第6章浇注系统与溢流排气课件

1.有利于脱模；2.保证零件质量；3.简化模具结构；4.有利于模具零件加工。复习复习分型面选择原则：分型面选择原则：第6章浇注系统及溢流、排气系统设计教学目标：1.掌握浇注系统的组成和作用2.掌握浇注系统的设计方法3.能设计浇注系统的直浇道、横浇道、内浇口、分流锥、溢流槽和排气槽第6章 浇注系统及溢流、排气系统设计6.1 浇注系统设计什么是浇注系统？金属液在压力作用下充填型腔的通道称为浇注系统。将熔融合金从压铸机的压室引入到模具型腔的通道称为浇注系统。浇注系统的作用：1.控制和调节金属流动方向、溢流排气、压力传递、充填速度、充填时间、模具温度分布等2.影响生产率、模具寿命、压铸件清理等6.1.1 浇注系统的结构与分类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。2.浇注系统的分类 按照金属液进入型腔的部位和内浇口的形状，浇注系统一般可分为：侧浇口浇注系统 中心浇口浇注系统 直接浇口浇注系统 环形浇口浇注系统 缝隙浇口浇注系统 点浇口浇注系统等。依据内浇口来命名浇注系统(1)(1)侧浇口侧浇口 侧浇口一般开设在分型面上，按压铸件结构特点，侧浇口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。适用性广，浇口去除方便，应用最为普遍。图型腔模。适用性广，浇口去除方便，应用最为普遍。图6-26-2所示为几种不同形式的侧浇口。所示为几种不同形式的侧浇口。图图6-2 6-2 侧浇口侧浇口(2)(2)中心浇口中心浇口 顶部带有通孔的筒类或壳体类压铸件，内顶部带有通孔的筒类或壳体类压铸件，内浇口开设在孔口处，同时在中心设置分流锥，浇口开设在孔口处，同时在中心设置分流锥，种形式的浇注系统称为中心浇口。种形式的浇注系统称为中心浇口。中心浇口充中心浇口充填时金属液从型腔的中心部位导入，流程短、填时金属液从型腔的中心部位导入，流程短、排气通畅；压铸件和浇注系统、溢流系统在模排气通畅；压铸件和浇注系统、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力状况；模具结构紧凑；浇注系统金属消耗量较少。缺点是浇口去除比较困难较少。缺点是浇口去除比较困难,一般需要切一般需要切除。中心浇口适用于立式冷压室压铸机或热压除。中心浇口适用于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。图要添加一个辅助分型面。图6-36-3为中心浇口。为中心浇口。图图6-3 6-3 中心浇口中心浇口 (3)(3)直接浇口直接浇口(或称顶浇口或称顶浇口)这是中心浇口的一种特殊形式。顶部没这是中心浇口的一种特殊形式。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口，锥，直浇道与压铸件的连接处即为内浇口，如图如图6-46-4所示。由于内浇口截面积较大，有所示。由于内浇口截面积较大，有利于传递压力。缺点是压铸件与直浇道连接利于传递压力。缺点是压铸件与直浇道连接处形成热节，易产生缩孔；浇口需要切除。处形成热节，易产生缩孔；浇口需要切除。图图6-6-直接浇口直接浇口(4)(4)环形浇口环形浇口 如图如图6-56-5所示，环形浇口适用于圆筒类或中间带孔的压铸所示，环形浇口适用于圆筒类或中间带孔的压铸件。金属液充满环形浇口后，再沿环形型腔壁充填型腔，可件。金属液充满环形浇口后，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。采用环形浇口时，往往在浇口的另一端开设面质量都较高。采用环形浇口时，往往在浇口的另一端开设环形的溢流槽，在环形浇口和环形溢流槽处可设置推杆，使环形的溢流槽，在环形浇口和环形溢流槽处可设置推杆，使压铸件上不留推杆的痕迹。缺点是浇注系统金属液消耗量较压铸件上不留推杆的痕迹。缺点是浇注系统金属液消耗量较大，浇口需要切除。