《壓鑄工藝及模具設(shè)計》課件壓鑄5-p81章節(jié)

壓鑄工藝及模具設(shè)計5分型面、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)設(shè)計

5.1壓鑄模的基本結(jié)構(gòu)5.2分型面設(shè)計5.3澆注系統(tǒng)設(shè)計5.4排溢系統(tǒng)設(shè)計壓鑄工藝及模具設(shè)計5分型面、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)設(shè)計5.1壓鑄模的基本結(jié)構(gòu)壓鑄模、壓鑄設(shè)備和壓鑄工藝是壓鑄生產(chǎn)的三個要素。在這三個要素中，壓鑄模最為關(guān)鍵。壓鑄模是由定模和動模兩個主要部分組成的。定模固定在壓鑄機壓室一方的定模座板上，是金屬液開始進入壓鑄模型腔的部分，也是壓鑄模型腔的所在部分之一。定模上有直澆道直接與壓鑄機的噴嘴或壓室連接。動模固定在壓鑄機的動模座板上，隨動模座板向左、向右移動與定模分開和合攏，一般抽芯和鑄件頂出機構(gòu)設(shè)在其內(nèi)。壓鑄模的基本結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-1壓鑄模的基本結(jié)構(gòu)

1－動模座板2－墊塊3－支承板4－動模套板5－限位塊6－滑塊7－斜銷8－楔緊塊9－定模套板10－定模座板11－定模鑲塊12－活動型芯13－型腔14－內(nèi)澆口15－橫澆道16－直澆道17－澆口套18－導(dǎo)套19－導(dǎo)流塊20－動模鑲塊21－導(dǎo)柱22－推板導(dǎo)柱23－推板導(dǎo)套24－推桿25－復(fù)位桿26－限位釘27－推板28－推桿固定板壓鑄工藝及模具設(shè)計壓鑄模通常包括以下結(jié)構(gòu)單元：(1)成型部分定模與動模合攏后，形成型腔。構(gòu)成型腔的零件即為成型零件。成型零件包括固定的和活動的鑲塊與型芯。有時，又可以同時成為構(gòu)成澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的零件，如局部的橫澆道、內(nèi)澆口、溢流槽和排氣槽等部分。(2)模架包括各種模板、座架等構(gòu)架零件。其作用是將模具各部分按一定的規(guī)律和位置加以組合和固定，并使模具能夠安裝到壓鑄機上。如圖5-1中件4、9、10等屬于這類零件。(3)導(dǎo)向零件圖5-1中件18、21為導(dǎo)向零件。其作用是準(zhǔn)確地引導(dǎo)動模和定模合攏或分離。

壓鑄工藝及模具設(shè)計(4)頂出機構(gòu)它是將鑄件從模具上脫出的機構(gòu)，包括頂出和復(fù)位零件，還包括這個機構(gòu)自身的導(dǎo)向和定位零件，如圖5-1中件22、23、24、25、27、28。對于在重要部位和易損部分（如澆道、澆口處）的推桿，應(yīng)采用與成型零件相同的材料來制造。(5)澆注系統(tǒng)與成型部分及壓室連接，引導(dǎo)金屬液按一定的方向進入鑄型的成型部分，它直接影響金屬液進入成型部分的速度和壓力，由直澆道、橫澆道和內(nèi)澆口等組成，如圖5-1中件14、15、16、17、19。(6)排溢系統(tǒng)排溢系統(tǒng)是排除壓室、澆道和型腔中的氣體的通道，一般包括排氣槽和溢流槽。而溢流槽又是貯存冷金屬和涂料余燼的處所。有時在難以排氣的深腔部位設(shè)置通氣塞，借以改善該處的排氣條件。(7)其它除前述的各結(jié)構(gòu)單元外，模具內(nèi)還有其它如緊固用的螺栓、銷釘以及定位用的定位件等。壓鑄工藝及模具設(shè)計上述的結(jié)構(gòu)單元是每付模具都必須具有的。此外，由于鑄件的形狀和結(jié)構(gòu)上的需要，在模具上還常常設(shè)有抽芯機構(gòu)，以便消除影響鑄件從模具中取出的障礙。抽芯機構(gòu)也是壓鑄模中十分重要的結(jié)構(gòu)單元，其形式多種多樣。另外，為了保持模具的溫度場的分布符合工藝的需要，模具內(nèi)還設(shè)有冷卻裝置或冷卻－加熱裝置，對實現(xiàn)科學(xué)地控制工藝參數(shù)和確保鑄件質(zhì)量來說，這一點尤其重要。具有良好的冷卻（或冷卻－加熱）系統(tǒng)的模具，其使用壽命往往可以延長一倍以上。壓鑄模的結(jié)構(gòu)組成見表5-1。壓鑄工藝及模具設(shè)計表5-1壓鑄模的結(jié)構(gòu)組成壓鑄模模體定模型腔型芯鑲塊澆注系統(tǒng)澆口套分流錐內(nèi)澆口橫澆道直澆道溢流排氣系統(tǒng)溢流槽排氣槽、排氣塞動模抽芯機構(gòu)活動型芯滑塊、斜滑塊斜銷、彎銷、齒輪、齒條楔緊塊、楔緊銷限位釘、限位塊導(dǎo)向部分導(dǎo)柱、導(dǎo)套模體部分套板、座板、支承板加熱冷卻系統(tǒng)加熱及冷卻通道模架推出機構(gòu)推桿、推管、卸料板推板、推桿、固定板復(fù)位桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、限位釘預(yù)復(fù)位機構(gòu)擺輪、擺輪架預(yù)復(fù)位推桿模架模腳墊塊、座板壓鑄工藝及模具設(shè)計

