設(shè)計(jì)模具澆道系統(tǒng)的一般過程

壓鑄模具澆道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之前需要通過對鑄件的結(jié)構(gòu)以及客戶的各種要求進(jìn)行充分的分析，并確定這些要求基本得到滿足，設(shè)計(jì)澆道系統(tǒng)的一般過程是：

a)  選擇澆口的位置；

b)  考慮引導(dǎo)金屬流的流向；

c)  劃分澆口的股數(shù)；

d)  設(shè)置澆道的形狀和尺寸；

e)  確定內(nèi)澆口的截面積。

圖1所示的某款汽車轉(zhuǎn)向器殼體的鑄件澆道設(shè)計(jì)圖，這種澆道設(shè)計(jì)是早期的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，由于采用了一個(gè)環(huán)形主澆道進(jìn)行填充，產(chǎn)品成型基本良好，但是，由于芯子交叉部位局部壁厚較厚，中心處存在較大的縮孔，客戶提出整改要求，為解決這個(gè)質(zhì)量問題，經(jīng)過對模具澆排系統(tǒng)做模擬填充后，我們將模具的澆道系統(tǒng)更改為如圖2所示的這種結(jié)構(gòu)，在不影響產(chǎn)品外觀的情況下，鑄件的厚大部位新增了一處很小的輔助澆道，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，鑄件厚大部位的內(nèi)部縮松得到了很大的改善，產(chǎn)品質(zhì)量完全滿足了客戶的需求，從此后，該產(chǎn)品的澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本未再發(fā)生變化，這種壓鑄模具已設(shè)計(jì)制作了十余副，基本上屬于定型的澆道設(shè)計(jì)方式，這些模具結(jié)構(gòu)在復(fù)制時(shí)基本從未再做過多的更改，僅僅是對局部模具尖角、模具強(qiáng)度不足的地方進(jìn)行過小范圍的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以改進(jìn)生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題。

壓鑄模具澆道設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

(1) 內(nèi)澆道在鑄件上的位置和效目應(yīng)服從所選定的凝固顧序或補(bǔ)縮方法。對要求同時(shí)凝固的鑄件，內(nèi)澆道應(yīng)開在鑄件薄壁處，數(shù)量宜多面分散，避免內(nèi)澆道附近的砂型局部過熱；對要求順序凝固的鑄件，內(nèi)澆道應(yīng)開設(shè)在厚壁處。如設(shè)有冒口，使內(nèi)澆遭通過冒口，能夠提高冒口的補(bǔ)縮效果；對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件，往往采用順序凝固和同時(shí)凝固相結(jié)合的原則安排內(nèi)澆道，即對每一個(gè)補(bǔ)縮區(qū)域依順序凝固原則設(shè)置內(nèi)澆道，而對整個(gè)鑄件則按同時(shí)凝固原則采用多內(nèi)澆道分散充型。這樣，既可使鑄件的各個(gè)厚大部位得到充分補(bǔ)縮而避免出現(xiàn)縮孔、縮松，又可將鑄件的鑄造應(yīng)力和變形減??；當(dāng)鑄件壁厚相差懸殊、而又必須從薄壁處引入金屬時(shí)，則應(yīng)同時(shí)使用冷鐵加速厚壁處的凝固，并加放冒口補(bǔ)縮。

(2) 內(nèi)澆道的方向不要沖著細(xì)小砂芯、型壁、冷鐵和芯撐，必要時(shí)采用切線引入。但應(yīng)注意，切線引入會(huì)引起型內(nèi)金屬的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，適用于外表面有粗糙度要求的圓形鑄件。當(dāng)筒形鑄件內(nèi)表面要求嚴(yán)格時(shí)，應(yīng)避免金屬液回轉(zhuǎn)，以免夾渣物聚集在鑄件的內(nèi)表面。

(3) 內(nèi)澆道應(yīng)盡量薄。薄內(nèi)澆道的好處足：降低內(nèi)澆道吸動(dòng)區(qū)，有利于橫澆道阻渣；減輕清理工作量；內(nèi)澆道薄于鑄件的壁厚，在去除澆道時(shí)不易損害鑄件；對鑄鐵件，簿的內(nèi)澆道能充分利用鑄件本身的石墨化膨脹獲得緊實(shí)的鑄件。球墨鑄鐵件的內(nèi)澆道的寬度和長度為其厚度的4倍。

(4) 對薄壁鑄件，可用多內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮，這時(shí)內(nèi)澆道尺寸應(yīng)符合冒口頸的要求。

(5) 內(nèi)澆道避免開設(shè)在鑄件品質(zhì)要求很高的部位，以防止金相組織粗大。對受求耐壓、防滲漏的管類件，內(nèi)澆道通常開在法蘭處，以防止管壁處出現(xiàn)縮松；內(nèi)澆道開設(shè)在加工表面上，則有利于鑄件的外觀。

(6) 為了使金屬液快速而平穩(wěn)地充型，有利于排氣和除渣，各個(gè)內(nèi)澆道中的金屬流向應(yīng)力求一致，防止金屬液在型內(nèi)碰撞、流向混亂而出現(xiàn)過度紊流。

