第7章 浇注系统及溢流、排气系统设计电子课件.ppt
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1、第七章浇注系统及溢流、排气第七章浇注系统及溢流、排气系统设计系统设计浇注系统设计浇注系统设计 溢流与排气系统设计溢流与排气系统设计定义:定义:金属液在压力的作用下充填型腔的通道。金属液在压力的作用下充填型腔的通道。组成:组成:直浇道、横浇道、内浇口和余料等。直浇道、横浇道、内浇口和余料等。作用:作用:浇注系统对金属液流动的方向、溢流排气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、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。调节作用。第一节第一节 浇注系统设计浇注系统
2、设计 注:1-直浇道; 2-横浇道;3-内浇道; 4-余料图7-1 各种类型压铸机浇注系统的结构一、浇注系统的结构及分类(一)浇注系统的结构(一)浇注系统的结构按金属液进入型腔的部位和内浇口形状,可分为;按金属液进入型腔的部位和内浇口形状,可分为;侧浇道侧浇道中心浇道中心浇道顶浇道顶浇道环形浇道环形浇道缝隙浇道缝隙浇道多支浇道多支浇道点浇道点浇道(二)浇注系统的分类侧浇道侧浇道 浇口设于铸件一侧,是常见的浇口形式,适用于多数形状的铸件,便于在清理铸件时除去。图7-2 不同形式的侧浇道中心浇道中心浇道 顶部带有通孔的筒类或壳体类压铸件,内浇道设在孔口处,同时在中心设置分流锥。可缩短充型流程,浇注
3、系统金属液消耗少。减少分型面上的投影面积,提高压铸机合型力的有效利用率。适用于立式冷式压铸机或热压室压铸机。图7-3 中心浇道直接浇道(或称顶浇道)直接浇道(或称顶浇道) 把直浇道的底部直接作为内浇口,故浇口面积较大,压力传递很好,靠近浇口的铸件上易生气孔或缩松,浇道需要切除。图7-4 直接浇道图7-5 不同形式的环形浇道环形浇道环形浇道 可避免金属液充型时对型芯的正面冲击,改善充型和排气条件。但铸件清理时除去浇注系统困难。缝隙浇口缝隙浇口 设在较高铸件的侧壁高度方向上,它有利于具有较深内腔、在压铸时不易排气铸件的排气,但在清理铸件时不易除去浇注系统。图图7-6 缝隙浇道缝隙浇道 切线浇道切线
4、浇道 又称切向浇道,适用于环形铸件,内浇口的两条切线方向应注意尽量不让导引的金属液冲刷形成铸件内圆的型芯。图7-7 切线浇道 点浇道点浇道 点浇口是顶浇口的一种特殊形式。一般用于直径大于200mm的桶形零件、结构对称壁厚均匀且在2.0-3.5mm之间的罩壳类零件。图7-8 点浇道 多支浇道多支浇道 适合于一模多腔。图7-9 多支浇道 内浇口的作用是根据压铸件的结构、形状、大内浇口的作用是根据压铸件的结构、形状、大小,以小,以最佳流动状态把金属液引入型腔最佳流动状态把金属液引入型腔而获得而获得优质压铸件。优质压铸件。主要是确定内浇道的位置、形状和尺寸,要善主要是确定内浇道的位置、形状和尺寸,要善
5、于利用金属液充填型腔时的流动状态,使得于利用金属液充填型腔时的流动状态,使得压压铸件的重要部位尽量减少气孔和疏松,铸件的重要部位尽量减少气孔和疏松,才保证才保证压铸件的表面要光洁完整无缺陷。压铸件的表面要光洁完整无缺陷。二、内浇口设计(一)内浇口的分类有利于压力的传递,内浇道一般设置在压铸件有利于压力的传递,内浇道一般设置在压铸件的厚壁处。的厚壁处。有利于型腔的排气。有利于型腔的排气。薄壁复杂的压铸件宜采用较薄的内浇道,以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。采用较厚的内浇道,使
