《金屬壓鑄工藝與模具設(shè)計》第8章：澆注系統(tǒng)及排溢系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)

1、http:/ http:/ 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計 n8.2 溢流與排氣系統(tǒng)設(shè)計溢流與排氣系統(tǒng)設(shè)計 http:/ 直澆道設(shè)計直澆道設(shè)計 u8.1.2 橫澆道設(shè)計橫澆道設(shè)計 u8.1.3 內(nèi)澆口設(shè)計內(nèi)澆口設(shè)計 u8.1.4 典型壓鑄件澆注系統(tǒng)設(shè)計典型壓鑄件澆注系統(tǒng)設(shè)計 http:/ http:/ 立式冷壓室壓鑄機的直澆道n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，圖塊、分流錐等組成，圖8.1所示為典型的立式冷壓室壓鑄機的直澆道。所示為典型的立式冷壓室壓鑄機的直澆道。從噴嘴導(dǎo)入口處至最小環(huán)形截面從

2、噴嘴導(dǎo)入口處至最小環(huán)形截面 (OA截面截面)為直澆道的長度。為直澆道的長度。n直澆道尺寸大小影響金屬液流動速度和充填時間。直澆道直徑太小，金直澆道尺寸大小影響金屬液流動速度和充填時間。直澆道直徑太小，金屬液流速很大，會產(chǎn)生嚴重的噴射現(xiàn)象，導(dǎo)致渦流、卷氣、氧化夾渣、屬液流速很大，會產(chǎn)生嚴重的噴射現(xiàn)象，導(dǎo)致渦流、卷氣、氧化夾渣、冷隔等缺陷。直徑太大，則增加金屬消耗，而且儲氣增多，不利排氣。冷隔等缺陷。直徑太大，則增加金屬消耗，而且儲氣增多，不利排氣。所以直澆道尺寸必須合適。所以直澆道尺寸必須合適。 http:/ 臥式冷壓室壓鑄機直澆道n臥式冷壓室壓鑄機直澆道由壓室和澆口套組成。壓室和澆口套可以制成

3、整體，也可以分別制造，如圖臥式冷壓室壓鑄機直澆道由壓室和澆口套組成。壓室和澆口套可以制成整體，也可以分別制造，如圖8.5、圖、圖8.6所示。若是兩者分開，則壓室是壓鑄機的附件所示。若是兩者分開，則壓室是壓鑄機的附件(通用件通用件)，澆口套設(shè)在定模板上，隨壓鑄零，澆口套設(shè)在定模板上，隨壓鑄零件不同而不同。壓室內(nèi)徑件不同而不同。壓室內(nèi)徑D與壓射沖頭直徑與壓射沖頭直徑d的配合是的配合是H7/e8；澆口套內(nèi)徑與壓射沖頭直徑；澆口套內(nèi)徑與壓射沖頭直徑d的配合應(yīng)的配合應(yīng)制成制成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。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

4、順利工作。n在設(shè)計直澆道時，要選用合適的壓室。壓室的選用應(yīng)該考慮壓射比壓和壓室的充滿度。首先考慮的是在設(shè)計直澆道時，要選用合適的壓室。壓室的選用應(yīng)該考慮壓射比壓和壓室的充滿度。首先考慮的是壓射比壓，壓室直徑與壓射比壓的平方根成反比。對于鋁合金而言，壓射比壓范圍在壓射比壓，壓室直徑與壓射比壓的平方根成反比。對于鋁合金而言，壓射比壓范圍在25100 MPa內(nèi)，內(nèi)，壓射比壓大的可選較小直徑的壓室；壓射比壓小的可選較大直徑的壓室。直澆道的厚度壓射比壓大的可選較小直徑的壓室；壓射比壓小的可選較大直徑的壓室。直澆道的厚度H一般取直徑一般取直徑D的的1/31/2。澆口套靠近分型面一端的內(nèi)孔，長度在。澆口套靠

5、近分型面一端的內(nèi)孔，長度在1525 mm范圍內(nèi)時要加工出范圍內(nèi)時要加工出1302的的脫模斜度，與直澆道相連接的橫澆道一般設(shè)在澆口套的上方，防止金屬液在壓射前流入型腔。脫模斜度，與直澆道相連接的橫澆道一般設(shè)在澆口套的上方，防止金屬液在壓射前流入型腔。n當臥式冷壓室壓鑄機采用中心澆口時，直澆道的設(shè)計與立式冷壓室壓鑄機相同?？稍跐部谔變?nèi)制成當臥式冷壓室壓鑄機采用中心澆口時，直澆道的設(shè)計與立式冷壓室壓鑄機相同?？稍跐部谔變?nèi)制成23條螺旋角小于條螺旋角小于20的螺旋槽，在壓射沖頭的作用下，余料隨著開模動作沿著澆口套中的螺旋槽旋轉(zhuǎn)，的螺旋槽，在壓射沖頭的作用下，余料隨著開模動作沿著澆口套中的螺旋槽旋轉(zhuǎn)，而

