浇口手册Mike Ward著
简介
浇口设计流程图
第一章确认铸件的质量要求
第二章确认流型及内外浇口的位置
第三章确认分型面数、型腔充型时间、以及型腔金属流速第四章工艺与流速相匹配
第五章确定内浇口参数并检查雾化流
第六章如有要求，做 PQ2分析
第七章设计扇形和切向浇道
第八章设计溢流口及通风孔
第九章模拟
参考文献2
4
5 9 19 25 27 35 43 61 67 69
简介
压铸工艺的核心是压铸模具，好的浇口设计对于生产出质量优良的部件并成功进行压铸非常关键。与此相反，差的浇口设计只能带来劣质的部件，产品报废率高，很难实现经营目标。本手册对工程师所应该了解的如何成功进行压铸浇口设计进行了详细描述，浇口的最终设计包括模具设计者或生产者用以生产浇口系统的模具和一整套完整的信息和图纸。在开发浇口设计的过程当中会有大量的方案和计算，最佳的设计来自于压铸经验、NADCA浇口准则、以及在本书中所阐述的指导方针。浇口设计会占用工程大量的精力和时间，然而，投入的这些精力和时间对于生产出高品质的铸件以及工厂的生产力来讲都是值得的。
本书是供工艺工程师、模具工程师、模具设计师、模具制造者、生产主管以及其他涉及到浇口设计的相关人士使用的。公司里有越多的人了解浇口理论和实践，公司就会获得更大的成功。由于世界上最大部分的铸件都是冷式铝件，因而本书主要讲的也是冷式铝件，而本书中的浇口技术对于锌镁合金同样也适用。
浇口设计与工艺是互相影响的，对工艺的选择这个因子会影响到浇口的设计。不同的匹配模式在开发浇口系统时与工厂的生产工艺相适应，在最佳方案和最有希望的设计成功以前，通常要经过多次的分析，直到其与选定的工序这一因子相适应为止。
例如，如果不知道预期的喷射速度，以及柱塞的尺寸；如果不知道预期的充型时间，部件的质量要求和加工机械的生产能力，那么就不可能选择出浇口的范围。而这其中任何一个因子发生了改变，都会对其它的因子造成影响。
成功的浇口设计包括对行型的选择，几何形状，内浇口的位置，浇道，溢流方式以及排气条件等因子，它同时也包含了对工序参数的开发。如果所有的这些都对了，那么第一次射流就应该是成功的，其预期的工序参数与那些经过计算的浇口分析数据应该非常之接近，
另一些未浇口设计计算考虑的因子对于铸件的质量来讲也是非常重要的。例如，在喷涂情况下模具太热或太冷，周期长短，流体的流向，油温过热等情况，或者是与工序的同期不协调，那么就算是世界上最好的浇口设计也不会起作用。尽管这些因子会影响到铸件的质量，但当瑕疵出现时，有时也会认为是浇口设计的问题，因此如果工序中的一个或多个其它的因子不受控制时，尽管浇口设计的形状是正确的，位置也正确，流向也很好，它也有可能无法生产出预期质量的产品。有些工厂用改变浇口设计来作为解决所有问题的方法，但是改变浇口设计却不总是解决问题的答案。对于设计者来说，这表明在开发一个浇口设计之前需要对整个工序进行检测，而当设计者了解并作出允许的公差以用于工厂模具生产或将其用于生产的操作实践中，这样就可以得到最佳的效果。
这些现在的计算方式已使用了很长的时间，其公式和指南也是基于经验的数据公式，当与“让我们来试试吧”这样的方法相比较，这些结果还是成功的。
在以下所述的方法中，对有些方法试图用最简洁的方式来进行叙述，这些方法在过去需要用大量的时间和精力来完成。不管采用何种方式，这些技术都已证实是有效的，而且，如果仔细并完整地进行完成，其效果更佳。应该尽量去获得那些欠缺的信息，如铸件质量要求的详细说明或机械性能信息等，然后把浇口设计象做工程方案一样彻底地完成，这种方法可能在开始会花更多的成本，但从长期的各种成本来看，已充分证明会更加便宜。以试验或过失策略来进行操作，其花费是昂贵的，而且有可能永远不会达到无废品和操作效率的目标。
在质量上小的改进对于当今这个市场来讲是非常重要的。老的方法可能会有5-10%的报废率，这对于以前的市场可能已经足够了，然而，在当今的这个市场更为困难，在利润更小的情况下，为了赚到利润，允许有操作失误的空间就更小了。旧的方式已经没办法去减少这种损失，而想在当今的市场上生存和成功，就需要更好的浇口设计。
有的人不相信我们在未进行会花费大量的金钱的昂贵试验和误差模具开发以前是不可能达到一个很低的报废率的，然而，那些公司在跟踪其开发的模具时，会发现那些来自焊接，重新切割浇口和浇道费用的真实成本与在工程成本中做一个适当的浇口设计的费用来比并不便宜。
第一次浇口设计应该是永久的或最终的设计，尽管这一目标并不是百分之百的成功，如果按照NADCA的公式和指南，在设备完好，工序控制良好，且模具的位置恰当的情况下，大多数的设计都应该能够达到这样的目标。
良好的浇口设计步骤
以下的步骤属于良好的浇口设计步骤：
1. 确认铸件的质量要求。良好的浇口设计是从对顾客要求的理解开始的。
2. 确认预期的流型以及内外浇口的位置。目测模具的金属流流向并确认预期的液流角。
3. 确认分型面的数量、型腔的充型时间、以及各个分型面的金属流速与对整个铸件的金属流速。
4. 确认预期加工机械生产的生产过程中对部件的限制——快速喷射的速度，柱塞的尺寸，以及铸件的压力。有哪些可
供选择的柱塞口，压力，以及快速流向的速度？已定的加工机械能不能得到期望的流速和压力。
5. 对每一铸件的分型面，确认其流速，内浇口速度，液流角，实际的内浇口面积，内浇口的长度和厚度。检查雾化流，检
查整个铸件的结果并对照工序限制，重新进行分析直到得到满意的结果。
6. 如果有要求，对内浇口作分析。
7. 设计用于支持内浇口返回注入口的浇道系统。
8. 设计排气口和溢流口。
9. 如果将预期的设计输入模拟软件并对其进行精调，其模拟的模具应能展示我们在第二步中不能目测的流向模式，热或冷
的面积，以及多孔区域。
NADCA 浇口手册
浇口设计流程图
给浇口定位
铸件控制
加工机械控制 绘制加工机械PQ 2 图
确认型腔充型时间"t"
将浇口划分为多个浇口分型面
计算金属流速 确定每个分型的体积
绘制加工机械PQ 2示意图
选择浇口速度， Gv 区定浇口壁厚“T”
选择浇口区域
使用 PQ2的轮廓图， 用
G a 来代替C d
计算浇口面积
G a 采用G r 与G1
否 否
雾化流?
是
确定喷射速度规范
分配浇口区域
浇口完成
浇口设计流程图
给浇口定位
铸件控制
加工机械控制 绘制加工机械PQ 2 图
确认型腔充型时间"t"
将浇口划分为多个浇口分型面
计算金属流速 确定每个分型的体积
绘制加工机械PQ 2示意图
选择浇口速度， Gv 区定浇口壁厚“T”
选择浇口区域
使用 PQ2的轮廓图， 用
G a 来代替C d
计算浇口面积
G a 采用G r 与G1
否 否
雾化流?
是
确定喷射速度规范
分配浇口区域
浇口完成
第一章
第一步——确认铸件的质量要求
质量规格
设计者需要了解客户的铸件质量规格，且该部件的功能如何，完成后产品应该是怎样——电镀质量，不得有冷流或只有一点冷流？孔隙有多重要——渗漏试验，一些确定的区域是可以有孔隙的还是没有孔隙的这方面的要求？该部件会如何运用到产品上？在图纸上应突出哪些关键特征？
为了开发一个良好的浇口设计，提供尽量多的和完整的铸件规格是相当重要的。在许多的情况下，顾客在压铸这一方面并不是行家，他们经常指望能从模具生产商那里获得指导。理想的情况是，模具生产商与顾客一起努力来优化设计和质量规格，以降低成本。设计中使用故障模式效果分析（FMEA）是非常有效的，并且这一方法应该在所有的模具生产中进行使用。故障模式效果分析变化经常用来改良模具的设计，而且对模具的应用同样进行了要求。旧的方法如“把设计交给他人做”的方式迫使模具生产商要做出假设，这有可能会导致他们开发出一个局部优化的浇口设计，进而导致生产出局部优化但报废率高的产品，以及误解等问题的产生。
有时，质量规格对于模具生产商来讲是非常重要的，但可能顾客看来却觉得是无关紧要的。例如，一个改良的表面处理要求，或加工机械要求的孔隙性的改变，这些都有可能会导致浇口设计的改变。如果这些问题在模具制造完毕，以及下了许多不能改变的决定之后才发现，那对于每一个相关的人来说，这些变化将会是非常昂贵的。由此看来，模具生产商有责任去问那些适当的问题。
在模具的生产过程中有两个主要的问题——表面处理和孔隙要求，以下是设计师在设计时对质量要求应注意的一些考虑事项：
表面处理
表面处理对于所有的浇口设计来讲都是有必要进行考虑的一个问题，然而，表面处理的要求有的范围是很广泛的。在对表面镀铬的锌铸件产品与一个注重功能的铝件浇口设计的差别就非常大。
因为表面处理的判断是主观的，NADCA产品标准检查清单C-8-2-06可以帮助任何一个特定的部件去开发一个更为具体的标准。下一页就是这种检查清单的例子：
铸件表面处理规格
请咨询铸造供应商（与结合检查清单C-8-l ） 加工模具，SSM 及高压铸造部件的采购
本检查清单提供了简便的办法，以便采购商和铸造供应商清晰地交流并确认影响铸造部件的表面处理的重要因子。
本清单应当作为需要提交报价的部件有关详细尺寸与合金规格说明的
补充，因为清单所列因子会直接影响铸件的报价，检查清单可以复制，铸造供应商会提出任何需要解释的项目。
根据检查清单中的编号系统，数字最低的表示成本最低的项目。
影响浇口设计表面处理的四个因子——金属流型、型腔充型时间、内浇口速度、以及溢流口的尺寸，这些因子对表面处理的影响将稍后在本手册中进行论述。这里的叙述的目的是帮助设计师对表面质量要求做出计划并对表面处理要求尽快地进
