第六章-浇注系统及溢流排气系统设计

4) 内浇道厚度的经验数据，见表6-2。
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5) 内浇道厚度与凝固模数的关系。 凝固模数：指凝固物件体积与面积比，在铸造领域常以此 做为计算凝固时间，设计铸造方案的依据。 为了使金属液充满型腔后在压力作用下凝固，要求在充型 结束时内浇道只能有一半厚度凝固。 内浇道厚度与凝固模数的关系见图6-9。 凝固模数可用下式计算：M=V/A
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4)由定模镶块与分流锥形成的环型通道截面积一 般为喷嘴导入口截面积的1.2倍左右，直浇道底 部分流锥的直径d3一般可按下式计算：
d3 d (1.1 1.3)d
2 2
2 1
d2是直浇道底部环型截面处的外径(mm)；
d1是直浇道小端(喷嘴导入口处)直径(mm)。
并满足:
d 2 d3 3mm 2
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5) 图e的形式与 图d相类似，搭 接处角度增大至 60’，适用于深型 腔的压铸件；
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6) 图f的形式适 用于管状压铸件。
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(二)直浇道设计
直浇道的结构与所选用的压铸机类型有关，分为 卧式冷压室、立室冷压室和热压室压铸机用三种 直浇道。
1、卧式冷压室压铸机用直浇道 卧式冷压室压铸机用直浇道一般由压铸机上的压 室与压铸模上的浇道套组成，在直浇道中压射结 束后留下的一段金属称为余料； 压室和浇道套可以制成一体，也可以分别制造， 目前后者使用得比较多； 结构如图6-11所示。
13)近似长方形、扁平形的压铸件，应尽可能在 窄边上开设内浇口。
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2、内浇道截面积计算 (1)流量计算法
A内
V
充t

G
充t
A内是内浇道截面积(cm2)； V是通过内浇道的金属液(压铸件加溢流槽)体积 (cm3)； 充 是推荐的充填速度(cm/s)，见表4-16 ； t是推荐的充填时间(s)，见表4-19； G是通过内浇道的金属液(压铸件加溢流槽)质量(g)； 是液态金属的密度(g/cm3)，见表6-1。
5)直浇道向横浇道入口应开设在浇道套的上方，防止金属液 在压射前流入型腔。 6)卧式冷压室压铸机采用中心浇道时，直浇道的设计类同于 立式冷压室压铸机。要求直浇道位于浇道套内孔的上方， 防止金属液在压射前流入型腔，如图6-12。
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2、立式冷压室压铸机用直浇道 ① 立式冷压室压铸机用直浇道一般由压铸机上的喷嘴和压 铸模上的浇道套、定模镶块和分流锥组成。 ② 从喷嘴导入口至最小环形截面(I-I截面)为整个直浇道。 ③ 直浇道的A段由喷嘴形成，B段由浇道套形成，C段由定 模镶块形成， I-I 截面处的空腔由分流锥形成，直浇道在 d1处与余斜相连。 ④ 喷嘴是压铸机的附件，备有多种规格以供选用。
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4、环形浇道（图6-5）
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4、环形浇道
适用于圆筒类或中间带孔的压铸件。
金属液充满环形浇道后，再沿环形型腔壁充填 型腔，可避免正面冲击型芯，排气条件良好， 压铸件的内部质量及表面质量都较高。 采用环形浇道时，往往在浇道的另一端开设环 形的溢流槽，在环形浇道和环形溢流槽处可设 置推杆，使压铸件上不留推杆的痕迹。 缺点：浇注系统金属液消耗量较大，浇道需要 切除。
设计时，不仅要认真分析压铸件的结构特点、技术 要求、合金种类及其特性，还要考虑压铸机的类型 和特点，这样才能设计出合理的浇注系统。
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一、浇注系统的结构及分婪
(一)浇注系统的结构
浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇道和余料
等部分组成。
压铸机的类型及引入金属液的方法不同，浇注系 统的结构也不同。

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(2) 经验公式
计算内浇道截面积的经验公式很多，根据不同的条件 可得出不同的经验公式。 达伏克对内浇道截面积和压铸件质量之间的关系提出 的经验公式： A内=0.18G A内是内浇道截面积(mm2)； G是压铸件质量(g)。
适用于质量不大于150g的锌合金压铸件和中等壁厚的 铝合金压铸件。
压铸工艺及模具
第六章 浇注系统及溢流排气系统设计
第一节 浇注系统设计
浇注系统设计
浇注系统：金属液在压力作用下充填型腔的通道。
