【文章內(nèi)容簡介】 mm。表41 內(nèi)澆口厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)（單位：mm）鑄件壁厚~~33~66合金種類復(fù)雜件簡單件復(fù)雜件簡單件復(fù)雜件簡單件鑄件壁厚之比（%）內(nèi)澆口厚度鋁、鎂~~~~~~40~6042 內(nèi)澆口寬度和長度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)（單位：mm）內(nèi)澆口進(jìn)口部位壓鑄件形狀內(nèi)澆口寬度內(nèi)澆口長度說明矩形或長方形板件~2～3mm指從鑄件中軸線處側(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~內(nèi)澆口以割線注入圓環(huán)件、圓筒件~內(nèi)澆口以切線注入方框件~內(nèi)澆口從側(cè)壁注入 橫澆道設(shè)計(jì)橫澆道是指直澆道末端到內(nèi)澆口前端之間的連接通道。橫澆道的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：（1） 提供穩(wěn)定的金屬液流；（2） 對金屬液的流動有較小的阻力；（3） 金屬液在流動時包卷的氣體量少；（4） 使金屬液有適宜的凝固時間，既不妨礙補(bǔ)縮壓力的傳遞，又不延長壓鑄的循環(huán)周期；橫澆道的結(jié)構(gòu)形式主要取決于壓鑄件的結(jié)構(gòu)形式和輪廓尺寸、內(nèi)澆口的位置、方向和寬度以及型腔的分布情況。內(nèi)澆口按照其在分型面上的投影形狀可分為等寬、扇形、T形三種基本形式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，分流道、橫澆道與直澆道都采用等寬扁梯形，金屬液熱量損失小，加工方便，應(yīng)用廣泛，與內(nèi)澆口連接方式設(shè)計(jì)如下圖42：圖42 橫澆道與內(nèi)澆口連接方式臥式冷室壓鑄機(jī)場合扁梯形橫澆道尺寸的計(jì)算公式如下：，此處我們?nèi)?5176。，r=2～3式中，Ag——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)澆口寬度，mm； W——橫澆道寬度，mm。各尺寸如下： 厚度h≥（～2）H，H為壓鑄件平均厚度，H為5mm，則h分別取10mm，10mm。 長邊長度b＝（～3）/h，取b＝18mm，18mm。脫模斜度α＝10176?！?5176。，取15176。 直澆道設(shè)計(jì)直澆道是指金屬液從壓室進(jìn)入型腔首先經(jīng)過的通道，是傳遞壓力的首要部位。臥式冷室壓鑄機(jī)的直澆道由壓鑄機(jī)上的壓室和壓鑄模上的澆口套組成，結(jié)構(gòu)要比立式冷室壓鑄機(jī)的直澆道簡單。臥室冷室壓鑄機(jī)的直澆道結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：（1） 根據(jù)所選擇的壓射比壓、金屬液的總?cè)萘恳约皦菏业某錆M度，選擇適宜的壓室直徑和澆口套內(nèi)徑；（2） 澆口套的長度應(yīng)小于壓鑄機(jī)壓射沖頭的跟蹤距離，以便于在開模后澆注余料從直澆道中完全推出；（3） 為了便于澆注余料從澆口套中順利脫模，直澆道前端應(yīng)有一段斜度為5176。左右的圓錐面；（4） 在一般情況下，直澆道應(yīng)該開在橫澆道入口處下方，其下沉距離應(yīng)大于直澆道直徑的2/3以上，以防止在壓鑄前金屬液的預(yù)填充；（5） 分流器上成型余料的凹腔的深度等于橫澆道的深度，直徑與澆口套相等，沿脫模斜度約5度；（6） 壓室和澆口套的內(nèi)孔應(yīng)在熱處理和精磨后，再沿著脫模的方向研磨。 三種澆注系統(tǒng)的分析與比較根據(jù)之前設(shè)計(jì)的分型面，設(shè)計(jì)了三種不同的澆注系統(tǒng)。方案一：采用扇形側(cè)澆口，從電機(jī)蓋一側(cè)進(jìn)澆，用Flow3D軟件對金屬流動進(jìn)行模擬并且對整個過程的卷氣情況進(jìn)行觀察，如圖43所示。 圖43 方案一方案二：采用側(cè)向從電機(jī)蓋兩個位置成角度進(jìn)澆，其分析結(jié)果如圖44所示。圖44 方案二方案三：采用側(cè)向澆口從切向進(jìn)澆，其分析結(jié)果如圖45所示。