NADCA C-8-2-06
检查清单
本检查清单主要用于在估计生产成本前咨询铸造供应商，请予C-8《表面处理检查清
单》一起使用。另外，有关铸件规格请参考第二节的T-2-1A 和T-2-1B 检查清单。
编号 对成本的影响 ____________
1 属于生产最经济的选择
2 需要额外的工作，可能影响成本 3-4 需要额外的工作，可能增加成本 5 自身很难进行表面处理 K
铸造嵌件
1 该铸件无嵌件
2 嵌件有要求，要求客户提供10%的超额
3 嵌件有要求，由铸造供应商提供 L 脱模线
1 未要求抛光
2 仅对图上有标注地方进行抛光
3 对所有的脱模线进行抛光（除非有说明） M 表面准备
1 未要求抛光
2 机械制的（磨光，滚筒清理等）
3 对图上有要求的部分进行抛光 N 电镀、阳极化、或其他特殊表面处理
1 仅作防护——说明：
2 装饰性油漆——说明：
3 隔离暴露保护——说明： 0
涂漆
1 重涂，仅用于防护——说明：
2 装饰点——说明：
3 有基本要求或需特殊处理： 说明： .... . p 环境因子
1 仅用于一般室内环境
2 恶劣天气下使用——说明：
3 暴露在非常化学物品下——说明： Q 铸件表面
见NADCA 指南G-6-6
1 实用等级——表面缺陷可接受，无装饰性涂料
2 功能等级——轻微的，可除去的表面缺陷，较粘的涂料
3 商用等级——可除去的表面缺陷
4 顾客等级——如上无协定，在正常的灯光下， 英尺观测距离外无明显的缺陷
5 优质级——平均表面处理值按照图纸在 倍的显微镜下按要求完成 R 特别要求
对去除毛边有特殊的要求，见检查清单C-8-1中的C 和E 项； 对包装/重量有特殊限制，见检查清单C-8-1中的J 项
*本说明中的条款和程序在第七章“质量保证”中有列明，为了对铸件报价和生产要求进行说明，出版商允许复制检查清单。
行了解。
在充型时间这一块，稍后会提供一些判断值，这将在下一章内进行论述，以下是一些指导信息。
根据加工机械的性能需求定下型腔的充型时间，但这时作出的决定应该是与“如何才算是优良的”或哪些是表面质量水平要求有关的。
在这个时候回顾表面质量问题的目的是解决部件设计师所涉及到的问题，在以后对加工质量要求进行改变有可能会涉及到加工机械的改变或重新做一个模具设计，因此这些问题都应该尽早地解决。
内部质量或对孔隙性的考虑事项
孔隙有关的问题应该确定好，以便进行浇口的设计开发，有两种最值得考虑的孔隙问题是收缩孔和气孔。
收缩孔是金属从液态转化为固态的时候由于铸造金属的收缩而引起的。在铸件内部，因为金属先是在模具中进行凝固，在固化的端部会有一些空间存留，这就是我们所说的收缩孔。它们会在铸件固化过程中产生在温度最高和最厚的部分，这样的情况多数是发生在高压抛砂的末端，如果内浇口过薄且凝固过早，则收缩孔就会在部件上出现。
收缩孔的问题在加工的过程中会暴露出来，它有可能会导致下陷，测漏试验的失败，以及裂纹，浇口系统应该容许金属流在高压下冒口的位置以解决收缩孔的问题。
模穴中残留的空气，蒸汽或挥发性润滑剂都会导致气孔的产生，而氢气孔对于铝压铸来讲是一个难题，但其它来源的气体量通常比较大，相对于氢气来讲，它所占总量的百分比是非常小的。
经常涉及到气孔问题的是加工范围，或者它有可能会在其它面上呈现出小气泡。关于气泡这个问题，浇口设计应包含开发不会导致产品漩涡或采用适当的真空熔化系统这样的金属流模式。
由此看来，对于部件的那些会影响浇口设计的策略和工艺决策的质量要求，需要尽早了解。
第二章
第二步 – 确认流型及内外浇口的位置 一般注意事项
所有的浇口设计都是从金属流开始然后到冲模结束的，金属流应该从哪里进来才是最为合理的和可利用的呢？而哪里又是最为合理且可利用来排放空气的位置呢？在孔内的金属流的流向应该怎样才不会形成障碍？什么样的设计才是最能满足质量要求的？目测金属流的设计在浇口工序中是一个关键的步骤。当金属流的设计详细说明之后，就可以为内外浇口的位置提供设计模式。
用肉眼来观察金属流：
1. 在金属流分散和热量的传出的位置，尽可能多地使用脱模线来引导金属流。
2. 在型腔内选择最短的距离。
3. 尽量将流径的分散和收敛降到最小。
铸件样品
铸造金属流的可视化示意图
目测部件的金属进给是目测金属流径的一个组成部分，以下的图表就是关于金属流用于扇形浇道的情况。
扇形金属流
扇形金属流的切向浇道
型腔
型腔 浇口长
浇口长
流道
流道
B 、
C 之间的典型
截面
A 、
B 之间的典型
截面
图中所示为金属流的角度。
一个矩形的零件的浇口可以有一个或两个切向浇道。
扇形金属流与两个切向浇道
对拐角的切割可以由扇形来或者两个切向浇道来完成。圆形的零件在选择适当的类型以预防铸件远端回流这一方面比较困难，其内浇口需要不同的深度。
扇形金属流与两个切向浇道
圆形面浇口
金属流方向
型腔边垂线
型腔
浇口区域
浇道
切向浇道1所填充的区域 切向浇道2所填充的区域 切向浇道3所填充区域
切向浇道1所填充的区域
切向浇道2所填充的区域
切向浇道3所填充的区域
铸件液流角示意图
对于可想象的金属流型来说，首要的问题是质量问题，金属流应该流向表面处理最需要的位置，或是对孔隙有要
求的位置。因此，任何有特殊质量要求的区域都应该是直流或者是尽可能地靠近浇口。
浇口的位置应该尽量位于金属流无障碍的区域，当金属流直接撞击到壁时会损失大量的能量，用调整脱模线或是
移动浇口位置的方式来避免这种冲击是值得一试的。
对于金属流型的设置，工程师应该检查浇口充型的位置，这些位置通常会怀疑可能有孔隙中的表面处理不良。为
了将零件放置于模具中，最不应该的充型位置应该是通风口或溢出口，决定充型的末端对于金属流型的设计来讲是非常重要的，这也是模拟软件一个最主要的用处。
使用型腔分型面来开发金属流型和浇口位置
金属流型和浇口位置的定义包括将铸件分成不同的分型面，当分型面金属流计划已图形化时，由扇形和切向浇道组成来进给内浇口的液流角也应该图形化了。铸件的分型面确保了关键部位或难于充型的部位定位，且分型面的金属流浇道的组成已考虑。最佳的结果通常是将分型面的数量控制在最小的范围——通常是2-4个。而每一个分型面应该有一个内浇口，且其设计应该是金属流仅从此浇口进入到该分型面。
分型面的选择应遵照以下的规则：
质量问题：如果铸件的某一部分与其余的部分有不同的质量要求，那就可以考虑作一个分型面。例如，某一部分对表面处理的质量与其余的部分相比有特别高的要求，那就可以考虑去做一个分型面。
全面的金属流计划可以在初步的模具设计图上画出来。
流径1
流径2
流径3
流径4
自流径，检查规则条纹和更薄的有可能会为金属流提供自流径的区域，同时，寻找会令金属流转向的区域，评估金属流自流径的情况。如果铸件有一个开放的区域来隔断，首先要看一下每一边的两道金属流流径的几何形态，例如：如果一边的壁厚是另一边壁厚的两倍，那么些两边就有应该分成不同的分型面。
铸件的形状：在两个区域内的壁厚完全不同的情况下，应该分型。
不同的分型面在一个分型面到另一个分型面的流径距离完全不同的情况下使用也是恰当的，考虑金属的流径，它所反映的是壁与壁之间的金属流距离。
铸件的某一部分难以充型，特别是当这部分是位于铸件的最端部时，可以将其做成一个分型面。
总之，分型面应该是与众不同的，或是由特殊的浇道来进给的，不同的壁厚，不同的流程长度，不同的质量要求，或不同的几何形状，不同的浇道都是选择分型面的典型原因。
从本质上来讲，分型面会将铸件进行划分，且在浇口分析中会作为分开的铸件来进行处理。每一个分型面都应该有一个内浇口，且会依其相对于其它的分型面的大小来进行成比例的进给。
对于每一个分型面其浇口区都应该具备同样的充型时间和同时充型的这一概念。如果分型面设计成为不同的充型时间，那么一个分型面会溢出到另一分型面从而导致漩涡和重新充型的工作，以至其充型效果差且有孔隙产生。
一个简单的追踪分型面浇口区域的方法就是做一个如下所示的表格：
每一分型面的体积乘以总的铸件内浇口的面积就可以得到分型面浇口面积。其原则是平衡分型面浇口流动区域
至分型面体积。这与生产多孔模具的浇口原理是一样的。
对铸件进行分型面划分的原因如下：
相同的浇口尺寸
成比例的浇口尺寸
左上图是同一铸件上有两个相同的浇口，该铸件分成两个分型面，左边大的分型面是右边分型面的两倍。如果充
型速度相同，右边的分型面会充型得更快一些，当它完成充型之后，金属流就会如图所示的红色箭头一样从铸件一边的后面流向另一个分型面，这就会使冷流向另一边流去，从而导致不良的充型问题产生。
右上图也是同样的铸件，但其浇口区域已经作了调整并与分型面的体积匹配。因为分型面A 的面积是分型面B 的两
倍，分型面A 的浇口也是分型面B 浇口的两倍，从而使得两个分型面的充型时间一样，金属流在分型面之间进行交叉流动的情况减到了最小。
所有分型面的充型时间应该中一样的这一概念与按比例对铸件分型面流量区域进行设计是好的浇口设计的基础。
这一概念对相同模具上的不同孔隙进行浇口设计时同样适用，其设计的目标是使得所有的孔隙充型时间都一样。在这样的情况下，在同一模具上的不同孔隙的浇口就按孔隙容量的比例来进行设计。
经验会帮助我们在铸造的时候对模具进行逻辑的分段，然而，就算是那些对那些形状复杂的模具，其分型面
的数量通常会控制在2、3或4个以内。 流型指南
以下是设置流型的一些普通规则和指南 1.
