专利名称：多层压铸模件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种至少设有一个第一铸层和一个第二铸层的多层压铸模件的制造方法，其包括以下步骤设有一个成型元件和一个成型滑动装置的多部件成型工具与压模相互作用；对由成型滑动装置在成型元件中位置界定的铸模进行填充，以使得铸料沿着垂直于压模轴的方向依次连续填充相邻排布的成型部；以及，在铸模中相对移动压模和成型滑动装置，以形成压铸模件。
背景技术：
现有技术中，双层碳刷为典型的具有双层结构的压铸模件，其可用于电机技术中 作为导电连接件，以在电机的集电器上形成接触分接。因为碳刷需要在旋转集电器上实现电流分接并与电线引线安全电连接，所以对碳刷材料的成分有特殊要求，碳刷通常设有一个由压紧碳颗粒组成的碳部和一个由压紧铜颗粒组成的导电连接部。现有碳刷的制造方法中，适量的铸料填充在铸模中并沿轴向压紧，各个铸层在压紧方向上依次堆叠。定向压紧处理会导致碳刷的电学特性各项异性，使得沿着压紧方向的电阻最大。碳刷在导电方向上的电阻很小，因此在压紧处理中，双层碳刷的压紧方向需要垂直于导电方向。但是，相关测试发现，现有的压铸成型工艺无法制得优质廉价的多层碳刷，也无法制得具有准确尺寸和可再生的层结构。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可再生双层或多层压铸模件的制造方法和制造装置，以及一种根据本发明多层压铸模件的制造方法制得的多层碳刷。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种设有至少一个第一铸层和一个第二铸层的多层压铸模件的制造方法，其包括以下步骤设有一个成型元件和一个成型滑动装置的多部件成型工具与压模相互作用；对由成型滑动装置在成型元件中位置界定的铸模进行填充，以使得铸料沿着垂直于压模的轴向依次连续填充相邻排布的成型部；以及，在铸模中相对移动压模和成型滑动装置，以形成压铸模件。由于使用了位置可变的成型滑动装置，本发明多层压铸模件的制造方法可以在铸模中依次形成成型部，铸模与成型部的相互作用可以确保形成的铸层具有准确的尺寸。因此，根据本发明方法制得的压铸模件结构可以再生，且具有理想的电学特性。为了制造多层压铸模件，首先，将成型滑动装置转换至与第一成型部相对应的位置以填充第一成型部，装有铸料的第一填充室与第一成型部对应；其次，为了填充第二成型部，成型滑动装置转换至与第二成型部相对应的位置，装有铸料的第二填充室与第二成型部对应；随后，对成型部中的铸料进行压紧并在铸层之间形成边界层。为了改变成型滑动装置的位置，成型滑动装置的若干个成型滑动件的相对位置可以变化。因此，成型滑动装置的结构紧凑，可以用于制造小尺寸的压铸模件。
成型滑动件可以同轴相对运动，可以非常容易地改变成型滑动装置的位置。填充室置于填充位置后，形成成型部的成型滑动装置位置的改变可以最大限度地防止不同成型部的铸料之间产生混合。成型部的填充最好可以先在较大尺寸下进行，然后再将成型部的尺寸调整为所需尺寸。为此，对各个成型部中的铸料进行预压紧，即使相邻成型部中的铸料直接接触，在后续的压紧处理中不同铸层的铸料也不会混合。在填充成型部的过程中，其他已填充的成型部上可以设置一个盖体，以防止不同铸层的铸料混合。为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种设有至少一个第一铸层和一个第二铸层的多层压铸模件的制造装置，其包括一个设有成型元件和成型滑动装置的多部件成型工具和一个与成型滑动装置同轴的压模，成型滑动装置的位置可变，以在铸模中形成若干个成型部，成型滑动装置和压模可以相对运动，以打开和关闭模具。本发明多层压铸模件的制造装置非常适合实施本发明多层压铸模件的制造方法。根据本发明的一个实施方式，成型滑动装置设有若干个相对位置可变的成型滑动件，以获得形成成型部所需的配置，并使得成型滑动装置的结构紧凑。成型滑动件的数量最好可以与成型部的数量相对应，以用最少的部件获得所需的配置。成型滑动件最好可以沿着轴向相对运动，以方便操作成型滑动装置。根据本发明的一个实施方式，成型滑动件与成型元件相互作用，以在成型部之间界定结合面。根据本发明的另一个实施方式，成型滑动件与成型元件相互作用，以界定成型部。为了确保铸料与相应成型部的结合，在铸模远离成型滑动装置一侧，填充单元最好可以设有若干个数量与填充室的数量对应的成型部，以确保填充单元与成型滑动装置在操作中不相互干涉。