5.2分型面設(shè)計壓鑄模的定模與動模的接觸表面通常稱為分型面，分型面是由壓鑄件的分型線所決定的。而模具上垂直于鎖模力方向上的接合面，即為基本分型面。分型面雖然不是壓鑄模的一個完整的結(jié)構(gòu)組成，但它與壓鑄件的形狀和尺寸，以及壓鑄件在壓鑄模中的位置和方向密切相關(guān)。合理地確定分型面，不但能簡化壓鑄模的結(jié)構(gòu)，而且能保證鑄件的質(zhì)量。因此，分型面設(shè)計是壓鑄模設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。5.2.1分型面的類型分型面的類型如圖5-2所示，圖中箭頭所指方向為動模的移動方向。壓鑄工藝及模具設(shè)計根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和形狀特點不同，可將分型面分為：直線分型面、傾斜分型面、折線分型面和曲線分型面等。(1)直線分型面與壓鑄機動、定模固定板平行的分型面。(2)傾斜分型面與壓鑄機動、定模固定板成一角度的分型面。(3)折線分型面不在同一平面內(nèi)而由幾個折線平面組成的分型面。(4)曲線分型面模具可分離的表面為曲面。根據(jù)分型面的數(shù)量，又將分型面分為：單分型面、雙分型面、三分型面和組合分型面等。(1)單分型面只有一個面的分型面。(2)雙分型面分型面由一個主分型面和一個輔助分型面構(gòu)成。壓鑄工藝及模具設(shè)計(3)三分型面

分型面由一個主分型面和兩個輔助分型面構(gòu)成。(4)組合分型面

分型面由一個主分型面和一個或數(shù)個輔助分型面構(gòu)成，或由兩種類型分型面所構(gòu)成。（a）（b）（c）（d）圖5-2分型面的類型(a)直線分型面(b)傾斜分型面(c)折線分型面(d)曲線分型面

壓鑄工藝及模具設(shè)計5.2.3分型面設(shè)計舉例分析圖5-3為油杯壓鑄件，材料為YL102鋁合金，生產(chǎn)批量大，中部有螺桿嵌件，油杯要求防滲漏，不允許有縮松、冷隔等缺陷，表面要求光潔。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，有三種分型面的設(shè)計方案。（e）（f）（g）圖5-2分型面的類型(續(xù))(e)雙分型面(f)三分型面(g)組合分型面壓鑄工藝及模具設(shè)計采用Ⅰ-Ⅰ分型面的主要特點如下：(1)型腔分別位于動、定模內(nèi)，可用半環(huán)形或整環(huán)形澆口充填，鑄件成型有保證，溢流、排氣條件好。(2)因型芯較長大，故采用液壓抽芯機構(gòu)。圖5-3油杯壓鑄工藝及模具設(shè)計(3)如果推桿設(shè)置在活動型芯分型面的投影面積內(nèi)，合模時會與型芯發(fā)生干擾，必須采用預(yù)復(fù)位。(4)嵌件平行于分型面，放置較為困難。(5)型芯下半部不易噴刷涂料。(6)去除澆口困難。采用Ⅱ－Ⅱ分型面的主要特點如下：(1)型腔全部設(shè)計在定模內(nèi)，型芯全部處在動模內(nèi)。(2)只能用側(cè)澆口，對鑄件充填不利，溢流、排氣條件不好，鑄件底部易出現(xiàn)缺陷。(3)只能在杯的底部或肋上設(shè)置推桿，鑄件推出后留在推桿上，取出不便，推桿也易受到損傷。(4)推桿外露后，放嵌件不便。(5)模具結(jié)構(gòu)簡單。

壓鑄工藝及模具設(shè)計采用Ⅲ－Ⅲ分型面（圖5-4）的主要特點如下：(1)大型芯設(shè)在定模上，用兩個滑塊在鑄件口部組成環(huán)形澆口，以保證充填良好，用斜銷抽芯機構(gòu)，保證鑄件留在動模內(nèi)。(2)型芯在定模內(nèi)，放嵌件方便，穩(wěn)定可靠。(3)型腔和型芯噴刷涂料方便。(4)模具結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，但能保證鑄件質(zhì)量。綜合比較：采用Ⅲ-Ⅲ分型面或Ⅰ-Ⅰ分型面均可得到符合技術(shù)要求的鑄件，但采用Ⅲ-Ⅲ分型面，放置嵌件穩(wěn)定可靠，操作方便。圖5-4Ⅲ-Ⅲ分型面模具結(jié)構(gòu)圖