流型的分布。对于流型应该总是分布开来的，且不能总是集中在小而窄的浇口的小型喷射点上。这些小的喷射浇口对于某些孔隙控制能起到好的作用，但除非是这一小部分区域是用于孔隙控制，最好还是使用流型分布这种方式。
流型分布在内浇口外展开，这会导致浇口处更宽更薄，热量在一个大的区域内进行分布，这就允许温度控制更佳
且模具的使用寿命更长。如果采用了NADCA 中关于浇口速度的指南，薄的浇口也不会侵蚀或烧坏。尽管金属清洁和过滤包衬之后，其厚度有可能更小，但对于铝件厚度的最低要求通常是.040。尽管锌浇口可以更薄一些，但锌浇口通常是在.015 到.020之间。镁件可跟锌件是一样的，但最好是在.02 到.04之间。
在金属流从主浇道上流出时，应使用扇形和切向浇道，凿形浇道会生成一股固化粒子流，这会导致旋涡，残留的
气体产生，从而使得充型不良。宽阔的内浇口也会残留一些气体，但流型分布会驱散一些残留的气体，使得充型更佳。
分型面A 体积=2
分型面A ，体积=2
分型面B ，体积=1 分型面B ，体积 =1
分布式金属流
凿形金属流
2. 将金属流引向质量要求高的区域，对于孔隙或表面处理这些问题来说是真正的解决方式。
表面处理，如果质量决策中有一项是要求有良好的表面处理，那么将内浇口引向有良好表面处理要求的区域，浇口应尽可能靠近这些区域，且金属流应该尽可能地不阻塞。
如果脱模线的位置可选，那么对于最好的加工来讲，是将金属流引入如下所示的那些相关的区域。
表面处理良好的直接金属流
喷雾状的金属流对于良好的表面处理是最有效的，如果金属速度下降，金属流就会退出雾化的范围之外，而其表面处理就会比最佳情况要差一些。对于好的表面处理，其金属流的距离最多可为
7
英寸，然而这一距离也依赖遭遇障碍物的情况，金属温度、模具温度、浇口速度、以及铸件壁厚等。金属流在进入后遭遇到2到3次反射之后就不可能再维持一个良好的速度。
金属流的速度比普通速度高就会产生一个较佳的加工表面，然而，对于铝件来讲，过高的金属流速会导
致浇口过早侵蚀和焊接。锌和镁金属流速高会导致焊接，浇口速度应该控制在NADCA 指南中高速范围之内，但不能超过这一高速限制。
孔隙问题，缩孔在这种情况下，须将金属流引入问题区域，浇口应该更厚以延迟内浇口冻结，从而允许收缩进给有更多的时间。
从浇口至浇道的比率应该较大，这样就会产生更多的局部热量。浇道如果是呈45° 的斜坡状，就可以用来维持热量以令到内浇口不会太快就冻结。虽然这种方法可以保持浇口区域的热量，但它也降低了模具内浇口周围的使用寿命。
为了进行孔隙控制，浇口厚度的最小值应该是差不多为.080英寸（2毫米），如果需要切边，那么浇口应该更厚一点。一个厚度为.125 英寸 (3.2毫米) 的浇口通常会切边，即使是一个适当的切边或锯边的模，具有更厚的浇口也是可能的。
有意给收缩孔进给的浇口位置应该是尽量向问题区域靠近，一个小而厚的浇口可以由一个远离主浇口，比普通浇道更大的孔来进给，这种浇口的唯一目的是对收缩孔进行尽可能多的进给，而这并不能改进表面处理的状况。
通常选择的金属
流型
3. 用普通的铸件形状去引导金属流。这对于金属流在较短的路途上进行流动这一原则来说是个例外。比如，如果以上的
铸件在长的边的顶部有突起或有散热片，那么自流径就应该向散热片方向流动，而不是向短的方向流动。
在使用自流径这一方面要机警，注意可以引导金属流的厚的部分，例如，努力去设计一个可以利用自流径的金属流径。
4. 对于保持铸件壁厚的一致性，特别是对有表面处理要求的大型的平面来讲来说尤为重要。
有时，零件设计者会指定一个大而薄的部分，但会给出一个相当大的公差。比如，壁的部分有可能会达到.080英寸+/-.0I0这么大一个平面，做一个厚度为.08英寸的铸件比做一个.072英寸的铸件会容易很多，如果在壁部有规则条纹或凸纹，NADCA指南中关于壁厚和半径的叙述对金属流的目的就非常重要了。与你的模具生产商一起利用图纸上的公差能够帮助你对模具进行切割并加强铸造工序。
5. 按照NADCA压铸产品规格标准进行设计，这些标准使得铸造出来的模具的变形达到了最小值，然而，恰当的半径在判
断铸件的金属流型是否起作用这方面至关重要。
因此，为开发一个良好的流型，应该遵守在NADCA规范中具体阐述的最小圆弧范围。大的半径对于金属流流入预期的凸起或散热片这些来讲是非常有价值的，然而，有一点要小心——如果圆弧太大，裂纹就可能性会在脊底部或壁面的收缩孔处产生。
6. 在压铸过程中，速度越高，金属流中特有的矿石就会受动力的控制，这里有一系列的推论。例如，考虑到金属流在流
入一个平面顶部的散热片或凸起，金属流通常会射流经过凸起，从而到达铸件的端部，然后再回填，并如下图所示开始对凸起进行充型。
散热片在早期铸造充型的过程中就会有金属流流入，但直到整个铸造过程向端部充型加压之前可能都不会完全充型好。有时，改变其几何形态是有必要的。例如，有的模具生产商在铸造过程中加入了一个如下图所示的可使金属流偏转的偏转凸起，在散热片或凸起的底部加圆弧的做法是有帮助的，但有可能没办法解决下边右图中的全部问题。当这个成为一个问题的时候，利用真空就可以是一个非常有效的解决方式，因为残留在散热片或凸起里的气体会阻止金属流的进入。
7. 尽量避免直接在垂直的壁面或模心上浇口，金属流最终会进行热量或侵蚀检测，模具钢造成了一个底切并导致了脱模问题。
然而，如果在此处对金属流有要求，两者相比，为了得到正确的流型，在这些位置进行浇口就成了优先选项。
除非金属流撞击的角度为90°度，由于壁部的折射，金属流会趋向于向一旁或围绕铸件流动。因此，只有一部分与壁部垂直的金属流会趋向于沿着壁面向上流动。如果我们的目的不是让金属流沿着壁部向上，这样当金属流撞击角度为90°度时对浇口的设计就应该非常小心。另一个方法就是将金属流置入浇道和内浇口中以使得金属流在壁部流动。然而，这一策略要求铣表面来作为其次要的操作。
偏流装置，可以是装饰性的形状，因而它是设计的一部分
8. 避免在分型面之间金属流的混合，相邻的分型面其液流角在相遇的时候应该是一致的。相邻分型面间分叉的金属流会
造成充型区域不牢固进而导致充型不良和多孔。而相邻分型面收敛的金属流会令到该区域温度过高从而导致热量控制的问题。
9. 如果有可能，尽量让金属流不去撞击垫片凹槽。通常情况下，垫片凹槽的公差很小，而且很容易就侵蚀掉。
在底部所需最小半径为0.04至 .12 英
寸 (1 至 3 毫米)
在底部所需最小半径为0.04至 .12 英寸 (1 至 3 毫米)
金属流 金属流
10. 在模心后面或铸件的开口处的金属流分开，这就有可能会成问题，这些区域都是不良充型和多孔性的候选。如果这一点在考虑范围内，那么金属流就应该象以下简图中所表现的一样从两个方向流入。这一方法可以用在需要完美加工的镀锌铸件，或铝铸件上开大孔，需要由机床在来加工且无孔隙暴露的情况。
内浇口位置
后面的阴影部分有可能会导致表面处理不良和多孔问题
金属流从两个方向流入
一旦预期的流型确定，内浇口的位置应与关联的液流角就可以确定。注意，金属流的角度不能大于45度，稍后我们会就这个问题进行论述。
除非某一区域需要收缩充型以得到多孔性，内浇口厚度应该与宽的浇口和金属流的分布一致。为了进行切边或备
用，浇口厚度不应大于零件厚度的75%，内浇口的厚度为零件厚度的50%时，对于减少由于切边和备用所产生的变形是最佳的。如果以后使用模拟，那么模拟所得到的信息的结果是浇口位置可能会有一些改变。
外浇口、溢出口、以及排气口的位置
外浇口，溢出口以及排气口最理想的位置是可以自然地充型的模具的金属末端，这一点对于用肉眼来观察是比较困难的，因为金属流在充型腔体内时会发生偏离。另一方面，排气口在金属流型上有一个制图效果。或许一些类似的铸造在冷起动射流的金属流型能够读取，可以获得其外浇口，溢出口以及排气口的浇口系统设计能力。在铸件的最末端所预期的不良充型和多孔性对于邻近的外浇口和排气口都是有益的。
不好，金属流直接作用于密封圈槽上，不能达到型腔壁上。
与客户协商，轻微改变最低防腐要求，这样金属流可以更倒地达到型腔壁上。
第三章
第三步-确认分型面体积、型腔充型时间和型腔金属流速
分型面体积
对于现有的铸件，分型面体积可以从其锯子所锯出的分型面或每一分型面的重量来计算分型面的体积。一个分型面的体积可以用以下的公式来进行计算：
体积(立方英寸) = 重量 (镑)/密度 (镑/立方英寸)
锌
镁
铅
对于一个新铸件，最简单的确认其分型面体积的方式是用三维CAD软件来生成分型面的体积，这一方法既快又准。当浇口设计的方案运用，且铸件上这一方案接着重新分割，CAD能够使这一程序进行得又快，又有效。有了三维CAD软件和一个全面的包含内浇口、浇道、外浇口、排气口，以及许多交互运作的浇口电子数据表将会很快并有效地制作出来。通过对想法进行设计，一个近乎最佳的浇口设计就可以完成。
另一个比较花时间的确定铸件体积的办法就是用电子数据表和计算器，这一方法不仅慢，且其结果不如三维CAD 的结果准确，从而导致了浇口设计质量受损。
计划的溢出口与每一个分型面都应该包含在分型面体积内，包括溢出口体积的分型面体积称为“金属流通过浇口”
并生成一个更为保守的设计。每一个置于电子数据表内的分型面体积与计划的溢出口的总和就得到了整个铸件的体积。
型腔充型时间
型腔充型时间指的是金属流从流入型腔，直到模具充满为止的时间。金属流在流入压铸模具内的时间象是在与时间进行速度竞赛。当金属流进入到型腔内时，撞击到模用钢，它就丧失了热量且温度跟着下降，金属流必须在金属温度降到金属流不能再流动的温度并与会聚流相啮合之前就得到达型腔的各个末端。如果它在这个竞赛中失败了，那么就会造成不良充型，且铸件上会出现孔隙。当为一个新的铸件决定型腔的充型时间时，它是否应由公式，图表或历史数据来确定，还是普通的快速充型时间偏离来确定，这里有一个例外即孔隙问题和在厚实的铸件上大型进给的模心，这时快速的充型时间有可能会使得铸件质量更差。
这里所述的计算充型时间的方法所得出来的充型时间只是充型时间的最大值而不是最优值，其原因是因为不同的金属流距离和金属偏离在具体的压铸型腔下所需要的时间是不一样的。普通的方程和图表不能对具体的金属流距离和障碍物问题进行解决，因而由公式计算出来的值应该是浇口设计的上限。
假使浇口区域与分型面体积成比例，设计中一个重要的考虑是充型时间越短，则对其表面处理就越有益。一个要求加工精良的铸件就需要一个快速的充型时间，和对定型的变量剩下来的部分的工艺选择。
快速充型时间可能排气口限制，在气体穿过排气口这一点上有一个限制。有时在近代设备上的快速充型时间要求排气区域比安装在一个已知的模具上的区域要大，在这样的情况下，就应该考虑冷铁或真空系统了。这些将在排气口一章内进行论述。
