第6章A-浇注系统设计

第五章浇注系统及溢流排气系统设计（P81）§1.浇注系统设计

压铸过程中，浇注系统除引导金属液进入型腔之外，还对压力、速度、温度、排气等起调节作用，所以浇注系统对压铸件质量起重要作用。生产中很多废品是由于浇注系统设计不当造成的。因此，正确设计浇注系统是提高铸件质量、稳定压铸生产的关键之一。

只有在浇注系统确定后才能确定压铸模总体结构。一、浇注系统的结构浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇口以及余料等组成。不同类型的压铸机，其使用的浇注系统有所不同，各种压铸机所采用的浇注系统见下图。立式冷压室压铸机浇注系统如图所示。在开模之前，余料必须由反料冲头先从压室中将其切断并顶出。

卧式冷压室压铸机浇注系统如图所示。余料与直浇道合为一体。开模时，整个浇注系统和压铸件随动模一起脱离定模。热压室压铸机浇注系统如图所示。由于压室与坩埚直接连通，所以没有余料。

全立式冷压室压铸机浇注系统如图所示。余料与直浇道合为一体。

二、浇注系统各组成部分的设计在浇注系统的设计中，内浇口的设计最为重要。因为它对压铸件质量的影响也最大，影响它的因素最多，所以设计方案也多。（一）内浇道设计内浇口的设计主要是确定内浇口的位置、形状和尺寸。内浇口分类按内浇口在铸件上的位置分，有顶浇口(铸件顶部无孔)、中心浇口(铸件顶部有孔)和侧浇口；按内浇口横截面形状分，有扁梯形、长梯形、环形、半环形、缝隙形(缝隙浇口)、圆点形(点浇口)和压边形；按引入金属液的方向分，有切线、割线、径向和轴向。常用的内浇口形式大致可分为下列几种：侧浇口、中心浇口、顶浇口、环形浇口、缝隙浇口、点浇口和多支浇口。

各种类型的浇注系统适应不同结构的铸件。1）侧浇道一般开设在分型面上，按铸件结构特点，可布置在压铸件外侧或内侧。适用于板类、盘类或型腔不太深的壳体类。不仅适用于单型腔模，也适用于多型腔模。此种浇口去除方便，适应性强，所以应用最为普遍。2）中心浇道顶部带有通孔的筒类或壳体类压铸件，内浇道开设在孔口处，同时在中心设置分流锥。图6-3由于金属液从型腔端面的中心部位流向分型面，因此有利于克服深腔处气体不易排出的缺点，排气通畅。同时，从浇口到型腔各部位的流程最短，流动距离基本接近，金属液分配均匀，也有利于模具的热平衡。这种浇口形式使压铸件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧凑，金属液消耗量小，压铸机受力均匀。其缺点是切除浇口比较困难，在大批量生产中，一般需采用机械加工方法将浇口切除。中心浇口一般适用于单型腔模，多用于立式冷压式压铸机或热压室压铸机。如果要用于卧式冷压室压铸机，设计时应注意直浇道小端进料口应设置在压室的上方，防止压室中浇入金属液后，压射冲头尚未工作金属液就流入型腔，造成压铸件冷隔或充填不足。同时，定模部分要定距分型，以便取出余料。3）直接浇道（或称顶浇口）顶部带有没有通孔的筒类或壳体类压铸件。一般情况下，压铸件顶部没有通孔，不可设置分流锥，直浇道与压铸件的连接处即为内浇道。顶浇口是中心浇口的一种特殊形式。优点：由于内浇口截面积较大，有利于传递压力。缺点：压铸件与直浇道连接处形成热节，易产生缩孔，所以设计直浇道时宜采用比较小的锥角；此外，当压铸件顶部壁较薄时，脱模时容易造成顶面变形。为防止变形，可增加顶面壁厚或在顶面浇口处内侧设置环状凸肋；浇口需要切除。4）环形浇道适用于圆筒类或中间带孔的压铸件。优点：金属液充满环形浇道后，再沿环形型腔壁充填型腔，可避免正面冲击型芯，排气条件良好，压铸件的内部质量及表面质量都较高。采用环形浇口时，往往在浇口的另一端开设环形的溢流槽，在环形浇口和环形溢流槽处可设置推杆，使压铸件上不留推杆的痕迹。缺点：浇注系统消耗的金属液较大、浇道需要切除。5）缝隙浇道这种浇口金属液流入型腔的形式与侧浇口类似。不同之处在于这种内浇口的深度方向尺寸大大超过宽度方向尺寸，内浇口沿型腔深度引入金属液，形成长条缝隙顺序充填。这种形式的浇口排气条件较好，且有利于压力的传递。适用于型腔比较深的模具。为便于加工，常在型腔部分垂直分型。如有可能，在内浇口对面开设缝隙式溢流槽，则充填效果更佳，但这类浇口去除也困难。6）点浇道作为中心浇口和直接浇口的一种特殊形式，适用于外形基本对称、壁厚较薄、高度不大、顶部无孔的压铸件。内浇道直径一般为3~4mm，便于顺序分型时将其拉断。缺点：容易产生飞浅和粘模，为取出浇注系统凝料需在定模部分设计顺序分型机构，使模具结构较为复杂。因此，生产中这类浇口的应用受到一定的限制。7）多支浇口二、浇注系统各组成部分的设计（一）内浇道设计1、内浇口的设计要点（1）按内浇口导入的金属液流方向考虑.

