澆注系統(tǒng)及溢流、排氣系統(tǒng)設(shè)計

第六章澆注(jiāozhù)系統(tǒng)及溢流、排氣系統(tǒng)設(shè)計澆注(jiāozhù)系統(tǒng)設(shè)計溢流與排氣系統(tǒng)設(shè)計1精品資料定義：金屬液在壓力的作用下充填(chōnɡtián)型腔的通道。組成：直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口和余料等。作用：澆注系統(tǒng)對金屬液流動的方向、溢流排氣條件、壓力的傳遞、充填(chōnɡtián)速度、模具的溫度分布、充填(chōnɡtián)時間的長短等各個方面都起著重要的控制與調(diào)節(jié)作用。第一節(jié)澆注系統(tǒng)(xìtǒng)設(shè)計2精品資料注：1-直澆道；2-橫澆道；3-內(nèi)澆道；4-余料圖6-1各種類型壓鑄機澆注系統(tǒng)(xìtǒng)的結(jié)構(gòu)一、澆注系統(tǒng)(xìtǒng)的結(jié)構(gòu)及分類（一）澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3精品資料按金屬液進入型腔的部位和內(nèi)澆口形狀，可分為(fēnwéi)；側(cè)澆道中心澆道頂澆道(直接澆道)環(huán)形澆道縫隙澆道多支澆道點澆道（二）澆注(jiāozhù)系統(tǒng)的分類4精品資料側(cè)澆道澆口設(shè)于鑄件一側(cè)，是常見的澆口形式，適用于多數(shù)形狀的鑄件，便于在清理(qīnglǐ)鑄件時除去。圖6-2不同(bùtónɡ)形式的側(cè)澆道5精品資料中心澆道頂部帶有通孔的筒類或殼體類壓鑄件，內(nèi)澆道開設(shè)在孔口處，同時(tóngshí)在中心設(shè)置分流錐?？煽s短金屬液在充型時的流程，并有利于較深型腔內(nèi)氣體的通過分型面排出，澆注系統(tǒng)金屬液消耗少，可減少鑄件、澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)在分型面上的投影面積，減小鑄型輪廓，提高壓鑄機合型力的有效利用率。適用于立式冷式壓鑄機或熱壓室壓鑄機。6精品資料圖6-3中心(zhōngxīn)澆道7精品資料直接澆道（或稱頂澆道）把直澆道的底部直接作為內(nèi)澆口，故澆口面積較大(jiàodà)，壓力傳遞很好，靠近澆口的鑄件上易生氣孔或縮松，澆道需要切除。圖6-4直接(zhíjiē)澆道8精品資料圖6-5不同(bùtónɡ)形式的環(huán)形澆道環(huán)形澆道可避免(bìmiǎn)金屬液充型時對型芯的正面沖擊，改善充型和排氣條件。但鑄件清理時除去澆注系統(tǒng)困難。9精品資料縫隙澆口設(shè)在較高鑄件的側(cè)壁高度(gāodù)方向上，它有利于具有較深內(nèi)腔、在壓鑄時不易排氣鑄件的排氣，但在清理鑄件時不易除去澆注系統(tǒng)。圖6-6縫隙(fèngxì)澆道10精品資料切線澆道又稱切向澆道，適用于環(huán)形鑄件，內(nèi)澆口的兩條切線方向應(yīng)注意盡量不讓導(dǎo)引的金屬液沖刷(chōngshuā)形成鑄件內(nèi)圓的型芯。切線(qiēxiàn)澆道11精品資料點澆道點澆口是頂澆口的一種特殊形式。一般用于直徑(zhíjìng)大于200mm的桶形零件、結(jié)構(gòu)對稱壁厚均勻且在2.0-3.5mm之間的罩殼類零件。圖6-7點澆道12精品資料多支澆道適合(shìhé)于一模多腔。

