壓鑄的澆注系統(tǒng)決定了金屬液的流向、速度以及填充時(shí)間，同時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)和控制壓力傳導(dǎo)、模具溫度起到一定的作用，是決定壓鑄件品質(zhì)的關(guān)鍵因素。排溢系統(tǒng)包括溢流槽和排氣道，是將壓鑄過(guò)程中氣體、冷料、污料排出的通道。在壓鑄模設(shè)計(jì)過(guò)程中，常常將澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)做為一個(gè)整體來(lái)綜合考慮。本研究以發(fā)動(dòng)機(jī)前蓋壓鑄模為例，介紹其澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程及設(shè)計(jì)方法，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)前蓋形狀、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了該產(chǎn)品澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)，并采用計(jì)算方法設(shè)計(jì)出內(nèi)澆口、橫澆道、排溢槽的尺寸。在理論設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，使用AnyCasting軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前蓋產(chǎn)品的壓鑄過(guò)程進(jìn)行模擬，經(jīng)過(guò)實(shí)際試模后對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行檢查，對(duì)排溢槽尺寸進(jìn)行微調(diào)，為同類產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供參考。
圖文結(jié)果
依據(jù)前蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇側(cè)澆道進(jìn)行充填，側(cè)澆道布置在分型面上鑄件的長(zhǎng)邊方向，可以保證足夠的內(nèi)澆口截面積，并且可以縮短充填流程和充填時(shí)間。由于該前蓋側(cè)向有多個(gè)螺栓安裝孔，為避免澆道充填時(shí)沖擊型芯，側(cè)向澆道設(shè)計(jì)成分支澆道布置在鑄件兩個(gè)相鄰的螺栓安裝孔中間，澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。其具有以下優(yōu)勢(shì)：金屬液充填流程短，可以快速充滿型腔，減少熱量損失；分支橫澆道具有一定的長(zhǎng)度，可以保證金屬液的流向及順序充填；避免金屬液沖擊型芯而引起的紊流和粘料；方便布置溢流槽和排氣道，有利于排氣；便于去除，并方便后序自動(dòng)切邊，防止鑄件變形；有利于均衡模具溫度。
根據(jù)鑄件的投影面積和壓射所需的壓射比壓計(jì)算出的鎖模力，確定此前蓋使用20000kN壓鑄機(jī)生產(chǎn)，選用熔杯直徑為?110mm。直澆道的厚度即壓射后料餅的厚度，直接關(guān)系到增壓壓力的有效傳遞，如果料餅過(guò)薄，壓力傳遞不充分，鑄件的內(nèi)部品質(zhì)會(huì)降低；如果料餅過(guò)厚，浪費(fèi)材料而且因冷卻不夠常出現(xiàn)爆料，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)拍。直澆道的厚度一般取熔杯直徑的25%，前蓋的直澆道的厚度取30mm 。橫澆道作用是將金屬液從直澆道順暢地引入內(nèi)澆口，其形狀、尺寸取決于內(nèi)澆口的位置、形狀和方向。前蓋采用分支澆道，為防止金屬液在拐角處出現(xiàn)分散，流道的截面積要有規(guī)律地減小并增大圓角半徑。橫澆道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2，橫澆道的截面積取3～4倍內(nèi)澆口截面積，截面形狀采用梯形，與內(nèi)澆口采用60°斜面R15mm的圓角過(guò)渡。
排溢系統(tǒng)是金屬液充填型腔的過(guò)程中排出空氣、容納殘留涂料及最初充填冷合金的通道，對(duì)鑄件的品質(zhì)影響很大。排溢系統(tǒng)主要包括溢流槽和排氣槽，在溢流槽和排氣槽的設(shè)計(jì)中要充分考慮澆道的位置、結(jié)構(gòu)形式及金屬液的導(dǎo)入方向。設(shè)計(jì)溢流槽的位置時(shí)，首先要考慮將溢流槽放置于金屬液在型腔的充填末端及多股金屬液匯流的位置。根據(jù)前蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并結(jié)合分支澆道的位置，將溢流槽設(shè)計(jì)在前蓋澆口對(duì)面的最后填充的位置，分區(qū)域設(shè)計(jì)7處溢流槽。同時(shí)考慮鑄件內(nèi)部有兩處大的通孔，此處的型腔結(jié)構(gòu)會(huì)阻礙金屬液的流動(dòng)并改變金屬液的流向，造成局部區(qū)域金屬液匯流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)充填不完整，因此在鑄件中心兩個(gè)大孔處設(shè)計(jì)溢流槽，有利于金屬液的填充及冷卻過(guò)程中補(bǔ)縮。
作者
董淑婧 侯麗彬
大連科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院
本文來(lái)自：《特種鑄造及有色合金》雜志，《壓鑄周刊》戰(zhàn)略合作伙伴