6、從直澆道上扭斷，如圖而從直澆道上扭斷，如圖8.7所示。所示。http:/ 立式冷壓室壓鑄機澆口套http:/ 分流錐示意圖 http:/ 中心設(shè)推桿的分流錐http:/ 螺旋槽扭斷澆口余料http:/ http:/ 橫澆道設(shè)計原則n(1)橫澆道截面積應(yīng)大于內(nèi)澆口截面積，否則用壓鑄機壓力橫澆道截面積應(yīng)大于內(nèi)澆口截面積，否則用壓鑄機壓力-流量特性曲線進行的一切計算都是無效流量特性曲線進行的一切計算都是無效的。的。n(2)為了減少流動阻力和回爐橫澆道，橫澆道的長度應(yīng)盡可能地短，轉(zhuǎn)彎處應(yīng)采取圓弧過渡。為了減少流動阻力和回爐橫澆道，橫澆道的長度應(yīng)盡可能地短，轉(zhuǎn)彎處應(yīng)采取圓弧過渡。n(3)金屬液通過橫澆道

7、時的熱損失應(yīng)盡可能地小，保證橫澆道比壓鑄件和內(nèi)澆口后凝固。金屬液通過橫澆道時的熱損失應(yīng)盡可能地小，保證橫澆道比壓鑄件和內(nèi)澆口后凝固。n(4)橫澆道的截面積應(yīng)從直澆道開始向內(nèi)澆口方向逐漸縮小。這一點臥式壓鑄機較立式壓鑄機易于橫澆道的截面積應(yīng)從直澆道開始向內(nèi)澆口方向逐漸縮小。這一點臥式壓鑄機較立式壓鑄機易于做到。如果在澆道中出現(xiàn)節(jié)流現(xiàn)象，金屬液流過時會產(chǎn)生負壓，必然會吸入分型面上的空氣，從而增做到。如果在澆道中出現(xiàn)節(jié)流現(xiàn)象，金屬液流過時會產(chǎn)生負壓，必然會吸入分型面上的空氣，從而增加了金屬液流動過程中的渦流，降低了內(nèi)澆口前的壓射壓力，致使金屬液供應(yīng)不充分，充填結(jié)束時增加了金屬液流動過程中的渦流，降低

8、了內(nèi)澆口前的壓射壓力，致使金屬液供應(yīng)不充分，充填結(jié)束時增壓上升緩慢。但實際上，橫澆道的設(shè)計在許多情況下并沒有遵循這一原則，尤其在那些大而扁平的壓壓上升緩慢。但實際上，橫澆道的設(shè)計在許多情況下并沒有遵循這一原則，尤其在那些大而扁平的壓鑄件上進行橫澆道截面積和內(nèi)澆口截面積協(xié)調(diào)是比較困難的。但是，在一般情況下應(yīng)盡可能不違背這鑄件上進行橫澆道截面積和內(nèi)澆口截面積協(xié)調(diào)是比較困難的。但是，在一般情況下應(yīng)盡可能不違背這一原則。一原則。n2. 橫澆道尺寸的確定n推薦鋁合金系列的橫澆道截面形狀如圖推薦鋁合金系列的橫澆道截面形狀如圖8.9所示。與橫澆道最小深度所示。與橫澆道最小深度t相對應(yīng)的內(nèi)澆口截面積和橫澆道相

9、對應(yīng)的內(nèi)澆口截面積和橫澆道允許長度見表允許長度見表8.4。亦有推薦橫澆道形狀如圖。亦有推薦橫澆道形狀如圖8.10所示。通常橫澆道尺寸可按表所示。通常橫澆道尺寸可按表8.5進行選擇。橫澆道進行選擇。橫澆道與內(nèi)澆口和壓鑄件之間的連接方式見表與內(nèi)澆口和壓鑄件之間的連接方式見表8.6。 http:/ 內(nèi)澆口分類n按內(nèi)澆口在鑄件上的位置分，有頂澆口按內(nèi)澆口在鑄件上的位置分，有頂澆口(鑄件頂部無孔鑄件頂部無孔)、中心澆口、中心澆口(鑄件頂部有孔鑄件頂部有孔)和側(cè)澆口。和側(cè)澆口。n按內(nèi)澆口橫截面形狀分，有扁梯形、長梯形、環(huán)形、半環(huán)形、縫隙形按內(nèi)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