虽然充型时间是影响表面处理的主要因子，但影响多孔性的问题却并不完全是充型时间所影响的。在收缩孔作为主要质量问题的情况下，充型时间只需要够快且能够得到一个平常的加工和良好的充型就可以了。事实上，一个慢速的型腔充型时间可能会对孔隙性有帮助，因为它使得更多的气体从排气口排出，并对一个固化百分比较高的进行充型。
NADCA公式包含了所有浇口设计师必须想到的影响因子，壁厚、模具温度、金属温度等，设计师在判断的实际的压铸生产中固化所占的百分比，因此计算型腔的充型值就变成了设计师的经验和对现场实践的感觉。一个从工厂的实际加工情况下所得来的的数据库与NADCA的公式联合在一起使用是非常有用的。
对公式和推荐数据的偏离应该来自于历史数据，这些数据有可能是了解一个具体的铸件最佳方式。最佳的充型时间值可能来自于做过相关零件加工的工程师，以及包含了充型时间的数据资料。当有有效的充型时间数据可用时，这些值应该代替NADCA公式值。
对于每一个浇口设计师来讲，反馈是非常重要的，每一个实际的与型腔充型时间相关的压铸结果都应该审定，它是否有效？有哪方面还做得不好？改进浇口技术是一个长期的过程，随着时间的推移，浇口设计师们无论在哪种特定的操作下，对于确定型腔的充型时间值会做得更好。
有一些铸件在充型时间上是有变化的，而另一些则不一样。然而，浇口设计师们应该给对所有的铸件都进行严肃的思考再提出型腔的充型时间，尤其是铸件需电镀或需要进行渗漏测试的情况。
J. A. Wallace (金属流和浇口研究的实际应用和计算结果- 1965) 开发了NADCA充型时间的基本公式。E, A. Herman 在他当前的版本中发表了浇口压铸模具中基本充型时间公式：
与模用钢材相关的经验常数
铸件壁厚
最大充型时间
最低金属合金流温度
内浇口处金属温度
金属流达到之前模具表面温度
金属流填充完毕时固化比例
固化单位转化因子，以百分比计算
从对公式的观察可以看出型腔充型时间是成比例的：
1. 铸件壁厚T，铸件壁越厚，所花的时间就越长；铸件壁越薄，所花的时间就越短。
2. 金属温度Tj，金属温度越高，时间就越长；金属温度越低，时间就越短。
3. 模具温度T d.，模具的温度越高，时间就越长；模具的温度越低，时间就会越短。
4. 固化百分比S.，在充型末端的固化百分比越高，其充型时间就越长；固化百分比越低，其充型时间就越短。
Ti，合金的最小流动温度是一个常数；K对于不同类型的模用钢材来讲是与其热传导性相称的一个常数。注意，NADCA的公式是不能确定金属流距离或型腔内阻碍流动的障碍物的。Ti，用于不同的充型时间公式内的值，可从以下的表格中获得：如何选择应该在公式中使用的值是浇口设计师的决定，以下是几个指导方针：
("T") 铸件壁厚，以下的方法用来计算这一值：
最小壁厚法，找出铸件上壁厚最薄的分型面，这一个方法是保守的，而且可能会导致充型时间表比要求的要短。
使用NADCA公式中关于最薄壁厚分型面的计算方式会减少型腔充型时间并增加设备的功率需求。一个非常快的充型时间可能会要求有一个快速的有可能会超过设备上限的射流速。
平均壁厚法，平均的铸件壁厚。如果铸件壁厚相当统一，且对其表面质量没有具体质量要求，那么平均铸件壁厚的方法就可以选用。然而，对壁厚不平衡的典型铸件，这一充型时间可能就会太慢从而导致薄的区域或是金属流的端部充型不良。
平均最薄壁厚法，这是推荐的方法，大多数铸件的壁厚都是不同的，而采用零件壁最薄的方法则可以发现压铸设备在金属流速情况下的不现实的负担，这可能对制造铸件并不是必须的步骤，如果铸件的厚度是不一致的，那么就应对最薄分型面的平均壁厚进行计算。
("T") 合金的最小金属流温度，该值可从图表中获得。
("T") 浇口处的温度，在冷式设备上，保温炉和内浇口之间的金属温度会下降，铝件的温度下降很少，只有25°F (14°C )，或至多70°F (39°C) ，按照不倒入的金属量，钢锭包的切向面，杯型的类型，灌注时间，喷射延迟时间，衬套和模具的温度，慢喷射速度和长度，浇道的长度和几何形状。
以下所建议的是典型操作下的温度下降值：
铝（冷式） =50°F(28°C)
锌（热式） =30 °F (17°C)
镁（冷式） =80°F(44°C)
浇口对制件的影响及位置的选择 一、浇口位置的要求： 1.外观要求(浇口痕迹, 熔接线) 2.产品功能要求 3.模具加工要求 4.产品的翘曲变形 5.浇口容不容易去除 二、对生产和功能的影响： 1.流长（Flow Length）决定射出压力，锁模力，以及产品填不填的满 流长缩短可降低射出压力及锁模力 2.浇口位置会影响保压压力 保压压力大小 保压压力是否平衡 将浇口远离产品未来受力位置（如轴承处）以避免残留应力 浇口位置必须考虑排气，以避免积风发生不要将浇口放在产品较弱处或嵌入处，以避免偏位（Core Shaft） 三、选择浇口位置的技巧 1.将浇口放置于产品最厚处，从最厚处进浇可提供较佳的充填及保压效果。 如果保压不足，较薄的区域会比较厚的区域更快凝固 避免将浇口放在厚度突然变化处，以避免迟滞现象或是短射的发生 2.可能的话，从产品中央进浇 将浇口放置于产品中央可提供等长的流长 流长的大小会影响所需的射出压力 中央进浇使得各个方向的保压压力均匀，可避免不均匀的体积收缩 3 澆口(Gate) 澆口是一條橫切面面積細小的短槽,用以連接流道與模穴.橫切面面積所以要小,目的是要獲得 以下效果: 1.模穴注不久, 澆口即冷結. 2.除水口簡易. 3.除水口完畢,僅留下少許痕跡 4.使多個模穴的填料較易控制. 5.減少填料過多現象. 1.3.1 設計澆口的方法並無硬性規定,大都是根據經驗而行,但有兩個基本要素須加以折衷考慮: 1. 澆口的橫切面面積愈大愈好,而槽道之長度則愈短愈佳,以減少塑料通過時的壓力損失. 2. 澆口須細窄,以便容易冷結及防止過量塑料倒流.故此澆口在流道中央,而它的橫切面 應盡可能成圓形.不過, 澆口的開關通常是由模件的開關來決定的. 1.3.2澆口尺寸 澆口的尺寸可由橫切面積和澆口長度定出,下列因素可決定澆口最佳尺寸: 1.膠料流動特性 2.模件之厚薄 3.注入模腔的膠料量 4.熔解溫度 5.工模溫度 1.3.3 決定澆口位置時,應緊守下列原則: 1.注入模穴各部份的膠料應盡量平均.
注塑模具设计中浇口位置和结构形式的选用 付 伟 范士娟 张 海 (华东交通大学机电工程学院,南昌 330013) 摘要 浇口直接影响注塑制品的外观、变形、成型收缩率及强度,如果选用不当,容易使注塑制品产生缺料、熔接痕、缩孔、浇口白斑、翘曲、变脆及降解等缺陷。根据注塑制品的不同特点,探讨了11种浇口形式的优缺点,进一步阐述了选用浇口类型与位置的方法及原则。 关键词 浇口 注塑模具 注塑制品 浇口亦称进料口,是连接分流道与型腔熔体的通道。浇口选择恰当与否直接关系到注塑制品能否完好、高质量地注射成型 [1] 。浇口设计包括浇口截 面形状与尺寸的确定和浇口位置的选择。关于浇口截面形状及尺寸的确定,很多教科书都有提及,这里不再重复。笔者现根据不同注塑制品的特点,比较各种类型浇口的差异,讨论浇口位置及其结构形式的选择方法和原则。 浇口位置对熔体流动前沿的形状和保压压力的效果都起着决定性的作用,因此也决定了注塑制品的强度和其它性能。对于影响确定浇口位置的因素来说,包括制品的形状、大小、壁厚、尺寸精度、外观质量及力学性能等。此外,还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口的难易程度。正确的浇口位置可以避免出现那些可以预见的问题[2-3] 。 1 浇口的类型与位置 在注塑模设计中,按浇口的结构形式和特点,常用的浇口形式有下列11种。 1.1 直浇口 即是主流道浇口,属于非限制性浇口,见图1 。 图1 直浇口 (1)优点 塑料熔体由主流道的大端直接进入型腔,因此具有流动阻力小、流程短及补给时间长等特点。这样的浇口有良好的熔体流动状态,熔体从型腔底面中心部位流向分型面,有利于排气;这种浇口形式使注塑制品和浇注系统在分型面上的投影面 积最小,模具结构紧凑,注塑机受力均匀。 (2)缺点 进料处有较大的残余应力,容易导 致注塑制品翘曲变形,同时浇口较大,去除浇口痕迹较困难且痕迹较大,影响美观,所以这类浇口多用于注射成型大中型长流程、深型腔、筒形或壳形注塑制品,尤其适合于聚碳酸酯、聚砜等高粘度塑料。另外,这种形式的浇口只适合于单型腔模具。 在设计这类浇口时,为了减小与注塑制品接触处的浇口面积,防止该处产生缩口、变形等缺陷,一方面应尽量选用较小锥度的主流道锥角(为2~4 ),另一方面应尽量减小定模板和定模座的厚度。1.2 侧浇口 国外将侧浇口称为标准浇口,见图2。侧浇口一般开设在分型面上,塑料熔体从内侧或外侧充满模具型腔,其截面形状多为矩形(扁槽),改变浇口宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可根据注塑制品的形状特征选择其位置,加工和修整方便,因此它的应用较广泛。 图2 侧浇口 (1)优点 浇口截面小,能减小浇注系统熔料 的消耗量,去除浇口容易,痕迹不明显。适合于各种形状的注塑制品,但对细长桶形注塑制品不宜采用。 (2)缺点 注塑制品和浇口不能自行分离,存在熔接痕,注塑压力损失较大,对深型腔注塑制品的排气不利。1.3 扇形浇口 扇形浇口如图3所示,一般开设在分型面上,从 收稿日期:2007 07 22