填充单元最好可以沿着垂直于压模轴的方向运动，以方便用于依次连续填充各个成型部的填充单元的定位进料。为了解决上述技术问题，根据本发明多层压铸模件的制造方法和/或制造装置，本发明进一步提供了一种多层碳刷，其设有至少一个由第一铸料形成的第一铸层和一个由第二铸料形成的第二铸层，相邻铸层之间形成一个结合面，结合面平行于连接在电机换向器滑动接触面上的碳刷的接触面，形成接触面的接触铸层具有耐磨性。由于铸层分隔，设有平行于接触面的结合面的多层碳刷可以允许沿多层碳刷的磨损方向出现中断。可以适当设置磨损方向上接触铸层的厚度，以使得直到磨损进行到距离结合面一定位置时才会获得所需的耐磨性能。可以通过换向器的理想跑合特性和/或换向器滑动接触面的理想粗糙度来调整多层碳刷的形成，如可以根据换向器的表面质量和铸料的耐磨性选择接触铸层的尺寸，一定的转数后，可以获得电机运行所需的表面质量和/或换向器滑动接触面的表面粗糙度。达到一定的转数后，接触铸层耗尽并到达结合面。为了电机的运行，多层碳刷的接触表面与换向器之间完全面接触。考虑到铸层所用铸料性能上可能存在的差异，可以选择适当的铸层铸料，以优化电学性能。
接触铸层可以含有具有耐磨集料的碳材料，以获得耐磨性能并维持理想的电学性倉泛。可以使用陶瓷材料作为耐磨集料，以获得良好的耐磨性能。耐磨集料最好可以在接触铸层中均匀分布，以获得耐磨性能的良好再生性。适宜地，为了在多层碳刷和换向器之间获得完全的面接触，跑合分多阶段进行，不同的跑合阶段可以获得不同的耐磨性能。优选地，与接触铸层相邻并通过结合面分隔的相邻铸层也具有耐磨性能，因此相邻铸层也可以通过与前述接触铸层相同的方式获得耐磨性倉泛。当接触铸层的耐磨性能优于相邻铸层的耐磨性能时，前述的两阶段或多阶段跑合具有良好的效果，可以通过相邻铸层的耐磨性能获得精磨效果。
以下结合附图
，详细说明本发明多层压铸模件的制造方法和制造装置，以及根据本发明多层压铸模件的制造方法和制造装置制得的多层碳刷的各个具体实施方式
，其中图Ia所示为一个双层碳刷的立体示意图。图Ib所示为用于制造图Ia所示碳刷的模具中，成型滑动装置的俯视示意图。图Ic所示为用于制造图Ia所示碳刷的模具中，成型滑动装置另一实施方式的俯视不意图。图2a所示为一个三层碳刷的示意图。图2b所示为用于制造图2a所示碳刷的成型滑动装置的俯视示意图。图2c所示为用于制造图2a所示碳刷的成型滑动装置另一实施方式的俯视示意图。图3a所示为一个四层碳刷的示意图。图3b所示为用于制造图3a所示碳刷的成型滑动装置的俯视示意图。图4a所示为用于制造图Ia所示碳刷的成型机的示意图，其中，成型滑动装置位于
第一位置。图4b所示为图4a所示成型机中，成型滑动装置位于第二位置时的示意图。图4c所示为图4a所示成型机中，成型滑动装置位于第三位置时的示意图。图4d所示为图4a所示成型机位于压紧阶段开始时的示意图。图4e所示为图4a所示成型机位于压紧阶段结束时的示意图。图4f所示为图4a所示成型机位于脱模阶段时的示意图。图5a所示为设有成型滑动装置的成型机第二实施方式的示意图，其中成型滑动装置位于第一位置。图5b所示为图5a所示成型滑动装置位于第二位置时的示意图。图5c所示为图5a所示成型滑动装置位于第三位置时的示意图。图5d所示为图5a所示成型机位于压紧阶段开始时的示意图。图5e所示为图5a所示成型机位于压紧阶段结束时的示意图。图5f所示为图5a所示成型机位于脱模阶段时的示意图。