多支澆道13精品資料內(nèi)澆口的作用是根據(jù)壓鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀、大小，以最佳流動狀態(tài)把金屬液引入型腔而獲得優(yōu)質(zhì)壓鑄件。主要是確定內(nèi)澆道的位置、形狀和尺寸，要善于利用金屬液充填(chōnɡtián)型腔時的流動狀態(tài)，使得壓鑄件的重要部位盡員減少氣孔和疏松，才保證壓鑄件的表面要光潔完整無缺陷。二、內(nèi)澆口設(shè)計(shèjì)14精品資料（一）內(nèi)澆口的分類(fēnlèi)15精品資料有利于壓力的傳遞，內(nèi)澆道一般設(shè)置在壓鑄件的厚壁處。有利于型腔的排氣。薄壁復(fù)雜(fùzá)的壓鑄件．宜采用較薄的內(nèi)澆道，以保證較高的充填速度；一般結(jié)構(gòu)的壓鑄件，宜采用較厚的內(nèi)澆道，使金屬液流動平穩(wěn)。金屬液進入型腔后不宜正面沖擊型芯，以減少動能損耗，防止型芯沖蝕。（二）內(nèi)澆口設(shè)計(shèjì)的原則16精品資料應(yīng)使金屬液充填(chōnɡtián)型腔時的流程盡可能短，以減少金屬液的熱量損失：內(nèi)澆道的數(shù)量以單道為主，以防止多道金屬液進入型腔后從幾路匯合，相互沖擊，產(chǎn)生渦流、裹氣和氧化夾渣等缺陷。壓鑄件上精度、表面粗糙度要求較高且不加工的部位，不宜設(shè)置內(nèi)澆道。內(nèi)澆道的設(shè)置應(yīng)便于切除和清理。（二）內(nèi)澆口設(shè)計(shèjì)的原則（續(xù)）17精品資料合理(hélǐ)不合理不合理圖6-8壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例(shìlì)壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例（a）18精品資料圖6-8壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例(shìlì)壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例(shìlì)（b）合理不合理不合理b)19精品資料圖6-8壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例(shìlì)壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例(shìlì)（c）合理不合理c)20精品資料圖6-8壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例(shìlì)壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例(shìlì)（d）合理不合理d)21精品資料圖6-8壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例(shìlì)壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例(shìlì)（e）e)合理不合理22精品資料圖6-8壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例(shìlì)壓鑄件內(nèi)澆口設(shè)計方案示例(shìlì)（f）合理不合理f)23精品資料1、流量計算法(suànfǎ)（三）內(nèi)澆口截面積計算(jìsuàn)式中：A內(nèi)—內(nèi)澆口面積（cm2）

V

—壓鑄件體積和溢流槽體積（cm3）

t

—充型時間（s）

v充

—推薦的充填速度（cm/s）見表7-1

ρ

—液態(tài)金屬的密度（g/cm3）

G—壓鑄件和溢流槽的質(zhì)量（g）。24精品資料充型速度(sùdù)推薦值25精品資料計算內(nèi)澆道截面積的經(jīng)驗公式很多，根據(jù)不同的條件可得出不同的經(jīng)驗公式。例如，達伏克對內(nèi)澆道截面積和壓鑄件質(zhì)量之間的關(guān)系(guānxì)提出的經(jīng)驗公式：2、經(jīng)驗(jīngyàn)公式式中：A內(nèi)—內(nèi)澆口面積（mm2）

