【文章內(nèi)容簡介】 積，cm3； V2表示澆注系統(tǒng)的總體積,cm3。 V3表示排溢系統(tǒng)及余料體積，cm3。 ρ 表示液態(tài)合金密度，g/cm3。代入數(shù)據(jù)：G壓室=15kg﹥(1059+214+178) 247。1000=經(jīng)校核，所選壓鑄機壓室額定容量合格壓鑄模澆注系統(tǒng)是將壓鑄機壓室內(nèi)熔融的金屬液在高溫高壓高速狀態(tài)下填充入壓鑄模型腔的通道。它包括直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口、以及溢流排氣系統(tǒng)等。澆注系統(tǒng)對金屬液流動的方向、溢流排氣條件、壓力的傳遞、充填速度、模具的溫度分布、充填時間的長短等各方面都起著重要的控制與調(diào)節(jié)作用。因此它決定著壓鑄件表面質(zhì)量以及內(nèi)部顯微組織狀態(tài)，同時也影響壓鑄生產(chǎn)的效率和模具的壽命[10]。根據(jù)壓鑄機的形式和引入金屬液的方式不同，壓鑄模澆注系統(tǒng)的組成形式也有所不同，大體分熱壓室、立式冷壓室、全立式冷壓室這三種。該設(shè)計選用臥式冷壓室型的澆注系統(tǒng)，由直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口和溢流槽、排氣道組成。（1）內(nèi)澆口橫截面積的計算①充填速度表 22 充填速度推薦值合金鋁合金鋅合金鎂合金黃銅充填速度20～6030～5040～9020～50根據(jù)參考文獻[3]查得，充填速度推薦值為：20～60m/s，注：當鑄件的壁很薄，并表面質(zhì)量要求較高時，選用較高的充填速度值；對于力學性能，如抗拉強度和致密度要求較高時選用較低的值。根據(jù)摩托車曲軸箱蓋的使用環(huán)境和特點，其要求較高的力學性能，同時表面質(zhì)量也不能太差。故選用40m/s的充填速度。2）充填時間填充時間是金屬液最初從內(nèi)澆口壓入型腔開始到型腔充滿的時間。填充時間主要取決于壓鑄件的壁厚和金屬液的流動長度。在一般情況下填充時間的推薦值見參考文獻[3]。摩托車曲軸箱蓋的平均壁厚大約為4mm，根據(jù)充填時間推薦值：，～。由流量計算法公式[3]： （24）式中 Ag—內(nèi)澆口橫截面積（mm2）； G—通過內(nèi)澆口的金屬液質(zhì)量（g）； ρ—金屬液的密度（g/cm3）； Vg—內(nèi)澆口處金屬液的流速（m/s）； T—型腔充填時間（s）。代入數(shù)據(jù)求得：Ag=8293/(40)=1080mm2（2）內(nèi)澆口橫截厚度、長度、寬度的計算為保證金屬液均勻地在內(nèi)澆口整個寬度上流過，就要確定一個最小厚度。內(nèi)澆口厚度過小，金屬液中雜質(zhì)可能把內(nèi)澆口堵住一部分，內(nèi)澆口有效流動面積變小。厚度過大，去除澆口困難，容易損傷壓鑄件。，最大補超過壓鑄件壁厚的一半。根據(jù)參考文獻[3]，可查得內(nèi)澆口厚度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表和內(nèi)澆口厚度相關(guān)公式。內(nèi)澆口厚度h與凝固模數(shù)M的關(guān)系： h=k1M+k2 (25) 式中 h為內(nèi)澆道厚度(mm) k1為系數(shù)(mm/cm)，鋁合金k1=； k2為系數(shù)(mm/cm)，鋁合金k2= M為鑄件的凝固模數(shù)，；V為壓鑄件體積(cm3)A為壓鑄件表面積(cm2)代入數(shù)據(jù)得h=*1059/1061+，～。外徑和內(nèi)徑分別大約為60mm和64mm。所以寬度設(shè)為31mm；長度為45mm。（1）橫澆道的形式及尺寸橫澆道是指從直澆道末端到內(nèi)澆口之間的通道沒有時橫澆道可劃分為主橫澆道和過度橫澆道。根據(jù)鑄件及內(nèi)澆口特點，選用橫澆道的形式如下，截面為矩形，澆道形狀及尺寸如圖26。 （a）直澆道、橫澆道的形式 （b）橫澆道的基本尺寸圖26 橫澆道立體圖及具體尺寸為了防止金屬液對型芯的正面沖擊，橫澆道與內(nèi)澆口采用了端面聯(lián)接的方式，見圖27。圖27 端面聯(lián)接方式直澆道尺寸由澆口套尺寸決定。澆口套內(nèi)徑與壓室內(nèi)徑相同，由于壓鑄機選擇型號為J1170A，其壓室直徑為80/90/100/110/120選取80mm為澆口套內(nèi)徑，其他尺寸根據(jù)情況自行設(shè)計。為了提高壓鑄件質(zhì)量，在金屬液充填型腔的過程中應(yīng)盡量排除型腔中的氣體，排除混有氣體和被涂料殘余物污染的前流冷污金屬液，需要設(shè)計排溢系統(tǒng)。排溢系統(tǒng)由排氣道、溢流槽、溢流口組成。溢流槽的結(jié)構(gòu)如圖28 所示。圖28 溢流槽的結(jié)構(gòu)（1)溢流槽尺寸設(shè)計溢流槽尺寸選?。