壓鑄工藝及模具設(shè)計壓鑄工藝及模具設(shè)計

5.3澆注系統(tǒng)設(shè)計 將金屬液引入到型腔的通道稱為澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)是從壓室開始到內(nèi)澆口為止的進料通道的總稱，它對金屬液的流動方向、排氣條件、模具的熱分布、壓力的傳遞、充填時間的長短和金屬液通過內(nèi)澆口處的速度等方面起著重要的控制作用和調(diào)節(jié)作用。因此，澆注系統(tǒng)是決定充填狀況的重要因素，也是決定壓鑄件內(nèi)部質(zhì)量的重要因素。同時，澆注系統(tǒng)對生產(chǎn)效率、模具壽命、壓鑄件清理都有很大影響。只有在澆注系統(tǒng)確定后才能確定壓鑄模的總體結(jié)構(gòu)。設(shè)計合理的澆注系統(tǒng)是壓鑄模設(shè)計工作中的重要環(huán)節(jié)。壓鑄工藝及模具設(shè)計5.3.1澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和分類1.澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)主要由直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口和余料組成。壓鑄機的類型不同，澆注系統(tǒng)有所不同。各種類型壓鑄機所采用的澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖5-5。2.澆注系統(tǒng)的分類各種類型的澆注系統(tǒng)適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)鑄件的需要。澆注系統(tǒng)的分類見圖5-6和表5-2。壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-5澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(a)熱室壓鑄機用澆注系統(tǒng)(b)立式壓鑄機用澆注系統(tǒng)(c)臥式壓鑄機用澆注系統(tǒng)(d)全立式壓鑄機用澆注系統(tǒng)1－直澆道2－橫澆道3－內(nèi)澆口4－余料（a）（b）（c）（d）壓鑄工藝及模具設(shè)計(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-6澆注系統(tǒng)的基本形式(h)(i)(j)切向澆口(b)徑向澆口(c)中心澆口(d)頂澆口(e)側(cè)澆口(f)環(huán)形澆口(g)縫隙澆口(h)點澆口(i)扇形澆道系統(tǒng)(j)錐形切線澆道系統(tǒng)

壓鑄工藝及模具設(shè)計表5-2澆注系統(tǒng)的分類類型特點按金屬液導(dǎo)入方向分類切向澆口適用于中小型環(huán)形鑄件徑向澆口適用于不宜開設(shè)頂澆口或點澆口的杯形鑄件按澆口位置分類中心澆口鑄件平面上帶有孔時，澆口開在孔上，同時在孔處設(shè)置分流錐；金屬液從型腔中心部位導(dǎo)入，流程短；模具結(jié)構(gòu)緊湊；鑄件和澆注系統(tǒng)、溢流系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積小，可改善壓鑄機的受力狀況；用于臥式壓鑄機時，壓鑄模要增加輔助分型面；澆注系統(tǒng)金屬消耗量較少頂澆口是中心澆口的特殊形式；鑄件頂部沒有孔，不能設(shè)置分流錐，內(nèi)澆口截面積較大；壓鑄件與直澆道連接處形成熱節(jié)，易產(chǎn)生縮孔；澆口需要切除側(cè)澆口適應(yīng)性強，可按鑄件結(jié)構(gòu)特點，布置在鑄件外側(cè)面；鑄件內(nèi)孔有足夠位置時，可布置在內(nèi)側(cè)面，使模具結(jié)構(gòu)緊湊，又可保持模具熱平衡；去除澆口較方便壓鑄工藝及模具設(shè)計按澆口形狀分類環(huán)形澆口金屬液沿型壁充填型腔，避免正面沖擊型芯，排氣條件良好；在環(huán)形澆口和溢流槽處可設(shè)推桿，使壓鑄件上不留推桿痕跡；增加澆注系統(tǒng)金屬消耗量；澆口需要切除縫隙澆口內(nèi)澆口設(shè)置在型腔深處，成長條縫隙順序充填，排氣條件較好點澆口作為中心澆口和頂澆口的一種特殊形式；金屬液由鑄件頂部充填型腔，流程短；改善壓鑄機受力狀況，提高壓鑄模有效面積的利用；金屬液導(dǎo)入型腔處，受金屬液直接沖擊，容易產(chǎn)生飛濺和粘?，F(xiàn)象；模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；常用于外形對稱的薄壁壓鑄件按橫澆道過渡區(qū)形式分類扇形澆道系統(tǒng)適用于要求內(nèi)澆口較窄的壓鑄件；澆口中心部位的流量較大；澆口寬度（W）不宜大于扇形澆道長度（L）；充型時形成由中心到外側(cè)0°～45°變化的流向角錐形切線澆道系統(tǒng)適用于內(nèi)澆口較寬的壓鑄件；在整個內(nèi)澆口寬度上金屬液的流向角變化很小，金屬液的流動方向可控；可以最大限度地減小金屬液的流程，有利于薄壁壓鑄件的生產(chǎn)；加工較復(fù)雜表5-2澆注系統(tǒng)的分類(續(xù))壓鑄工藝及模具設(shè)計5.3.2澆注系統(tǒng)各組成部分的設(shè)計1.內(nèi)澆口設(shè)計內(nèi)澆口是指橫澆道到型腔的一段澆道，其作用是使橫澆道輸送出來的低速金屬液加速并形成理想的流態(tài)而順序地充填型腔，它直接影響金屬液的充填形式和鑄件質(zhì)量，因此是一個主要澆道。(1)內(nèi)澆口的設(shè)計要點設(shè)計內(nèi)澆口時，主要是確定內(nèi)澆口的位置和方向，并預(yù)計合金充填過程的流態(tài)、可能出現(xiàn)的死角區(qū)和裹氣部位，以便設(shè)置適當(dāng)?shù)囊缌骱团艢庀到y(tǒng)。在設(shè)計合理的橫澆道和直澆道結(jié)構(gòu)形式和尺寸后，就構(gòu)成完整的澆注系統(tǒng)。內(nèi)澆口的設(shè)計要點如下：1)從內(nèi)澆口進入型腔的金屬液，應(yīng)首先充填深腔處難以排氣的部位，然后充填其他部位，并應(yīng)注意不要過早地封閉分型面和排氣槽，以便型腔中的氣體能夠順利排除。