技术专栏 : 塑料射出成型模具的浇口设计 浇口(Gate)在射出成型模具的浇注系统(Feed System)中是连接流道(Runner)和型腔(Cavity)的熔胶通道。浇口设计和塑件质量有着密不可分的关系。 1. 浇口的位置和数目 1.1. 浇口位置与喷流(Jetting)的关系 浇口若能布置成冲击型浇口 -- 也就是使得进浇后的塑料熔体立刻冲击到一阻挡物(如型腔壁、芯型销等)，让塑流稳定下来，就可以减少喷流的机率。 1.2. 浇口的位置和数目与熔接线(Weld Line)的关系 熔接线是两股熔胶的波前(Melt Front)相遇后所形成的线条。就塑件的外观或是强度而言，熔接线都是负面的。 每增加一个浇口，至少要增加一条熔接线，同时还要增加一个浇口痕(Gate Mark)、较多的积风(Air Trap)以及流道的体积。所以在型腔能够如期充填的前提下，浇口的数目是愈少愈好。为了减少浇口的数目，每一浇口应在塑流力所能及的流动比之内(Flow Length to Thickness Ratio)，找出可以涵盖最大塑件面积的进浇位置。 更改浇口位置以后，能够将熔接线自敏感处移除为上策。如果熔接线无法移除，那么增加波前的熔胶温度(Melt Temperature)；或是减少两相遇波前的熔胶温度差(Melt Temperature Difference)；或是增加两波前相遇后的熔胶压力(Melt Pressure)；或是增加熔胶波前相遇时的遇合角(Meeting Angle)，都可以改善熔接线的质量。 1.3. 浇口的位置和数目与积风(Air Trap)的关系 积风是型腔内的空气和熔胶释出的气体被熔胶包围后的缺陷。积风的存在，重则导致短射(Short Shot)或焦痕(Burn Mark)，轻亦影响外观和强度。 每增加一个浇口，就会增加积风发生的机率。当塑件厚薄差异大时，如果浇口位置设置不当，就会因为跑道现象(Race Track Effect)而导致积风。 1.4. 浇口位置与迟滞效应(Hesitation Effect)的关系 迟滞效应是熔胶流到厚薄交接处的时候，由于薄处的流阻较大，而在该处阻滞不前的效应。这种效应重则产生短射，轻亦形成迟滞痕(亦即高残余应力带)。 浇口应置于距离可能发生迟滞效应的最远处，以消除或减轻迟滞。 1.5. 浇口位置与缩痕(Sink Mark)和缩孔(Void)的关系 浇口应置于厚壁处以确保补缩的塑流(Compensation Flow)能够维持得最久，厚壁处才不会因为较大的收缩，而使得缩痕和缩孔更容易发生。 1.6. 浇口位置与溢料(Flash)的关系 型腔布置和浇口开设部位应立求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。如(图一)所示，b) 的布置较之a)为合理。 1.7. 浇口位置与流动平衡(Flow Balance)的关系 就单型腔模具而言，熔胶波前于同一时间抵达型腔各末端，就叫做流动平衡。流动平衡的设计使得熔胶的压力、温度以及体积收缩率的分布比较均匀，塑件的质量较好。所以浇口位置的选择以是否达成流动平衡为准。 流动平衡与否，可以模拟充模的CAE进行确认。对浇口数目相同但是浇口位置不同的设计而言，能以最小的射压 (Injection Pressure)和锁模力(Clamp Force)充模的设计是流动最平衡的设计。
注塑模具浇口型式及选择 塑料模具的浇口是指连接分流道和性强之间的一段细短流道，是树脂注入型腔的入口。在模具中浇口的形状、数量和尺寸和位置等会对塑料件的质量产生很大影响。所以浇口的选择是塑料模具设计的关键点之一，下面通过几个方面对于浇口进行介绍。 一、浇口的主要作用有： 1、型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。 2、易于切除浇口尾料。 3、对于多腔模具，用以控制熔接痕的位置。 二、浇口的型式 浇口一般分为非限制性浇口和限制性浇口两种型式。限制性浇口又分为侧浇口、点浇口和盘环形浇口等3个系列。 2.1非限制性浇口。 非限制性浇口又叫直浇口（如图1所示）。其特点是塑料熔体直接流入型腔，压力损失小进料速度快成型较容易，对各种塑料都适用。具有传递压力好，保压补缩作用强，模具结构简单紧凑，制造方便等优点。但去除浇口困难，浇口痕迹明显；浇口附近热量集中冷凝迟缓容易产生较大的内应力，也易于产生缩坑或表面凹缩。适用于大型塑件、厚壁塑件等。 图1直浇口型式
2.2限制浇口。 型腔与分流道之间采用一端距离很短、截面很小的通道相连接，此通道称为限制性浇口，它对浇口的厚度及快速凝固等可以进行限制。限制浇口的主要类型有： 2.2.1 点浇口。 点浇口是一种截面尺寸特小的圆形浇口（如图2所示）。点浇口的特点有：1、浇口位置限制小；2、去除浇口后残留痕迹小，不影响塑件外观；3、开模时浇口可自动拉断，有利于自动化操作；4、浇口附件补料造成的应力小。缺点是：1、压力损失大，模具必须采用三板模结构，模具结构复杂，并且要有顺序分模机构，也可应用于无流道的两板模具结构。 图2 点浇口的型式 2.2.2潜伏式浇口。 潜伏式浇口是由点浇口演变而来，其分流道开设在分型面上，浇口潜入分型面下面，沿斜向进入型腔，潜伏式浇口除了具有点浇口的特点外，其进料浇口一般都在塑件的内表面或侧面隐蔽处，因此不影响塑件外观，塑件和流道分别设置推出机构，开模时浇口即被自动切断，流道凝料自动脱落。 图3 外侧潜伏式浇口
注塑模浇口位置的选择|无锡模具设计培训 模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模之后有时还需修改浇口尺寸。无论采用什么形式的浇口，其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响均很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之，如果要使塑件具有良好的性能与外表，要使塑件的成型在技术上可行、经济上合理，一定要认真考虑浇口位置的选择。一般在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺及特征、成型质量和技术要求，并综合分析塑料熔体在模内的流动特性、成型条件等因素。 下面是由无锡模具设计培训整理的设计浇口时的注意点： （1）尽量缩短流动距离 浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，这对大型塑件更为重要。 （2）浇口应开设在塑件壁最厚处 当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在塑件的薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，以致影响了熔体的流动距离，难以保证其充满整个型腔。另外从补缩的角度考虑，塑件截面最厚的部位经常是塑料熔体最晚固化的地方，若浇口开在薄壁处，则厚壁处极易因液态体积收缩得不到补缩而形成表面凹陷或真空泡。因此为保证塑料熔体的充模流动性，也为了有利于压力有效地传递和较易进行因液态体积收缩时所需的补料，一般浇口的位置应开设在塑件壁最厚处。 （3）必须尽量减少或避免熔接痕 由于成型零件或浇口位置的原因，有时塑料充填型腔时会造成两股或多股熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤其严重。一般采用直接浇口、点浇口、环形浇口等可避免熔接痕的产生。有时为了增加熔体汇合处的熔接牢度，可以在熔接处外侧设一冷料穴，使前锋冷料引入其内，以提高熔接强度。在选择浇口位置时，还应考虑熔接痕的方位对塑件质量及强度的不同影响。 （4）应有利于腔中气体的排除 要避免从容易造成气体滞留的方向开设浇口。如果这一要求出现缺料、气泡就是出现焦斑，同时熔体充填时也不顺畅，虽然有时可用排气系统来解决，但在选择浇口位置时应先行加以考虑。 （5）考虑分子定向影响 充填模具型腔期间，热塑性塑料会在熔体流动方向上呈现一定的分子取向，这将影响塑件的性能。对某一塑件而言，垂直流向和平行于流向的强度、应力开裂倾向等都是有差别的，一般在垂直于流向的方位上强度降低，容易产生应力开裂。/ （6）避免产生喷射和蠕动(蛇形流) 塑料熔体的流动主要受塑件的形状和尺寸以及浇口的位置和尺可的支配，良好的流动将保证模具型腔的均匀充填并防止形成分层。塑料溅射进入型腔可能增加表面缺陷、流线、熔体破裂及夹气，如果通过一个狭窄的浇口充填一个相对较大的型腔，这种流动影响便可能出现。 （7）在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口 一般塑件的浇口附近强度最弱。产生残余应力或残余变形的附近只能承受一般拉伸力，而无法承受弯曲和冲击力。 （8）浇口位置的选择应注意塑件外观质量 浇口的位置选择除了保证成型性能和塑件的使用性能外，还应注意外观质量，即选择在不影响塑件商品价值的部位或容易处理浇口痕迹的部位开设浇口。
熔模铸造浇注系统计算 1 熔模铸造浇注系统计算 浇注系统是熔模铸造工艺设计的重要部分。国熔模碳钢铸件居多，其浇注系统除应具有引入金属液等作用外，还要能为铸件提供必要的补缩金属液和补缩通道。目前，很多工厂熔模铸件浇注系统大小是设计人员凭经验定的，直接影响了铸件的成品率和工艺出品率。因此，有必要开展熔模铸造浇注系统计算方法的探讨。 从结构上看，熔模铸造浇注系统有直浇道-浇道、横浇道-浇道和组合式三大类。其中直浇道-浇道式又分：单一直浇道、直浇道-补缩环、多道直浇道和特种形状直浇道等形式。但在实际生产中应用最广泛的是单一直浇道浇注系统，如图1所示。 图1 单一直浇道 Fig.1 Single sprue 目前用于单一直浇道浇注系统的计算方法有： 亨金法、比例系数法、浇口杯补缩容量法、当量热节 法、浇注系统确定参考图法等。其中亨金法较全面地 考虑了影响补缩的因素；并可计算出直浇道、浇口尺 寸，以及一个浇注系统铸件组最多允许的铸件数量。
据介绍亨金法更适用于该类浇注系统。 本文就单一直浇道浇注系统计算开展研究。利用计算机对第一拖拉机股份(简称拖拉机厂)、东风汽车公司精密铸造厂(简称第二汽车制造厂)大量工艺已成熟零件的浇注系统与亨金法计算结果相比较，并对亨金法进行修正。该修正公式可供各工厂技术人员在设计浇注系统时参考。 2 亨金法简介 为使铸件获得补缩，浇口应设在铸件厚处(热节处)，以保证在金属液凝固时，浇口比铸件厚处晚凝固，而直浇道又比浇口晚冷，从而利用直浇道中金属液补缩铸件。因此，浇口截面的热模数Mg(mm)是铸件热节处的热模数Mc(mm)、直浇道截面的热模数Ms(mm)、单个铸件质量Q(g)和浇口长度Lg(mm)的函数，即Mg=f(Mc,Q,Lg,Ms) (1) 前联学者亨金用不同铸件做试验，把公式(1)中各参数关系绘成曲线后发现，它们之间的关系为各种不同方次的抛物线关系，最后归纳得到下列公式： (2) 式中Kh——比例系数，中碳钢Kh≈2。 一般工厂直浇道尺寸已标准化。利用式(2)可
浇注系统的计算 浇注速度随压头的增长而变化。例如：内浇口的面积为100m㎡,压头为100mm,浇注时速度为1Kg/Sec,而当压头为400mm时，内浇口的面积仍为100m㎡，浇注速度就为2Kg/Sec.这种较高的浇注速度是造成铸造缺陷特别是垂直型腔的下半部的重要原因。 ㈠ V= 2gh V：铁水的流速 g:加速度 H:预定压头 这公式是在理想状态下的结果，没有考虑到在流动过程中由于摩擦造成的能量损失和黏度的变化。 损失因素： 当考虑在浇注系统中的能量损失时，一个影响因素应当介绍一下。损失系数m，用来描述在浇注系统中速度或流速的减少，影响因素主要有两个方面，①在浇注系统和铸型中能量的损失，有时由于气压（在型腔中的）或铁水引入型腔的方式的错误；②铁水的黏度的变化（这种变化主要由于铁水的成分、浇注温度和金属的种类） 浇注系统的形状，主要是内浇口的形状对损失系数的影响见图1，同样的面积内浇口厚度不同流动中的损失也不同，内浇口越厚，损失越小。