图6a所示为用于制造图2a所示碳刷的成型机第三实施方式的示意图，其中，成型滑动装置位于第一位置。图6b所示为图6a所示成型滑动装置位于第二位置时的示意图。图6c所示为图6a所示成型滑动装置位于第三位置时的示意图。图6d所示为图6a所示成型滑动装置位于第四位置时的示意图。图6e所示为图6a所示成型机位于压紧阶段开始时的示意图。图6f所示为图6a所示成型机位于压紧阶段结束时的示意图。图6g所示为图6a所示成型机位于脱模阶段时的示意图。图7a所示为用于制造图2a所示碳刷的成型机第四实施方式的示意图，其中，成型 滑动装置位于第一位置。图7b所示为图7a所示成型滑动装置位于第二位置时的示意图。图7c所示为图7a所示成型滑动装置位于第三位置时的示意图。图7d所示为图7a所示成型滑动装置位于第四位置时的示意图。图7e所示为图7a所示成型机位于压紧阶段开始时的示意图。图7f所示为图7a所示成型机位于压紧阶段结束时的示意图。图7g所示为图7a所示成型机位于脱模阶段时的示意图。
具体实施例方式图Ia所不为双层碳刷10的不意图,其包括一个第一铸层11和一个第二铸层12。在图式实施方式中，第一铸层11为由若干铜颗粒13组成的铜层，第二铸层12为由若干碳颗粒14组成的碳层。图Ia所示的双层碳刷10通过成型机15按照图4a至图4f所示的方式连续制造，成型机15包括一个设有成型滑动装置17的模具16，模具16的压面装置18如图Ib所示。通过比对图Ia和图Ib可知，压面装置18包括两个压紧面19、20，压紧面19、20分别与双层碳刷10的第一铸层11和第二铸层12的基本区21、22相对应。如图4a至图4f所示，压紧面19、20分别设置于成型滑动件23、24的自由端，并共同形成成型滑动装置17。图4a所示的成型机15包括一个收容于模架25中的模具16、一个与成型台28的压紧轴27垂直的填充单元26和一个压模29，填充单元26位于铸模30远离位于成型模具29与模具16之间的成型滑动装置17 —侧。如图4a和图4c所示，为了制造双层碳刷10，填充单元26设有一个填充框34，填充框34设有两个填充室31、32，以接收和储存铜颗粒13、碳颗粒14。填充单元26的填充室31、32垂直于图面成行排列，在朝铸模30或成型台28 —侧设有一个开口区33。在图4a所示的成型机15位置，填充室31填满铜颗粒13的填充单元26与模具16交叠。为了转换至图4a所示的填充位置，填充单元26的填充框34的下端设有一个滑动密封35，以使得填充单元26可以在成型台28上滑动，填充框34与环境之间形成密封。成型滑动装置17位于填充位置I，其中，用于形成成型元件30中第一成型部36的成型滑动件23位于退回位置，用于形成第二成型部38的成型滑动件24位于推入位置。当成型滑动装置17位于填充位置I时，在成型滑动件23向回运动产生的吸入效果作用下，铜颗粒13进入并填充第一成型部36。在如图4b所示的预压紧位置II，成型滑动件23稍微推入第一成型部36，根据第一成型部36中形成的第一成型颗粒柱39的截面进行轻微的预压紧，第一成型颗粒柱39固着。如图4c所示，在填充位置III，成型滑动件24退回并释放第二成型部38。此时，无需额外稳定第一成型颗粒柱39，以防止其与第二成型部38中的第二成型颗粒柱40混合。如图4c所示，在填充位置III，用碳颗粒14填充第二成型部38，填充单元26位于沿着垂直于图面方向的靠前位置，收容有碳颗粒14的填充室32与模具16交叠。为了防止碳颗粒14与铜颗粒13因填充单元26的进料、收容于填充室32中的碳颗粒14相对于第一成型部36中铜颗粒13形成的第一成型颗粒柱39的相对运动所导致的混合，在图示实施方式中，填充室32的开口区33处设有一个盖体41，以覆盖第一成型颗粒柱39的端面。如图4c所示，轴向可相对运动的成型滑动件23，24位于填充位置III，压紧面19，20齐平。