10、口縫隙澆口)、圓點形、圓點形(點澆口點澆口)和和壓邊形。壓邊形。n按引入金屬液的方向分，有切線、割線、徑向和軸向。按引入金屬液的方向分，有切線、割線、徑向和軸向。n常用的內(nèi)澆口大致可分為下列幾種形式：側(cè)澆口、中心澆口、頂澆口、環(huán)形澆口、縫隙澆口、多支澆常用的內(nèi)澆口大致可分為下列幾種形式：側(cè)澆口、中心澆口、頂澆口、環(huán)形澆口、縫隙澆口、多支澆口和點澆口口和點澆口(見圖見圖8.11)。n(1)側(cè)澆口：側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，設(shè)置在壓鑄件最大輪廓處的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。這種形式的澆側(cè)澆口：側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，設(shè)置在壓鑄件最大輪廓處的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。這種形式的澆口不僅適合板類壓鑄件，也適合盤蓋類、型腔不太深

11、的殼體類壓鑄件；不僅適用于單型腔模，也適用口不僅適合板類壓鑄件，也適合盤蓋類、型腔不太深的殼體類壓鑄件；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(yīng)性強，所以應(yīng)用最為普遍。于多型腔模。此種澆口去除方便，適應(yīng)性強，所以應(yīng)用最為普遍。n(2)中心澆口：當有底的筒類或殼類壓鑄件的中心或接近中心部位帶有通孔時，內(nèi)澆口就開設(shè)在孔中心澆口：當有底的筒類或殼類壓鑄件的中心或接近中心部位帶有通孔時，內(nèi)澆口就開設(shè)在孔口處，同時中心設(shè)置分流錐。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口處，同時中心設(shè)置分流錐。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

12、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，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(jié)構(gòu)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，模具結(jié)構(gòu)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。一般需采用機械加工方法將澆口切除。htt

13、p:/ 常見壓鑄件澆注系統(tǒng)形式(a) 側(cè)澆口；(b) 切線澆口；(c) 縫隙澆口；(d) 環(huán)形澆口(1全環(huán)形；2半環(huán)形)； (e)中心澆口；(f)頂澆口；(g)點澆口；(h)多支澆口http:/ mm，便于在順序分型開模時自動被拉斷。為了取出，便于在順序分型開模時自動被拉斷。為了取出澆注系統(tǒng)凝料，在定模部分必須設(shè)計順序分型機構(gòu)，模具構(gòu)造復(fù)雜。因此，生產(chǎn)中這類澆口的應(yīng)用受澆注系統(tǒng)凝料，在定模部分必須設(shè)計順序分型機構(gòu)，模具構(gòu)造復(fù)雜。因此，生產(chǎn)中這類澆口的應(yīng)用受到一定的限制。到一定的限制。http:/ 內(nèi)澆口設(shè)計原則n設(shè)計內(nèi)澆口時，應(yīng)考慮以下幾方面：設(shè)計內(nèi)澆口時，應(yīng)考慮以下幾方面：n(1)從金屬液流

14、方向考慮。應(yīng)首先充填深腔難以排氣的部位，而不應(yīng)先流向分型面，以從金屬液流方向考慮。應(yīng)首先充填深腔難以排氣的部位，而不應(yīng)先流向分型面，以免封閉分型面上的排氣槽，影響排氣。除低熔點合金外，進入型腔的金屬液不應(yīng)正面沖擊免封閉分型面上的排氣槽，影響排氣。除低熔點合金外，進入型腔的金屬液不應(yīng)正面沖擊型芯，以減少動能損耗，防止型芯被金屬液沖擊而受侵蝕。型芯，以減少動能損耗，防止型芯被金屬液沖擊而受侵蝕。n(2)從設(shè)置內(nèi)澆口的部位考慮。內(nèi)澆口位置應(yīng)選擇在充填型腔各部分時具有最短流程的從設(shè)置內(nèi)澆口的部位考慮。內(nèi)澆口位置應(yīng)選擇在充填型腔各部分時具有最短流程的部位，防止金屬液在充填過程中熱量損失過多而產(chǎn)生冷隔或花