圖45 方案三表43 三種澆注系統(tǒng)的參數(shù)對比澆口布置方案一方案二方案三澆口截面最終卷氣率充型時間鑄件溫度差最大壓力表面缺陷根據(jù)分析結(jié)果和所得的數(shù)據(jù)對三種澆注系統(tǒng)進(jìn)行對比，可以看出，雖然方案二的最終卷氣率最小，充型時間也合理，但是在整個充型過程中金屬液流動非常不穩(wěn)定，飛濺和嚴(yán)重，這會造成產(chǎn)品的表面缺陷嚴(yán)重，從而影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量和成型性能；方案三的表面缺陷最小，澆口截面也最小，最終卷氣率處于中間值，但在充填完成時，卷氣范圍較大，這也會影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量和成型性能；方案一的卷氣雖然是三組中最嚴(yán)重的，但卷氣只集中在充填的最后位置，通過抽真空可以解決，且此方案在整個充填過程中金屬流動也相對穩(wěn)定，飛濺較少，這將有益于產(chǎn)品的最終成型。因此綜合考慮各種因素，決定選擇方案一作為最終的澆注方案。5 排溢系統(tǒng)的確定在鑄件上設(shè)置溢流槽，不僅可以將型腔內(nèi)夾雜的氣體、雜物和污冷金屬引入其內(nèi)，使鑄件的質(zhì)量和性能符合要求，而且，也可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)型腔充填時的局部溫度，對充填條件也有一定的改善作用；必要時，還可以作為壓鑄件的頂出位置。溢流槽的作用歸納整理如下：(1)引出型腔中的氣體，作為集渣包儲存混有氣體的污冷金屬熔體。(2)對金屬熔體的流動狀態(tài)進(jìn)行控制，防止局部卷氣的產(chǎn)生。(3)將模具的溫度場分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，且可以將模具的熱平衡狀態(tài)進(jìn)行改善。(4)可以作為壓鑄件的推桿頂出位置，減輕了壓鑄件的變形。并且避免了推桿痕跡影響壓鑄件的表面質(zhì)量。(5)溢流槽設(shè)置在動模上，使壓鑄件對動模的包緊力增大，從而幫助壓鑄件更好的被動模帶出。(6)在壓鑄件的存放與運(yùn)輸過程中，溢流槽還可作為裝夾和定位部分，減少了對壓鑄件的直接接觸[1617]。 溢流槽的設(shè)計(jì)從上述溢流槽的作用來看，通常將溢流槽設(shè)置在金屬熔體最先沖擊和最后充填的位置，或者根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置在充填過程中比較容易產(chǎn)生卷氣的部位。一般來說，溢流槽常常設(shè)置在壓鑄件的分型面上，根據(jù)不同的鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的需要，還可以設(shè)置在型腔內(nèi)部，且溢流槽的設(shè)計(jì)要防止金屬倒流。溢流槽在設(shè)計(jì)過程中需要考慮以下幾點(diǎn)：（1）溢流槽設(shè)計(jì)時，注意當(dāng)要從壓鑄件上去除時要方便，且將其去除后盡量不使壓鑄件外觀損壞。（2）所設(shè)置的溢流槽應(yīng)該起到排除型腔中夾雜氣體、氧化物和殘?jiān)淖饔?，并且能改善模具的熱平衡狀態(tài)。（3）設(shè)置溢流槽時，不應(yīng)將幾個溢流口開在同一個溢流槽上，也不應(yīng)設(shè)置一個很寬的溢流口。這樣，不至于使金屬熔體倒流。（4）應(yīng)設(shè)置合理的溢流口尺寸，避免排氣槽堵氣過早。下面，根據(jù)溢流槽的設(shè)計(jì)原則以及上述對澆注系統(tǒng)卷氣的分析結(jié)果設(shè)置溢流槽如圖51所示。圖51 排溢系統(tǒng)的設(shè)置觀察之前沒有設(shè)置溢流槽時金屬溶液的流動狀態(tài)以及卷氣情況發(fā)現(xiàn)，在整個充填過程中，有四個位置金屬溶液的沖擊大，因此在這四個位置上和最后充填的部位設(shè)置了總共五個溢流槽。用Flow3D軟件分析加上溢流槽后壓鑄件的卷氣情況，分析結(jié)果如圖52所示。圖52 排溢系統(tǒng)的充型模擬分析結(jié)束后各主要參數(shù)如表51所示。表51 主要分析參數(shù)充型時間終點(diǎn)卷氣率壓力最大溫度最小溫度表面缺陷953K884K對比表43和表51發(fā)現(xiàn)，設(shè)置溢流槽后，充型所花的時間變動不大，但壓鑄件的表面缺陷減少了不少，充填過程中很好的將型腔內(nèi)的氣體引入溢流槽中，金屬熔體的流動也相對穩(wěn)定了，因此，此溢流槽設(shè)置合理。在選定排溢系統(tǒng)的方案后，選取幾組主要參數(shù)進(jìn)行對比，然后確定最終的充填參數(shù)。