6、金属液流动平稳。金属液进入型腔后不宜正面冲击型芯,以减少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。动能损耗,防止型芯冲蚀。(二)内浇口设计的原则应使金属液充填型腔时的流程尽可能短,以减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:少金属液的热量损失:内浇道的数量以单道为主,以防止多道金属液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、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。裹气和氧化夹渣等缺陷。压铸件上精度、表面粗糙度要求较高且不加工压铸件上精度、表面粗糙度要求较高且不加工的部位,不宜设置内浇道。的
7、部位,不宜设置内浇道。内浇道的设置应便于切除和清理。内浇道的设置应便于切除和清理。(二)内浇口设计的原则(续)合理不合理不合理图7-10 压铸件内浇口设计方案示例压铸件内浇口设计方案示例(a)图7-10 压铸件内浇口设计方案示例压铸件内浇口设计方案示例(b)合理不合理不合理b)图7-10 压铸件内浇口设计方案示例压铸件内浇口设计方案示例(c)合理不合理c)图7-10 压铸件内浇口设计方案示例压铸件内浇口设计方案示例(d)合理不合理d)图7-10 压铸件内浇口设计方案示例压铸件内浇口设计方案示例(e)e)合理不合理图7-10 压铸件内浇口设计方案示例压铸件内浇口设计方案示例(f)合理不合理f)压
8、铸充型过程(压铸充型过程(1)压铸充型过程(压铸充型过程(2)1、流量计算法、流量计算法(三)内浇口截面积计算充内充内或tGAtVA式中:A内内浇口面积(cm2) V 压铸件体积和溢流槽体积(cm3) t 充型时间(s) v充 推荐的充填速度(cm/s)见表7-1 液态金属的密度(g/cm3)G 压铸件和溢流槽的质量(g) 。表7-1 充型速度推荐值 计算内浇道截面积的经验公式很多,根据不同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。的条件可得出不同的经验公式。 例如,达伏克例如,达伏克对对内浇道截面积和压铸件质量之内浇道截面积和压铸件质量之间的关系提出的经验公式:间的
9、关系提出的经验公式:2、经验公式GA18. 0内式中:A内内浇口面积(mm2)G 压铸件的质量(g) 。内浇道的形状除点浇道、直接浇道为圆形,中内浇道的形状除点浇道、直接浇道为圆形,中心浇道、环型绕道为圆环形外,基本上为扁平心浇道、环型绕道为圆环形外,基本上为扁平矩形状。矩形状。根据充填理论可知,内浇口的厚度极大地影响根据充填理论可知,内浇口的厚度极大地影响着充填的形式,亦即影响着压铸件的内在质量,着充填的形式,亦即影响着压铸件的内在质量,因此,内浇口的厚度是一个重要尺寸。因此,内浇口的厚度是一个重要尺寸。(四)内浇道尺寸内浇道的最小厚度不应小于内浇道的最小厚度不应小于0.15mm0.15mm
10、;最大厚最大厚度一般不大于相连的压铸件壁厚的一半;度一般不大于相连的压铸件壁厚的一半; 内浇道过于薄,加工时则难以保证精度;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;生很大的波动;会使内浇道处金属液凝固过快,在压铸件凝固会使内浇道处金属液凝固过快,在压铸件凝固期间压力不能有效地传递到压铸件上。期间压力不能有效地传递到压铸件上。1、内浇道厚度(1)内浇道厚度的经验数据)内浇道厚度的经验数据图7-11 内浇道厚度d与凝固模数M的关系(2)内浇道厚度与凝固模数的关系)内浇道厚度与凝固模数的关系式中:M是凝固模数(
11、cm);V是压铸件体积(cm3);A是压铸件表面积(cm2)。AVM/凝固模数的计算公式:凝固模数的计算公式:内浇道的厚度确定后,根据内浇道的截面积即可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。根据经验,矩形压铸件内计算出内浇道的宽度。根据经验,矩形压铸件内浇道宽度一般取边长的浇道宽度一般取边长的0.60.80.60.8倍,圆形压铸件倍,圆形压铸件一般取直径的一般取直径的0.40.60.40.6倍。倍。金属液充填型腔时内浇道处的阻力最大,为了减金属液充填型腔时内浇道处的阻力最大,为了减少压力损失,应尽量减少内浇道的长度,一般取少压力损失,应尽量减少内浇道的长度,一般取23m