(7) 盡景在分型面上開設(shè)內(nèi)澆道，使造型方便。

(8)對收縮大易形成裂紋的合金鑄件，內(nèi)澆道的設(shè)置應(yīng)盡量不阻礙鑄件的收縮。

普通的流道系統(tǒng)(Runner System)也稱作澆道系統(tǒng)或是澆注系統(tǒng)，是鋁液自射出機(jī)射嘴(Nozzle)到模穴的必經(jīng)通道。流道系統(tǒng)包括主流道(Primary Runner)、分流道(Sub-Runner)以及澆口(Gate)。 

1.主流道：也稱作主澆道、注道(Sprue)或豎澆道，是指自射出機(jī)射嘴與模具主流道襯套接觸的部分起算，至分流道為止的流道。此部分是鋁液進(jìn)入壓鑄模具后最先流經(jīng)的部分。

2.分流道：也稱作分澆道或次澆道，隨壓鑄模具設(shè)計(jì)可再區(qū)分為第一分流道(First Runner)以及第二分流道(Secondary Runner)。分流道是主流道及澆口間的過渡區(qū)域，能使鋁液的流向獲得平緩轉(zhuǎn)換；對于多模穴模具同時(shí)具有均勻分配鋁料到各模穴的功能。

3.澆口：也稱為進(jìn)料口。是分流道和模穴間的狹小通口，也是最為短小肉薄的部分。作用在于利用緊縮流動(dòng)面而使塑料達(dá)到加速的效果，高剪切率可使鋁液流動(dòng)性良好;黏滯加熱的升溫效果也有提昇料溫降低黏度的作用。在成型完畢后澆口最先固化封口，有防止鋁液回流以及避免模穴壓力下降過快使鋁合金壓鑄件產(chǎn)生收縮凹陷的功能。成型后則方便剪除以分離流道系統(tǒng)及鋁合金壓鑄件。

4.冷料井：也稱作冷料穴。目的在于儲(chǔ)存補(bǔ)集充填初始階段較冷的鋁料波前，防止冷料直接進(jìn)入模穴影響充填品質(zhì)或堵塞澆口，冷料井通常設(shè)置在主流道末端，當(dāng)分流道長度較長時(shí)，在末端也應(yīng)開設(shè)冷料井。

模具流道設(shè)計(jì)基本原則：

（1）模穴布置(Cavity Layout)的考慮

1.盡量採用平衡式布置(Balances Layout )。
2.模穴布置與澆口開設(shè)力求對稱，以防止壓鑄模具受力不均產(chǎn)生偏載而發(fā)生撐模溢料的問題。
3.模穴布置盡可能緊湊以縮小模具尺寸。
 

（2）流動(dòng)導(dǎo)引的考慮

1.能順利地引導(dǎo)鋁液填滿模穴，不產(chǎn)生渦流，且能順利排氣。
2.盡量避免鋁液正面衝擊直徑較小的型芯，以防止型芯位移(Core Shift)或變形。

（3）熱量散失及壓力降的考慮

1.熱量損耗及壓力降越小越好。
2.流程要短。
3.流道截面積要夠大。
4.盡量避免流道彎折及突然改變流向(以圓弧角改變方向)。
5.流道加工時(shí)表面粗糙度要低。
6.多點(diǎn)進(jìn)澆可以降低壓力降及所需射壓，但會(huì)有合模線問題。

（4）流動(dòng)平衡的考慮

1.一模多穴(Multi-Cavity)充填時(shí)，流道要平衡，盡量使塑料同時(shí)填滿每一個(gè)模穴，以保證各模穴成型品的品質(zhì)一致性。
2.分流道盡量採用自然平衡式的布置方式(Naturally-Balanced Layout)。
3.無法自然平衡時(shí)採用人工平衡法平衡流道。
　

（5）廢料的考慮

在可順利充填同時(shí)不影響流動(dòng)及壓力損耗的前提下，減小流道體積(長度或截面積大小)以減少流道廢料產(chǎn)生及回收費(fèi)用。
　

（6）冷料的考慮

在流道系統(tǒng)上設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)睦淞暇?Cold Slug Well)、溢料槽以補(bǔ)集充填初始階段較冷的鋁料波前，防止冷料直接進(jìn)入模穴影響充填品質(zhì)。
　

（7）排氣的考慮

應(yīng)順利導(dǎo)引鋁料填滿模穴，并使模穴內(nèi)空氣得以順利逃逸，以避免包封燒焦的問題。
 

（8）鋁合金壓鑄件品質(zhì)的考慮

1.避免發(fā)生短射、毛邊、包封、縫合線、流痕、噴流、殘馀應(yīng)力、翹曲變形、模仁偏移等問題。
2.流道系統(tǒng)流程較長或是多點(diǎn)進(jìn)澆(Multiple Gating)時(shí)，由于流動(dòng)不平衡、保壓不足或是不均勻收縮所導(dǎo)致的成品翹曲變形問題應(yīng)加以防止。
3.產(chǎn)品外觀性質(zhì)良好，去除修整澆口方便，澆口痕(Gate Mark)無損于鋁合金壓鑄件外觀以及應(yīng)用。
 

（9）生產(chǎn)效率的考慮  

盡可能減少所需的后加工，使成形週期縮短，提高生產(chǎn)效率。
 

（10）頂出點(diǎn)的考慮

需考慮適當(dāng)?shù)捻敵鑫恢靡员苊怃X合金壓鑄件脫模變形。