第6章A-澆注系統(tǒng)設計

第五章澆注系統(tǒng)及溢流排氣系統(tǒng)設計（P81）§1.澆注系統(tǒng)設計

壓鑄過程中，澆注系統(tǒng)除引導金屬液進入型腔之外，還對壓力、速度、溫度、排氣等起調節(jié)作用，所以澆注系統(tǒng)對壓鑄件質量起重要作用。生產(chǎn)中很多廢品是由于澆注系統(tǒng)設計不當造成的。因此，正確設計澆注系統(tǒng)是提高鑄件質量、穩(wěn)定壓鑄生產(chǎn)的關鍵之一。

只有在澆注系統(tǒng)確定后才能確定壓鑄模總體結構。一、澆注系統(tǒng)的結構澆注系統(tǒng)主要由直澆道、橫澆道、內澆口以及余料等組成。不同類型的壓鑄機，其使用的澆注系統(tǒng)有所不同，各種壓鑄機所采用的澆注系統(tǒng)見下圖。立式冷壓室壓鑄機澆注系統(tǒng)如圖所示。在開模之前，余料必須由反料沖頭先從壓室中將其切斷并頂出。

臥式冷壓室壓鑄機澆注系統(tǒng)如圖所示。余料與直澆道合為一體。開模時，整個澆注系統(tǒng)和壓鑄件隨動模一起脫離定模。熱壓室壓鑄機澆注系統(tǒng)如圖所示。由于壓室與坩堝直接連通，所以沒有余料。

全立式冷壓室壓鑄機澆注系統(tǒng)如圖所示。余料與直澆道合為一體。

二、澆注系統(tǒng)各組成部分的設計在澆注系統(tǒng)的設計中，內澆口的設計最為重要。因為它對壓鑄件質量的影響也最大，影響它的因素最多，所以設計方案也多。（一）內澆道設計內澆口的設計主要是確定內澆口的位置、形狀和尺寸。內澆口分類按內澆口在鑄件上的位置分，有頂澆口(鑄件頂部無孔)、中心澆口(鑄件頂部有孔)和側澆口；按內澆口橫截面形狀分，有扁梯形、長梯形、環(huán)形、半環(huán)形、縫隙形(縫隙澆口)、圓點形(點澆口)和壓邊形；按引入金屬液的方向分，有切線、割線、徑向和軸向。常用的內澆口形式大致可分為下列幾種：側澆口、中心澆口、頂澆口、環(huán)形澆口、縫隙澆口、點澆口和多支澆口。