浇注系统对金属液流动的方向、溢流排气条件、压 力的传递、充填速度、模具的温度分布、充填时间 的长短等各个方面都起着重要的控制与调节作用。
浇注系统不仅决定了金属液流动的状态，而且是影 响压铸件质量的重要因素。
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1、侧浇道（图6-2） 一般开设在分型面上，按压铸件结构特点，可布置在压铸 件外侧或内侧。 适用于板类、盘类或型腔不太深的壳体类压铸件。 适用于单型腔模，也适用于多型腔模，浇道去除方便，应 用最为普遍。
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2、中心浇道（图6-3）
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2、中心浇道（图6-3） 定义：顶部带有通孔的筒类或壳体类压铸件，内浇道开设 在孔口处，同时在中心设置分流锥。 优点：充填时金属液从型腔的中心部位导入，流程短、排 气通畅；压铸件的浇注系统、溢流系统在模具分型面上的 投影面积小，可改善压铸机的受力状况；模具结构紧凑； 浇注系统金属消耗量较少。 缺点：浇道去除比较困难，一般需要切除。 适用范围：立式冷压室压铸机或热压室压铸机。用于卧式 冷压室压铸机时，压铸模要添加一个辅助分型面。
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卧式冷压室压铸机用直浇道设计要点： 1)直浇道的直径(浇道套和压室的内径)D根据压铸件所需的压 射比压和压窒充满度确定。 2)直浇道的厚度H，一般取H=（1/3～1/2)D。 3)直浇道的起模斜度取1°30′～2°，长度15～25mm，开设 在浇道套靠近分型面一端的内孔上。 4)浇道套的长度一般应小于压铸件压射冲头的跟踪距离，便 于将余料从浇道套中推出。
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5)应使金属液充填型腔时的流程尽可能短，以减少金 属液的热量损失。 6)内浇道的数量以单道为主，以防止多道金属液进入 型腔后从几路汇合，相互冲击，产生涡流、裹气 和氧化夹渣等缺陷。而大型压铸件、框架类压铸 件和结构比较特殊的压铸件则可采用多道内浇道。
7)压铸件上精度、表面粗糙度要求较高且不加工的部 位，不宜设置内浇道。
M是凝固模数(cm)；V是压铸件体积(cm3)；A是压铸件表 面积(cm2)。
对于壁厚基本均匀的薄壁压铸件，凝固模数约等于壁厚的 1/2。
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(2)内浇道的宽度和长度
1) 内浇道的厚度确定后，根据内浇道的截面积即可 计算出内浇道的宽度。
2) 根据经验，矩形压铸件内浇道宽度一般取边长的 0.6-0.8倍，圆形压铸件一般取直径的0.4-0.6倍。 3) 在整个浇注系统中，内浇道的截面积最小(除直接 浇道外)，因此金属液充填型腔时内浇道处的阻力 最大。 4) 为了减少压力损失，应尽量减少内浇道的长度， 一般取2~3mm。
要善于利用金属液充填型腔时的流动状态，使压铸
件的重要部位尽量减少气孔和疏松，保证压铸件的表 面要光洁完整无缺陷。
压铸件的形状复杂多样，涉及的因素非常多，设计 时难以完全满足应遵循的原则，因此在内浇道设计时， 实践经验还是很重要的因素。
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1、内浇道设计的原则
1) 有利于压力的传递，内浇道一般设置在压铸件的厚壁处。 2) 有利于型腔的排气，金属液进入型腔后应先充填深腔难以 排气的部位，而不应立即封闭分型面、溢流槽和排气槽。 3) 薄壁复杂的压铸件，宜采用较薄的内浇道，以保证较高的 充填速度；一般结构的压铸件，宜采用较厚的内浇道，使 金属液流动平稳，有利于传递压力和排气。 4) 金属液进入型腔后不宜正面冲击型芯，以减少动能损耗， 防止型芯冲蚀。
内浇道直径一般为3～4mm，便于在顺序分型时拉断。
由于内浇道截面积小，金属液流速大，直接冲击型芯， 容易产生飞溅和粘模现象。
为了取出浇注系统凝料，在定模部分必须设计顺序分型 机构，模具结构较为复杂。
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二、浇注系统各组成部分的设计
(一) 内浇道设计 在浇注系统的设计中，内浇道的设计最为重要。 设计主要主要内容：确定内浇道的位置、形状和尺寸。 设计要求：
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热压室压铸机浇注系统 如图c所示；
由直浇道1、横浇道2、 内浇道3组成；
由于压室与坩埚直接连 通，所以没有余料。
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全立式冷压室压铸机浇注系统如图d所示； 由直浇道1、横浇道2、内浇道3组成；
余料与直浇道合为一体。
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(二)浇注系统的分类 按照金属液进入型腔的部位和内浇道 的形状，浇注系统一般可分为侧浇道、 中心浇道、直接浇道、环形浇道、缝 隙浇道和点浇道等浇注系统。
