第6章压铸模浇注系统及排溢系统设计

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6.1 浇注系统设计
• （5）横浇道截面积在任何情况下都不应小于内浇口截面积。多腔压 铸模主横浇道截面积应大于各分支横浇道截面积之和。 • （6）对于卧式压铸机，一般情况下工作时，横浇道在模具中应处于
直浇道（余料）的正上方或侧上方，多型腔模也应如此，以保证金属
液在压射前不过早流入横浇道，如图6-18所示。 • （7）对于多型腔的情况，有时将横浇道末端延伸，布置溢流槽，以
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6.1 浇注系统设计
• 2.直浇道设计 • 直浇道是传递压力的首要部位。在立式压铸机和热室压铸机上，直浇 道是指从浇口套起到横浇道为止的一段浇道。 • （1）立式冷压室压铸机直浇道。立式压铸机直浇道主要由压铸机上 的喷嘴和模具上的浇口套组成，图6-3所示为立式压铸机用直浇道的 结构。
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6.1 浇注系统设计
• (3)采用切线侧浇口（见图6-21 (c)）。金属液从侧面切线注入，两端 设置溢流槽，充填排气条件较好，螺纹部分位于分型面上，易导致圆 度偏差大，且有飞边。此外，除去浇口后，断口处有少量缩孔、气孔， 金属流汇合处也有少量流痕，此设计方案在一般要求不高的情况下尚 可采用。 • (4)采用切线缝隙浇口（见图6-21(d)）。金属液从法兰外成切线注入，
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6.1 浇注系统设计
• ① 根据所需压射比压和压室充满度选定压室和浇口套的内径D。 • ② 浇口套的长度一般应小于压铸机压射冲头的跟踪距离，以便余料 从压室中脱出。 • ③ 横浇道入口应开设在压室上部内径2/3以上部位，避免金属液在重 力作用下进入横浇道而提前开始凝固。 • ④ 分流器上形成余料的凹腔的深度等于横浇道的深度，直径与浇口 套相等，沿圆周的脱模斜度约为5°。
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6.1 浇注系统设计
• ⑤ 有时将压室和浇口套制成一体，形成整体式压室。整体式压室内 孔精度好，压射时阻力小，但加工较复杂，通用性差。 • ⑥ 采用深导入式直浇道（见图6-8）可以提高压室的充满度，减小深
型腔压铸模的体积，当使用整体式压室时，有利于采用标准压室或现
有的压室。 • ⑦ 压室和浇口套的内孔应在热处理和精磨后，再沿轴线方向进行研
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6.1 浇注系统设计
• 立式压铸机用直浇道的设计要点如下。 • ① 根据浇注系统内浇口截面积，选择喷嘴导入口直径。喷嘴导入口 小端截面积一般为内浇口截面积的1.2～1.4倍。可按下式计算喷嘴导 入口小端直径
• 式中 d1——喷嘴导入口小端直径，mm； • Ag——内浇口截面积，mm2。
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6.2 排溢系统设计
• 排溢系统和浇注系统在整个型腔充填过程中是一个不可分割的整体。 排溢系统由溢流槽和排气槽两大部分组成，如图6-22所示。
• 6.2.1 溢流槽设计
• 1.溢流槽的设计要点
• 一般溢流槽设置在分型面上、型腔内、防止金属倒流的位置。溢流槽
的设计要点如图6-23所示。
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6.1 浇注系统设计
• 横浇道的设计要点如下。 • （1）横浇道的截面积应从直浇道到内浇口保持均匀或逐渐缩小，不 允许有突然的扩大或缩小现象，以免产生涡流。 • （2）横浇道应平直或略有反向斜角，如图6-15所示。而不应该设计 成曲线，如图6-16（a）、（b）所示，以免产生包气或流态不稳。 • （3）对于小而薄的铸件，可利用横浇道或扩展横浇道的方法来使模 具达到热平衡，容纳冷污金属液、涂料残渣和气体，即开设盲浇道， 如图6-17所示。 • （4）横浇道应具有一定的厚度和长度，若横浇道过薄，则热量损失 大；若过厚，则冷却速度缓慢，影响生产率，增大金属消耗。保持一 定长度的目的主要是对金属液起到稳流和导向的作用。
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6.2 排溢系统设计
• (1)设在金属流最初冲击的地方，以排除端部进入型腔的冷凝金属流。 容积比该冷凝金属流稍大一些（见图6-23(a)）。 • (2)设在两股金属流汇合的地方，以消除压铸件的冷隔。容积相当于