G—壓鑄件的質(zhì)量（g）。26精品資料內(nèi)澆道的形狀除點澆道、直接澆道為圓形，中心澆道、環(huán)型繞道為圓環(huán)形外，基本上為扁平矩形狀。根據(jù)充填理論可知，內(nèi)澆口的厚度極大地影響著充填的形式，亦即影響著壓鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，因此(yīncǐ)，內(nèi)澆口的厚度是一個重要尺寸。（四）內(nèi)澆道尺寸(chǐcun)27精品資料內(nèi)澆道的最小厚度不應(yīng)小于0.15mm；最大厚度一般不大于相連的壓鑄件壁厚的一半；內(nèi)澆道過于薄，加工時則難以保證精度；壓鑄時分型面形成(xíngchéng)的披縫會使內(nèi)澆道截面積發(fā)生很大的波動；會使內(nèi)澆道處金屬液凝固過快，在壓鑄件凝固期間壓力不能有效地傳遞到壓鑄件上。1、內(nèi)澆道厚度(hòudù)28精品資料（1）內(nèi)澆道厚度(hòudù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)29精品資料圖6-9內(nèi)澆道厚度(hòudù)d與凝固模數(shù)M的關(guān)系（2）內(nèi)澆道厚度與凝固(nínggù)模數(shù)的關(guān)系30精品資料式中：M是凝固(nínggù)模數(shù)(cm)；V是壓鑄件體積(cm3)；A是壓鑄件表面積(cm2)。凝固(nínggù)模數(shù)的計算公式：31精品資料內(nèi)澆道的厚度(hòudù)確定后，根據(jù)內(nèi)澆道的截面積即可計算出內(nèi)澆道的寬度。根據(jù)經(jīng)驗，矩形壓鑄件內(nèi)澆道寬度一般取邊長的0.6~0.8倍，圓形壓鑄件一般取直徑的0.4~0.6倍。金屬液充填型腔時內(nèi)澆道處的阻力最大，為了減少壓力損失，應(yīng)盡量減少內(nèi)澆道的長度，—般取2~3mm。2、內(nèi)澆道的寬度(kuāndù)和長度32精品資料圖6-10內(nèi)澆道與壓鑄件和橫澆道的連接(liánjiē)方式（五）內(nèi)澆道與壓鑄件和橫澆道的連接(liánjiē)方式33精品資料圖6-10內(nèi)澆道與壓鑄件和橫澆道的連接(liánjiē)方式34精品資料圖6-10內(nèi)澆道與壓鑄件和橫澆道的連接(liánjiē)方式35精品資料直澆道的結(jié)構(gòu)與壓鑄機的類型(lèixíng)有關(guān)，分為：立式冷壓室壓鑄機用直澆道臥式冷壓室壓鑄機用直澆道熱壓室壓鑄機用直澆道三、直澆道設(shè)計(shèjì)36精品資料立式冷壓室壓鑄機用直澆道主要的組成(zǔchénɡ)：壓鑄機上噴嘴模具上的澆口套鑲塊分流錐（一）立式(lìshì)冷壓室壓鑄機用直澆道37精品資料圖6-13立式(lìshì)冷壓室壓鑄機用直澆道1—余料2—噴嘴3—澆道套4—定模鑲塊5－分流錐38精品資料根據(jù)內(nèi)澆道截面積選擇噴嘴導(dǎo)入口直徑。A、B、C各段均有脫模斜度(xiédù)，A段為1o30`，B段為1o30`~3o，C段的斜度(xiédù)根據(jù)鑲塊厚度來確定，鑲塊厚斜度(xiédù)小，反之則大。直澆道各段連接處的直徑單邊放大0.5~1.0mm。1、直澆道的設(shè)計(shèjì)要點39精品資料由定模鑲塊與分流錐構(gòu)成的環(huán)形通道截面積一般為噴嘴導(dǎo)入口的1.2倍左右。