壓鑄工藝及模具設(shè)計2)金屬液進入型腔后，不正面沖擊型壁和型芯，力求減少動能損耗，避免因沖擊而受侵蝕發(fā)生粘?，F(xiàn)象，致使該處過早損壞。3)應(yīng)盡可能采用單個內(nèi)澆口而少用分支澆口（大型鑄件、箱體和框架類以及結(jié)構(gòu)形狀特殊的鑄件除外），以避免多路金屬液匯流互相撞擊，形成渦流，產(chǎn)生裹氣和氧化物夾雜等缺陷。對有加強肋的鑄件，應(yīng)使內(nèi)澆口導(dǎo)入金屬液的流向與加強肋方向一致。4)形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，應(yīng)采用較薄的內(nèi)澆口，以保證有足夠的充填速度。對一般結(jié)構(gòu)形狀的鑄件，為保證最終靜壓力的傳遞作用，應(yīng)采用較厚的內(nèi)澆口，并設(shè)在鑄件的厚處。

壓鑄工藝及模具設(shè)計5)內(nèi)澆口設(shè)置位置應(yīng)使金屬液充填壓鑄模型腔各部分時，流程最短，流向改變少，以減少充填過程中能量的損耗和溫度降低。(2)內(nèi)澆口的分類

內(nèi)澆口的分類見表5-3。表5-3內(nèi)澆口的分類按導(dǎo)入口位置分類頂澆口(鑄件頂部無孔)按導(dǎo)入口形狀分類扇梯形中心澆口(鑄件頂部有孔)長梯形側(cè)澆口環(huán)形按導(dǎo)入口方向分類切線半環(huán)形割線縫隙形(縫隙澆口)徑向圓點形(點澆口)軸向壓邊澆口壓鑄工藝及模具設(shè)計(3)內(nèi)澆口的尺寸確定內(nèi)澆口最合理的截面積計算目前尚無切實可行的精確計算方法。在生產(chǎn)實踐中，主要結(jié)合具體條件，按經(jīng)驗選用，常用的經(jīng)驗公式為Ag=G/(ρvgt)(5-1)式中Ag——內(nèi)澆口截面積（m2）；G——通過內(nèi)澆口的金屬液質(zhì)量（kg）；ρ——液態(tài)金屬的密度（kg/m3），見表4-5；vg——充填速度（m/s），見表3-41；t——型腔的充填時間（s），見表3-44。內(nèi)澆口的厚度對金屬液的充型影響較大。一般情況下，當(dāng)鑄件較薄并要求外觀輪廓清晰時，內(nèi)澆口厚度要求較薄，但內(nèi)澆口過薄，金屬液噴射嚴重，甚至?xí)氯艢馔ǖ溃瑝鸿T工藝及模具設(shè)計使鑄件表面出現(xiàn)麻點和氣孔，在壓鑄鋁合金、銅合金時粘模嚴重。當(dāng)鑄件表面質(zhì)量要求高、組織要求致密時可采用較厚的內(nèi)澆口，但內(nèi)澆口太厚，充填速度過低而降溫大，可能導(dǎo)致鑄件輪廓不清，切除內(nèi)澆口也麻煩。內(nèi)澆口厚度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)見表5-4。表5-4內(nèi)澆口厚度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)

