1第四章浇注系统设计4.1 概述
浇注系统的功能
•使液态合金平稳充满砂型；
•阻挡夹杂物进入型腔，以免形成渣孔；
•调节铸型与铸件各部分的温度分布以控制铸件的凝固
顺序；
•起一定的补缩作用，在内浇道凝固前补给部分液态收
缩；
•让液态合金以最短的距离，最合适的时间充满型腔，
有足够的压力头，并保证金属液面在型腔内有必要的
上升速度等，以确保铸件的质量；
•充型流股不要正对冷铁和芯撑；
•合理的浇注系统应能节约金属，有利于减少冒口的体
积。
•结构简单紧凑，利于提高铸型面积的利用率，便于造
型和从铸件上清除。浇注系统的设计内容与步骤
•选择浇注系统的类型和结构；
•合理地在铸型中布置浇注系统及确定内浇道的
引入位置和个数；
•计算浇注时间和浇注系统中的最小断面积，确
定直浇道的高度（如有浇口杯则从杯中液面高
度算起）；
•按经验比例数据决定其他组元的断面积；
•大批量生产时需经过生产阶段的反复，如有不
足之处，应调整以上各项设计内容，甚至修改
工艺方案，直到合理并保证质量为止。
在砂型中流动的水力学特点
1. 型壁的多孔性、透气性和合金液的不相润湿
性，给合金液的运动以特殊边界条件；
2. 在充型过程中，合金液和铸型之间有着激烈
的热作用、机械作用和化学作用；
3. 浇注过程是不稳定流动过程；
4. 合金液在浇注系统中一般呈紊流状态；
5. 多相流动。
尽管如此，运用水力模似还是可以提供一些有
益的情况。3.2 浇注系统类型选择
3.2.1 浇注系统的组元
2•作用：用来承受来自浇包的金属液流并引
入直浇道，防止过浇而溢出；
•避免流股直冲直浇道，减少液流对铸型的
冲击；
•有一定的挡渣作用；
•当砂箱高度低、压头不够时，又可用以增
加金属液的静压头。①浇口杯
•漏斗形浇口杯：结构简单，制作方便，容积小，消耗
金属液少；只能用来接纳和缓冲浇注的金属流股，挡
渣能力小；主要用在小型铸铁件及铸钢件，广泛用于
机器造型。漏斗口的直径应该比直浇道大一倍以上。
可用带滤网的漏斗形浇口杯。
•池盆形浇口杯：挡渣作用明显，但是制作程
[键入文字]
3.4 浇注系统的设计
（1）设计浇注系统时应考虑下列有关因素：
1）塑料成型特性
2）模具成型塑件的型腔数
3）塑件大小及形状
4）塑件外观
5）注射机安装模板的大小
6）成型效率
7）冷料
（2）浇注系统的设计应遵循以下原则
1）适应塑料的成型工艺性能；
2）能保证塑件的质量（顺利充型、补料、压力传递、排气、不产生喷射)；
3）尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度；
4）尽可能做到同步填充
5）合理的冲模流程（流动距离比的校核，尽量采用较短的流程充满型腔）；
3.4.1 主流道截面设计
主流道固化时间要求：考虑到在注射过程中，为了能充分保压及补缩，主流道部分的塑料应最后固化。
⑴卧式或立式注射机主流道结构设计要点（本次设计的注塑机选择的型号为XS-ZY-125）
主流道与喷嘴机构：半球形凹坑接触，凹球SR>球头SR1约1~2mm，如图4-3所示
图4-3 主流道形状及其与注塑机喷嘴的关系
主流道小端直径：
d=注射机喷嘴直径+0.5～1常取∅4~8mm
所以d=4+0.5～1 取d =5mm
这样便于喷嘴和主流道能同轴对准,也能使的主流道凝料能顺利脱出
⑵ 主流道球面半径
主流道入口的凹坑球面半径R,应该大于注射机喷嘴球头半径的1～2mm.反之,两者不能很好的贴合,会让塑件熔体反喷,出现溢边致使脱模困难.