表52 各組對比參數(shù)序號沖頭速度cm/s模具溫度/K熔湯溫度/k120051395322004989333200483913421251391352124989336212483953722551393382254989539225483913表53 充填結(jié)束后的表面缺陷值序號沖頭速度cm/s模具溫度/K熔湯溫度/k表面缺陷值120051395322004989333200483913421251391352124989336212483953722551393382254989539225483913將這九組數(shù)據(jù)中，觀察充填速度，模具溫度和熔湯溫度對壓鑄件表面缺陷的影響，從中選擇合適的參數(shù)，各組參數(shù)的對比結(jié)果由表54，表55，表56列出。表54充型速度對表面缺陷的影響序號沖頭速度cm/s模具溫度/K熔湯溫度/k表面缺陷值（平均值）120051395322004989333200483913421251391352124989336212483953722551393382254989539225483913由上表選出表面缺陷較小下的充型速度：212cm/s。表55 模具溫度對表面缺陷的影響序號沖頭速度cm/s模具溫度/K熔湯溫度/k表面缺陷值120051395322125139133225513933420049893352124989336225498953720048391382124839539225483913由上表選出最佳的模具溫度：498K。表56 熔湯溫度對表面缺陷的影響序號沖頭速度cm/s模具溫度/K熔湯溫度/k表面缺陷值120051395322124989533225483953420051393352124989336225483933720051391382124989139225483913由上表的對比結(jié)果選出最佳的熔湯溫度：933K綜上所述，確定了最佳的一組模具工藝參數(shù)，如表57列出。表57 模具工藝參數(shù)確定充型速度34m/s模具溫度225℃壓射比壓60MP熔湯溫度933K初始型腔壓力72KPa初始型腔溫度293K慢速沖頭速度持壓時間5s留模時間13s估計(jì)充型時間 真空排氣通道的設(shè)置瑞士方達(dá)瑞（FONDAREX）建立于1946年，之前其實(shí)是一家位于瑞士蒙特勒世鑄造廠，1952年研制出了第一個用于壓鑄的真空系統(tǒng)。它是成功將真空技術(shù)運(yùn)用于壓鑄工藝的第一發(fā)明人，并一直是這個領(lǐng)域的先行者。方達(dá)瑞真空系統(tǒng)由真空機(jī)和閥體構(gòu)成。該真空系統(tǒng)可使模具 型腔排氣一直到壓射完全結(jié)束，從而實(shí)現(xiàn)將空氣和熱金屬在型腔中來的煙氣排出和壓射過程同時進(jìn)行。真空閥能夠依靠末端的金屬熔液的動能在一毫秒內(nèi)關(guān)閉，保證了“全過程真空排氣”[1820]。如圖53所示為瑞士方達(dá)瑞真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。圖53 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 真空裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）真空通道注入口要設(shè)置在模腔中金屬最后抵達(dá)之處，以便于在壓射的最后一刻將空氣排除腔外。在金屬特別不易達(dá)到之處可增設(shè)輔助注入口。 （2）注入口和排氣通道可根據(jù)鑄件的形狀和容積增加或減少。其尺寸和數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要加以調(diào)整。（3）在真空通道中設(shè)置彎路截止是必要的。因此根據(jù)圖53的標(biāo)準(zhǔn)及上述的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，涉及的真空系統(tǒng)如圖54所示。圖54 真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方達(dá)瑞真空裝置有三種方式進(jìn)行安裝：（1） 真空閥、補(bǔ)償器安裝在模架外面，銜接則是通過模架凹槽上的連接插塊實(shí)現(xiàn)。（2） 真空閥、補(bǔ)償器與連接插塊先連接，之后再一起放入模架凹槽。（3）不采用連接插塊，真空閥與補(bǔ)償器直接安裝在模架外，和鑄模鑲塊進(jìn)行銜接[21]。 圖55 真空閥的安裝對于本鑄件來說，采用方式（1）安裝真空裝置，模架寬度太大，可能需要選大一個型號的壓鑄機(jī)，采用方式（2）安裝真空裝置，因?yàn)殍T件投影面積較大，之中的間距不足以容納真空閥。所以，該電機(jī)蓋采用圖55中的方式來安裝真空裝置。6 成型零件與模架設(shè)計(jì) 成型零件的結(jié)構(gòu)形式壓鑄模具結(jié)構(gòu)中組