鑄件壁厚/mm0.6~1.51.5~33~6>6合金種類復(fù)雜件簡單件復(fù)雜件簡單件復(fù)雜件簡單件為鑄件壁厚％內(nèi)澆口厚度/mm鋅合金鋁合金鎂合金銅合金0.4~0.80.6~1.00.6~1.00.4~1.00.6~1.20.6~1.20.8~1.20.6~1.20.8~1.50.8~1.51.0~1.80.8~1.51.0~1.81.0~1.81.0~2.01.0~2.01.5~2.51.5~2.51.8~3.01.5~2.01.8~3.01.8~3.02.0~4.020~4040~6040~6040~60壓鑄工藝及模具設(shè)計內(nèi)澆口寬度也應(yīng)適當(dāng)選取，寬度太大或太小，會使金屬液直沖澆口對面的型壁，產(chǎn)生渦流，將空氣和雜質(zhì)包住而產(chǎn)生廢品。內(nèi)澆口的長短直接影響鑄件質(zhì)量，內(nèi)澆口太長，影響壓力傳遞，降溫大，鑄件表面易形成冷隔花紋等。內(nèi)澆口太短，進口處溫度容易升高，加快內(nèi)澆口磨損，且易產(chǎn)生噴射現(xiàn)象。內(nèi)澆口寬度和長度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)見表5-5。壓鑄工藝及模具設(shè)計2.直澆道設(shè)計直澆道是傳遞壓力的首要部位。在立式壓鑄機和熱室壓鑄機上，直澆道是指從澆口套起到橫澆道為止的一段澆道。其尺寸可以影響金屬液的流動速度、充填時間、氣體的儲存空間和壓力損失的大小，起著能否使金屬液平穩(wěn)引入橫澆道和控制金屬液充填條件的作用。 圖5-7為立式壓鑄機用直澆道的結(jié)構(gòu)，主要由壓鑄機上的噴嘴和模具上的澆口套組成。表5-5內(nèi)澆口寬度和長度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)內(nèi)澆口進口部位鑄件形狀內(nèi)澆口寬度內(nèi)澆口長度/mm說明矩形板件鑄件邊長的0.6～0.8倍2～3指從鑄件中軸線側(cè)向注入，如離軸線一側(cè)的端澆口或點澆口則不受此限圓形板件鑄件外徑的0.4～0.6倍內(nèi)澆口以割線注入圓環(huán)件

圓筒件鑄件外徑和內(nèi)徑的0.25～0.3倍內(nèi)澆口以切線注入方框件鑄件邊長的0.6～0.8倍內(nèi)澆口從側(cè)壁注入圖5-7立式壓鑄機用直澆道結(jié)構(gòu)D－余料直徑d－噴嘴出口處直澆道直徑（澆口套導(dǎo)入口直澆道直徑）d1－噴嘴導(dǎo)入口小端直徑d2－直澆道底部環(huán)形截面外徑d3－直澆道底部分流錐直徑壓鑄工藝及模具設(shè)計壓鑄工藝及模具設(shè)計立式壓鑄機用直澆道設(shè)計要點如下：(1)根據(jù)澆注系統(tǒng)內(nèi)澆口截面積，選擇噴嘴導(dǎo)入口直徑。噴嘴導(dǎo)入口小端截面積一般為內(nèi)澆口截面積的1.2～1.4倍?？砂聪率接嬎銍娮鞂?dǎo)入口小端直徑(5-2)式中d1——噴嘴導(dǎo)入口小端直徑（m）；Ag——內(nèi)澆口截面積（m2）。(2)位于澆口套部分直澆道的直徑應(yīng)比噴嘴部分直澆道的直徑每邊放大0.5～1mm。壓鑄工藝及模具設(shè)計(3)噴嘴部分的脫模斜度取1°30′，澆口套的脫模斜度取1°30′～3°。(4)分流錐處環(huán)形通道的截面積一般為噴嘴導(dǎo)入口的1.2倍左右，直澆道底部分流錐的直徑一般情況下可按下式計算：(5-3)式中d3——直澆道底部分流錐直徑（m）；d2——直澆道底部環(huán)形截面處的外徑（m）；d1——直澆道小端（噴嘴導(dǎo)入口處）直徑（m）。壓鑄工藝及模具設(shè)計要求

≥3mm(5-4)(5)直澆道與橫澆道連接處要求圓滑過渡，其圓角半徑一般取R5～20mm，以使金屬液流動順暢。采用澆口套可以節(jié)省模具鋼且便于加工。直澆道部分澆口套的結(jié)構(gòu)形式見圖5-8。澆口套設(shè)計要點如下：

圖5-8立式冷室壓鑄機用澆口套示意圖壓鑄工藝及模具設(shè)計(1)澆口套一般鑲在定模座板上，如圖5-8a所示。(2)澆口套一個端面A與噴嘴端面相吻合，控制好配合間隙不允許金屬液流入接合面，否則將影響直澆道從定模中脫出。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l～2mm。(3)小批量生產(chǎn)用簡易模具，直澆道直接在定模鑲塊上加工，以省去澆口套，如圖5-8b所示。(4)直澆道部分由澆口套—體構(gòu)成，金屬液流動順暢，拆裝方便，如圖5-8c所示。澆口套常用尺寸見圖5-9和表5-6。壓鑄工藝及模具設(shè)計(a)(b)(c)圖5-9澆口套常用尺寸圖(a)Ⅰ型澆口套(b)Ⅱ型澆口套(c)Ⅲ型澆口套壓鑄工藝及模具設(shè)計表5-6澆口套常用尺寸