如图4d所示，对填充位置III模37中相邻排列的第一成型颗粒柱39、第二成型颗粒柱40进行压紧，直至形成如图4e所示的多层碳刷10，第一成型颗粒柱39、第二成型颗粒柱40之间的结合面的外形和排布尽量保持不变。完全压紧后，压模29移出模具16，通过将成型滑动装置17完全推入铸模30，已成型的多层碳刷10从模具16中退出。和图4a至图4f所示类似，图Ia所示的双层碳刷10的制造方法的另一实施方式如图5a至图5f所示。与图4a至图4f所示的第一实施方式不同，在图5a至图5f所示的实施方式中，成型滑动装置43设有两个成型滑动件44、45。请参照图Ic所示，成型滑动件45为一个在成型滑动件44的舌形导引槽46中滑动的分区滑动，并将成型滑动件44的端面分成两个压紧面47、48。与图4a所示的成型机15位置类似，在图5a所示的成型机15位置，填充单元26的填充室31收容有铜颗粒13，并位于与模具16交叠的位置。成型滑动装置43位于填充位置I，其中，为了在成型元件30中形成第一成型部36，成型滑动件44位于退回位置，成型滑动件45完全推入模37中，直至与填充室31的盖体49前侧相抵接。在此位置，第一成型部36朝填充单元26的填充室31敞开，铜颗粒13进入并填充第一成型部36。另一方面，第二成型部38被盖体49覆盖，以防止铜颗粒13进入第二成型部38。与图4b所描述的预压紧类似，在图所示5b的预压紧位置II，对第一成型部36中形成的第一成型颗粒柱39进行固着。与图4c所示类似，在图5c所示的填充位置III，用装有碳颗粒14的填充室32对第二成型部38填充碳颗粒14，通过垂直于图面的轴向进料，填充室32位于与模具16交叠位置。为了达到图5d所示的完全压紧位置，填充位置III中位于第一成型颗粒柱39和第二成型颗粒柱40之间的成型滑动件45退回。由于第一成型颗粒柱39的预压紧，即使成型滑动件45从模37中移走，铜颗粒13和碳颗粒14也不会混合。如图5e所示,完全压紧后，图Ia所示的双层碳刷10具有一个大致为平面的结合面50，结合面50的外形和设置由舌状成型滑动件45界定。图6a至图6g、图7a至图7g所示的成型滑动装置51、78分别为成型滑动装置17、43的其他实施方式，其作动模式已经分别结合图4a至图4f、图5a至图5f进行了描述。图6a所示的成型机15中使用了成型滑动装置51，如图2b所示，成型滑动装置51设有三个成型滑动件52、53和54，并将模具16的模37分成三个成型部55 (图6a)、56 (图6c)和57 (图6d)，各个成型部的尺寸和排列由成型滑动件确定。成型滑动装置51可以通过填充单元58实施本发明方法，除了填充室31 (图6a)、32 (图6c)之外，填充单元26还设有一个填充室59 (图6d)。对应图2a所示的具有铸层61、62和63的三层压铸模件60的铸层结构，填充室59中可以填充铜颗粒13和碳颗粒14之外的其他铸料。在图2a所示的三层压铸模件60中，铸层61可以选择铜颗粒13，铸层62可以选择碳颗粒14，铸层63可以选择碳颗粒14和耐磨陶瓷颗粒90的混合物。在本实施方式中，铸层63设有一个具有接触面94的接触铸层，当多层碳刷用于电机时，接触铸层以一定的接触压力抵接在电机换向器的滑动接触面上(未图示)。 设置为三层压铸模件60的多层碳刷设有两层结合面91、92，其分别沿着图2a中的磨损轴93准确界定因磨损导致的多层压铸模件的电学性能和耐磨性能的变化。图2b所示为成型滑动装置51端面的俯视示意图，压面装置64包括成型滑动件52、53和54各自的端面，并相应设有压紧面65、66和67。请参照图6a至图6g,现结合图7a至图7g所示详细说明图2a所示的三层压铸模件60的制造方法。图7a所示的成型机15使用了成型滑动装置78，其包括三个成型滑动件79、80和81，并将模具16的模37分成三个成型部82 (图7a)、83 (图7c)和84(图7d)，各个成型部通过成型滑动件设置成一定的尺寸和排列。与成型滑动装置51类似，成型滑动装置78可以通过填充单元58实施本发明方法。除了填充单元26的填充室31、32外，填充单元58还设有一个填充室59。作为图5a至图5f所示成型滑动装置43的一种改进，成型滑动装置78设有两个成型滑动件80、81。成型滑动件80、81在成型滑动件79的舌形导引槽85、86(图7a)中运动，并将成型滑动件79的端面分成三个压紧面87、88和89 (图2c)。