• 式中 d3——直浇道底部分流锥直径，mm； • d2——直浇道底部环形截面处的外径，mm； • d1——直浇道小端（喷嘴导入口处）直径，mm。
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6.1 浇注系统设计
• 要求
• ⑤ 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 5～20 mm，以使金属液流动顺畅。 • 采用浇口套可以节省模具钢且便于加工。直浇道部分浇口套的结构形 式如图6-4所示。
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6.1 浇注系统设计
• 内浇口宽度也应适当选取，宽度太大或太小会使金属液直冲浇口对面 的型壁，产生涡流，将空气和杂质包住而产生废品。 • 内浇口的长短直接影响铸件质量，内浇口太长，影响压力传递，降温 大，铸件表面易形成冷隔花纹等。内浇口太短，进口处温度容易升高， 加快内浇口磨损，且易产生喷射现象。 • 内浇口宽度和长度的经验数据如表6-4所示。
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6.1 浇注系统设计
• ② 位于浇口套部分的直浇道的直径应比喷嘴部分直浇道的直径每边 放大 0.5～１ mm。 • ③ 喷嘴部分的脱膜斜度取1°30′，浇口套的脱模斜度取1°30′～3°。 • ④ 分流锥处环形通道的截面积一般为喷嘴导入口的1.2倍左右，直浇 道底部分流锥的直径一般情况下可按下式计算
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6.1 浇注系统设计
• ③ 直浇道中心一般设置分流锥，以调整直浇道的截面积，改变金属 液的流向，便于从定模带出直浇道。 • ④ 直浇道的单边斜度一般取2°～6°，浇口套内孔表面粗糙度不大 于Ra0.2 μm。 • ⑤ 为适应高效率热室压铸机生产的需要，在浇口套和分流锥内部应 设置冷却系统（见图6-12）。 • 直浇道部分的典型结构形式如图6-13所示。
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6.1 浇注系统设计
• 内浇口的厚度对金属液的充型影响较大。一般情况下，当铸件较薄并 要求外观轮廓清晰时，内浇口厚度要求较薄。当铸件表面质量要求高、 组织要求致密时可采用较厚的内浇口，但内浇口太厚，充填速度过低 而降温大，可能导致铸件轮廓不清，切除内浇口也麻烦。内浇口厚度 的经验数据如表6-3所示。
• （2）浇注系统的分类。各种类型的浇注系统适应不同结构铸件的需
要。浇注系统的分类如表6-1和图6-2所示。
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6.1 浇注系统设计
• 6.1.2 浇注系统各组成部分的设计
• 1.内浇口设计 • 内浇口是指横浇道到型腔的一段浇道，其作用是使横浇道输送出来的 低速金属液加速并形成理想的流态而顺序地充填型腔，它直接影响金 属液的充填形式和铸件质量，因此是一个主要浇道。 • （1）内浇口的设计要点。设计内浇口时，主要是确定内浇口的位置 和方向，并预计合金充填过程的流态、可能出现的死角区和裹气部位， 以便设置适当的溢流和排气系统。
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6.1 浇注系统设计
• 3.横浇道设计 • 横浇道是直浇道的末端到内浇口前端的连接通道，它的作用是将金属 液从直浇道引入内浇口，并可以借助横浇道中的大体积金属液来预热 模具，当铸件冷却收缩时用来补缩和传递静压力。有时横浇道可划分 为主横浇道和过渡横浇道（见图6-14）。
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利于排除冷料和残渣，且有利于改善排气条件。
• 横浇道的截面形状根据压铸件的结构特点而定，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。通常，
横浇道的截面尺寸可按表6-5进行选择。
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6.1 浇注系统设计
• 横浇道的长度（见图6-19）可按下式计算 • L=0.5D+（25～35）（mm） • 式中 L——横浇道长度，mm； • D——直浇道导入口处直径，mm。 （6-5）
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6.1 浇注系统设计