各種類型的澆注系統(tǒng)適應不同結構的鑄件。1）側澆道一般開設在分型面上，按鑄件結構特點，可布置在壓鑄件外側或內側。適用于板類、盤類或型腔不太深的殼體類。不僅適用于單型腔模，也適用于多型腔模。此種澆口去除方便，適應性強，所以應用最為普遍。2）中心澆道頂部帶有通孔的筒類或殼體類壓鑄件，內澆道開設在孔口處，同時在中心設置分流錐。圖6-3由于金屬液從型腔端面的中心部位流向分型面，因此有利于克服深腔處氣體不易排出的缺點，排氣通暢。同時，從澆口到型腔各部位的流程最短，流動距離基本接近，金屬液分配均勻，也有利于模具的熱平衡。這種澆口形式使壓鑄件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結構緊湊，金屬液消耗量小，壓鑄機受力均勻。其缺點是切除澆口比較困難，在大批量生產(chǎn)中，一般需采用機械加工方法將澆口切除。中心澆口一般適用于單型腔模，多用于立式冷壓式壓鑄機或熱壓室壓鑄機。如果要用于臥式冷壓室壓鑄機，設計時應注意直澆道小端進料口應設置在壓室的上方，防止壓室中澆入金屬液后，壓射沖頭尚未工作金屬液就流入型腔，造成壓鑄件冷隔或充填不足。同時，定模部分要定距分型，以便取出余料。3）直接澆道（或稱頂澆口）頂部帶有沒有通孔的筒類或殼體類壓鑄件。一般情況下，壓鑄件頂部沒有通孔，不可設置分流錐，直澆道與壓鑄件的連接處即為內澆道。頂澆口是中心澆口的一種特殊形式。優(yōu)點：由于內澆口截面積較大，有利于傳遞壓力。缺點：壓鑄件與直澆道連接處形成熱節(jié)，易產(chǎn)生縮孔，所以設計直澆道時宜采用比較小的錐角；此外，當壓鑄件頂部壁較薄時，脫模時容易造成頂面變形。為防止變形，可增加頂面壁厚或在頂面澆口處內側設置環(huán)狀凸肋；澆口需要切除。4）環(huán)形澆道適用于圓筒類或中間帶孔的壓鑄件。優(yōu)點：金屬液充滿環(huán)形澆道后，再沿環(huán)形型腔壁充填型腔，可避免正面沖擊型芯，排氣條件良好，壓鑄件的內部質量及表面質量都較高。采用環(huán)形澆口時，往往在澆口的另一端開設環(huán)形的溢流槽，在環(huán)形澆口和環(huán)形溢流槽處可設置推桿，使壓鑄件上不留推桿的痕跡。缺點：澆注系統(tǒng)消耗的金屬液較大、澆道需要切除。5）縫隙澆道這種澆口金屬液流入型腔的形式與側澆口類似。不同之處在于這種內澆口的深度方向尺寸大大超過寬度方向尺寸，內澆口沿型腔深度引入金屬液，形成長條縫隙順序充填。這種形式的澆口排氣條件較好，且有利于壓力的傳遞。適用于型腔比較深的模具。為便于加工，常在型腔部分垂直分型。如有可能，在內澆口對面開設縫隙式溢流槽，則充填效果更佳，但這類澆口去除也困難。6）點澆道作為中心澆口和直接澆口的一種特殊形式，適用于外形基本對稱、壁厚較薄、高度不大、頂部無孔的壓鑄件。內澆道直徑一般為3~4mm，便于順序分型時將其拉斷。缺點：容易產(chǎn)生飛淺和粘模，為取出澆注系統(tǒng)凝料需在定模部分設計順序分型機構，使模具結構較為復雜。因此，生產(chǎn)中這類澆口的應用受到一定的限制。7）多支澆口二、澆注系統(tǒng)各組成部分的設計（一）內澆道設計1、內澆口的設計要點（1）按內澆口導入的金屬液流方向考慮.

應首先填充深腔難以排氣的部位而不應立即封閉分型面，造成排氣不良。如圖1。

除低熔點合金外，進入型腔的金屬液不應正面沖擊型芯，以減小動能損失，以防止型芯被金屬液沖擊而產(chǎn)生粘?，F(xiàn)象，如圖2。（2）從內澆口設置的位置考慮.選擇在充填各部分時，具有最短流程，防止金屬液在填充過程中熱量損失過多而產(chǎn)生冷隔或花紋等缺陷；設置在壓鑄件的厚壁或壓鑄件的熱節(jié)處，在較厚的內澆口配合下提高補縮效果；凡在型腔中帶有螺紋的部位不易直接布置內澆口，以防螺紋被沖擊而受浸蝕。（3）除特大型鑄件、箱體及框架類鑄件和結構比較特殊的鑄件外，內澆口的數(shù)量以單道為主，多道澆口要在形狀上采取措施以防多道金屬液流入型腔互相沖擊，產(chǎn)生渦流、裹氣和夾渣等缺陷，如下圖。（4）薄壁復雜壓鑄件，宜采用較薄的內澆口，以保持必要的充填速度。一般結構的壓鑄件以取較厚的內澆口為主，使金屬液充填平穩(wěn)，有利于排氣和有效地傳遞靜壓力。（5）根據(jù)鑄件的設計要求，凡精度要求高、表面粗糙度數(shù)值小且不加工的部位，不宜布置內澆口，以防在除澆口后留下痕跡。（6）布置內澆口時要考慮到內澆口的切除和清理。下圖為壓鑄件內澆道設計方案示例內澆口溢流槽大排氣槽壓鑄件橫澆道2、內澆口尺寸確定最合理的內澆口截面積，要結合生產(chǎn)中具體條件、壓鑄件的結構尺寸等因素來定。內澆口面積的計算方法很多，以下介紹兩種計算方法：（1）流量計算法