12、m23mm。2、内浇道的宽度和长度、内浇道的宽度和长度图图7-12 内浇道与压铸件和横浇道的连接方式内浇道与压铸件和横浇道的连接方式(五)内浇道与压铸件和横浇道的连接方式图7-12 内浇道与压铸件和横浇道的连接方式图7-12 内浇道与压铸件和横浇道的连接方式直浇道的结构与压铸机的类型有关,分为:直浇道的结构与压铸机的类型有关,分为:立式冷压室压铸机用直浇道立式冷压室压铸机用直浇道卧式冷压室压铸机用直卧式冷压室压铸机用直浇道浇道热压室压铸机用直浇道热压室压铸机用直浇道三、直浇道设计立式冷压室压铸机用直浇道主要的组成:压铸机上喷嘴压铸机上喷嘴模具上的浇口套模具上的浇口套镶块镶块分流锥分流锥(一)立
13、式冷压室压铸机用直浇道图7-10 立式冷压室压铸机用直浇道1余料2喷嘴3浇道套 4定模镶块5分流锥根据内浇道截面积选择喷嘴导入口直径。根据内浇道截面积选择喷嘴导入口直径。A A、B B、C C各段均有脱模斜度,各段均有脱模斜度,A A段为段为130130,B B段为段为13013033,C C段的斜度根据镶块厚度来确定,镶段的斜度根据镶块厚度来确定,镶块厚斜度小,反之则大。块厚斜度小,反之则大。直浇道各段连接处的直径单边放大直浇道各段连接处的直径单边放大0.50.51.0mm1.0mm。1、直浇道的设计要点由定模镶块与分流锥构成的环形通道截面积一般由定模镶块与分流锥构成的环形通道截面积一般为喷
14、嘴导入口的为喷嘴导入口的1.21.2倍左右。分流锥直径为:倍左右。分流锥直径为:式中式中:d d2 2是直浇道底部环型截面处的外径是直浇道底部环型截面处的外径(mm)(mm);d d1 1是直浇道是直浇道小端小端( (喷嘴导入口)处直径喷嘴导入口)处直径(mm)(mm)。直浇道与横浇道连接处要求圆滑过渡。直浇道与横浇道连接处要求圆滑过渡。1、直浇道的设计要点(续)浇口套一般镶在定模座板上,采用浇口套可以节浇口套一般镶在定模座板上,采用浇口套可以节省模具钢和便于加工。省模具钢和便于加工。浇口套一个端面浇口套一个端面A A与喷嘴端面相吻合,控制好配与喷嘴端面相吻合,控制好配合间隙不允许金属液窜入接
15、合面;浇口套的另一合间隙不允许金属液窜入接合面;浇口套的另一端面端面B B与定模镶块相接,接触面上的镶块孔比浇与定模镶块相接,接触面上的镶块孔比浇口套孔大口套孔大1-2mm1-2mm。应固定牢固,拆装方便。应固定牢固,拆装方便。2、浇口套设计要点图7-11 立式压铸机用浇口套示意图 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。 分流锥的结构应能起到分流金属液和带出直浇道的作用。3、分流锥设计要点图7-12 分流锥的结构形式顶杆 卧式冷压室压铸机用直浇道是由压室和卧式冷压室压铸机用直浇道是由压室和浇口套形成。浇口套形成。压室和浇口套可以制成整体,也可以分压室和浇口套可以制成整体,也可
16、以分别制造。若为后者,压室是压铸机的附别制造。若为后者,压室是压铸机的附件,浇口套装在定模上随压铸零件不同件,浇口套装在定模上随压铸零件不同而不同。而不同。(二)卧式冷压室压铸机用直浇道图7-13 卧式冷室压铸机用直浇道示意图直浇道的直径直浇道的直径D根据压铸件所需的压射比压和根据压铸件所需的压射比压和压室充满度确定压室充满度确定直浇道厚度直浇道厚度H,一般取直径,一般取直径D的的1/31/2。浇口套靠近分型面一端在长度浇口套靠近分型面一端在长度15 25mm范围范围的内孔上加工出的内孔上加工出130 2的脱模斜度。的脱模斜度。与直浇道相连接的横浇道一般设置在浇口套的与直浇道相连接的横浇道一般
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