大，浇口需要切除。图图6-7 6-7 环形浇口环形浇口(5)(5)缝隙浇口缝隙浇口 适用于型腔较深的模具，为了便于加工，常常在型腔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，如图部分垂直分型，如图6-66-6所示。内浇口设置在型腔深处，所示。内浇口设置在型腔深处，金属液呈长条缝隙状顺序充填型腔，排气条件较好。金属液呈长条缝隙状顺序充填型腔，排气条件较好。图图6-6 6-6 缝隙浇口缝隙浇口 (6)(6)点浇口点浇口 作为中心浇口和直接浇口的一种特殊形式，适用于外形作为中心浇口和直接浇口的一种特殊形式，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，如图基本对称、壁厚较薄、高度不大、顶部无孔的压铸件，如图6-76-7所示。所示。内浇口直径一般为内浇口直径一般为3 34mm4mm，便于在顺序分型时拉断。便于在顺序分型时拉断。但是，由于内浇口截面积小，金属液流速大，直接冲击型芯，但是，由于内浇口截面积小，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。部分必须设计顺序分型机构，模具结构较为复杂。图图6-7 6-7 点浇口点浇口6.1.2浇注系统各组成部分设计1.内浇口设计 内浇口是指压铸模上横浇道到型腔的一段通道，其作用是使从横浇道输送出来的金属液加速并形成理想的流态而顺序地充填型腔。在浇注系统的设计中，内浇口的设计最为重要。(1)内浇口设计的原则（共8条）有利于压力的传递，内浇口一般设置在压铸件的厚壁处。有利于型腔的排气，金属液进入型腔后应先充填型腔深处难以排气的部位，然后充填其他部位。而不应立即封闭分型面、溢流槽和排气槽。薄壁复杂的压铸件，采用的压铸件，宜采用较厚的内浇口，使金属液流动平稳，有利于传递压力和排气。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。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。内浇口的数量以单道为主，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、裹气和氧化夹杂等缺陷。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口。压铸件上精度、表面粗糙度要求较高且不加工的部位，不宜设置内浇口。内浇口的设置应便于切除和清理。图图6-86-8所示为压铸件内浇口设计方案示例。所示为压铸件内浇口设计方案示例。合理合理 不合理不合理 不合理不合理(b)(b)合理合理 不合理不合理 不合理不合理(a)(a)盘类零件桶类零件 不合理不合理 合理合理 合理合理 不合理不合理 (c)(d)(c)(d)螺向螺向 螺向螺向不合理不合理 合理合理 合理合理 不合理不合理 (e)(f)(e)(f)板类零件带横向型芯带长条型芯带圆柱体型芯(2)(2)内浇口截面积计算内浇口截面积计算 内浇口截面积的计算是内浇口设计中的一个重要环节，压内浇口截面积的计算是内浇口设计中的一个重要环节，压铸技术研究人员通过理论推导，结合典型压铸件的试验结果，铸技术研究人员通过理论推导，结合典型压铸件的试验结果，得出了内浇口截面积的理论计算和经验公式方法。得出了内浇口截面积的理论计算和经验公式方法。流量计算法流量计算法 或或 式中式中 A Ag g内浇口截面积，内浇口截面积，m m2 2；V V通过内浇口的金属液通过内浇口的金属液(压铸件加溢流槽压铸件加溢流槽)体积，体积，m m3 3；v vg g推荐的充填推荐的充填(型型)速度，速度，m ms s，见表，见表2-372-37；推荐的充填推荐的充填(型型)时间，时间，s s，见表，见表2-402-40；G G通过内浇口的金属液通过内浇口的金属液(压铸件加溢流槽压铸件加溢流槽)质量，质量，kgkg；(6-1)(6-1)(6-2)(6-2)经验公式计算内浇口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。