（2）經(jīng)驗公式：３．內澆口尺寸內澆口的形狀除點澆口、直接澆口為圓形，中心澆口、環(huán)型澆口為圓環(huán)形外，基本上為扁平矩形狀。（1）內澆口厚度

內澆口的最小厚度應不小于０．１５ｍｍ。內澆口過?。孩偌庸r則難以保證精度；壓鑄時分型面形成的披縫會使內澆口截面積發(fā)生很大的波動。②內澆口薄，還會使內澆口處金屬液凝固過快，在壓鑄件凝固期間壓射系統(tǒng)的壓力不能有效地傳遞到壓鑄件上?！飪葷部诘淖畲蠛穸纫话悴淮笥谙噙B的壓鑄件壁厚的一半

。①下表為內澆口厚度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)②內澆口厚度和凝固模數(shù)的關系為了使金屬液充滿型腔后在壓力作用下凝固，要求在充型結束時內澆口只能有一半厚度凝固。內澆口厚度d和凝固模數(shù)M的關系見圖６－９（a）、（b），圖中的凝固模數(shù)可用下式計算：Ｍ＝Ｖ／Ａ式中Ｍ——凝固模數(shù)（ｃｍ）；Ｖ——壓鑄件體積（ｃｍ３）；Ａ——壓鑄件表面積（ｃｍ２）；對于壁厚基本均勻的薄壁壓鑄件，凝固模數(shù)約等于壁厚的二分之一。（2）內澆口的寬度和長度內澆口的厚度確定后，根據(jù)內澆口的截面積即可計算出內澆口的寬度。根據(jù)經(jīng)驗：矩形壓鑄件一般取邊長的０．６～０．８倍；圓形壓鑄件一般取直徑的０．４～０．６倍。在整個澆注系統(tǒng)中，內澆口的截面積最?。ǔ苯訚部谕猓虼私饘僖撼涮钚颓粫r，內澆口處的阻力最大。為了減少壓力損失，應盡量減少內澆口的長度，內澆口的長度一般?。病常恚怼Ｒ灿匈Y料介紹越短越好。表6-5、6為內澆口寬度和長度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。４．內澆口與壓鑄件和橫澆道的連接方式（二）直澆道設計直澆道的結構因壓鑄機的類型不同而不同，設計直澆道時必須首先了解所用壓鑄機的噴嘴結構與尺寸。1、臥式冷壓室壓鑄機直澆道的設計

