲头的频率，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例的装置的冲头/射杆结构实施示意图；

图2为润滑液输送装置示意图；

图3为冲头/射杆冷却示意图；

图4为冲头/压室润滑示意图。

在所有附图中，相同的附图标记表示同一技术特征，其中：

1—冲头本体                       27-节流阀

2、6—冲头环                      28-单向阀

3、4、5—密封环                   29、32-电磁阀

7—螺钉                           30-泵

8—分配器喷出口                   31-润滑剂灌

9—分配器                         33-润滑控制系统。

10—分配器环形凹槽

11—射杆外圆周面孔

12—分配器流道

13—射杆润滑剂流道

14—射杆润滑剂入口

15—射杆

16—射杆冷却水出口

17—射杆冷却水入口

18—水管与射杆中心孔间隙通道

19—冷却水管

20—水管与螺纹连接件中心孔间

隙通道

21—冲头射杆螺纹连接件

22-螺纹水槽螺旋沟槽

23-螺纹水槽中心孔

24-螺纹水槽

25-压室

26-雾化器

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实 施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、2所示，本发明实施例的装置包括冲头本体1，冲头环2、6，密封 环3、4、5，螺钉7，分配器喷出口8，分配器9，分配器环形凹槽10，射杆外 圆周面孔11，分配器流道12，射杆润滑剂流道13，射杆润滑剂入口14，射杆 15，射杆冷却水出口16，射杆冷却水入口17，冷却水管与射杆中心孔间隙通道 18，冷却水管19，冷却水管与螺纹连接件中心孔间隙通道20，冲头射杆螺纹连 接件21，螺纹水槽螺旋沟槽22，螺纹水槽中心孔23，螺纹水槽24，压室25， 雾化器26，节流阀27，单向阀28，电磁阀29、32，泵30，润滑剂灌31以及 润滑控制系统33。

冲头环2、6，密封环3、4、5采用极小间隙配合套在冲头本体1上，在配 合间隙间压有密封圈。

冲头环2与密封环3，密封环4与5以及密封环5与冲头环6之间采用台 阶结构进行限位在冲头环6的尾端用螺钉7固定在冲头本体1上，防止冲头使 用过程中冲头环2、6以及密封环3、4、5之间产生松动。

螺纹水槽24装配在冲头本体1前端的轴向中心冷却腔体中，冲头/射杆螺 纹连接件21连接冲头本体1与射杆15且抵住螺纹水槽件24防止松动，同时冲 头射杆螺纹连接件21、螺纹水槽24和射杆15都开有中心孔，连接后相互贯通。

射杆外圆周面孔11与射杆润滑剂流道13贯通，润滑剂从射杆润滑剂入口 14流入，流向射杆润滑剂流道13，通过射杆外圆周面孔11与分配器环形凹槽 10的配合通道使润滑剂到达分配器流道12，最后由分配器喷出口8斜向喷出喷 向压室实现冲头与压室25的润滑。

冷却水管19放置在射杆中心孔内，冷却水从射杆冷却水入口17进入，流 向冷却水管19，经螺纹水槽中心孔23到达冲头前端，然后冷却水沿螺纹水槽 螺旋沟槽22流动后依次进入冷却水管19与螺纹连接件中心孔间隙通道20和冷 却水管与射杆中心孔间隙通道18最后从射杆尾部的射杆冷却水出口16流出。

润滑剂入口14与润滑装置连接如图2所示，本实施例中，润滑剂优选是水 基润滑剂。

润滑剂罐31用于储存润滑剂与泵30连接，

电磁阀29与泵30连接，用于控制润滑剂喷涂的通断。

电磁阀29、单向阀28、节流阀27、雾化器26依次相连，单向阀28、节流 阀27、雾化器26分别用于防止润滑剂回流、控制润滑剂流量和使润滑剂雾化。

电磁阀32一端连接压缩空气，一端连接雾化器26，用于控制压缩空气的 通断。润滑控制系统33的一个输入端与压铸机相连，用于接收来自压铸机的射 杆跟出信号和射杆退回信号。

润滑控制系统33的输出端与电磁阀29、32相连，用于控制电磁阀29、32 的通断。

如图3所示，本发明实施例的压铸机冲头/射杆及其润滑装置的工作原理如 下：

在压铸时冲头经过压室浇注口并将其封住后，抽真空开始，高温金属液使 密封环3、4、5受热膨胀贴近压室25的内壁，使得密封环3、4、5与压室25 内壁的间隙变为零，阻止了外界空气经此间隙进去型腔，从而实现压室的有效 密封。

在压铸完成后，润滑控制系统从压铸机接收射杆跟出信号，并在射杆跟出信 号作用下打开电磁阀29，润滑剂罐31中的润滑剂在泵30作用下依次经过电磁 阀29、单向阀28、节流阀27、雾化器26，在雾化器26的作用下使润滑剂雾化, 同时在压射杆跟出信号作用下打开的电磁阀32使压缩空气接入，使压缩空气与 润滑剂一起到达雾化器26。经雾化的润滑剂从射杆尾部的射杆润滑剂入口14进 入，实现对压室的雾化喷涂。其中在射杆跟出过程中，射杆边运动边喷涂润滑剂， 当射杆跟出停止后，润滑控制系统关闭电磁29、32，润滑剂的喷涂停止。润滑 控制系统从压铸机接收射杆退回信号，其中在射杆退回过程中，射杆边运动边喷 涂润滑剂，射杆退回到位后，压室润滑装置停止喷涂。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不 用以限制本发明，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。