损失系数m是一个典型的经验数据，可以预定一用于浇注系统的计算，预 定的m在以后的流动实验中将被修正。 当考虑到m时公式㈠将被修正为：V=m 2gH ㈡ 流速 W 的概念是指在一段时间内经过浇道的铁水的公斤重量。 ω= G/T ㈢ ω也可以表达为 W= ρ * F * V V 流过浇道的速度 F 浇道的截面积 G/T= ρ * F* V F=------------------------ 对于铁水：ρ=6.89*10 Kg/mm g =9810 mm/Sec F= 1036*G/T*m* H ㈣ 只有对于理想运动状态才没有损失，在任何真实运动中都存在损失系数是 0---1之间的分数，损失系数越大损失越小。在水力系统中，如浇注系统中存在 损失，由损失系数来表示，表 1 给出了不同损失系数的流动损失（在浇注 系统中）： m 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 % 11 25 43 67 100 150 233 400 占无摩擦流动的百分比 1/9 2/8 3/7 4/6 5/5 6/4 7/3 8/2 2．金属液在浇注系统中的流动： 静态的流层、平稳的流动只能在以下条件下实现。 ⅰ、系统被液态所填满，没有气体的充填。静压头高度是固定的（铁水高
不正确的浇口位置 浇口位置对流动熔料前沿的形状和保压压力的效果都起着决定性作用，因此也决定了模制零 件的强度和其它性能。 鉴于浇口的位置通常是同注塑零件设计人员和模具设计人员指定的，因此本文特别为这些人 员而撰写。不过，注塑加工厂商也应从计划阶段开始参与，以避免出现那些可以预见的问题。浇口位置不当可能导致的不利影响 半晶质工程聚合物制成的零件即使设计正确，但如果浇口位置不正确，其性能也可能遭到破 坏。无论是增强型树脂还是非增强型树脂，以下症状都明显说明了其性能受到影响：流动熔 料前沿形状导致的熔合线和空气气穴都可能影响零件的外观，特别是增强纤维材料，其机械 性能将会受到影向。更改加工条件对这些影响也是无济于事。 如果浇口设在模制件的较薄部分，厚壁的部分会形成收缩痕迹和空隙。尽管厚壁部分需要更 长的保压时间，但由于材料在薄壁部分结晶较快(图1)，厚壁部分将不再有熔料供应。结果 是，除了会产生光学和机械问题之外，还会在厚壁区域增大收缩量，在非增强型塑料中甚至 会导致翘曲变形。 如果浇口过少并且位置不当，熔料的流动距离可能过长以及注射填充压力过高。若模具锁定 力不足，或者所使用的聚合物粘度低并且结晶速度过慢，这种情况可能导致飞边的增加。 另外，加工工艺“窗口”受到很大限制，因此不再能够通过模制条件微调误差。
最佳浇口位置建议 ★必须将浇口设计在壁厚最大的区域。 ★浇口不能设在高应力区域附近。 ★对于长零件，特别是增强型配混料，如电动机可能，应该沿纵向而不是沿横向或在中心设置浇口。 ★如果在两个或以上的型腔，零件和浇口应与沿注道对称布置。 ★轴向对称零件，例如齿轮、盘、叶片等，最好使用隔板浇口并且应在中心设置浇口，或者在三板模具上设多个浇口，以获得良好的实际流动特性。 ★有一体式铰接的零件在布置浇口时，应使熔合线远离铰接点。在任何情况下。都应避免将熔料停止流动部分设计在铰接点附近。 ★杯形零件(例如小壳体、电容器杯等)的浇口应设计在底座附近，以避免产生空气气穴。 ★对于管形零件，应使熔料首先填充一端的圆周，然后再填充管本身的全长部分。这样，可使熔料流动前沿避免产生不对称形状。 ★在塑孔栓、熔出型芯和其它金属镶嵌件周围镶嵌模塑时，熔化的树脂应能够在镶嵌件周围流动，以尽可能减少镶嵌件位置的不准确。 ★对于不可见缺陷(例如浇口痕迹)的外露表面，可以将浇口设在内部，用遂道式浇口供料至弹出销上。 ★在复杂的零件及具有不同形状的多型腔模具上，浇口位置应尽可能使熔料流动前沿在填充过程中避免产生短暂停止。 这些建议显然并不能函盖所有应用情况，在实际情况中总是要妥协以求得平衡，这取决于具体模制工艺的复杂程度。不过，应在计划阶段就尽可能深入地考虑我们的上述建议。模拟模具填充试验对该情况极为有帮助，应尽可能采用。
浇口分类设计规范 浇口的种类大致分为以下：直浇口、侧浇口（侧浇口、扇形浇口）、搭底浇口、平缝浇口（内环形浇口、外环形）、针点浇口、潜浇口（表面潜浇口、顶杆式潜浇口、平板式零件潜浇口、香蕉潜浇口）。 一、直浇口 注： 1、d1必须满足注塑机的要求，浇道单边斜度最少1°。 2、浇道单边斜度最少1°。 3、d2在满足注塑的条件下在越小越好。 4、L越小越好，可以用加长喷嘴减短流道。 二、侧浇口 1、浇口尺寸计算方法：
h=nt w=(3-10)h L= （0.8-1.5 ） A=(20-30)° L1=0.5 -1 其中n 为常数，根据塑料的不同而不同 2、侧浇口自动脱浇口设计 侧浇口在一般设计是不能自动脱浇口的，如果把产品与流道 设计成不同时间顶出，便可以实现自动脱浇口的效果。 三、搭底浇口 搭底浇口是侧浇口的改良，适合某种特定形状的产品。 1）、在侧面不允许有浇口的情况下； 2）、避免有流纹的现象； 倒扣
3）除硬质PVC外，适合绝大多数产品。 注： h=nt w=(3-10)h L=0.8-1.5 四、扇形浇口 扇形浇口是侧浇口的改良，它的宽度随深度的减少而增加。 1）、适合于大型平板类形状产品 2）、塑料流入型腔呈扁平状，减少流纹及夹水纹的产生。 3）、适合除硬质PVC外的任何塑料，本公司PMMA产品
五、平缝式浇口 此尺寸参照侧浇口，以加强浇口处应力，便于断口整齐及近浇口的乱流现象。
六、针点浇口 1）针点浇口在脱模时能够把产品和流道自动分离开，因儿勿须后处理。
2）进胶点处形状的三中形式： 以上三种形式根据产品的实际要求选择。 七、潜浇口 1、表面潜浇口 ` 2 6.5 3 m m 潜定模潜动模
浇口位置的选择 浇口位置与数目对塑件质量的影响较大，选择浇口位置时应遵循如下原则： 1、避免塑件上产生缺陷 如果浇口的尺寸比较小，同时正对着一个宽度和厚度都比较大的型腔空间，则高速的塑料熔体通过浇口注入型腔时，因受到很高的剪切应力，将产生喷射和蠕动（蛇纹）等熔体破裂现象。 有两种办法克服喷射现象，一是加大浇口断面尺寸，降低熔体流速，从而避免产生喷射；二是采用冲击型浇口（附耳式浇口）。 2、浇口应开设在塑件截面最厚处 当塑件壁厚相差较大时，在避免喷射的前提下浇口应开设在塑件截面最厚处（远离薄壁部位）,以利于熔体流动、排气和补料，避免塑件产生缩孔、缺胶或表面凹陷。 3、有利于塑料熔体流动 当塑件上有加强筋时，可利用加强筋作为改善熔体流动的通道（沿加强筋方向流动）。 4、有利于型腔排气 在浇口位置确定后，应在型腔最后充满处或远离 浇口的部位，开设排气槽或利用分型面、顶杆间隙等 模内活动部分的间隙排气。 5、考虑塑件受力状况 通常浇口位置不能设置在塑件承受弯曲负荷或受冲击力的部位；由于塑件浇口附近残余应力大、强度较差，一般只能承受拉应力，而不能承受弯曲应力和冲击力。 熔体 熔体 不良设计 较佳设计
6、增加熔接痕牢度 塑料熔体在型腔内的汇合处常会形成熔接痕，导致该处强度降低，浇口位置和数量决定着熔接痕的数量及位置，因此正确选择浇口形式、位置及数量十分重要。浇口数量增多，熔接痕增多；当流程不长时，不必开设多个浇口，将轮辐式浇口改为盘形浇口，可以消除熔接痕。此外，还应重视熔接痕的位置，为了增加熔接痕牢度，可以在熔接痕处的外侧开设冷料井，使前锋冷料溢出；对大型框架形塑件，可以增设过渡浇口。 7、流动定向对塑件性能的影响 佳 张力 张力 夹水纹 浇口 不良 A B C E
注塑模具浇口位置的选择 浇口位置与数目对注塑加工件质盈有极大影响，在选择浇口位景时应遵循如下原则: (1)避免制件上产生喷射等缺陷浇口的尺寸比较小，如果正对着一个宽度和厚度都比较大的充填空间，则高速的塑料熔体通过浇口注人型腔时，将受到很高的剪切应力，会产生喷射和蠕动(蛇形流)等现象，形成塑料制品内部和表面的缺陷。同时喷射还会使型腔内空气难以排除，造成注塑加工件内有空气泡，甚至在某角落出现焦痕。避免喷射有两种方法，一是加大浇口截面尺寸，降低熔体流速;二是采用冲击型浇口，改善塑料熔体流动状况。 (2)浇口应开设在注塑加工件截面最厚处当注塑加工件壁厚相差较大时，在避免喷射的前提下，浇口开设在注塑加工件截面最厚处，以利于熔体流动、排气和补料，避免产生缩孔或表面凹陷。 (3)有利于塑料熔体流动当注塑加工件上有加强筋时，可利用加强筋作为改普流动的通道(沿加强筋方向流动)，防止注不满。 (4)有利于型腔排气在浇口位置确定后，应在型腔最后充填处或远离浇口的部位，开设排气槽;或利用分型面、推杆间隙等模内的活动部分排气。图6-19为一盖形注塑加工件，四周壁厚，顶部壁薄，若采用侧浇口，则顶部最后填完，易形成封闭气囊，如图6-19 (a)所示，留下明显的熔接痕或焦痕，改进的办法有增加制品顶部的厚度图6-19 (b)，改变浇口的位v图6-19 (c)。 (5)考虑塑件使用时的载荷状况(受力状况)通常浇口位置不能设置在塑件承受弯曲载荷或受冲击力的部位，原因在于塑件浇口附近残余应力大、强度差，一般能承受拉应力，不能承受弯曲应力和冲击力。 (6)减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度塑料熔体流动前沿的汇合处常会形成熔接痕，导致该处强度降低。浇口位置和数量决定着熔接痕的数量及位置，一般说来，浇口数增多，熔接痕增多。当流程不长时，不必开设多个浇口。将轮辐式浇口改为盘形浇口，可以消除熔接痕。此外.还应重视熔接痕的方位，图6-20 (a)中，熔接线与小孔在一个方位，大大降低了制品的强度，相比之下，图6-20 (b)浇口位置较为合理。 (7)考虑分子取向对塑件性能的影响塑料熔体在型腔内流动产生流动取向，并有一部分保留在塑件内，使塑件具有各向异性，设计时应考虑分子取向的影响。图6-21是一个口部带有金属嵌件的聚苯乙烯杯子。当浇口开设在A处时，分子取向方向与周向应力方向垂直，杯子容易产生应力裂纹;当浇口开设在B处时，分子定向方向与周向应力方向一致，则应力开裂现象大大减少。在特殊悄况下，如聚丙烯铰链盒，铰链处要经受住几千万次的弯折.则要求该处要充分利用分子取向。 (8)考虑浇口位里和数目.对塑件成型尺寸的影响平板形塑件翘曲变形的原因在于垂直和平形于流动方向上的收缩率不同而致。如改用多点浇口或平缝式浇口，则可有效地克服这种翘曲变形。 对于大型圆盘形或箱式壳体塑件，通常采用多点浇口，以减少翘曲变形。如用30%玻璃纤维增强的PBTP