(mm)澆口套類型DD(H8)D(h8)D1(h8)D1h(H9)HdL基本尺寸/偏差基本尺寸/偏差基本尺寸/偏差基本尺寸/偏差Ⅰ型52629245/-0.03955/-0.04684/-0.054按需要定Ⅱ型45/+0.03955/+0.04655/-0.04665/-0.04610/+0.03615/+0.043按需要定Ⅲ型45/-0.03955/-0.0465060按需要定注：H8、H9的下偏差為0，h8的上偏差為0。壓鑄工藝及模具設(shè)計分流錐起分流金屬液和帶出直澆道的作用。分流錐單獨加工后裝在鑲塊內(nèi)，不允許在模具鑲塊上直接做出，如圖5-10所示。圓錐形分流錐的導(dǎo)向效果好、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長，因此應(yīng)用較為廣泛。對直徑較大的分流錐，可在中心設(shè)置推桿，如圖5-11所示。推桿的導(dǎo)向效果好，能平穩(wěn)推出直澆道，其間隙有利于排氣。圖5-10分流錐示意圖圖5-11中心設(shè)推桿的分流錐

壓鑄工藝及模具設(shè)計(a)(b)圖5-12分流錐常用尺寸圖（a）Ⅰ型分流錐（b）Ⅱ型分流錐壓鑄工藝及模具設(shè)計表5-7分流錐常用尺寸

Ⅰ型分流錐d(h8)DL1(R)LⅡ型分流錐d(h8)d1d2(H8)d3DIL基本尺寸/偏差基本尺寸/偏差基本尺寸/偏差10/-0.02212/0.02714/-0.02716/-0.02720/-0.03325/-0.03332/-0.039上偏差為01416182024303711131619232834333.54568按需要定16/-0.02720/-0.03325/-0.03332/-0.039上偏差為0131520266/+0.0188/+0.02210/+0.02212/+0.027下偏差為010.51313152025303810101515按需要定壓鑄工藝及模具設(shè)計臥式壓鑄機的壓鑄件澆注系統(tǒng)上可以說是沒有直澆道，或者說直澆道與壓室內(nèi)腔合并為一了。其結(jié)構(gòu)見圖5-13。3.橫澆道設(shè)計橫澆道是直澆道的末端到內(nèi)澆口前端的連接通道，它的作用是將金屬液從直澆道引入內(nèi)澆口，并可以借助橫澆道中的大體積金屬液來預(yù)熱模具，當(dāng)鑄件冷卻收縮時用來補縮和傳遞靜壓力。有時橫澆道可劃分為主橫澆道和過渡橫澆道（見圖5-14）。圖5-13臥式冷室壓鑄機用直澆道1－壓室2－澆口套3－分流器

4－余料

壓鑄工藝及模具設(shè)計橫澆道的結(jié)構(gòu)形式和尺寸取決于內(nèi)澆口的結(jié)構(gòu)、位置、方向和流入的寬度，而這些因素常根據(jù)壓鑄件的形狀、結(jié)構(gòu)、大小，澆注位置和型腔個數(shù)來確定。橫澆道的設(shè)計要點如下： (1)橫澆道的截面積應(yīng)從直澆道到內(nèi)澆口保持均勻或逐漸縮小，不允許有突然的擴大或縮小現(xiàn)象，以免產(chǎn)生渦流。對于擴張式橫澆道，其入口處與出口處的比值一般不超過1∶1.5，對于內(nèi)澆口寬度較大的鑄件，可超過此值。圖5-14主橫澆道與過渡橫澆道1－主橫澆道2－過渡橫澆道壓鑄工藝及模具設(shè)計圓弧形狀的橫澆道可以減少金屬液的流動阻力，但截面積應(yīng)逐漸縮小，防止渦流裹氣。圓弧形橫澆道出口處的截面積應(yīng)比入口處減小10%～30%。(2)橫澆道應(yīng)平直或略有反向斜角，如圖5-15所示。而不應(yīng)該設(shè)計成曲線，如圖5-16a、b所示，以免產(chǎn)生包氣或流態(tài)不穩(wěn)。圖5-15開放式橫澆道壓鑄工藝及模具設(shè)計(3)對于小而薄的鑄件，可利用橫澆道或擴展橫澆道的方法來使模具達到熱平衡，容納冷污金屬液、涂料殘渣和氣體，即開設(shè)盲澆道，如圖5-17所示。(a)(b)(c)(d)圖5-16橫澆道形狀(a)、(b)不合理(c)、(d)合理1－橫澆道2－余料3－包住氣體4－型腔5－推桿

壓鑄工藝及模具設(shè)計(4)橫澆道應(yīng)具有一定的厚度和長度，若橫澆道過薄，則熱量損失大；若過厚，則冷卻速度緩慢，影響生產(chǎn)率，增大金屬消耗。保持一定長度的目的，主要是對金屬液起到穩(wěn)流和導(dǎo)向的作用。(5)橫澆道截面積在任何情況下都不應(yīng)小于內(nèi)澆口截面積。多腔壓鑄模主橫澆道截面積應(yīng)大于各分支橫澆道截面積之和。圖5-17盲澆道的設(shè)置1－盲澆道2－鑄件3－余料4－橫澆道