15、紋等缺陷。同時應(yīng)考慮設(shè)置部位，防止金屬液在充填過程中熱量損失過多而產(chǎn)生冷隔或花紋等缺陷。同時應(yīng)考慮設(shè)置在壓鑄件的厚壁或熱節(jié)處，同時以較厚內(nèi)澆口與之配合，以提高補縮效果。因內(nèi)澆口處熱在壓鑄件的厚壁或熱節(jié)處，同時以較厚內(nèi)澆口與之配合，以提高補縮效果。因內(nèi)澆口處熱量較集中，溫度較高，所以型腔中帶有螺紋的部位不宜直接布置內(nèi)澆口，以防止螺紋被沖量較集中，溫度較高，所以型腔中帶有螺紋的部位不宜直接布置內(nèi)澆口，以防止螺紋被沖擊、受侵蝕。擊、受侵蝕。n(3)內(nèi)澆口數(shù)量以單個為主，以防止多道金屬液流入型腔后相互沖擊，產(chǎn)生渦流、卷氣、內(nèi)澆口數(shù)量以單個為主，以防止多道金屬液流入型腔后相互沖擊，產(chǎn)生渦流、卷氣、夾渣等

16、缺陷。而大型壓鑄件、箱體及框架類壓鑄件和結(jié)構(gòu)比較特殊的壓鑄件則可采用多道夾渣等缺陷。而大型壓鑄件、箱體及框架類壓鑄件和結(jié)構(gòu)比較特殊的壓鑄件則可采用多道澆口。澆口。n(4)薄壁復(fù)雜壓鑄件宜采用較薄的內(nèi)澆口，以保持必要的充填速度。一般結(jié)構(gòu)的壓鑄件薄壁復(fù)雜壓鑄件宜采用較薄的內(nèi)澆口，以保持必要的充填速度。一般結(jié)構(gòu)的壓鑄件以取較厚的內(nèi)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。以取較厚的內(nèi)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。n(5)對于壓鑄件上精度要求高和表面粗糙度的數(shù)值小且不加工的部位，不宜布置內(nèi)澆口，對于壓鑄件上精度要求高和表面粗糙度的數(shù)值小且不加工的部位，不宜布

17、置內(nèi)澆口，以防在去除澆口后留下痕跡。以防在去除澆口后留下痕跡。n(6)布置內(nèi)澆口時應(yīng)考慮采用壓鑄件切邊或其他清理方法的可能性。布置內(nèi)澆口時應(yīng)考慮采用壓鑄件切邊或其他清理方法的可能性。n圖圖8.12所示為幾種內(nèi)澆口位置設(shè)置方案的對比。所示為幾種內(nèi)澆口位置設(shè)置方案的對比。http:/ 內(nèi)澆口尺寸n內(nèi)澆口形狀除點澆口、頂澆口是圓形，中心澆口和環(huán)形澆口是環(huán)形之外，內(nèi)澆口形狀除點澆口、頂澆口是圓形，中心澆口和環(huán)形澆口是環(huán)形之外，其余的基本上是矩形。通過對充填理論的研究可知，內(nèi)澆口厚度極大地其余的基本上是矩形。通過對充填理論的研究可知，內(nèi)澆口厚度極大地影響著充填形式，亦即影響壓鑄件內(nèi)在質(zhì)量。因此，內(nèi)澆口厚

18、度是一個影響著充填形式，亦即影響壓鑄件內(nèi)在質(zhì)量。因此，內(nèi)澆口厚度是一個重要尺寸。重要尺寸。n為保證金屬液均勻地在內(nèi)澆口整個寬度上流過，就要確定一個最小厚度。為保證金屬液均勻地在內(nèi)澆口整個寬度上流過，就要確定一個最小厚度。內(nèi)澆口厚度過小，金屬液中雜質(zhì)可能把內(nèi)澆口堵住一部分，內(nèi)澆口有效內(nèi)澆口厚度過小，金屬液中雜質(zhì)可能把內(nèi)澆口堵住一部分，內(nèi)澆口有效流動面積變小。厚度過大，去除澆口困難，容易損傷壓鑄件。內(nèi)澆口最流動面積變小。厚度過大，去除澆口困難，容易損傷壓鑄件。內(nèi)澆口最小厚度不應(yīng)小于小厚度不應(yīng)小于0.15 mm，最大不超過壓鑄件壁厚的一半。圖，最大不超過壓鑄件壁厚的一半。圖8.13和和圖圖8.14表