怎样选择浇口的位置? 浇口的位置对制品质量有直接影响，在确定浇口位置时需遵守以下几个原则。 1、浇口应尽量开设在塑件截面最厚处，这样，浇口处冷却较慢，有利于熔料通过浇口往型腔中补料，故不易出现凹陷等缺陷。 2、浇口的位置应使熔料的流程最短、流向变化最小，能量损失最小，一般浇口处于塑件中心处效果较好。 3、浇口的位置应有利于型腔内气体的排出。若进入型腔的熔料过早地封闭了排气系统，会使型腔中的气体难以排出，以至影响制品质量，这时，应在熔料到达型腔的最后位置开设排气槽，以利排气。 4、浇口位置应开设在正对型腔壁或粗大型芯的位置，使高速熔料流直接冲击在型腔或型芯壁上，从而改变流向、降低流速，平稳地充满型腔，可消除塑件上明显的熔接痕，避免熔体出现破裂。 5、浇口的数量切忌过多，若从几个浇口进入型腔，产生熔接痕的可能性会大大增加，如无特殊需要，不要设置两个以上浇口。 6、浇口位置应使熔料流从主流道到型腔各处的流程相同或相近，以减少熔接痕的产生。 7、对于有型芯或嵌件的塑件，特别是有细长型芯的筒形塑件，应避免偏心进料，以防型芯弯曲或嵌件移位。 8、浇口的位置应避免引起熔体断裂的现象，当小浇口正对着宽度和厚度很大的型腔时，高速熔料流通过浇口会受到很高的剪切应力，由此产生喷射和蠕动等熔体断裂现象。而喷射的熔体易造成折叠，使制品上产生波纹痕迹。 9、塑料熔体在通过浇口高速射入型腔时，会产生定向作用，浇口位置应尽量避免高分子的定向作用产生的不利影响，而应利用这种定向作用对塑件产生有利影响。 10、在确定一种模具的浇口位置和数量时，须校核流动比，以保证熔体能充满型腔，流动比是由总流动通道长度与总流动通道厚度之比来确定。其充许值随熔体的性质、温度、注射压力等不同而变化。 11、对于平板类塑件，由于它易于产生翘曲，变形，这是因为它在各方向上的收缩率不一致而引起，若采用多点浇口，效果要好得多。 12、对于框架式塑件，可按对角设置浇口，可改善因收缩引起的塑件变形。 13、对于圆环形塑件，浇口应安置在切向，可减少熔接痕，提高熔接部位强度，并有利排气。 14、对于壁厚不均匀的塑件，浇口位置应尽量保持流程一致。避免产生涡流。 15、对于壳体塑件，可采用中心全面进料的浇口布置，可减少熔接痕。 16、对于罩形、细长筒形、薄壁形塑件，为防止缺料，可设置多个浇点，并设置工艺筋。 上述浇口位置的选择原则，在应用时可能会产生矛盾，这时需根据实际情况灵活处理。什么是直浇口，其特点和应用如何？ 直浇口，又叫中心浇口、直接浇口、大浇口，其结构形式，它一般处于塑件中心，在多型腔模具中又叫进料口，在单型腔模具中，熔体可直接进入型腔。 一、直浇口的优点 1、熔体从喷嘴直接通过浇口进入型腔，流程最短，进料速度快，成型效果好。 2、直浇口的截面一般较大，因此，压力和热量损失都较小，保压补缩作用强。 3、模具结构简单，易于制造，成本较低。 二、直浇口的缺点 1、直浇口的截面积大，将浇口去除较困难，且浇口去除后痕迹明显，影响制品美观。 2、浇口部位熔体多，热量集中，冷却后内应力大，易产生气孔及缩孔缺陷。
第8 章最佳浇口位置和流道平衡分析实例在moldflow中，系统从产品上进浇点开始分析熔融塑胶在型腔内部的流动行为。熔融塑胶在型腔内的流动形态在很大程度上决定了产品的成型质量。在产品造型和成型材料已定的情况下，合理的进浇位置是决定熔融塑胶在型腔内流动形态的关键因素。如果要成型质量上乘的产品，就必须在产品上选择最佳进浇位置。最佳进浇位置可以保证平衡的流动路径和均衡的压力分布。合理地选择浇口的数量与位置可以使注射压力和保压压力有效传递，达到预期的产品成型效果。 当一副模具同时成型几个形状和尺寸不同的产品时，浇注系统的尺寸就很难控制，容易出现模穴之间填充不平衡、个别型腔过保压、产品残余应力过大等问题。这时可以通过moldflow 的“流道平衡”分析功能优化流道的尺寸，保证各个型腔同时完成填充，同时使流道的尺寸最小化，节约塑胶原料成本。 8.1 最佳浇口位置分析 最佳浇口位置分析可以找出产品上最佳进浇位置。如果产品上没有设定进浇点，在已定塑胶材料的情况下，最佳浇口位置分析会产生一个最佳进浇位置；如果产品上需要两个或几个浇口，在给定塑胶材料的情况下，最佳浇口位置分析会多个最佳进浇位置，以满足产品整体填充平衡。 最佳浇口位置分析设置过程如下： 1. 选择成型工艺。点击案例浏览区“分析”按钮，点击“设置成型工艺”中“热塑性注塑成型”。 2. 点击菜单栏“分析”按钮，点击“设置分析顺序”中“浇口位置”，或直接点 击案例浏览区“设置分析顺序”指令按钮
验”的分析。点击“确定”，分析正式开始。勾选案例浏览区中“日志”，用鼠标将主窗口下边缘向上拖动直到顶部，查看屏幕输出结果。 8.2 最佳浇口位置分析结果解析 图 8-2 最佳进浇位置显示 勾选，在主窗口显示产品模型。红色区域为最佳进浇位置， 相比之下，其它颜色区域进浇合理性均低于红色区域，其中蓝色区域进浇合理性最差，如图8-2 所示。在案例浏览区点击“工艺”，将主窗口下边缘向上拖动，在屏幕结果输出中查看经系统得出的最佳进浇点，如8-3所示，显示本产品的最佳进浇点在节点N9560附近。 图 8-3 最佳进浇点 查看最佳进浇点位置，点击“建模”工具条上“查询实体”按钮
注塑部产品质量控制要求 浇口位置与数目对塑件质量的影响较大，选择浇口位置时应遵循如下原则： 1、避免塑件上产生缺陷 如果浇口的尺寸比较小，同时正对着一个宽度和厚度都比较大的型腔空间，则高速的塑料熔体通过浇口注入型腔时，因受到很高的剪切应力，将产生喷射和蠕动（蛇纹）等熔体破裂现象。 有两种办法克服喷射现象，一是加大浇口断面尺寸，降低熔体流速，从而避免产生喷射；二是采用冲击型浇口（附耳式浇口）。 2、浇口应开设在塑件截面最厚处 当塑件壁厚相差较大时，在避免喷射的前提下浇口应开设在塑件截面最厚处（远离薄壁部位）,以利于熔体流动、排气和补料，避免塑件产生缩孔、缺胶或表面凹陷。 3、有利于塑料熔体流动 当塑件上有加强筋时，可利用加强筋作为改善熔体流动的通道（沿加强筋方向流动）。 4、有利于型腔排气 在浇口位置确定后，应在型腔最后充满处或远离浇口的部位，开设排气槽或利用分型面、顶杆间隙等模内活动部分的间隙排气。 5、考虑塑件受力状况 通常浇口位置不能设置在塑件承受弯曲负荷或受冲击力的部位；由于塑件浇口附近残余应力大、强度较差，一般只能承受拉应力，而不能承受弯曲应力和冲击力。 6、增加熔接痕牢度 塑料熔体在型腔内的汇合处常会形成熔接痕，导致该处强度降低，浇口位置和数量决定着熔接痕的数量及位置，因此正确选择浇口形式、位置及数量十分重要。浇口数量增多，熔
接痕增多；当流程不长时，不必开设多个浇口，将轮辐式浇口改为盘形浇口，可以消除熔接痕。此外，还应重视熔接痕的位置，为了增加熔接痕牢度，可以在熔接痕处的外侧开设冷料井，使前锋冷料溢出；对大型框架形塑件，可以增设过渡浇口。 7、流动定向对塑件性能的影响 由于塑料熔体在型腔内流动充模，会造成大分子流动定向，并且总会有一部分保留在塑件内，这就造成塑件各向异性，这是塑件翘曲变形、应力开裂的根本原因。 对于大型平板形塑件，若仅采用一个中心浇口或一个侧浇口，都会造成塑件翘曲变形，若改用多点浇口或平缝式浇口，则可有效地克服这种翘曲变形；平板形塑件翘曲变形的原因在于垂直和平行于流动方向上的收缩率不同所致。 8、浇口位置和数目对塑件变形的影响 对于大型圆盘形或箱式壳体形塑件，通常采用多点浇口，浇口的位置和数目不同，塑件的翘曲变形情况也不一致。 9、校核流长比 确定大型塑件的浇口位置时，须校核流长比，以保证塑料熔体能充满整个型腔；流长比由塑件流道的长度L与厚度T之比来确定。 流长比的允许值随塑料熔体的流动性/模具温度/熔料温度/注射速度/压力等的不同而变
铸造业浇注系统的计算 1.浇注系统的计算 1.1.奥藏---迪台尔特公式 根据流体力学的白努利方程式可以导出如下的浇注系统的液流的式子： v= G/(γ*F*t)=μ*√(2*g*H) ------------------------------------（1） 其中：v 流速单位cm/s （计算时可以按最小截面积的流速） G铸件质量（重量）单位kg F截面积单位cm2 （计算时可以按最小截面积） t浇注时间单位s g重力加速度981cm/s2 H平均压力头单位cm（取值计算见后） γ 金属液体的密度单位kg/cm3 铸铁γ=7.0 铸钢γ=7.3 μ 由铸件壁厚和结构以及浇道等因素引起的金属液体流速损耗系数，复杂铸铁件可取为0.34 对于铸钢件根据不同的铸型μ=0.25----0.50 湿型取小值，干型取大值，阻力大取小值，阻力小取大值。 由（1）式，得 F=G/(γ*t*μ*√(2*g*H)) -----------------------------------------(2) 设y=γ*μ*√(2*g) 则F=G/(y *t*√H) ---------------------------------------------------(3) 此公式的各种变形铸造书中常称作奥藏---迪台尔特公式。是各种铸造书中引用最多的浇注系统的计算公式。 系数y的取值： 对特定的金属液和特定类型的铸件（如壁厚等）和特定的生产工艺，可视为常数，具体数值可从试验中，通过记录浇注时间反求y的平均值作为今后计算的常数。 如，一拖一铁厂的原二线为0.18—0.22 原三四线为0.13 原一线为0.15—0.16 现在的KW线，由于砂型的紧实度特高，y=0.04左右 平均压头H的取值： 顶注为H=h 底注为H=h-c/2 从铸件中间浇注为H=h-c/4 其中h为浇口杯平面到内浇口的高度，c为铸件的高度。公式推导从略，见有关的书籍。 以上计算出的是浇注系统的最小截面积。在不同类型的浇注系统中，最小截面积的位置是不同的。封闭式浇注系统的最小截面积是内浇口，开放式浇注系统的最小截面积是直浇口，最常用的半封闭式浇注系统的最小截面积是阻流段。 奥藏--:迪台尔特公式是既有理论又有实践经验确定的系数值。是个较科学的公式，计算也很有规律。到一个新的铸造车间，最好通过实测一些铸件的浇注时间，把式子中的参数选定。 根据这个公式可以自己把常用的参数代入，造个表供本单位使用。 1.2.浇注时间的取值 浇注时间的取值受如下因素决定：铸件的重量、主要壁厚、复杂程度、铸型种类等。 下边是几个常用的确定浇注时间的公式： ①t=S*√G ?
