《壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)》課件壓鑄5-p81章節(jié)

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

5.1壓鑄模的基本結(jié)構(gòu)5.2分型面設(shè)計(jì)5.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.4排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)5分型面、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)要素。在這三個(gè)要素中，壓鑄模最為關(guān)鍵。壓鑄模是由定模和動(dòng)模兩個(gè)主要部分組成的。定模固定在壓鑄機(jī)壓室一方的定模座板上，是金屬液開(kāi)始進(jìn)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(jī)的噴嘴或壓室連接。動(dòng)模固定在壓鑄機(jī)的動(dòng)模座板上，隨動(dòng)模座板向左、向右移動(dòng)與定模分開(kāi)和合攏，一般抽芯和鑄件頂出機(jī)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(jì)圖5-1壓鑄模的基本結(jié)構(gòu)

1－動(dòng)模座板2－墊塊3－支承板4－動(dòng)模套板5－限位塊6－滑塊7－斜銷(xiāo)8－楔緊塊9－定模套板10－定模座板11－定模鑲塊12－活動(dòng)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(dòng)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(jì)壓鑄模通常包括以下結(jié)構(gòu)單元：(1)成型部分定模與動(dòng)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(dòng)的鑲塊與型芯。有時(shí)，又可以同時(shí)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(jī)上。如圖5-1中件4、9、10等屬于這類(lèi)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(dòng)模和定模合攏或分離。

壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)(4)頂出機(jī)構(gòu)它是將鑄件從模具上脫出的機(jī)構(gòu)，包括頂出和復(fù)位零件，還包括這個(gè)機(jī)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(duì)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(lái)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(jìn)入鑄型的成型部分，它直接影響金屬液進(jìn)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(shí)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(xiāo)釘以及定位用的定位件等。壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)，以便消除影響鑄件從模具中取出的障礙。抽芯機(jī)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(chǎng)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(duì)實(shí)現(xiàn)科學(xué)地控制工藝參數(shù)和確保鑄件質(zhì)量來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)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(zhǎng)一倍以上。壓鑄模的結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)表5-1。壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)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(dòng)模抽芯機(jī)構(gòu)活動(dòng)型芯滑塊、斜滑塊斜銷(xiāo)、彎銷(xiāo)、齒輪、齒條楔緊塊、楔緊銷(xiāo)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(jī)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(jī)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(jì)

5.2分型面設(shè)計(jì)壓鑄模的定模與動(dòng)模的接觸表面通常稱(chēng)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(gè)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(jiǎn)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(jì)是壓鑄模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。5.2.1分型面的類(lèi)型分型面的類(lèi)型如圖5-2所示，圖中箭頭所指方向?yàn)閯?dòng)模的移動(dòng)方向。壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和形狀特點(diǎn)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(jī)動(dòng)、定模固定板平行的分型面。(2)傾斜分型面與壓鑄機(jī)動(dòng)、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(gè)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：?jiǎn)畏中兔妗㈦p分型面、三分型面和組合分型面等。(1)單分型面只有一個(gè)面的分型面。(2)雙分型面分型面由一個(gè)主分型面和一個(gè)輔助分型面構(gòu)成。壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)(3)三分型面

分型面由一個(gè)主分型面和兩個(gè)輔助分型面構(gòu)成。(4)組合分型面

分型面由一個(gè)主分型面和一個(gè)或數(shù)個(gè)輔助分型面構(gòu)成，或由兩種類(lèi)型分型面所構(gòu)成。（a）（b）（c）（d）圖5-2分型面的類(lèi)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(jì)5.2.3分型面設(shè)計(jì)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(jì)方案。（e）（f）（g）圖5-2分型面的類(lèi)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(jì)采用Ⅰ-Ⅰ分型面的主要特點(diǎn)如下：(1)型腔分別位于動(dòng)、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(zhǎng)大，故采用液壓抽芯機(jī)構(gòu)。圖5-3油杯壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)(3)如果推桿設(shè)置在活動(dòng)型芯分型面的投影面積內(nèi)，合模時(shí)會(huì)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(diǎn)如下：(1)型腔全部設(shè)計(jì)在定模內(nèi)，型芯全部處在動(dòng)模內(nèi)。(2)只能用側(cè)澆口，對(duì)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(jiǎn)單。

壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)采用Ⅲ－Ⅲ分型面（圖5-4）的主要特點(diǎn)如下：(1)大型芯設(shè)在定模上，用兩個(gè)滑塊在鑄件口部組成環(huán)形澆口，以保證充填良好，用斜銷(xiāo)抽芯機(jī)構(gòu)，保證鑄件留在動(dòng)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(jì)壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)

5.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 將金屬液引入到型腔的通道稱(chēng)為澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)是從壓室開(kāi)始到內(nèi)澆口為止的進(jìn)料通道的總稱(chēng)，它對(duì)金屬液的流動(dòng)方向、排氣條件、模具的熱分布、壓力的傳遞、充填時(shí)間的長(zhǎng)短和金屬液通過(guò)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(shí)，澆注系統(tǒng)對(duì)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(jì)合理的澆注系統(tǒng)是壓鑄模設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)。壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)5.3.1澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)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(jī)的類(lèi)型不同，澆注系統(tǒng)有所不同。各種類(lèi)型壓鑄機(jī)所采用的澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5-5。2.澆注系統(tǒng)的分類(lèi)各種類(lèi)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(lèi)見(jiàn)圖5-6和表5-2。壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)圖5-5澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(a)熱室壓鑄機(jī)用澆注系統(tǒng)(b)立式壓鑄機(jī)用澆注系統(tǒng)(c)臥式壓鑄機(jī)用澆注系統(tǒng)(d)全立式壓鑄機(jī)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(jì)(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)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(diǎn)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(jì)表5-2澆注系統(tǒng)的分類(lèi)類(lèi)型特點(diǎn)按金屬液導(dǎo)入方向分類(lèi)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(kāi)設(shè)頂澆口或點(diǎn)澆口的杯形鑄件按澆口位置分類(lèi)中心澆口鑄件平面上帶有孔時(shí)，澆口開(kāi)在孔上，同時(shí)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(jī)的受力狀況；用于臥式壓鑄機(jī)時(shí)，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(méi)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(qiáng)，可按鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，布置在鑄件外側(cè)面；鑄件內(nèi)孔有足夠位置時(shí)，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(jì)按澆口形狀分類(lèi)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(zhǎng)條縫隙順序充填，排氣條件較好點(diǎn)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(jī)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(duì)稱(chēng)的薄壁壓鑄件按橫澆道過(guò)渡區(qū)形式分類(lèi)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(zhǎng)度（L）；充型時(shí)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(gè)內(nèi)澆口寬度上金屬液的流向角變化很小，金屬液的流動(dòng)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(lèi)(續(xù))壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)5.3.2澆注系統(tǒng)各組成部分的設(shè)計(jì)1.內(nèi)澆口設(shè)計(jì)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(lái)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(gè)主要澆道。(1)內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)澆口時(shí)，主要是確定內(nèi)澆口的位置和方向，并預(yù)計(jì)合金充填過(guò)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(jì)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(jì)要點(diǎn)如下：1)從內(nèi)澆口進(jìn)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(guò)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(jì)2)金屬液進(jìn)入型腔后，不正面沖擊型壁和型芯，力求減少動(dòng)能損耗，避免因沖擊而受侵蝕發(fā)生粘模現(xiàn)象，致使該處過(guò)早損壞。3)應(yīng)盡可能采用單個(gè)內(nèi)澆口而少用分支澆口（大型鑄件、箱體和框架類(lèi)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(duì)有加強(qiáng)肋的鑄件，應(yīng)使內(nèi)澆口導(dǎo)入金屬液的流向與加強(qiáng)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(duì)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(jì)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(shí)，流程最短，流向改變少，以減少充填過(guò)程中能量的損耗和溫度降低。(2)內(nèi)澆口的分類(lèi)