例如，达伏克(W.Davok)对内浇口截面积和压铸件质量之间的关系提出的经验公式为 Ag=0.18G (6-3)式中：Ag内浇口截面积，mm2；G压铸件质量，g。公式适用于质量不大于150g的锌合金压铸件和中等壁厚的铝合金压铸件。(3)内浇口尺寸 内浇口的形状除点浇口、直接浇口为圆形，中心浇口、环形浇口为圆环形外，基本上为扁平矩形状。通过对充填理论的研究可知，内浇口的厚度极大地影响着金属液的充填形式，亦即影响着压铸件的内在质量。因此，内浇口的厚度是内浇口的重要尺寸。a.内浇口的厚度 对于薄壁复杂压铸件，宜采用较薄的内浇口，以保持必要的充型速度；一般结构的压铸件以取较厚的内浇口为主，使充型平稳，并且有利于改善排气条件。见表6-2b.内浇口的宽度和长度 内浇口的宽度和长度经验数值见下表：内浇口进口部内浇口进口部位压铸件形状位压铸件形状内浇口内浇口宽度宽度/mm内浇口内浇口长度长度/mm说明说明矩形或方形板件压铸件边长的0.60.8倍 23指从压铸件中轴线处侧向注入，如离轴线一侧的端浇口或点浇口则不受此限圆形板件压铸件外径的0.40.6倍内浇口以切线注入圆环件、圆筒件压铸件外径和内径的0.250.3倍内浇口以切线注入方框件压铸件边长的0.60.8倍内浇口从侧壁注入(4)内浇口与压铸件和横浇道的连接方式注：是压铸件壁厚复习1.什么是浇注系统？2.浇注系统的作用？3.浇注系统的结构？4.浇注系统的分类？2.直浇道设计 直浇道（直浇道）主要由压铸机上的喷嘴和模具上的浇口套所组成。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流道。（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 卧式冷压室压铸机用直浇道设计要点如下（6条）直浇道的直径 (浇口套和压室的内径)D根据压铸件所需的压射比压和压室充满度确定。直浇道的厚度H，一般取 。直浇道的脱模斜度取1302，长度为1525mm，开设在浇口套靠近分型面一端的内孔上。浇口套的长度一般应小于压铸件压射冲头的跟踪距离，便于将余料从浇口套中推出。横浇道入口应开设在浇口套的上方，防止金属液在压射前流人型腔。卧式冷压室压铸机采用中心浇口时，直浇道的设计类同于立式冷压室压铸机。要求直浇道位于浇口套内孔的上方，防止金属液在压射前流入型腔，如图6-12所示。(2)立式冷压室压铸机用直浇道 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口套、定模镶块和分流锥组成，其结构如图6-13所示。动模板 定模板 定模座板 压铸机固定板 压室立式冷压室压铸机用直浇道设计要点如下（5条）。根据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1.21.4倍。A、B、C各段均有脱模斜度，A段为130，B段为1303，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。直浇道各段连接处的直径单边放大0.51mm。并且要求并且要求 直浇道与横浇道连接处要求圆滑过渡，圆角半径一般直浇道与横浇道连接处要求圆滑过渡，圆角半径一般取取R5R520mm20mm，以使金属液流动顺畅。，以使金属液流动顺畅。(6-7)(6-7)式中式中 d d2 2直浇道直浇道底部环形截面处的外径，底部环形截面处的外径，mmmm；d d1 1直浇道直浇道小端小端(喷嘴导人口处喷嘴导人口处)直径，直径，mmmm。由定模镶块与分流锥形成的环形通道截面积一般为喷嘴导人口截面积的1.2倍左右，直浇道底部分流锥的直径d3一般可按式(6-6)计算，即 卧式压铸机用浇口套浇口套和压室常用链接形式1-浇口套；2-定模座板；3-压铸机固定模板；4-压室；5-压射冲头 3.