阂缌骺诤穸萮=；溢流槽厚度H=12mm；溢流槽A=30mm，B=35mm。溢流槽圓角半徑R=5mm。（2）排氣槽設(shè)計排氣槽用于從型腔內(nèi)排出空氣及分型劑揮發(fā)產(chǎn)生的氣體，其設(shè)置的位置與內(nèi)澆口的位置及金屬液的流態(tài)有關(guān)。為使型腔內(nèi)的氣體在壓射時盡可能被壓鑄的金屬液排出，要將排氣槽設(shè)置在金屬液最后填充的部位。排氣槽一般與溢流槽配合，布置在溢流槽后端以加強溢流和排氣的效果。本次設(shè)計的排氣槽結(jié)構(gòu)如圖29所示。排氣槽由分型面上直接從型腔中引出來，呈曲折形狀，有利于防止金屬液從排氣槽中噴射出來。圖29排氣槽三維示圖根據(jù)參考文獻[3]，；寬度為20mm。圖210帶澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的鑄件如圖210所示，為鑄件帶有澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的三維圖。溢流槽、集渣包和排氣部分設(shè)于分型面外圍，用于排除型腔中的氣體和排除并容納冷污的金屬液和氧化物。3壓鑄模具的CAE模擬分析由于本次設(shè)計產(chǎn)品形狀復雜，為了減少網(wǎng)格數(shù)，把網(wǎng)格劃分如下圖31：網(wǎng)格數(shù)為：Block 1 =4531800。Block 2 = 163800。Block 3 = 63840。網(wǎng)格總數(shù)為：4759440。圖31 網(wǎng)格劃分示意圖（a）產(chǎn)品體結(jié)果查看 （b）型腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)果查看圖32 網(wǎng)格劃分結(jié)果查看圖 參數(shù)設(shè)定型腔的初始溫度設(shè)為293k，壓強采用相對壓強。因為該產(chǎn)品是用ADC12材料制造而成，因此選擇填充的金屬液為ADC12，選擇模具的材料為H13,設(shè)置進料邊界條件，修改進料溫度為973k，進料壓射速度為400cm/s。再進行物理選項選擇時根據(jù)分析任務(wù)選擇air entrainment（氣孔）、defect tracking（曲線）、gravity（重力）、heat transfer（熱傳遞）、solidification（凝固）、viscosity and turbulence（湍流）。圖33為填充過程溫度場充填過程數(shù)值模擬圖，可以看出，從內(nèi)澆口進入的金屬液開始充填制件，在填充制品時溫度差不會太大，而且溫度分布較均勻。而金屬液進入溢流槽時，此部分是制件中最狹窄的部位，其截面積比內(nèi)澆口總面積小，阻止了后續(xù)金屬液的流動，使得溫度降低較快，在溢流槽容易形成冷凝等缺陷，正因為此部分狹窄，導致形成繞流。繞流進一步發(fā)展成為旋渦，造成在制件內(nèi)部卷氣，最終的卷氣位置分布如圖34所示，卷氣情況隨著充填位置和澆口位置的距離增大而增大，在溢流槽位置處卷氣特別嚴重，這也是設(shè)置溢流槽的主要原因。溢流槽的另一好處從圖35能夠很好體現(xiàn)，溢流槽的設(shè)置使得整個產(chǎn)品的表面缺陷幾乎為零。從圖中可看出：除了部分螺紋空和凹槽處，鑄件整體表面缺陷少；溫度分布較緊湊、溫差不大；制品表面卷氣情況稀少，主要集中在集渣包和排氣槽上，表面成型結(jié)果也較好，分析結(jié)果符合設(shè)計要求。 (a) (b) (c) (d) 圖33 鑄件充填過程的溫度分布 (a)卷氣情況正面結(jié)果圖 (b)卷氣情況反面結(jié)果圖圖34 卷氣位置分布圖(a) 表面缺陷情況正面結(jié)果圖 (b) 表面缺陷情況反面結(jié)果圖圖35表面缺陷分布圖4模架及成型零件的設(shè)計 模架的設(shè)計模架是固定和設(shè)置成型鑲塊、澆道鑲塊、澆口套以及抽芯機構(gòu)、導向零件等的基體。一副壓鑄模具由一下幾部分組成：成形零件、澆注系統(tǒng)、開合模導向機構(gòu)、脫模機構(gòu)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、其他零部件等組成。其中定模固定在壓鑄機壓室一方的定模座板上，是金屬液開始進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的噴嘴或壓室連接。動模固定在壓鑄機的動模座板上，隨動模座板向左、向右移動與定模分開和合攏，一般抽芯和鑄件頂出機構(gòu)設(shè)于其內(nèi)[5]。 模架形式（1）通孔的模架動模架、定模架分別由動模套板、定模套板、支承板、定模座板所組成，定模鑲塊、動模鑲塊、澆道鑲塊固定在套板內(nèi)，有支承板、定模座板壓緊。模體的加工工藝性好，但是設(shè)計時應(yīng)注意支承板的強度，防止鑲塊受反壓