內(nèi)澆口的分類(lèi)見(jiàn)表5-3。表5-3內(nèi)澆口的分類(lèi)按導(dǎo)入口位置分類(lèi)頂澆口(鑄件頂部無(wú)孔)按導(dǎo)入口形狀分類(lèi)扇梯形中心澆口(鑄件頂部有孔)長(zhǎng)梯形側(cè)澆口環(huán)形按導(dǎo)入口方向分類(lèi)切線半環(huán)形割線縫隙形(縫隙澆口)徑向圓點(diǎn)形(點(diǎn)澆口)軸向壓邊澆口壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)(3)內(nèi)澆口的尺寸確定內(nèi)澆口最合理的截面積計(jì)算目前尚無(wú)切實(shí)可行的精確計(jì)算方法。在生產(chǎn)實(shí)踐中，主要結(jié)合具體條件，按經(jīng)驗(yàn)選用，常用的經(jīng)驗(yàn)公式為Ag=G/(ρvgt)(5-1)式中Ag——內(nèi)澆口截面積（m2）；G——通過(guò)內(nèi)澆口的金屬液質(zhì)量（kg）；ρ——液態(tài)金屬的密度（kg/m3），見(jiàn)表4-5；vg——充填速度（m/s），見(jiàn)表3-41；t——型腔的充填時(shí)間（s），見(jiàn)表3-44。內(nèi)澆口的厚度對(duì)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(shí)，內(nèi)澆口厚度要求較薄，但內(nèi)澆口過(guò)薄，金屬液噴射嚴(yán)重，甚至?xí)氯艢馔ǖ溃瑝鸿T工藝及模具設(shè)計(jì)使鑄件表面出現(xiàn)麻點(diǎn)和氣孔，在壓鑄鋁合金、銅合金時(shí)粘模嚴(yán)重。當(dāng)鑄件表面質(zhì)量要求高、組織要求致密時(shí)可采用較厚的內(nèi)澆口，但內(nèi)澆口太厚，充填速度過(guò)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(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5-4。表5-4內(nèi)澆口厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)

鑄件壁厚/mm0.6~1.51.5~33~6>6合金種類(lèi)復(fù)雜件簡(jiǎn)單件復(fù)雜件簡(jiǎn)單件復(fù)雜件簡(jiǎn)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(jì)內(nèi)澆口寬度也應(yīng)適當(dāng)選取，寬度太大或太小，會(huì)使金屬液直沖澆口對(duì)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(zhǎng)短直接影響鑄件質(zhì)量，內(nèi)澆口太長(zhǎng)，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(jìn)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(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5-5。壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)2.直澆道設(shè)計(jì)直澆道是傳遞壓力的首要部位。在立式壓鑄機(jī)和熱室壓鑄機(jī)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(dòng)速度、充填時(shí)間、氣體的儲(chǔ)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(jī)用直澆道的結(jié)構(gòu)，主要由壓鑄機(jī)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(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)內(nèi)澆口進(jìn)口部位鑄件形狀內(nèi)澆口寬度內(nèi)澆口長(zhǎng)度/mm說(shuō)明矩形板件鑄件邊長(zhǎng)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(diǎn)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(zhǎng)的0.6～0.8倍內(nèi)澆口從側(cè)壁注入圖5-7立式壓鑄機(jī)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(jì)壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)立式壓鑄機(jī)用直澆道設(shè)計(jì)要點(diǎn)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?jì)算噴嘴導(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(jì)(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(jì)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(jì)要求

≥3mm(5-4)(5)直澆道與橫澆道連接處要求圓滑過(guò)渡，其圓角半徑一般取R5～20mm，以使金屬液流動(dòng)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(jiàn)圖5-8。澆口套設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

圖5-8立式冷室壓鑄機(jī)用澆口套示意圖壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)(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(gè)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(jiǎn)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(dòng)順暢，拆裝方便，如圖5-8c所示。澆口套常用尺寸見(jiàn)圖5-9和表5-6。壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)(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(jì)表5-6澆口套常用尺寸

(mm)澆口套類(lèi)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(jì)分流錐起分流金屬液和帶出直澆道的作用。分流錐單獨(dú)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(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)，因此應(yīng)用較為廣泛。對(duì)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(jì)(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(jì)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(jì)臥式壓鑄機(jī)的壓鑄件澆注系統(tǒng)上可以說(shuō)是沒(méi)有直澆道，或者說(shuō)直澆道與壓室內(nèi)腔合并為一了。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5-13。3.橫澆道設(shè)計(jì)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(lái)預(yù)熱模具，當(dāng)鑄件冷卻收縮時(shí)用來(lái)補(bǔ)縮和傳遞靜壓力。有時(shí)橫澆道可劃分為主橫澆道和過(guò)渡橫澆道（見(jiàn)圖5-14）。圖5-13臥式冷室壓鑄機(jī)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(jì)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(gè)數(shù)來(lái)確定。橫澆道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(kuò)大或縮小現(xiàn)象，以免產(chǎn)生渦流。對(duì)于擴(kuò)張式橫澆道，其入口處與出口處的比值一般不超過(guò)1∶1.5，對(duì)于內(nèi)澆口寬度較大的鑄件，可超過(guò)此值。圖5-14主橫澆道與過(guò)渡橫澆道1－主橫澆道2－過(guò)渡橫澆道壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)圓弧形狀的橫澆道可以減少金屬液的流動(dòng)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(jì)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(kāi)放式橫澆道壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)(3)對(duì)于小而薄的鑄件，可利用橫澆道或擴(kuò)展橫澆道的方法來(lái)使模具達(dá)到熱平衡，容納冷污金屬液、涂料殘?jiān)蜌怏w，即開(kāi)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(jì)(4)橫澆道應(yīng)具有一定的厚度和長(zhǎng)度，若橫澆道過(guò)薄，則熱量損失大；若過(guò)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(zhǎng)度的目的，主要是對(duì)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(duì)于臥式壓鑄機(jī)，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(guò)早流入橫澆道，如圖5-18所示，根據(jù)壓鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其它壓鑄機(jī)則無(wú)此要求。

壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)(7)對(duì)于多型腔的情況，有時(shí)將橫澆道末端延伸，布置溢流槽，以利于排除冷料、殘?jiān)透纳婆艢鈼l件。橫澆道的截面形狀根據(jù)壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而定，一般以扁梯形為主，特殊情況下采用雙扁梯形、長(zhǎng)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(jìn)行選擇。

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

壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)橫澆道的長(zhǎng)度（見(jiàn)圖5-19）可按下式計(jì)算：L=0.5D+(25~35)

(5-5)式中L——橫澆道長(zhǎng)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(jì)

算

公

式說(shuō)

明Ar=(3~4)Ag（冷室壓鑄機(jī)）Ar=(2~3)Ag（熱室壓鑄機(jī)）D=(5~8)T（臥式壓鑄機(jī)）D=(8~10)T（立式壓鑄機(jī)）D=(8~10)T（熱室壓鑄機(jī)）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(jì)橫澆道的長(zhǎng)度L一般取30～40mm左右，L過(guò)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(guò)小則金屬液流動(dòng)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(diǎn)。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(jiàn)圖5-20～圖5-35。

圖5-19橫澆道長(zhǎng)度計(jì)算圖壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)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(jì)圖5-21面板鑄件及澆注系統(tǒng)圖壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)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(jì)圖5-24襯套鑄件及澆注系統(tǒng)圖

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

壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)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(jì)圖5-29支架鑄件及澆注系統(tǒng)圖

壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)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(jì)圖5-32護(hù)罩鑄件及澆注系統(tǒng)圖

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

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

壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)5.3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn)，有五種澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（見(jiàn)圖5-37）。壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)圖5-37凸緣外套澆注系統(tǒng)圖壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)(1)采用中心澆口（見(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(jì)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(jì)(4)采用切線縫隙澆口（見(jiàn)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(guò)工藝措施來(lái)予以保證。(5)采用環(huán)形澆口（見(jiàn)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(jì)

排溢系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)，在整個(gè)型腔充填過(guò)程中是一個(gè)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(jì)壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)溢流槽與排氣槽，能使金屬液在充填鑄型的過(guò)程中，及時(shí)地排出型腔中的氣體、氣體夾雜物、涂料殘?jiān)袄湮劢饘俚?，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?chē)蚓植康貐^(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(bǔ)由于澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理而帶來(lái)的缺陷。壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)

5.4.1溢流槽設(shè)計(jì)

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(shí)作為工藝搭子頂出鑄件。1.溢流槽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

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(jì)要點(diǎn)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(jìn)入型腔的冷凝金屬流。容積比該冷凝金屬流稍大一些（見(jiàn)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(jiàn)圖5-39b）。(3)布置在型腔周?chē)淙莘e應(yīng)能足夠排除混有氣體的金屬液及型腔中的氣體（見(jiàn)圖5-39c）。

壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)(4)設(shè)在壓鑄件的厚實(shí)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)圖5-39g）。(8)設(shè)在排氣不暢的部位，設(shè)置后兼設(shè)推桿（見(jiàn)圖5-39h）。(9)設(shè)置整體溢流槽，以防止壓鑄件變形（見(jiàn)圖5-39i）。2.溢流槽的尺寸確定

溢流槽的容積見(jiàn)表5-9。

壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)圖5-39溢流槽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

使用條件容積范圍說(shuō)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?yàn)槿毕莶课惑w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(jì)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(jì)表5-10單個(gè)溢流槽的經(jīng)驗(yàn)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(zhǎng)度l/mm2~32~32~3溢流口厚度