图3a所示为总共设有四个铸层69、70、71和72的压铸模件68。图3b所示为用于制造压铸模件的成型滑动装置73的端面图，其设有四个成型滑动件74、75、76和77。与图Ia和图2a所示压铸模件的制造方法的实施方式类似，成型滑动装置73也可用于制造图3a所示的压铸模件68。根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明权利要求的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
权利要求
1.ー种含有至少ー个第一铸层和ー个第二铸层(11，12，61，62，69，70)的压铸模件(10,60,68)的制造方法，其包括以下步骤 设有ー个成型元件(30)和ー个成型滑动装置(17，43，51，78)的模具(16)与压模(29)相互作用； 填充由成型滑动件在成型元件中的位置決定的模(37)，相邻排列的成型部(36，38，·55，56，57，82，83，84)沿着垂直于压模轴的方向用铸料(13，14)依次连续填充；以及 相对移动压模和成型滑动装置，以形成压铸模件。
2.根据权利要求I所述的制造方法，其特征在于为了填充第一成型部(36，55，82)，成型滑动装置(17，43，51，73，78)转换至与第一成型部对应的位置，收容有铸料(13)的第一填充室(31)与第一成型部对应；为了填充第二成型部(37，56，83)，成型滑动装置转换至与第二成型部对应的位置，收容有铸料(14)的第二填充室(32)与第二成型部对应；随后，对成型颗粒柱(39，40)进行压紫。
3.根据权利要求I或2所述的制造方法，其特征在于对成型滑动装置(17，43，51，73，78)的若干个成型滑动件(23，24，44，45，52，53，54，74，75，76，77，79，80，81)进行调整，以改变成型滑动装置的位置。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在干所述成型滑动件(23，24，44，45，52，·53，54，74，75，77，79，80，81)同轴相对运动，以改变成型滑动装置的位置。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的制造方法，其特征在于在填充室(31，32，59)位于填充位置后，对所述用于形成成型部(36，37，55，56，57，82，83，84)的成型滑动装置的位置进行调整。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在干填充时成型部(36)的尺寸较大，填充后对成型部的尺寸进行调整。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的制造方法，其特征在于为了填充成型部(38)，已填充的其他成型部(36)上设有ー个盖体(41)。
全文摘要
本发明公开了一种多层压铸模件的制造方法。为了实施本发明多层压铸模件的制造方法，设有成型元件和成型滑动装置的多部件模具与压模相互作用；填充由成型滑动件在成型元件中位置决定的铸模，相邻排列的成型部沿着垂直于压模轴的方向用铸料依次连续填充；以及，在铸模中相对移动压模和成型滑动装置，以形成压铸模件。
文档编号B22D17/22GK102773455SQ20121010634
公开日2012年11月14日 申请日期2006年6月6日 优先权日2006年2月8日
发明者托马斯·韦伯, 汉斯·李伯特, 简斯·勒奇, 雷纳·施佩林 申请人:申克碳化技术股份有限公司