(6)對于臥式壓鑄機，一般情況下橫澆道在模具中應(yīng)處于直澆道（余料）的正上方或側(cè)上方，多型腔模也應(yīng)如此，以保證金屬液在壓射前不過早流入橫澆道，如圖5-18所示，根據(jù)壓鑄機的結(jié)構(gòu)特點，其它壓鑄機則無此要求。

壓鑄工藝及模具設(shè)計(7)對于多型腔的情況，有時將橫澆道末端延伸，布置溢流槽，以利于排除冷料、殘渣和改善排氣條件。橫澆道的截面形狀根據(jù)壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點而定，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。通常，橫澆道的截面尺寸可按表5-8進行選擇。

(a)(b)(c)圖5-18臥式冷室壓鑄機橫澆道位置(a)擴張式(b)圓弧收縮式(c)多道式(d)擴張分支式

壓鑄工藝及模具設(shè)計橫澆道的長度（見圖5-19）可按下式計算：L=0.5D+(25~35)

(5-5)式中L——橫澆道長度（mm）；D——直澆道導(dǎo)入口處直徑（mm）。

表5-8橫澆口尺寸的選擇截

面

形

狀計

算

公

式說

明Ar=(3~4)Ag（冷室壓鑄機）Ar=(2~3)Ag（熱室壓鑄機）D=(5~8)T（臥式壓鑄機）D=(8~10)T（立式壓鑄機）D=(8~10)T（熱室壓鑄機）α=10°~15°W=Dtanα+Ar/Dr=2~3Ag——內(nèi)澆口截面積（mm2）Ar——橫澆道截面積（mm2）D——橫澆道深度（mm）T——內(nèi)澆口厚度（mm）α——脫模斜度（°）r——圓角半徑（mm）W——橫澆道寬度（mm）壓鑄工藝及模具設(shè)計橫澆道的長度L一般取30～40mm左右，L過大消耗壓力，降低金屬液溫度，影響鑄件成型并容易產(chǎn)生縮松。L過小則金屬液流動不暢，在轉(zhuǎn)折處容易產(chǎn)生飛濺，導(dǎo)致鑄件內(nèi)部形成硬質(zhì)點。5.3.3典型壓鑄件澆注系統(tǒng)典型壓鑄鋁合金鑄件的澆注系統(tǒng)見圖5-20～圖5-35。

圖5-19橫澆道長度計算圖壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-20茶磚模板鑄件及澆注系統(tǒng)圖

壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-21面板鑄件及澆注系統(tǒng)圖壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-22座體鑄件及澆注系統(tǒng)圖

圖5-23外殼鑄件及澆注系統(tǒng)圖

壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-24襯套鑄件及澆注系統(tǒng)圖

壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-25彎管鑄件及澆注系統(tǒng)圖壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-26罩殼鑄件及澆注系統(tǒng)圖壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-27照相機外殼鑄件及澆注系統(tǒng)圖

壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-28俯仰承座鑄件及澆注系統(tǒng)圖

壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-29支架鑄件及澆注系統(tǒng)圖

壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-30架子鑄件及澆注系統(tǒng)圖

圖5-31基座鑄件及澆注系統(tǒng)圖壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-32護罩鑄件及澆注系統(tǒng)圖

壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-33縫紉機底板鑄件及澆注系統(tǒng)圖

壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-34底座鑄件及澆注系統(tǒng)圖壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-35門鎖鑄件及澆注系統(tǒng)圖

壓鑄工藝及模具設(shè)計5.3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計舉例分析圖5-36為凸緣外套的鑄件圖。該鑄件為帶有方法蘭圓筒，有鑄出的外螺紋，壁厚為2～4mm。要求有較高的同軸度和圓柱度，材料為ZL401鋁鋅合金。

圖5-36凸緣外套鑄件圖

根據(jù)凸緣外套的工藝特點，有五種澆注系統(tǒng)設(shè)計方案（見圖5-37）。壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-37凸緣外套澆注系統(tǒng)圖壓鑄工藝及模具設(shè)計(1)采用中心澆口（見圖5-37a），金屬液從圓筒內(nèi)孔中段注入，分型面位置在方形法蘭處。能保證較高的同軸度，但排氣困難，螺紋成形不好，脫模困難，影響生產(chǎn)，除去澆口不便。(2)采用平直側(cè)澆口（見圖5-37b），金屬液從方形法蘭外側(cè)平直注入，分型面不在螺紋上，也能獲得較高的同軸度，去除澆口方便，但排氣困難，螺紋成形不好，脫模困難，影響生產(chǎn)效率，故很少采用。(3)采用切線側(cè)澆口（見圖5-37c），金屬液從側(cè)面切線注入，兩端設(shè)置溢流槽，充填排氣條件較好，螺紋部分位于分型面上，易于導(dǎo)致不圓度大，且有飛邊，此外，除去澆口后斷口處有少量縮孔、氣孔，金屬流匯合處也有少量流痕，此設(shè)計方案在一般要求不高的情況下，尚可采用。壓鑄工藝及模具設(shè)計(4)采用切線縫隙澆口（見圖5-37d），金屬液從法蘭外成切線注入，兩端設(shè)置溢流槽和排氣槽，充填條件良好，表面光潔，螺紋清晰，成形良好，除去澆口方便，但螺紋部位仍位于分型面上，容易產(chǎn)生飛邊，可通過工藝措施來予以保證。(5)采用環(huán)形澆口（見圖5-37e），金屬液從一端成環(huán)形注入，另一端設(shè)置溢流槽。排氣條件尚好，螺紋較為清晰，但方形法蘭四周局部充填不良，螺紋位于分型面上容易產(chǎn)生飛邊，影響同軸度和圓柱度，澆口需要切除，此方案在一般情況下尚可采用。