5.2.4 浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。 浇口的设计与位置的选择恰当与否直接关系到塑件能否被完好地高质量地注射成型。 浇口可分成限制性浇口和非限制性浇口两大类。 限制性浇口的作用： 限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，通过截面积的突然变化，使分流道送来的塑料熔体产生突变的流速增加，提高剪切速率，降低粘度，使其成为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔。 对于多型腔模具，调节浇口的尺寸，还可以使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的，提高塑件质量。 限制性浇口还起着较早固化防止型腔中熔体倒流的作用。 非限制性浇口的适用范围：非限制性浇口是整个浇口系统中截面尺寸最大的部位，它主要是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。 常用的浇口可分成以下几种形式： (1)直接浇口 直接浇口又称主流道型浇口，它属于 非限制性型浇口，如图5.18所示。塑料 熔体由主流道的大端直接进入型腔，因 而具有流动阻力小、流动路程短及补缩 时间长等特点。由于注射压力直接作用 在塑件上，故容易在进料处产生较大的 残余应力而导致塑件翘曲变形。这种形 式的浇口截面大，去除浇口较困难，去 除后会留有较大的浇口痕迹，影响塑件 的美观。这类浇口大多用于注射成型大、 中型长流程深型腔筒形或壳形塑件，尤 其适合于如聚碳酸脂、聚砜等高粘度塑料。另外，这种形式的浇口只适于单型腔模具。 在设计直接浇口时，为了减小与塑件接触处的浇口面积，防止该处产生缩孔、变形等缺陷，一方面应尽量选用较小锥度的主流道锥角α (α=2°~ 4°)，另一方面尽量减小定模板和定模座板的厚度。
直接浇口的浇注系统有着良好的熔体流动状态，塑料熔体从型腔底面中心部位流向分型面，有利于消除深型腔处气体不易排出的缺点，使排气通畅。这样的浇口形式，使塑件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧凑，注射机受力均匀。 (2) 中心浇口 当筒类或壳类塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔时，内浇口就开设在该孔口处，同时中心设置分流锥，这种类型的浇口称中心浇口，如图5.19所示。中心浇口实际上是直接浇口的一种特殊形式，它具有直接浇口的一系列的优点，而克服了直接浇口易产生的缩孔、变形等缺陷。中心浇口其实也是端面进料的环形浇口(下面介绍)。 图5.19 中心浇口的形式 在设计时，环形的厚度一般不小于0.5 mm。当进料口环形的面积大于主流道小端面积时，浇口为非限制性型浇口；反之，则浇口为限制性型浇口。
浇口类型 选择浇口类型和选择最佳的浇口尺寸以及浇口位置一样重要。浇口类型可分为人工和自动去除式浇口。 人工去除式浇口 人工去除式浇口主要是指那些要求操作者在进行制件再加工时将其与流道分离。使用人工去除式浇口的原因有： ?浇口体积过大，以至于当模具打开时无法从制件处剪切。 ?一些剪切敏感的材料（如PVC）不能存在高剪切率，从而不能应用自动去除式浇口设计。 ?在穿过较宽处的时候，为了保证流动分布的同时性，以达到特定的分子纤维排列，通常不使用自动浇口去除方式。 型腔的人工去除式浇口类型包括： ?注道式浇口 ?边缘浇口 ?凸片浇口 ?重叠式浇口 ?扇形浇口 ?薄膜浇口 ?隔膜浇口 ?外环浇口 ?轮辐或多点浇口 自动去除式浇口 自动去除式浇口的特点是，在打开制模模具顶出制件的过程中，可以切断或剪切浇口。自动去除式浇口应用于： ?避免在再加工时去除浇口 ?保持所有顶出的周期时间一致 ?浇口残留最小化 自动去除式浇口包括： ?针点浇口 ?潜入式（隧道式）浇口 ?热流道浇口 阀门浇口 注道浇口
推荐这种浇口应用于单型腔模具或要求对称充填的制件。这种类型的浇口适合于较大壁厚处，这 样保压压力将更为有效。较短的浇口最好，这样模具充填更为快速，且压力损失较低。浇口另一 侧需配备一个冷料井。使用这种浇口的劣势在于，流道（或注道）被修整之后，制件表面会产生 浇口痕迹。可以通过制件厚度来控制凝固，但凝固并不取决于制件厚度。一般而言，在注道浇口 附近的收缩率较低，而注道浇口处的收缩率较大。这会导致浇口附近具有较高的拉伸应力。 尺寸 起初，注道直径由机器射嘴来控制。该注道直径必须比射嘴口直径大0.5mm左右。标准注道衬套 的锥度为 2.4度，开口面向制件。因此可以通过注道长度来控制制件处附近的浇口直径，该直径 应当比该处壁厚至少大 1.5mm或约为该处壁厚的两倍。注道和制件的连结点应为放射状的，以避 免应力裂化。 ?锥角较小（最小为1度），可能导致在喷射过程中注道无法与注道衬套脱离。 ?锥度较大，造成材料浪费且冷却时间延长。 ?非标准注道锥度，更昂贵而收益很少。 边缘浇口或侧边浇口适用于具有中等厚度和较厚的部分，也可用于多型腔双板模具中。浇口位于分型面处，制件从侧边、顶部或底部进行充填。 尺寸 浇口尺寸一般为制件厚度的80%至100%，最大为3.5mm，宽度为1.0至12mm。浇口段长度不超过1.0, 0.5mm最佳。 凸片浇口一般用于扁平的薄制件，以减少型腔内的剪切应力。应用凸片浇口，在注塑成型后进行修剪，可以将浇口附近的高剪切应
注塑模具浇口型式及选择 塑料模具的浇口就是指连接分流道与性强之间的一段细短流道,就是树脂注入型腔的入口。在模具中浇口的形状、数量与尺寸与位置等会对塑料件的质量产生很大影响。所以浇口的选择就是塑料模具设计的关键点之一,下面通过几个方面对于浇口进行介绍。 一、浇口的主要作用有: 1、型腔充满后,熔体在浇口处首先凝结,防止其倒流。 2、易于切除浇口尾料。 3、对于多腔模具,用以控制熔接痕的位置。 二、浇口的型式 浇口一般分为非限制性浇口与限制性浇口两种型式。限制性浇口又分为侧浇口、点浇口与盘环形浇口等3个系列。 2、1非限制性浇口。 非限制性浇口又叫直浇口(如图1所示)。其特点就是塑料熔体直接流入型腔,压力损失小进料速度快成型较容易,对各种塑料都适用。具有传递压力好,保压补缩作用强,模具结构简单紧凑,制造方便等优点。但去除浇口困难,浇口痕迹明显;浇口附近热量集中冷凝迟缓容易产生较大的内应力,也易于产生缩坑或表面凹缩。适用于大型塑件、厚壁塑件等。 图1直浇口型式
2、2限制浇口。 型腔与分流道之间采用一端距离很短、截面很小的通道相连接,此通道称为限制性浇口,它对浇口的厚度及快速凝固等可以进行限制。限制浇口的主要类型有: 2.2.1 点浇口。 点浇口就是一种截面尺寸特小的圆形浇口(如图2所示)。点浇口的特点有:1、浇口位置限制小;2、去除浇口后残留痕迹小,不影响塑件外观;3、开模时浇口可自动拉断,有利于自动化操作;4、浇口附件补料造成的应力小。缺点就是:1、压力损失大,模具必须采用三板模结构,模具结构复杂,并且要有顺序分模机构,也可应用于无流道的两板模具结构。 图2 点浇口的型式 2.2.2潜伏式浇口。 潜伏式浇口就是由点浇口演变而来,其分流道开设在分型面上,浇口潜入分型面下面,沿斜向进入型腔,潜伏式浇口除了具有点浇口的特点外,其进料浇口一般都在塑件的内表面或侧面隐蔽处,因此不影响塑件外观,塑件与流道分别设置推出机构,开模时浇口即被自动切断,流道凝料自动脱落。 图3 外侧潜伏式浇口