用于零件的压模铸造的方法和装置 对相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119要求于2007年7月9日提交的序号60/948,668美国临时申请的优先权，并通过引用将其全部内容并入本申请中。
【技术领域】
本发明涉及压模铸造，尤其是，涉及用于相对薄壁零件的冷室压模铸造的方法和装置，其中该薄壁零件具有用于接受例如显示面板或小键盘在该零件几何结构内的敞开空间。
背景技术
长期以来，作为一种形成具有复杂几何结构及/或表面装饰的零件的一种方法，压模铸造已经为人熟知。过去，在汽车工业中铝零件的压模铸造是常见技术，已知方法中的许多都来自于汽车制造商的需要。近来，在手机和电器工业中产生对制造更小、更复杂的铝零件的需要，因为这些外壳具有非常好的耐磨损性并且能很好地将内部部件与外部环境(热、震动、潮湿等)隔绝开。铝零件还提供平滑的金属光洁度，其允许进行例如电镀的额外的表面处理，以提高零件的品质和美观。然而，当被用于形成更小、更复杂的零件时，当前的压模铸造铝零件的方法不能充分和始终如一地给出好的结果。
当前，铝零件的压模铸造涉及：将熔化铝从伸缩箱(raddle)灌入到注入通道中，投入熔化铝通过外部盘模，并向上通过浇道到达模具腔。模具腔位于注入通道的上方以便防止熔化铝在重力下流进入模具腔内。
如果压模铸造机器构造成注入通道位于模具腔的中心，在投入熔化铝到模具腔内之前，一些熔化铝会因为重力而流到模具腔内。由于在投入剩余熔化铝之前漏入腔内的熔化铝的冷却的原因，由此得到的零件具有较差的表面光洁度并且微观结构的密度较低。
图3中示出前面提到的常规方法。注入通道位于模具腔的下方，通过盘模投入熔化料，熔化料向上行进通过浇道，然后进入模具腔内。这种铸造方法对较大的零件很有效，但是当铸造薄壁零件时导致产量较低。对于那些薄壁零件，当熔化料向上行进通过浇道而进入模具腔时，其冷却并且既损失速度也损失压力，因而当形成更小、更复杂的零件时，造成流纹并造成零件不完整以及零件较差的微观结构和表面光洁度。许多这样的零件或者要被粉碎及再熔化或者需要二次加工以使它们合乎标准。
通过参考而全部合并于此的美国专利7,025,114也公开了一种类似的压模铸造方法，但使用三件式铸模以便获得两件式铸模结构。参考美国专利7,025,114的图3，熔化料被灌入灌注端口343，然后在经由浇口312进入腔32内之前，它被模冲(plunger)341压迫而向上通过浇道33。与前面提到的常规方法类似，当熔化料向上行进通过浇道而进入浇口时，它冷却并损失速度和压力，导致在铸造更小、更复杂的零件时产生同样类型的缺陷。这种方法的另一个问题是当熔化料进入较高的浇口时比它进入较低的浇口时的情况要更冷，因为它不得不行进更长的距离，从而导致零件的密度不均匀以及微观结构较差。因此，对于具有在零件几何结构内的敞开空间的薄壁零件，需要一种能得到较高产量的压模铸造方法。
【发明内容】
本发明指向一种冷室压模铸造机器及方法，其使用位于零件几何结构内的敞开空间中的浇口，该浇口防止熔化材料例如铝、锌或镁的重力流进入模具腔，并且还用作模具腔的入口。在本方面压模铸造方法中，熔化铝或熔化料通过伸缩箱被灌入注入通道内。然后，位于注入通道内的模冲压迫熔化料出注入通道，并通过位于模具腔内部在与零件的敞开空间相对应的区域中的浇口。该浇口包括靠近浇口的顶部地出口，该出口让熔化料能充满模具腔并因而形成零件。这里，通常通过将可移动铸模半从静止铸模半上拉开，可以打开铸模半，优选通过位于浇口的外部结构中的出坯杆，将零件起出。然后可以将零件上的多余的材料打破、切断或剪掉。
通过仅仅沿着浇口的上部区域提供出口，可以防止熔化料在通过模冲将熔化料压到模具腔内之前漏入到模具腔内。该模具，或铸模半，优选设计成浇口位于模具腔中对应零件的空的空间或敞开空间的那一部分内。例如，如果形成手持装置的外壳，该浇口应该位于要安装LCD或液晶显示器的开口中。这是因为，当模具腔的一部分对应零件的敞开空间时，没有铝会充满模具腔的这个部分。这种形成零件的方法得到更高的产量，并且由此形成的零件需要的二次加工也较少。由于熔化料被压入到直接形成内部盘模的模具腔的中心，而非通过外部盘模和长的外部浇道，填充时间减少并且留下来的多余材料也更少。这样，整个循环时间较少而零件产量提高。此外，因为在充满模具腔之前需要行进的距离更短，因此可以以较低的速度和压力将熔化铝注入到模具腔内，从而延长了模具的寿命。