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3、内浇道尺寸 内浇道的形状除点浇道、直接浇道为圆形，中心浇道、环 型浇道为圆环形外，基本上为扁平矩形状。 (1)内浇道厚度
1) 内浇道的最小厚度不应小于0.15mm。
2) 内浇道过于薄，加工时则难以保证精度；压铸时分型面 形成的披缝会使内浇道截面积发生很大的波动。此外，内 浇道过于薄，还会使内浇道处金属液凝固过快，在压铸件 凝固期间压射系统的压力不能有效地传递到压铸件上。 3) 内浇道最大厚度一般不大于相连的压铸件壁厚的一半。
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5、缝隙浇道
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5、缝隙浇道
适用于型腔较深的模具；
为了便于加工，常常在型腔部分垂直分型，如 图6-6所示。 内浇道设置在型腔深处，金属液呈长条缝隙状 顺序充填型腔，排气条件较好。
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6、点浇道
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6、点浇道
中心浇道和直接浇道的一种特殊形式； 适用于外形基本对称、壁厚较薄、高度不大、顶部无孔 的压铸件，如图6-7所示。
8)内浇道的设置应便于切除和清理。
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9)浇口位置应使金属液流至型腔各部位的距离尽 量相等，达到同时填满和同时凝固。
10)尽量减少和避免金属流过多的曲折和迂回， 以减少气体包卷、涡流、金属流汇集。
11)内浇口位置应使压铸模型腔温度场的分布符 合工艺要求。 12)内浇口的设置应有利于金属液的流动。
⑤ 结构如图6-13所示。
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⑥立式冷压室压铸机用直浇道设计要点： 1) 根据内浇道截面积选择喷嘴导人口直径。喷嘴导人口小端 截面积一般为内浇道截面积的1.2～1.4倍。
d1 2
(1.2 1.4) A内

d1是喷嘴导人口小端直径(mm)； A内是内浇道截面积(mm2)。
2) A、B、C各段均有脱模斜度，A段为1° 30′，B段为1° 30′ ～3° ， C段脱模斜度根据镶块厚度来确定，镶块厚脱 模斜度小，镶块薄则脱模斜度大。 3) 直浇道各段连接处的直径单边放大0.5-1mm。
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3、直接浇道(或称顶浇道)
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这是中心浇道的一种特殊形式。 顶部没有孔的筒类或壳体类压铸件，不能设置分 流锥，直浇道与压铸件的连接处即为内浇道，如 图6-4所示。 由于内浇道截面积较大，有利于传递压力。 缺点：压铸件与直浇道连接处形成热节，易产生 缩孔；浇道需要切除。
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立式冷压室压铸机浇注 系统如图a所示；
由直浇道1、横浇道2、 内浇道3和余料4组成。
在开模之前，余料必须 由反料冲头先从压室中 将其切断并顶出。
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卧式冷压室压铸机浇注 系统如图b所示；
由直浇道1、横浇道2、 内浇道3组成，余料与 直浇道合为一体；
开模时，整个浇注系统 和压铸件随动模一起脱 离定模。
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5) 直浇道与横浇道连接处要求圆滑过渡，圆角半径一般取 R5-R20mm，以使金属液流动顺畅。 ⑦ 分流锥的结构形式如图6-14所示。 1) 图a所示的圆锥形分流锥导向效果好，结构简单，应用较 为广泛； 2) 图b所示的分流锥中心设置推杆，有利于推出直浇道，推 杆形成的间隙有利于排气；
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4、内浇道与压铸件和 横浇道的连接方式 图6-10 1) 图a为内浇道、横浇道 和压铸 件在同一侧的 形式；
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2) 图b为内浇 道和压铸件在 一侧，横浇道 在另一侧的形 式；
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3) 图c与图b类 似，只是在横 浇道上增加了 一个折角；
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4) 图d中，内浇 道设在压铸件与 横浇道的接合处， 称为搭接式内浇 道；