SR=注射机喷嘴球头半径+1～2
取SR=12+1=13mm
⑶ 主流道长度L
一般按模板厚度确定，取L=80mm
⑷ 主流道大端直径
D=d+2Ltg(α/2)（锥角α为2°～ 6°，取α=2°） (2-1)
≈10mm
取D=10m
所以浇注系统的基本尺寸为：
d=5mm, D=10mm, L=80mm, H=3mm, а=2°, SR=13mm
（5）充型时间
由注塑机的工艺参数以及塑件的体积、质量得到的充型时间t=50 s（质量=41.374克，体积=41374立方毫米【由Solid works计算获得】）
浇注系统的设计与计算
摘要:本文主要讲述了计算机在浇注系统中辅助应用,为铸造工艺设计的科学化、精确化,提供了良好的工具。
关键词:设计原则设计顺序设计方法及计算公式
在铸造工艺设计过程中,有许多繁贞的数字计算和大量的查表选择工作,仅凭工艺设计人员的个人经验和手工操作,不但要发费很多时间,而且设计结果往往因人而异,很难保证铸件质量。60年代以来,特别是进入80年代后,随着电子计算机技术的迅猛发展,计算机辅助设计技术在工业中得到愈来愈广泛的应用,也为铸造工艺设计的科学化、精确化提供了良好的工具,成为铸造技术开发和生产发展的重要内容之一。
浇注系统是在砂型中开设的引导金属液进入型腔和冒口的通道,是铸型充填系统中的一个组成部分,通常由四部分(组元)组成:外浇道(浇口杯、浇口盆)、直浇道、横浇道和内浇道。
如图(1)所示。
设计浇注系统主要是选择浇注系统的结构类型,确定引入位置,计算浇注系统各组元的截面尺寸。成功的浇注工艺,取决于金属本身的特性、铸型的性质和把金属液引入型腔的浇注系统的结构。设置浇注系统是铸造技术人员和工人用以控制金属液充型的主要手段。因此,这是一项重要的技术工作。
1-浇口杯2-直浇道3-横浇道4-内浇道
图(1)浇注系统结构示意图
一、浇注系统的设计原则
所谓浇注系统的设计原则就是确定这些浇注系统的形状、尺寸和浇注条件。如果浇注系统设计不合理就有可能造成以下铸造缺陷,如气孔、砂眼、渣眼、缩孔、裂纹、浇不足和冷隔等缺陷,因此浇注系统时必须遵守以下原则:
(1)液体金属的温度在流动中应不降低太多。
(2)应不卷入空气或铸型与液体金属的界面上发生反应所生成的气体。
(3)应不损坏铸型。
(4)应防止掉砂和熔渣流入型腔。
(5)应防止液体金属过度加热铸型。
(6)应有助于方向性凝固。
(7)应不降低工艺出口率(型腔体积对包括浇注系统在内的整铸型型腔体积之比)。
(8)凝固以后应该容易去除。
二、浇注系统设计顺序
浇注系统的设计
王峰１，班云峰 ，徐林清２
（１．无锡一汽铸造有限公司，江苏无锡２１４１７４；２．江苏一汽铸造股份有限公司，江苏无锡２１４１７４）
摘要：叙述了浇注系统的定义、构成、作用和设计要求，并对浇注系统进行了分类：按各组元截面的比例关系可分为开放 式浇注系统、封闭式浇注系统、半封闭式浇注系统，按内浇道在铸件上的位置可分为顶注式、底注式、中间注入式，按浇 注速度、浇注温度可分为高温快浇、高温慢浇、低温快浇、低温慢浇。详细介绍了以伯努利方程为基础的流体力学计算浇 注系统尺寸的方法，并在材料牌号为ＥＮ—ＧＪＳ一４００—１８ＵＬＴ的爪盘铸件上成功应用。最后指出：在实际生产过程中，工艺 设计人员应根据铸件的结构特点、生产条件等，合理选择浇注系统的类型和准确计算浇注系统的尺寸，以生产出高质量 的铸件。 关键词：浇注系统；作用；设计要求；分类 中图分类号：ＴＧ２４４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３—８３４５（２０１７）０２—００６０—０７
ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００３—８３４５．２０１７．０２．００９
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｇａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
ＷＡＮＧ Ｆｅｎｇ ，ＢＡＮ Ｙｕｎ－ｆｅｎｇ ，ＸＵ Ｌｉｎ—ｑｉｎｇ
（１．Ｗｕｘｉ ＦＡＷ Ｆｏｕｎｄｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｘｉ ２１４１７４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｊｉａｎｇｓｕ ＦＡＷ Ｆｏｕｎｄｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｘｉ ２１４１７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ，ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｎｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｒａｔｉｏｓ ｏｆ ｇａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｇａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ａｓ ｎｏｎ—ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ ｇａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ ｇａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｅｎｌａｒｇｅｄ ｒｕｎｎｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｎｇａｔｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｓｔｉｎｇｓ，ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ａｓ ｔｏｐ ｇａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｂｏｕｏｍ ｇａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｐａ￣ｉｎｇ—ｌｉｎｅ ｇ￣ｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｏｕｒｉｎｇ ｒａｔｅ，ｐｏｕｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ａｓ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｐｉｄ ｐｏｕｒｉｎｇ，ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｌｏｗ ｐｏｕｒｉｎｇ，ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｐｉｄ ｐｏｕｒｉｎｇ，ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｌｏｗ ｐｏｕｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｐｏｕｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ Ｓ Ｅｑｕ￣ｉｏｎ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ａｎｄ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｕｓｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｌａｗｉｎｇ ｐａｎ ｃａｓｔ ｗｉｔｈ ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｆ ＥＮ—ＧＪＳ－４００－１８ＵＬＴ．Ｉｔ ｗａｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈａｔ，ｉｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ ｓｈｏｕｌｄ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｃｈｏｏｓｅ ｔｈｅ ｇａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｗｅｌｌ ａｎｄ ｔｒｕｌｙ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ ｏｆ ｇａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｓｔｉｎｇｓ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｃａｓｔｉｎｇｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ－ｇ￣ｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｆｆｅｃｔ；ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ；ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