分流錐直徑為：式中：d2是直澆道底部環(huán)型截面處的外徑(mm)；d1是直澆道小端(噴嘴導(dǎo)入口）處直徑(mm)。直澆道與橫澆道連接處要求(yāoqiú)圓滑過渡。1、直澆道的設(shè)計(shèjì)要點（續(xù)）40精品資料澆口套一般鑲在定模座板上，采用澆口套可以節(jié)省模具鋼和便于加工。澆口套一個(yīɡè)端面A與噴嘴端面相吻合，控制好配合間隙不允許金屬液竄入接合面；澆口套的另一端面B與定模鑲塊相接，接觸面上的鑲塊孔比澆口套孔大1-2mm。應(yīng)固定牢固，拆裝方便。2、澆口套設(shè)計(shèjì)要點41精品資料立式(lìshì)壓鑄機用澆口套示意圖42精品資料分流錐單獨加工(jiāgōng)后裝在鑲塊內(nèi)，不允許在模具鑲塊上直接做出。分流錐的結(jié)構(gòu)應(yīng)能起到分流金屬液和帶出直澆道的作用。3、分流(fēnliú)錐設(shè)計要點43精品資料圖6-14分流(fēnliú)錐的結(jié)構(gòu)形式頂桿44精品資料臥式冷壓室壓鑄機用直澆道是由壓室和澆口套形成。壓室和澆口套可以制成整體(zhěngtǐ)，也可以分別制造。若為后者，壓室是壓鑄機的附件，澆口套裝在定模上隨壓鑄零件不同而不同。（二）臥式冷壓室壓鑄機用直澆道45精品資料圖6-11臥式冷室壓鑄機用直澆道示意圖46精品資料直澆道的直徑D根據(jù)壓鑄件所需的壓射比壓和壓室充滿度確定直澆道厚度H，一般取直徑D的1/3～1/2。澆口套靠近(kàojìn)分型面一端在長度15～25mm范圍的內(nèi)孔上加工出1o30′～2o的脫模斜度。與直澆道相連接的橫澆道一般設(shè)置在澆口套的上方，防止金屬液在壓射前流入型腔。直澆道設(shè)計(shèjì)要點47精品資料當臥式冷壓室壓鑄機采用中心澆口時，直澆道的設(shè)計同立式冷壓室壓鑄機。要求(yāoqiú)直澆道位于澆道套內(nèi)孔的上方，防止金屬液在壓射前流入型腔。直澆道設(shè)計(shèjì)要點（續(xù)）48精品資料熱壓室壓鑄機用直澆道是由壓鑄機上的噴嘴(pēnzuǐ)與壓鑄模上的澆道套、分流錐組成。（三）熱壓室壓鑄機用直澆道噴嘴澆道套分流錐49精品資料直澆道設(shè)計(shèjì)要點根據(jù)壓鑄件的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量選擇直澆道尺寸。根據(jù)內(nèi)澆道截面積選擇噴嘴口小端直徑、一般噴嘴口小端直徑面積為內(nèi)澆道截面積的1.1~1.2倍。直澆道環(huán)形戴面A-A處的壁厚h，對于小型(xiǎoxíng)壓鑄件取2~3mm，中型壓鑄件取3~5mm。直澆道的脫模斜度一般取2°~6°。50精品資料直澆道設(shè)計(shèjì)要點（續(xù)）為適應(yīng)熱壓室壓鑄機高效率生產(chǎn)(shēngchǎn)的需要，通常在澆道套和分流錐內(nèi)部設(shè)置冷卻水道。冷卻水套澆道套分流錐51精品資料定義：橫澆道是連接直澆道和內(nèi)澆口的通道(tōngdào)。作用：把金屬液從直澆道引入內(nèi)澆口內(nèi)；橫澆道中的金屬液還能改善模具熱平衡，在壓鑄件冷卻凝固時起到補縮與傳遞靜壓力的作用。