【附图说明】
参考附图，本发明的这些及其他目标和特征将变得更加明显，在附图中：
图1示出根据本发明的冷室压模铸造机器的侧视图；
图2示出被铝铸造零件围绕的浇口的后视图；
图3示出常规冷室压模铸造机器的侧视图。
【具体实施方式】
图1示出依照本发明的冷室压模铸造机器的侧视图，该机器一般由1标示，图2示出连接到完成的零件11上的本发明的内部盘模6、浇道7和浇口开口12或通路。熔化材料2，通常是铝，被经由伸缩箱3灌入到注入通道4中。接下来，模冲5压迫熔体或熔化材料2通过位于内部盘模12的上部附近的至少一个浇口开口12到达模具腔8内。最初模冲5开始以较低速度移向模具腔8，并且然后，当离要形成内部盘模6的区域比较近时，模冲以更高的速度加速熔化材料2。这样做是为了防止熔化材料2出现紊流，该紊流会在最终产品中引起流纹、气泡或其他缺陷。形成内部模具腔8的铸模半9和10被85到200吨的夹紧力夹在一起，以保证在注入阶段铸模半不会从彼此分开。例如，冷室压模铸造机器的两个供应商，Toyo(东洋)和Toshiba(东芝)，生产分别具有125吨和135吨的模具夹紧力的机器。一旦模具腔8已经充满了熔化材料2，熔化材料2将冷却并变硬，而铸模半9和10将分开而展现出完成的铸造零件11。可以通过使用位于浇口结构中的出坯杆将零件起出，出坯杆优选在浇道7及/或多余的溢出材料14附近，以使留在零件11上的出坯杆毛口的数量最小。
如图1和2中能看到的那样，熔化材料2只能通过至少一个浇口开口12或通路进入模具腔8，所述浇口开口或通路位于浇道7附近，在形成内部盘模6处的顶部旁边。这样，在模冲5压迫熔化材料2到模具腔8内之前，没有熔化材料2会因为重力漏入到模具腔8内。
通过使用模冲5，熔化材料2被从注入通道4通过浇口开口12压入到模具腔8内。模冲5的顶端面尺寸大约等于内部盘模6的直径并与其同心。模冲5的顶端面尺寸优选要小于用于常规机器中的模冲的尺寸，从而内部盘模6能配合到要被模制的零件11的敞开空间13中。敞开空间可以对应电子部件，例如包含在使用该完成后的铸造零件的电子装置中的显示面板或小键盘。
使用在80和200吨之间的夹紧力的常规机器具有45mm或更大顶端面尺寸的模冲，而在本发明中模冲顶端面尺寸优选为直径小于30mm，在优选实施例中等于25mm。当前，能得到的具有较小顶端面尺寸的机器是那些夹紧力也较小的机器。根据本发明一实施例，当铸模更小、更复杂的零件时，不管模冲顶端面尺寸的减小，优选在铸模半之间保持较高的80-200吨的夹紧力，以便保证铸造零件始终如一地具有良好的表面质量。
一旦熔化材料2被压到注入通道的末端(在那里当注入完成以后将形成内部盘模6)，它被压迫而向上通过浇道7，通过至少一个浇口开口12，然后进入到在其中形成完成零件11的模具腔8中。浇口开口12可以仅仅是一个开口、多个开口或者可以是从内部盘模6形成区域处到零件几何结构开始处的隧道或多个隧道。浇口开口12的尺寸和形状根据需要改变以控制熔化材料2到零件11的流动，以便对特定零件几何结构获得最大产量。
在图2中通过一系列流线示出熔化材料2到模具腔8中的形成零件11的流动。熔化材料2离开形成内部盘模6的区域，向上通过浇道7和浇口开口12，然后开始充满模具腔8。在图2中示出的特定腔的情况中，熔化材料2在向上流动以后，将向外流到模具腔8的两个侧壁。随后，它将继续沿两侧向下流动，然后在向内方向穿过两只流将会合的底部。对于特定零件的特定流动将取决于零件的几何结构。
铸模半9和10连通以形成形状为零件11形状的内部模具腔8。优选提供一些额外的熔化材料2以保证模具腔8被完全充满，没有空隙，而形成具有良好微观结构和表面光洁度的完整零件11。因此，对多余的溢出材料14提供出口。用于多余材料溢出14的出口的尺寸和位置可以根据零件的几何结构而改变。在优选实施例中，示出多余材料进入零件11的第二开口15。当从模具腔8中起出零件11以后，可以简单地打断或剪掉对应内部盘模6、浇道7和浇口开口12的金属，以及任何其他的多余材料。
尽管已经示出和描述了本发明的优选形式，但对本领域技术人员来说，很明显地，很多特征都可以改变。因而上述描述是说明性的而非限制性的。