横浇道设计横浇道设计 横浇道是压铸模上从直浇道末端到内浇口之间的一段通道，有时横浇道可划分为主横浇道和过渡横浇道，连接直浇道的一段为主横浇道，连接内浇口的一段为过渡横浇道。横浇道的作用是将金属液从直浇道引入内浇口，同时横浇道中的金属液还能改善模具热平衡，在压铸件冷却凝固时起到补缩与传递静压力的作用。因此，横浇道的设计对获得优质压铸件起着重要的作用。(1)横浇道的结构形式 横浇道的结构形式和尺寸主要取决于压铸件的形状、大小、型腔个数以及内浇口的形式、位置、方向和流入口的宽度等因素。卧式冷压室压铸机采用的横浇道的结构形式如图6-17所示。图图6-17 6-17 横浇道的结构形式横浇道的结构形式a.a.平直式；平直式；b.b.扇形式；扇形式；c.Tc.T形式；形式；d.d.圆弧式；圆弧式；e.e.平直分支式；平直分支式；f.Tf.T形分支式；形分支式；g.g.分叉式；分叉式；h.h.圆周多支式；圆周多支式；a-da-d单型腔；单型腔；e-he-h多型腔多型腔;(2)横浇道的设计要点（5条）横浇道截面积应从直浇道起向内浇口方向逐渐缩小。如果在横浇道中出现截面积扩大的现象，则金属液流过时会产生负压，必然会吸入分型面上的空气，从而增加金属液流动过程中的涡流。横浇道截面积在任何情况下都不应小于内浇口截面积。多型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。横浇道应具有一定的厚度和长度。横浇道过薄，则热量损失大；横浇道过厚则冷却速度缓慢，影响生产率，增大金属消耗量。横浇道具有一定的长度，则可对金属液起到稳流和导向的作用。金属液通过横浇道时的热量损失应尽可能小，以保证横浇道在压铸件和内浇口之后凝固。根据工艺上的需要可设置盲流道，以达到改善模具热平衡，容纳冷污金属液、涂料残渣和空气的目的。(3)横浇道的截面形状和尺寸 横浇道最基本的截面形状有四种：圆形、方形、矩形和梯形。其中扁梯形横浇道应用最广，它金属液热量损失小，加工方便。从上表看出计算横浇道过程是：An h、bb/h=3(铝合金)横浇道的布置与长度 横浇道一般设置在定模，其截面在长度方向应保持缓慢过渡，不允许有突然的扩张或缩小，以免形成低压区而使熔融合金产生涡流。横浇道的长度一般取3040mm左右，也可按下式计算：在多型腔压铸模中，横浇道的结构如图所示，其尺寸：4.分流锥的作用和结构形式作用：（1）将熔融合金平稳地从直浇口引入横浇口和内浇口；（2）可调整浇注系统的截面积；（3）借助熔融合金对分流锥的包紧力，在开模时能拉住直浇道余料。a.常用形式b.单型腔c.增加抱紧力d.直径大的，中心推杆e.旋入式f.单型腔卧式g.分流锥中心冷却 6.2 溢流、排气系统设计 压铸模中的溢流、排气系统包括溢流槽和排气槽。为了提高压铸件质量，在金属液充填型腔的过程中，应尽量排除型腔中的气体，排除混有气体和被涂料残余物污染的前流冷污金属液，这就需要设置溢流、排气系统。溢流、排气系统还可以弥补由于浇注系统设计不合理所带来的一些铸造缺陷。压铸模设计中通常将溢流、排气系统与浇注系统作为一个整体来考虑。6 6.1 1.3 3 典型压铸件浇注系统分析典型压铸件浇注系统分析1.1.圆盘类压铸件圆盘类压铸件2.圆盖类压铸件3.圆环类压铸件4.筒类类压铸件5.壳体类压铸件这里不介绍了6.2 溢流、排气系统设计 压铸模中的溢流、排气系统包括溢流槽和排气槽。6.2.1 溢流槽设计1.溢流槽的作用（6条）排除型腔中的气体，储存混有气体和涂料残渣的前流冷污金属液。控制金属液的流动状态，防止局部产生涡流。调节模具的温度场分布，改善模具的热平衡状态。作为压铸件脱模时推杆推出的位置，防止压铸件变形，避免在压铸件表面留有推杆痕迹。设置在动模部分的溢流槽，可增大压铸件对动模的包紧力，使压铸件在开模时随动模带出。作为压铸件存放、运输及加工时的支承、吊挂、装夹或定位的附加部分。课程名：压铸模设计书名：压铸工艺与模具设计2013年年4月月李成凯李成凯 2.2.