四、橫澆道設(shè)計(shèjì)52精品資料（一）橫澆道的結(jié)構(gòu)(jiégòu)形式橫澆道的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，主要取決于壓鑄件的形狀、大小(dàxiǎo)、型腔個數(shù)，以及內(nèi)澆道的形式、位置、方向和流入口的寬度等因素。53精品資料圖6-17橫澆道的結(jié)構(gòu)(jiégòu)形式c)“T”形式(xíngshì)平直式扇形式圓弧收縮式平直分支式“T”形分支式分叉式圓角多支式54精品資料橫澆道截面積應(yīng)從直澆道向內(nèi)澆道方向逐漸縮小。橫澆道截面積都不應(yīng)小于內(nèi)澆道截面積。橫澆道應(yīng)具有一定的厚度和長度。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。根據(jù)工藝需要可設(shè)置盲澆道，以達到改善模具熱平衡，容納冷污金屬液、涂料(túliào)殘渣和空氣的目的。（一）橫澆道的設(shè)計(shèjì)原則55精品資料圖6-18橫澆道的截面(jiémiàn)形狀（二）橫澆道的截面(jiémiàn)形狀和尺寸56精品資料表6-3橫澆道截面尺寸(chǐcun)的選擇57精品資料（一）圓盤類壓鑄件1、號盤座壓鑄件的結(jié)構(gòu)特征：壓鑄件為φ80mm圓盤形，兩面均有圓環(huán)形(huánxínɡ)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。采用YL102鋁合金，壓鑄件上不允許有冷隔和夾渣等缺陷。四、典型壓鑄件澆注(jiāozhù)系統(tǒng)的設(shè)計58精品資料圖6-19號盤座59精品資料2、澆注(jiāozhù)系統(tǒng)分析60精品資料采用擴張后帶收縮式的外側(cè)(wàicè)澆口，內(nèi)澆口寬度取壓鑄件直徑的90%，將金屬液引向壓鑄件的中心部位，對順利地排渣、排氣較為有利。但由于金屬流聚集在中心部位時，相互沖擊，液流紊亂，故中心部位仍有少量欠鑄和夾渣等缺陷。61精品資料采用夾角(jiājiǎo)較小的擴散式外側(cè)澆口，內(nèi)澆口寬度一般為壓鑄件直徑的60%，內(nèi)澆口設(shè)置在靠近凸臺處，將金屬液首先填充凸臺和中心部位，使氣體、夾渣擠向內(nèi)澆口兩側(cè)，從設(shè)置在兩側(cè)的溢流槽、排氣槽中排除，改善了填充、排氣和壓力傳遞的條件，效果較好。62精品資料1、表蓋壓鑄件的結(jié)構(gòu)特征壓鑄件平均(píngjūn)壁厚為4mm，局部壁厚達11mm。蓋上需鉆φ18.2mm的兩個孔和M2mm螺孔八個。厚壁處不允許有縮孔和氣孔。采用YL102鋁合金。（二）圓蓋(yuánɡài)類壓鑄件63精品資料圖6-20表蓋壓鑄件64精品資料內(nèi)澆口設(shè)置在厚壁處，以利于壓力(yālì)的有效傳遞。但由于內(nèi)澆口和橫澆道均過薄，厚壁處氣孔、縮孔仍為嚴重。2、澆注(jiāozhù)系統(tǒng)分析65精品資料內(nèi)澆口設(shè)置在厚壁處，同時將內(nèi)澆口和橫澆道厚度增大，有利于靜壓力的傳遞，使厚壁處質(zhì)量得到(dédào)改善。66精品資料1、結(jié)構(gòu)特征壓鑄件外圓有凸紋，其上不允許有氣孔(qìkǒng)。平均壁厚為3mm，質(zhì)量為100g，采用ZLl07鋁合金。（三）圓環(huán)類壓鑄件圖