应首先填充深腔难以排气的部位而不应立即封闭分型面，造成排气不良。如图1。

除低熔点合金外，进入型腔的金属液不应正面冲击型芯，以减小动能损失，以防止型芯被金属液冲击而产生粘模现象，如图2。（2）从内浇口设置的位置考虑.选择在充填各部分时，具有最短流程，防止金属液在填充过程中热量损失过多而产生冷隔或花纹等缺陷；设置在压铸件的厚壁或压铸件的热节处，在较厚的内浇口配合下提高补缩效果；凡在型腔中带有螺纹的部位不易直接布置内浇口，以防螺纹被冲击而受浸蚀。（3）除特大型铸件、箱体及框架类铸件和结构比较特殊的铸件外，内浇口的数量以单道为主，多道浇口要在形状上采取措施以防多道金属液流入型腔互相冲击，产生涡流、裹气和夹渣等缺陷，如下图。（4）薄壁复杂压铸件，宜采用较薄的内浇口，以保持必要的充填速度。一般结构的压铸件以取较厚的内浇口为主，使金属液充填平稳，有利于排气和有效地传递静压力。（5）根据铸件的设计要求，凡精度要求高、表面粗糙度数值小且不加工的部位，不宜布置内浇口，以防在除浇口后留下痕迹。（6）布置内浇口时要考虑到内浇口的切除和清理。下图为压铸件内浇道设计方案示例内浇口溢流槽大排气槽压铸件横浇道2、内浇口尺寸确定最合理的内浇口截面积，要结合生产中具体条件、压铸件的结构尺寸等因素来定。内浇口面积的计算方法很多，以下介绍两种计算方法：（1）流量计算法

（2）经验公式：３．内浇口尺寸内浇口的形状除点浇口、直接浇口为圆形，中心浇口、环型浇口为圆环形外，基本上为扁平矩形状。（1）内浇口厚度

内浇口的最小厚度应不小于０．１５ｍｍ。内浇口过薄：①加工时则难以保证精度；压铸时分型面形成的披缝会使内浇口截面积发生很大的波动。②内浇口薄，还会使内浇口处金属液凝固过快，在压铸件凝固期间压射系统的压力不能有效地传递到压铸件上。★内浇口的最大厚度一般不大于相连的压铸件壁厚的一半

。①下表为内浇口厚度的经验数据②内浇口厚度和凝固模数的关系为了使金属液充满型腔后在压力作用下凝固，要求在充型结束时内浇口只能有一半厚度凝固。内浇口厚度d和凝固模数M的关系见图６－９（a）、（b），图中的凝固模数可用下式计算：Ｍ＝Ｖ／Ａ式中Ｍ——凝固模数（ｃｍ）；Ｖ——压铸件体积（ｃｍ３）；Ａ——压铸件表面积（ｃｍ２）；对于壁厚基本均匀的薄壁压铸件，凝固模数约等于壁厚的二分之一。（2）内浇口的宽度和长度内浇口的厚度确定后，根据内浇口的截面积即可计算出内浇口的宽度。根据经验：矩形压铸件一般取边长的０．６～０．８倍；圆形压铸件一般取直径的０．４～０．６倍。在整个浇注系统中，内浇口的截面积最小（除直接浇口外），因此金属液充填型腔时，内浇口处的阻力最大。为了减少压力损失，应尽量减少内浇口的长度，内浇口的长度一般取２～３ｍｍ。也有资料介绍越短越好。表6-5、6为内浇口宽度和长度的经验数据。４．内浇口与压铸件和横浇道的连接方式（二）直浇道设计直浇道的结构因压铸机的类型不同而不同，设计直浇道时必须首先了解所用压铸机的喷嘴结构与尺寸。1、卧式冷压室压铸机直浇道的设计