19、示了內(nèi)澆口厚度表示了內(nèi)澆口厚度Sn與凝固模數(shù)與凝固模數(shù)M之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。http:/ mm，也有資，也有資料介紹越短越好。表料介紹越短越好。表8.9為內(nèi)澆口寬度和長度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。為內(nèi)澆口寬度和長度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。http:/ http:/ 接插件(見圖8.19)n壓鑄件外圓有凸紋，其上不允許有氣孔。平均壁厚壓鑄件外圓有凸紋，其上不允許有氣孔。平均壁厚為為3 mm，質(zhì)量為，質(zhì)量為100 g。采用。采用ZL107鋁合金。鋁合金。n接插件澆注系統(tǒng)分析見表接插件澆注系統(tǒng)分析見表8.13。http:/ 接插件http:/ 溢流槽設(shè)計溢流槽設(shè)計 u8.2.2 排氣槽設(shè)計排氣槽設(shè)計 http:/ htt

20、p:/ 溢流槽的作用n溢流槽的主要作用如下：溢流槽的主要作用如下：n(1)容納最先進入型腔的冷金屬液和混入其中的氣體與氧化夾雜，防止壓鑄件產(chǎn)生冷隔、容納最先進入型腔的冷金屬液和混入其中的氣體與氧化夾雜，防止壓鑄件產(chǎn)生冷隔、氣孔和夾渣，提高壓鑄件的質(zhì)量。氣孔和夾渣，提高壓鑄件的質(zhì)量。n(2)溢流槽可與澆注系統(tǒng)一起控制金屬液充填的流動狀態(tài)，防止局部產(chǎn)生渦流。溢流槽可與澆注系統(tǒng)一起控制金屬液充填的流動狀態(tài)，防止局部產(chǎn)生渦流。n(3)溢流槽內(nèi)的金屬作為熱源的一部分，改善模具型腔溫度場的分布，減少鑄件流痕、溢流槽內(nèi)的金屬作為熱源的一部分，改善模具型腔溫度場的分布，減少鑄件流痕、冷隔和澆不足的現(xiàn)象。冷隔和

21、澆不足的現(xiàn)象。n(4)作為壓鑄件脫模時推桿推出的位置，防止壓鑄件變形及避免壓鑄件表面留有推桿的作為壓鑄件脫模時推桿推出的位置，防止壓鑄件變形及避免壓鑄件表面留有推桿的痕跡。痕跡。n(5)型腔分別處于動、定模兩側(cè)的壓鑄件，當對動、定模兩側(cè)的包緊力接近時，為了防型腔分別處于動、定模兩側(cè)的壓鑄件，當對動、定模兩側(cè)的包緊力接近時，為了防止壓鑄件留在定模，可在動模上設(shè)置溢流槽，增大壓鑄件對動模的包緊力，使開模時壓鑄止壓鑄件留在定模，可在動模上設(shè)置溢流槽，增大壓鑄件對動模的包緊力，使開模時壓鑄件能留在動模，便于推出機構(gòu)脫模。件能留在動模，便于推出機構(gòu)脫模。n(6)對于真空壓鑄和定向抽氣壓鑄，溢流槽常作為引

22、出氣體的起始點。對于真空壓鑄和定向抽氣壓鑄，溢流槽常作為引出氣體的起始點。n此外，溢流槽還可作為壓鑄件存放、運輸、加工時的支承、吊掛、裝夾或定位的附加部分。此外，溢流槽還可作為壓鑄件存放、運輸、加工時的支承、吊掛、裝夾或定位的附加部分。http:/ 溢流槽的位置n溢流槽一般布置在如下的位置溢流槽一般布置在如下的位置(表表 8.17)：n(1)金屬液流入型腔后最先沖擊的部位。金屬液流入型腔后最先沖擊的部位。n(2)受金屬液沖擊的型芯后面或多股金屬液相匯合處容易產(chǎn)生渦流、卷氣或氧化夾雜的受金屬液沖擊的型芯后面或多股金屬液相匯合處容易產(chǎn)生渦流、卷氣或氧化夾雜的部位。部位。n(3)金屬液最后充填的部位。金屬液最后充填的部位。n(4)型腔溫度較低的部位。型腔溫度較低的部位。n(5)內(nèi)澆口兩側(cè)或其他金屬液不能直接充填的內(nèi)澆口兩側(cè)或其他金屬液不能直接充填的“死角死角”部位。部位。n(6)其他需要控制局部金屬液流動狀態(tài)以消除缺陷的部位。其他需要控制局部金屬液流動狀態(tài)以消除缺陷的部位。n為使溢流槽能充分發(fā)揮作用達到其應(yīng)有的效果，不致消耗過多的金屬，增加投影面積，影為使溢流槽能充分發(fā)揮作用達到其應(yīng)有的效果，不致消耗過多的金屬，增加投影面積，影響鑄件尺寸精度，降低充填型腔