5.4排溢系統(tǒng)設(shè)計

排溢系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)，在整個型腔充填過程中是一個不可分割的整體。排溢系統(tǒng)由溢流槽和排氣槽兩大部分組成，如圖5-38所示。

圖5-38排溢系統(tǒng)的組成

1—型腔2—溢流口3—溢流槽4—排氣槽5—推桿

壓鑄工藝及模具設(shè)計壓鑄工藝及模具設(shè)計溢流槽與排氣槽，能使金屬液在充填鑄型的過程中，及時地排出型腔中的氣體、氣體夾雜物、涂料殘渣及冷污金屬等，以保證鑄件質(zhì)量、消除某些壓鑄件的缺陷。其效果取決于溢流槽和排氣槽在型腔周圍或局部地區(qū)的布局、位置和數(shù)量的分配、尺寸和容量的大小以及本身的結(jié)構(gòu)形式等。溢流槽和排氣槽還可以彌補由于澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理而帶來的缺陷。壓鑄工藝及模具設(shè)計

5.4.1溢流槽設(shè)計

設(shè)置溢流槽除了作為接納型腔中的氣體、氣體夾雜物及冷污金屬外，還可用作調(diào)節(jié)型腔局部溫度、改善充填條件以及必要時作為工藝搭子頂出鑄件。1.溢流槽的設(shè)計要點

一般溢流槽設(shè)置在分型面上、型腔內(nèi)、防止金屬倒流的位置。溢流槽的設(shè)計要點如圖5-39所示。(1)設(shè)在金屬流最初沖擊的地方，以排除端部進入型腔的冷凝金屬流。容積比該冷凝金屬流稍大一些（見圖5-39a）。(2)設(shè)在兩股金屬流匯合的地方，以消除壓鑄件的冷隔。容積相當(dāng)于出現(xiàn)冷隔范圍部位的金屬容積（見圖5-39b）。(3)布置在型腔周圍，其容積應(yīng)能足夠排除混有氣體的金屬液及型腔中的氣體（見圖5-39c）。

壓鑄工藝及模具設(shè)計(4)設(shè)在壓鑄件的厚實部位處，其容積相當(dāng)于熱節(jié)或出現(xiàn)縮孔缺陷部位的容積的2～3倍（見圖5-39d）。

(5)設(shè)在容易出現(xiàn)渦流的地方，其容積相當(dāng)于產(chǎn)生渦流部分的型腔容積（見圖5-39e）。(6)設(shè)在模具溫度較低的部位，其容積大小以取得改善模具溫度分布為宜（見圖5-39f）。(7)設(shè)在內(nèi)澆口兩側(cè)的死角處，其容積相當(dāng)于出現(xiàn)壓鑄件缺陷處的容積（見圖5-39g）。(8)設(shè)在排氣不暢的部位，設(shè)置后兼設(shè)推桿（見圖5-39h）。(9)設(shè)置整體溢流槽，以防止壓鑄件變形（見圖5-39i）。2.溢流槽的尺寸確定

溢流槽的容積見表5-9。

壓鑄工藝及模具設(shè)計圖5-39溢流槽的設(shè)計要點

使用條件容積范圍說明消除壓鑄件局部熱節(jié)處縮孔缺陷為熱節(jié)的3～4倍，或為缺陷部位體積的2～2.5倍如作為平衡溫度的熱源或用于改善金屬液充填流態(tài)，則應(yīng)加大其容積溢流槽的總?cè)莘e不少于壓鑄件的20%小型壓鑄件的比值更大表5-9溢流槽的容積

壓鑄工藝及模具設(shè)計溢流槽的截面形狀有三種，如圖5-40所示。一般情況下采用Ⅰ型。Ⅱ型和Ⅲ型的容積較大，常用于改善模具熱平衡或其它需要采用大容積溢流槽的部位。

(a)(b)(c)圖5-40溢流槽的截面形狀和尺寸(a)Ⅰ型(b)Ⅱ型(c)Ⅲ型

壓鑄工藝及模具設(shè)計表5-10單個溢流槽的經(jīng)驗數(shù)據(jù)

鉛合金

錫合金

鋅合金鋁合金

鎂合金銅合金

黑色金屬溢流口寬度h/mm6~128~128~12溢流槽半徑R/mm4~65~106~12溢流口長度l/mm2~32~32~3溢流口厚度