卧式冷压室压铸机的直浇道通常由压室和浇口套组成。其结构如下图所示：压室和浇口套可以制成整体，也可以分别制造。通常压室是压铸机的附件，浇口套设在定模板上，随压铸零件不同而不同。直浇道设计要点1）直浇道的直径即浇口套内径根据铸件所需比压来确定。2）直浇道厚度即余料厚度H一般取直径D的1/3～1/2。3）压室与浇口套宜制成一体，如分开制造时，应选择合理的配合精度和配合间隙，压室内径D与压射冲头直径d的配合是H7/e8；浇口套内径与压射冲头直径d的配合应制成F8/e8。压室与浇口套在装配时要求同轴度高，否则，压射冲头就不能顺利工作。4）与直浇道相连接的横浇道一般设置在浇口套上方，防止金属液在压射前流入型腔。5）压室和浇口套内孔表面粗糙度Ra不大于0.4µm。2、立式冷压室压铸机用直浇道立式冷压室压铸机直浇道主要由压铸机上的喷嘴和模具上的浇口套、镶块、分流锥等组成。图6-13所示为典型的立式冷压室压铸机的直浇道。从喷嘴导入口处至最小环形截面(A—A截面)为直浇道的长度。2、立式冷压室压铸机用直浇道设计直浇道设计要点如下：1).根据压铸一次所需金属液的质量选择喷嘴导入口直径d1。见图6-13及表6-7。2、立式冷压室压铸机用直浇道设计要点如下：3).浇口套部分直浇道的直径，应比喷嘴部分直浇道的直径每边放大0.5～1mm。4).直浇道各段都应设计出模斜度，喷嘴部分出模斜度取1°30′，浇口的出模斜度取1°30～3°，镶块部分的斜度根据镶块厚度来确定，镶块厚斜度小，反之则大。5).由镶块与分流锥构成的环形通道截面机一般为喷嘴导入口面积的1.2倍左右。6).直浇道与横浇道连接处要求圆滑过渡，其圆角半径一般取R为5~20mm，以使金属液流动顺畅。7).分流锥的结构形式见图6-14。图6-14分流锥的结构形式图6-14分流锥的结构形式浇口套推荐尺寸3.热压室压铸机用直浇道热压室压铸机直浇道由压铸机喷嘴和模具上的浇口套及分流锥形成(见下图)。为适应热压室压铸机高效率生产的需要，通常要求在浇口套及分流锥内部设置冷却系统。热压室压铸机用直浇道设计要点依据压铸件的结构和质量选择直浇道的尺寸。根据内浇口截面积选择喷嘴出口小端的直径。直浇道的脱模斜度一般取2°~6°。为提高生产率，通常在浇口套和分流锥内部设置冷却水道。（三）横浇道设计横浇道是金属液从直浇道进入内浇口的通道。作用:是使从直浇道流来的金属液能以一定的温度、压力、速度平稳地过渡到内浇口，使金属液成理想流向，充填型腔。在压铸件冷凝固时起到补缩与传递静压力的作用。（三）横浇道设计1、横浇道的设计原则1）横浇道截面积应大于内浇口截面积；2）为了减少流动阻力和回炉横浇道，横浇道的长度应尽可能地短，转弯处应采取圆弧过渡；3）横浇道截面积应从直浇道起向内浇口方向逐渐缩小；4）根据工艺上的需要可在其上设置盲浇道。（三）横浇道设计2、横浇道的结构形式横浇道的截面形状和铸件的结构特点有关，一般以扁梯形为主，特殊情况下采用双扁梯形、长梯形。窄梯形、圆形或半圆形。（三）横浇道设计横浇道截面形状（三）横浇道设计卧式冷式压铸机采用的横浇道的结构形式如图6-17。横浇道结构形式示例横浇道结构形式示例3、横浇道尺寸的确定推荐铝合金系列的横浇道与最小深度t相对应的内浇口截面积和横浇道允许长度见下表：通常横浇道尺寸可按表6-9进行选择横浇道长度选择4、横浇道、内浇道与铸件的连接方式4、横浇道、内浇道与铸件的连接方式三、典型压铸件浇注系统分析P93（不讲）（一）圆盘类压铸件号盘座压铸件为φ８０ｍｍ圆盘形，两面均有圆环形凸缘和厚薄不均匀的凸台，中心孔和Ｂ处镶有铜嵌件。压铸件总高度为１８ｍｍ，最薄处壁厚为１．８ｍｍ。材料为Ｙ１０２铝合金，压铸件上不允许有冷隔、夹渣等缺陷。号盘座浇注系统分析

号盘座浇注系统分析

（二）圆盖类压铸件1.表盖压铸件的结构如下图所示。表盖压铸件平均壁厚为４ｍｍ，局部壁厚达１１ｍｍ。盖上需钻φ１８．２ｍｍ的两个孔和Ｍ２ｍ