接插件壓鑄件67精品資料平面直注式澆口，金屬液正面沖擊(chōngjī)型芯，易造成粘模，損壞壓鑄件表面質(zhì)量，降低模具使用壽命。68精品資料平面切線(qiēxiàn)式澆口，金屬液首先封閉分型面，影響溢流排氣系統(tǒng)作用的發(fā)揮，深腔部位仍有氣孔。69精品資料反切線式澆口，金屬液首先充填深腔處，將氣體擠向分型面，從溢流排氣系統(tǒng)中排除，不正面沖擊型芯，又不過早封閉分型面，充填排氣條件良好(liánghǎo)，改善鑄件質(zhì)量，提高模具壽命。70精品資料圖6-24所示導(dǎo)管(dǎoguǎn)壓鑄件為長筒管狀，壁厚均勻。要求有較小的表面粗糙度。（四）筒類壓鑄件圖6-24導(dǎo)管壓鑄件71精品資料澆注(jiāozhù)系統(tǒng)的分析平直側(cè)澆道，金屬液從平直方向注入，在兩端設(shè)置環(huán)型溢流槽。由于金屬液直接沖擊型芯，流態(tài)離紊亂，壓鑄件表面容易(róngyì)出現(xiàn)流花紋等缺陷。72精品資料切線端部側(cè)澆道，金屬液從一端切線方向充填型腔，在另一端設(shè)置環(huán)型溢流(yìliú)槽，并采用盲澆道改善模具熱平衡狀態(tài)。充填、排氣條件較好，有利于提高壓鑄件質(zhì)量，去除澆道方便，但增加了金屬液消耗量。73精品資料環(huán)型澆道，金屬(jīnshǔ)液從一端環(huán)型澆道注入，另一端設(shè)置溢流槽，順著型芯方向充填，在另一端設(shè)置溢流槽。充填、排氣條件良好，有利于提高壓鑄件質(zhì)量。74精品資料環(huán)型澆道，金屬液從一端環(huán)型澆道注入，另一端設(shè)置溢流槽，順著型芯方向充填，在另一端設(shè)置溢流槽，盲澆道改善模具熱平衡狀態(tài)。此系統(tǒng)充填、排氣條件良好，壓鑄件質(zhì)量(zhìliàng)好，表面光潔，但增加了金屬液消耗量。75精品資料（四）殼體類壓鑄件圖6-25罩殼壓鑄件76精品資料頂澆道，金屬液流程短而均勻，充填條件良好。模具結(jié)構(gòu)緊湊，外形較小，模具熱平衡狀態(tài)和壓鑄機受力狀態(tài)均良好，壓鑄模有效面積利用率高，澆注系統(tǒng)消耗(xiāohào)金屬量較少。但直澆道和壓鑄件連接處熱量集中，易導(dǎo)致縮松和粘附，澆道需要切除。77精品資料點澆道，除具有頂澆道的優(yōu)點外，去除澆道方便，但模具需要(xūyào)兩次分型，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。對于較深的型腔，采用點澆道時，四側(cè)花紋較嚴重。78精品資料端部側(cè)澆道，金屬液流程長，轉(zhuǎn)折多，遠離澆道的一端充填條件不良，易產(chǎn)生流痕、冷隔。設(shè)置(shèzhì)大容量溢流槽，可改善模具熱平衡狀態(tài)，壓鑄件質(zhì)量有所提高，去除澆道較為方便。79精品資料橫向側(cè)澆道，金屬(jīnshǔ)液流程要短些，但轉(zhuǎn)折仍多，澆道對面的一側(cè)易產(chǎn)生流痕、冷隔。為改善頂部和對面一側(cè)充填、排氣條件，首先將金屬(jīnshǔ)液引向壓鑄件頂部，以排除深腔部位的氣體，在最后充填部位設(shè)置大容量溢流槽，效果更好80精品資料溢流槽和排氣槽的采用和設(shè)置是提高壓鑄件質(zhì)量、消除局部紊流帶來的疵病的重要措施之一，有時還可以彌補由于澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理而帶來的鑄造缺陷。效果取決于溢流槽和排氣槽在型腔周圍的布局(bùjú)、容量大小以及本身的結(jié)構(gòu)形式等。第二節(jié)溢流(yìliú)與排氣系統(tǒng)設(shè)計81精品資料（一）溢流槽的作用排除型腔中的氣體，儲存混有氣體和涂料殘渣的前流冷污金屬(jīnshǔ)液，控制金屬(jīnshǔ)液的流動狀態(tài)，防止局部產(chǎn)生渦流。調(diào)節(jié)模具型腔的溫度場，改善模具的熱平衡狀態(tài)。作為壓鑄件脫模時推桿推出的位置?？稍龃髩鸿T件對動模鑲塊的包緊力。作為鑄件存放、運輸及加工裝夾或定位的附加部分。一、溢流(yìliú)槽設(shè)計82精品資料1、設(shè)置在分型面上(miànshànɡ)的溢流槽（二）溢流(yìliú)槽的結(jié)構(gòu)形式圖6-26設(shè)置在分型面上的溢流槽83精品資料2、設(shè)置(shèzhì)在型腔內(nèi)的溢流槽圖6-27設(shè)置(shèzhì)在型腔內(nèi)的溢流槽84精品資料溢流(yìliú)槽的設(shè)置應(yīng)行利于排除型腔中的氣體，排除混有氣