臥式冷壓室壓鑄機的直澆道通常由壓室和澆口套組成。其結構如下圖所示：壓室和澆口套可以制成整體，也可以分別制造。通常壓室是壓鑄機的附件，澆口套設在定模板上，隨壓鑄零件不同而不同。直澆道設計要點1）直澆道的直徑即澆口套內徑根據(jù)鑄件所需比壓來確定。2）直澆道厚度即余料厚度H一般取直徑D的1/3～1/2。3）壓室與澆口套宜制成一體，如分開制造時，應選擇合理的配合精度和配合間隙，壓室內徑D與壓射沖頭直徑d的配合是H7/e8；澆口套內徑與壓射沖頭直徑d的配合應制成F8/e8。壓室與澆口套在裝配時要求同軸度高，否則，壓射沖頭就不能順利工作。4）與直澆道相連接的橫澆道一般設置在澆口套上方，防止金屬液在壓射前流入型腔。5）壓室和澆口套內孔表面粗糙度Ra不大于0.4μm。2、立式冷壓室壓鑄機用直澆道立式冷壓室壓鑄機直澆道主要由壓鑄機上的噴嘴和模具上的澆口套、鑲塊、分流錐等組成。圖6-13所示為典型的立式冷壓室壓鑄機的直澆道。從噴嘴導入口處至最小環(huán)形截面(A—A截面)為直澆道的長度。2、立式冷壓室壓鑄機用直澆道設計直澆道設計要點如下：1).根據(jù)壓鑄一次所需金屬液的質量選擇噴嘴導入口直徑d1。見圖6-13及表6-7。2、立式冷壓室壓鑄機用直澆道設計要點如下：3).澆口套部分直澆道的直徑，應比噴嘴部分直澆道的直徑每邊放大0.5～1mm。4).直澆道各段都應設計出模斜度，噴嘴部分出模斜度取1°30′，澆口的出模斜度取1°30～3°，鑲塊部分的斜度根據(jù)鑲塊厚度來確定，鑲塊厚斜度小，反之則大。5).由鑲塊與分流錐構成的環(huán)形通道截面機一般為噴嘴導入口面積的1.2倍左右。6).直澆道與橫澆道連接處要求圓滑過渡，其圓角半徑一般取R為5~20mm，以使金屬液流動順暢。7).分流錐的結構形式見圖6-14。圖6-14分流錐的結構形式圖6-14分流錐的結構形式澆口套推薦尺寸3.熱壓室壓鑄機用直澆道熱壓室壓鑄機直澆道由壓鑄機噴嘴和模具上的澆口套及分流錐形成(見下圖)。為適應熱壓室壓鑄機高效率生產(chǎn)的需要，通常要求在澆口套及分流錐內部設置冷卻系統(tǒng)。熱壓室壓鑄機用直澆道設計要點依據(jù)壓鑄件的結構和質量選擇直澆道的尺寸。根據(jù)內澆口截面積選擇噴嘴出口小端的直徑。直澆道的脫模斜度一般取2°~6°。為提高生產(chǎn)率，通常在澆口套和分流錐內部設置冷卻水道。（三）橫澆道設計橫澆道是金屬液從直澆道進入內澆口的通道。作用:是使從直澆道流來的金屬液能以一定的溫度、壓力、速度平穩(wěn)地過渡到內澆口，使金屬液成理想流向，充填型腔。在壓鑄件冷凝固時起到補縮與傳遞靜壓力的作用。（三）橫澆道設計1、橫澆道的設計原則1）橫澆道截面積應大于內澆口截面積；2）為了減少流動阻力和回爐橫澆道，橫澆道的長度應盡可能地短，轉彎處應采取圓弧過渡；3）橫澆道截面積應從直澆道起向內澆口方向逐漸縮??；4）根據(jù)工藝上的需要可在其上設置盲澆道。（三）橫澆道設計2、橫澆道的結構形式橫澆道的截面形狀和鑄件的結構特點有關，一般以扁梯形為主，特殊情況下采用雙扁梯形、長梯形。窄梯形、圓形或半圓形。（三）橫澆道設計橫澆道截面形狀（三）橫澆道設計臥式冷式壓鑄機采用的橫澆道的結構形式如圖6-17。橫澆道結構形式示例橫澆道結構形式示例3、橫澆道尺寸的確定推薦鋁合金系列的橫澆道與最小深度t相對應的內澆口截面積和橫澆道允許長度見下表：通常橫澆道尺寸可按表6-9進行選擇橫澆道長度選擇4、橫澆道、內澆道與鑄件的連接方式4、橫澆道、內澆道與鑄件的連接方式三、典型壓鑄件澆注系統(tǒng)分析P93（不講）（一）圓盤類壓鑄件號盤座壓鑄件為φ８０ｍｍ圓盤形，兩面均有圓環(huán)形凸緣和厚薄不均勻的凸臺，中心孔和Ｂ處鑲有銅嵌件。壓鑄件總高度為１８ｍｍ，最薄處壁厚為１．８ｍｍ。材料為Ｙ１０２鋁合金，壓鑄件上不允許有冷隔、夾渣等缺陷。號盤座澆注系統(tǒng)分析

號盤座澆注系統(tǒng)分析

（二）圓蓋類壓鑄件1.表蓋壓鑄件的結構如下圖所示。表蓋壓鑄件平均壁厚為４ｍｍ，局部壁厚達１１ｍｍ。蓋上需鉆φ１８．２ｍｍ的兩個孔和Ｍ２ｍ