机电工程技术!""#年第$%卷第$期机电工程技术!""#年第$%卷第$期收稿日期：!""%—"&—"!金属浇铸模与机架设计刘志明’，刘素蓉!（’(井冈山微型电机厂，江西井冈山$%$%""；!(上海外贸学院，上海!"""""）摘要：铝合金浇铸金属模具的设计中，对浇注与排气系统的设计应进行必要的定量分析和估算。浇注充型过程亦须应采取严格的工艺控制措施，保证金属液充型平稳，防止金属液在浇注中产生飞溅。机架的设计应尽可能满足方便，安全操作。模具经试模后，可以大批量进行生产质量稳定的合格产品。关键词：铝合金；金属模；定量分析和估算；控制措施中图分类号：)*!%&($文献标识码：+文章编号：’""&,&%&!-!""#."$,""$%,"%’前言有色金属铸造零件的毛坯成形，最普遍的铸造工艺方法是砂型铸造。其特点是适应性较广，生产方式简单，但是铸件的尺寸精度较差，表面较粗糙，铸件内部质量也较低。在有色金属铸造工艺上，除砂型铸造外，还有多种不同的特种铸造工艺方法，如金属模型铸造，压力铸造，熔模铸造等。在现代工业生产中，最常用的是采用金属模型铸造，它可以利用金属模具在专用的压铸机上进行压力铸造，由于压力铸造机械设备投资较大，小批量生产不合算。因市场经济竞争激烈，要求小批量，多品种开发产品时间短、速度快、成本低。因而，不少中小型厂家采用金属模进行浇铸生产，大大缩短了新产品的开发生产周期，见效快，适宜快速投入市场的需要。图’零件就是塑料机械设备上的一种三通孔底座铝合金铸件，其形状结构较为复杂。原零件是由钢管和钢板经过焊接组合成一体的。这样既费时耗料，质量也较差，成本高，效率低。而采用金属模具铸造成型，虽然一次性投资费用较高，但模具经久耐用，适应批量生产，铸件的质量稳定；生产效率较高，可以降低成本。!浇注系统设计（’）浇口尺寸的确定浇注系统的浇道与内浇口尺寸的确定，对保证铸件的质量极为重要，设计金属模浇注系统与工艺上的要求是：金属模浇注速度较快；金属液在充型时，型腔内的气体要能迅速顺利地排出，气体的流向应能与液流方向一致，并将使气体通过排气孔或冒口迅速排出；金属液在充型时流动平稳，不得产生涡流；不得冲击型腔壁或芯型，更不可图’三通孔底座铝合金铸件研究与开发$%机电工程技术!""#年第$%卷第$期机电工程技术!""#年第$%卷第$期图!浇注平均压头计算示意图产生飞溅。因此，浇注系统的设计，除满足前述的要求外，又要尽可能减少浇口与浇道余料的清理工作量，因而有必要对浇注系统进行定量分析与估算。浇注系统内浇口最小截面积应用水力学计算公式计算即［&］：!内’"(")$#!$%!式中："———铸件铝合金液体总重量*即铸件重和浇口重总和+*,-+；!内———内浇口总截面积*./!+；#———浇注时间，#&’"!*0+；!———流速系数取")%!*一般为")%1")%#+；$(———平均压力头*./+。铸件净重为!)2,-，加工余量约占23，铸件公称重为$,-，取浇冒口占铸件重的!"3，则铸件的总重量为："’$4*&5!"3+’$)6$,-三通体壁厚大部分约&&//，’取!)!7则#’!)!4$)6$!’%)!*0+平均压头：$(’$)(2（进入型腔上部注入式）$与)见图!所示，$’&2"（//），)’&8!（//）7则$(’&29&8)!(2’&#)6*./+。!内’$)6$(")$&4%)!4")%!4&#)6!’&)6#*./!+计算出的浇口面积符合有关资料规定的铝合金总重小于#,-时，最小浇口面积为&)#1$./!的范围。故实际取浇口面积为!./!。（!）内浇口截面形状及尺寸标注如图$。$型腔内气体热交换对浇注工艺的影响金属模与砂型在浇铸工艺过程中，其性能上的显著区别是砂型具有透气性和退让性，砂型导热性差；而金属模则相反，没有透气性和退让性，金属模导热性好。金属模的这些特点也决定着它在浇注充型过程中有独自的规律。因而需要对金属模浇铸工艺过程进行必要的分析，以确定合理的工艺要求与控制措施，使金属模在充型中，金属液流入型腔的液流要平稳，充型丰满无缺陷。金属模的浇铸工艺的排气系统设计正确与否，会严重影响铸件的质量。在浇注时，当金属液进入型腔，金属模型腔壁受热后，气体与型腔壁受热产生热交换作用，在型腔内随着温度的升高，气体一方面受到压缩，另一方面气体受热后产生膨胀，型腔内的压力变化也更加剧烈...
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