溢流槽的结构形式溢流槽的结构形式(1)(1)设置在分型面上的溢流槽设置在分型面上的溢流槽设置在分型面上的溢流槽设置在分型面上的溢流槽结构简单，加工方便，应用最广泛，如图结构简单，加工方便，应用最广泛，如图6-266-26所示。所示。(a)(a)、(b)(b)所示为开设在定模部分的溢流槽。所示为开设在定模部分的溢流槽。(c)(c)所示的梯形截面溢流槽开设所示的梯形截面溢流槽开设在动模部分，可增大压铸件对动模部分的包紧力。要求溢流槽容量大时，在动模部分，可增大压铸件对动模部分的包紧力。要求溢流槽容量大时，可将溢流槽开设在分型面的两侧，并设置推杆，如图可将溢流槽开设在分型面的两侧，并设置推杆，如图6-26(d)6-26(d)所示所示(a)(b)(c)(a)(b)(c)(d)(d)(2)设置在型腔内的溢流槽根据压铸件的需要，也可将溢流槽设置在型腔内，如图6-27所示。图图6-27(a)6-27(a)所示为利用阶梯形型芯形成的环形溢流槽，为了便于脱模，型所示为利用阶梯形型芯形成的环形溢流槽，为了便于脱模，型芯小端应有较大的脱模斜度。图芯小端应有较大的脱模斜度。图6-27(b)6-27(b)所示为在型芯端部或动模部分开所示为在型芯端部或动模部分开设的柱形溢流槽，在溢流槽底部设置推杆，既有利于推出压铸件，又有利设的柱形溢流槽，在溢流槽底部设置推杆，既有利于推出压铸件，又有利于排气。图于排气。图6-27(c)6-27(c)所示为锥形溢流槽，结构与环形溢流槽相似，更易于所示为锥形溢流槽，结构与环形溢流槽相似，更易于从定模中脱出。图从定模中脱出。图6-27(d)6-27(d)所示为用以排除型腔深处的气体和冷污金属液所示为用以排除型腔深处的气体和冷污金属液在型芯端部开设的锥形溢流槽，同时增设排气镶块排气，溢流槽的脱模由在型芯端部开设的锥形溢流槽，同时增设排气镶块排气，溢流槽的脱模由推杆推出。推杆推出。3.溢流槽的设计要点 溢流槽的设置应有利于排除型腔中的气体，排除混有气体和被涂料残余物污染的前流冷污金属液，改善模具的热平衡状态。溢流槽的设置示例见表6-11。应便于从压铸件上去除溢流槽，并尽量不损坏压铸件的外观。注意避免在溢流槽和压铸件之间产生热节。一个溢流槽上不应开设多个溢流口或一个很宽的溢流口，以免进入溢流槽的金属液倒流回型腔。4.溢流槽的容积和尺寸 (1)溢流槽的容积 按照充填型腔时金属液的流动方向和路径，将型腔划分为若干个区，每个区的一端为金属液的入口，另一端设置溢流槽。在理想状态下，流入一个区的金属液仅停留在这个区内，或通过这个区进入到设置在另一端的溢流槽里。各个区之间没有明显的金属液流动。与各个区相邻的溢流槽的容积与相邻型腔区容积的关系见表6-12。(2)溢流槽的尺寸 推荐的梯形溢流槽尺寸见表6-136.2.2 排气槽设计 压铸生产时，金属液的充填速度非常高，型腔的充填时间非常短，型腔中的空气及涂料挥发产生的气体的排除是一个极其重要的问题。排气槽用于从型腔中排出空气及涂料挥发产生的气体，其设置的位置与内浇口的位置及金属液的流态有关。为了使型腔中的气体在压射时尽可能多地被金属液排出，应将排气槽设置在金属液最后填充的部位。排气槽一般与溢流槽配合，设置在溢流槽后端以加强溢流和排气的效果。此外，排气槽还可以在型腔的必要部位单独设置。1.排气槽的结构形式（2条）(1)分型面上排气槽的结构形式 设置在分型面上的排气槽结构简单，截面形状一般为狭长的矩形，加工方便。分型面上的排气槽设置灵活，可以在试模过程中根据实际情况加以改变，因此应用最广泛。分型面上排气槽的结构形式见表6-14。(2)(2)利用型芯和推杆间隙设置排气槽的结构形式利用型芯和推杆间隙设置排气槽的结构形式2.排气槽的尺寸 排气槽的尺寸见表6-16。作业：1.浇注系统由哪几部分组成?各部分分别起什么作用?2.压铸模有哪几类浇注系统?各适用于哪些压铸件?3.一个压铸件是否可以设计几种不同的浇注系统?请举例分析。4.举例分析内浇口的设置位置对压铸件质量的影响。5.压铸模为什么要开设溢流槽?在什么部位开设溢流槽?6.压铸模为什么要开设排气槽?通常有哪几种排气方式?7.分流锥的作用是什么？