• 分流锥起分流金属液和带出直浇道的作用。分流锥单独加工后装在镶 块内，不允许在模具镶块上直接做出，如图6-5所示。圆锥形分流锥 的导向效果好、结构简单、使用寿命长，因此应用较为广泛。对直径 较大的分流锥，可在中心设置推杆，如图6-6所示。 • （2）卧式冷压室压铸机直浇道。其结构如图6-7所示，它由压铸机上 的压室和压铸模上的浇口套组成，在直浇道上的这一段称为余料，其 设计要点如下。
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6.1 浇注系统设计
• （3）内浇口的尺寸确定。内浇口最合理的截面积计算涉及多方面的 因素，目前尚无切实可行的精确计算方法。在生产实践中，主要结合 具体条件按经验选用，常用的经验公式为
• • • • •
式中 Ag——内浇口截面积，m2； G——通过内浇口的金属液质量，kg； ρ——液态金属的密度，kg· m-3； vg——充填速度，m/s； t——型腔的充填时间，s。
两端设置溢流槽和排气槽，充填条件良好，表面光洁，螺纹清晰，成
形良好，除去浇口方便，但螺纹部位仍位于分型面上，容易产生飞边， 可通过工艺措施来予以保证。
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6.1 浇注系统设计
• (5)采用环形浇口（见图6-21(e)）。金属液从一端成环形注入，另一 端设置溢流槽。排气条件尚好，螺纹较为清晰，但方形法兰四周局部 充填不良，螺纹位于分型面上，容易产生飞边，影响同轴度和圆柱度， 浇口需要切除，此方案在一般情况下尚可采用。
• ③ 应尽可能采用单个内浇口而少用分支浇口（大型铸件、箱体和框
架类以及结构形状特殊的铸件除外），以避免多路金属液汇流互相撞 击，形成涡流，产生裹气和氧化物夹杂等缺陷。
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6.1 浇注系统设计
• ④ 形状复杂的薄壁铸件应采用较薄的内浇口，以保证有足够的充填 速度。对一般结构形状的铸件，为保证最终静压力的传递作用，应采 用较厚的内浇口，并设在铸件的厚处。 • ⑤ 内浇口设置位置应使金属液充填压铸模型腔各部分时流程最短， 流向改变少，以减少充填过程中能量的损耗和温度降低。 • （2）内浇口的分类。内浇口的分类如表6-2所示。
第6章 压铸模浇注系统及排溢系统设计
• 6.1 浇注系统设计
• 6.2 排溢系统设计
6.1 浇注系统设计
• 6.1.1 浇注系统的结构和分类
• （1）浇注系统的结构。浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇口和
余料组成。压铸机的类型不同，浇注系统就有所不同。各种类型压铸
机所采用的浇注系统的结构如图6-1所示。
磨，其表面粗糙度不大于Ra0.2μm。
• 直浇道部分浇口套的结构形式如图6-9所示。 • 压室和浇口套的连接方式如图6-10所示。
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6.1 浇注系统设计
• （3）热室压铸机用直浇道。图6-11所示为热室压铸机用直浇道的结 构，它一般由压铸机上的喷嘴和压铸模上的浇口套、分流锥组成。 • 热室压铸机用直浇道的设计要点如下。 • ① 根据铸件的结构和质（重）量等要求选择压铸机压室的尺寸。 • ② 根据内浇口截面积选择喷嘴出口小端直径d0。一般喷嘴出口处小 端的面积为内浇口截面积的1.1～1.2倍。
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6.1 浇注系统设计
• 6.1.3 浇注系统设计举例分析
• 图6-20所示为凸缘外套的铸件图。该铸件带有法兰圆筒，有铸出的外 螺纹，壁厚为2～4 mm，要求有较高的同轴度和圆柱度，材料为 ZL401铝锌合金。 • 根据凸缘外套的工艺特点，有5种浇注系统设计方案(见图6-21)。 • (1)采用中心浇口（见图6-21(a)）。金属液从圆筒内孔中段注入，分 型面位置在方形法兰处。该方案能保证较高的同轴度，但排气困难， 螺纹成形不好，脱模困难，影响生产，除去浇口不便。 • (2)采用平直侧浇口（见图6-21(b)）。金属液从方形法兰外侧平直注 入，分型面不在螺纹上，也能获得较高的同轴度，去除浇口方便，但 排气困难，螺纹成形不好，脱模困难,影响生产效率，故很少采用。
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6.1 浇注系统设计
• 内浇口的设计要点如下。 • ① 从内浇口进入型腔的金属液应首先充填深腔处难以排气的部位， 然后充填其他部位，并应注意不要过早地封闭分型面和排气槽，以便
型腔中的气体能够顺利排除。
• ② 金属液进入型腔后，不正面冲击型壁和型态，力求减少动能损耗， 避免因冲击而受侵蚀发生粘模现象，致使该处过早损坏。