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马到成功的流道设计法

2019-08-23 02:01

  压铸模的设计除了要通过分析压铸件的结构特点,来确定内浇口位置外,还需要通过压铸工艺参数(填充时间;填充速度等)的初步确定来设计内浇口的大小面积。并通过不同的导流方式来实现对 铝液 的 流 向、流态以及汇交点的控制。为排溢系统的位置确定提供了依据,也为排溢系统能够最大限度的发挥其效力而提供了基本保证。从而也为能够生产出优质产品而提供了根本保证。
 
  当然,模具结构是否合理也是影响产品质量的决定因素之一。但这课题于此不在讨论之列,所以,我们只讨论浇注系统的设计。
 
一、浇注系统设计的流程
 
  1.分析3D。
 
  2.确定压铸工艺参数 。
  
  3.校核所选压铸机是否能满足要求。
 
  4.流道设计。
 
二、浇注系统设计的具体步骤
 
一、分析3D。
 
  以下面的圆盘为例:
 
材料: ADC12      平均壁厚: 3.27 (mm)
重量: 451.09(g)  填充时间: 0.034(s)
垂直投影面积: 27220.6(mm2) 填充速度: 36(m/s)

 

 

 

 

零件特点:
 
  1.壁厚不均匀。从外到内,壁厚由2.5mm→3mm(变宽)→2.8mm(变窄)→2.5mm(中部变窄)或5mm(突变宽)。
 
  2.中部是薄壁平面。
 
  3.外围周边的凸台会把铝液直接导向内圈的下方,加上其5mm的宽度也很容易把铝液吸引过去。
 
(二)确定压铸工艺参数 :
 
  1.确定零件的垂直投影面积。(直接在软件测量)
 
 
 
 
  2.  确定零件的重量。(直接在软件测量)
 
  3.  确定零件的平均壁厚:
 
一般设计手册的计算方法
 
 
  b1、b2、b3……铸件某处的壁厚
 
  S1、S2、S3……铸件壁厚为b1、b2、b3处的面积
 
简化算法
 
  零件的平均壁厚(h)≈凝固模数M×2
 
  凝固模数M=零件的体积(V)÷零件的曲面面积(S)
 
例:
 
 
4.  确定零件的填充时间和速度:
 
  一般从设计手册可直接查到。
 
 
从设计手册可直接查到。为了满足填充流量的需要,在压铸机所能提供的能量还比较充裕的前提下,建议取表中速度的小值。即 填充时间:0.034(s ) 填充速度:(36m/s)
 
经验公式:
 
  填充时间(t)=零件的平均壁厚×0.0125(S)
 
例:t=3.27×0.0125=0.04(S)
 
 Fn――内浇口截面积(cm²)
 
        t――填充时间(s)
 
        G――铸件重量(g)
 
        vn――填充速度(cm/s)
 
        γ――铝合金液态比重(2.4g/cm³)
 
 
  校核压铸机的能量储备:
 
 
  Fn――内浇口截面积(cm2)
 
  Fc――冲头截面积(cm2)
 
  vn――填充速度(cm/s)
 
  vc――冲头速度(cm/s)
 
  vc一般取400――420(cm/s)为上限值。
 
        通常在机型图所标的上限值都是在空载的情况下的。而且前提是,机器是新的。经过对机器损耗等各方面综合考虑,以及多年来的验证,取400――420(cm/s)为上限值比较合理与安全。
 
例:
 
 
  代入上式
 
 
  282.5<400(cm/s)
 
  如果填充速度需要提高到44(m/s)
 
 
  345.3<400(cm/s)
 
  结论:冲头速度的储能足够
 
6.  校核压铸机的锁模力:
 
 
        FL――锁模力(吨)
 
        Pg――压射压力(巴)
 
        Pz――增压力(≈2.5Pg)      
 
        St――产品投影面积(cm2)
 
        Sq――流道和渣包的投影面积(cm2)
 
        vn――填充速度(m/s)
 
        g――重力加速度(9.8m/s2)
 
        γ――铝合金液态比重(2.4g/cm3)
 
