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浇注系统的设计与计算
刘建鹏
南通大学机械工程学院江苏南通２２６０１９
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，成歹铸
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ｌＪ
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）、童
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，，，ｄ
定引入位置，计算浇注系统各组元的截面尺寸。成功托
浇注工艺，取决于金属本身的特性、铸型的性质和把企
属液引入型腔的浇注系统的’吉构。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～项重要的技术工作。
１一浇口杯２一直浇道３一横浇道４一内浇道
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
△ｙ＝（ｘ＋２ｒ）（卜ＣＯＳＱ）以上讨论的是球测头在水平方向和垂直方向偏移
产生的误差。这两项误差纯属系统误差，但对这两项误
差的处理是不能按系统误差累积的方式来处理的，西为球测头既有水平方向偏移又有垂直方向偏移时，测头在
空间的真实位置应该是二者的合成，它的大小应该是二
者的矢量合成。按照矢量平行四边形合成法则，综合误
差△ｚ应为：
△ｚ：±√△ｘ２＋△ｙ２
＝±√［（Ｘ＋２妖ｌ—ｃｏ酬２姐ｘ＋２ｒｘｌ～ｃｏ酬２
[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
消失模铸造浇注系统设计
浇注系统和浇注是获得高质量铸件的重要工序,浇注系统很关键,要经过反复试验,浇注系统可以用泡沫塑料板材来制造,但浇注系统最好是发泡成型,如果可能与模型成为一体,只有这样才能减少飞边,因为薄而复杂的浇注系统在操作过程中很容易损坏,所以使浇注系统简化很重要;
浇注系统和浇注操作的目的是减少浇注时产生紊流的倾向,减轻金属液的氧化,防止产生冷隔、皱皮等缺陷,应用成功的浇口设计有很多类型,如顶注、底注、雨淋式浇注,压边浇口、牛浇口等;
金属液的充型速度必频与模型热解的速度相同,浇注速度慢或出现断流的现象,都会引起严重的塌箱,金属液量一定要充分,以保持一定的金属静压头防止金属液前沿与熔融模型之间的空隙处发生他乡;铁或铝和氧的亲和性、铁或铝的吸气性以及模型结构对控制浇注
的成功至关重要;
浇注时泡沫塑料模型要发生一些列的变化,包括熔融、解聚、热解、聚合物裂解等,模型的热解产物会引起很多铸造缺陷,如铝合金中的气孔、缩松,铸件中的碳缺陷,以及铸钢件中的增碳等; 金属液充型过程中,模型在约75℃时开始软化,164℃时溶熔,316℃时开始解聚,在580℃时开始分解,设计浇注系统和浇注过程中,要防止气体、干砂、模型的热解残留物卷入金属液中,减少模型热解残留物取决于浇注系统的设计、浇注速度、模型的几何形状尤其是模型的表面和体积之比、涂料、砂箱的排气、真空的使用、模型的密度及种类等;
浇注系统的主要作用是用金属液充填型腔,同时必须不对铸型和金属两者产生部可接受的损坏,浇注系统能够在型内建立温度梯度、提供补给金属,以促进健全的铸件,浇注过程中,浇注系统内的金属流不仅要支撑铸型,还要通过浇注系统排除模型的热解产物,在涂料和干砂的充填、紧实的过程中,浇注系统还可用以支撑和搬运,浇注系统还要有一定的强度,便于操作并使模型某些部位可能加固,防止变形;
浇注出铸件后,必须去掉浇注系统;浇注系统应该与铸件部重要的部位相连并且面积应尽量减小,一般情况下,面积越小,可增加浇注系统装配模型数量;