经验取值:
 
 
例:
 
 
  1巴(bar)=0.1MPa(Mpa)1MPa=10.2Kg/cm²
 
(三)流道设计
 
G
 
  旧式流道虽然有很强的方向性,但当铝液翻过外围周边的凸台后,仍然向Y的方向填充。这样,必然会被下一个型腔壁挡住。结果是:一部分被分开左右,一部分被逼往下走。能够跑到中间薄壁的铝液很少,甚至没有。中间薄壁成了最后填充的位置,则很难避免困气的情况出现。那么,生产不出好产品也是理所当然的。
 
  新式流道也有很强的方向性,但当铝液翻过外围周边的凸台后,利用下一个型腔壁的阻挡。把铝液导向内侧。连同后来从内侧浇口进来的铝液一起往内侧冲。由于两股流束在内侧中部会合,随着两侧铝液源源不断的跟进,中间薄壁便成了阻力最小的地方。在两股流束对冲,互相挤压的情况下,液流被迫进入中间薄壁。随着中间薄壁填充面积的增大,其填充阻力也会不断地增大。同样,对两侧跟进铝液的反作用力也会增大。当反作用力增大到一定程度的时候,部分铝液就会挣脱主流的束缚,从其旁边的间隙回流,开始向两侧填充,并与中间薄壁溢出的铝液会合,进而完成对整个圆盘的填充。
 
 
H
 
  此流道的成功与否,还取决于压铸工艺参数的调整。包括:一速、二速距离长短比例;压射速度;压射压力等。以及其他诸如:模具的排溢系统;模具结构;模具温度;压铸液体温度等各方面因素的控制。
 
1.  确定进料的位置和形式
 
  此前已计算过内浇口面积的大小。现在的主要目标,是根据产品的特点所要求的填充顺序、流向,以及选取能满足以上要求的流道形式来设计浇注系统。
 
2.  入料股数:
 
  一般情况下是根据内浇口面积来划分。但因为每个产品都各有特点,所要求的填充状态自然各不相同。所以,具体数量就要以能够获得理想填充状态为目标来划分。有时甚至以增加或减少内浇口总面积(即增加股数)来获得理想填充状态。增加时需考虑原来选用的料筒直径是否还能满足要求(如冲头速度等);减少时则需校核压铸机的锁模力是否足够。
 
3.  内浇口(位置、形状如图K-(e)所示)
 
  内浇口一般都是近似于长方形的。填充流量的大小主要是由它的面积来控制。
 
4.  横浇道1(位置、形状如下图K-(b)所示)
 
  横浇道1包括导入区(b)和过渡区(a)。导入区控制流向,过渡区控制流态。此区域的形状不同,可以产生出各种不同的流态。
  
  导入区(b)截面(如图K-(b)所示)。其截面积是内浇口的1.5~2.5倍。注:ADC12取1.5;ADC3取2.5。
 
5.  横浇道2(位置、形状如下图K-(c)所示)
 
  此区的功能是把进料输送到横浇道1的导入区(b)。通过形状和截面积的变化,可控制导入区进料的先后顺序,进而可以控制铝液进入型腔的先后顺序。再加上与内浇口面积变化的配合,就可以达到控制填充状态,及各股流束的汇交位置点的目的。
 
  此区的截面积必须≥所有归它“管辖”的导入区(b)截面积之和。
 
例:
 
 
6.  横浇道3(位置、形状如下图K-(d)所示)
 
  此区的截面积必须≥两侧横浇道2截面积及中间一个导入区(b)截面积之和。
 
例:
 
 
 
 
I
 
 
J
 
 
K
 
 
L
 
 
M
 
综述:
 
  此例浇注系统,是经过对零件特点的全面分析,和对压铸工艺综合考虑设计而成。事实证明,此浇注系统的设计,完全做到了真正的马到成功。即一次试模成功。
 
  当然,要做到每套模具的设计都能如此,除了必须遵循以上的步骤外,还要熟悉内浇口和横浇道的形式、大小对液体流态影响,这也是成功与否的决定因素之一。
 
 
 
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