[發(fā)明專利]一種鑄造模具的設計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110368347.1
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113102690A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 馬鋒;李樂意;張煥祥;張海明;王建華;郭玉州
• 申請（專利權）人: 洛陽乾中新材料科技有限公司
• 主分類號: B22C9/08
• 分類號: B22C9/08
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權代理有限公司 41119
• 代理人: 王子龍

本發(fā)明提供了一種鑄造模具的設計方法，涉及金屬鑄造加工技術領域。鑄造模具設計方法為模具中設置圓柱筒狀型腔和連通型腔且均布在其外周的N個組合式澆道，圓柱筒狀型腔的底面周長為S，壁厚為a，組合式澆道包括圓澆道和方澆道，沿圓柱筒狀型腔的徑向向外分別為方澆道和圓澆道，圓澆道的直徑為d，方澆道沿徑向方向上的長度為b，寬度為c，其中，已知S和a，可確定b=12～40mm，c=（0.7～2.5）a，d=（2～7）c，N=（0.1～0.162）S/c。按照上述設計方法制得的圓柱筒狀金屬件的充型補縮效果好，成型質(zhì)量高。

技術領域

本發(fā)明涉及金屬鑄造加工技術領域，具體涉及一種鑄造模具的設計方法。

背景技術

常見的薄壁筒狀金屬件的澆注系統(tǒng)為筒狀型腔以及連通在其上方的澆道，從上方的澆口注入高溫金屬液，由于重力作用使金屬液流到筒狀型腔的底部，隨著金屬液注入量的增加，型腔的空間被占據(jù)，空氣被逐漸排出，筒狀型腔自下而上被金屬液填充，然后將模具進行冷卻使高溫金屬液凝固成筒狀金屬件。但是，由于自上而下地向澆注系統(tǒng)中注入金屬液，在澆注系統(tǒng)的流道中容易發(fā)生紊亂以及夾雜空氣，不利于順序充型，而且在金屬液冷卻凝固時，難以對收縮部分進行有效地補縮，最終造成了薄壁筒狀金屬件成型質(zhì)量高、易形成氣孔的問題。

目前鑄造工藝的澆注系統(tǒng)所用澆道種類繁多，沒有統(tǒng)一的規(guī)格及要求，主要以方形澆道和圓形澆道為主。方形澆道的有效截面積小，澆注時充型速度快，金屬液流動容易紊亂，金屬件成型的質(zhì)量低；圓形澆道的截面積大，在金屬件冷卻凝固時產(chǎn)生的熱影響更大，不利于成型時的順序補縮。而且在澆注前根據(jù)澆注工件的形狀和大小設計澆道時，方形澆道和圓形澆道均沒有統(tǒng)一的澆注系統(tǒng)計算方法，隨意性大，過于依賴以往經(jīng)驗。通常需要經(jīng)過多次的試驗不斷調(diào)整澆道的數(shù)量和形狀大小，即使經(jīng)過反復嘗試改變澆道參數(shù)，最后所得到的最佳參數(shù)也未必是澆注效果最好的設計，而且每次澆注不同的筒狀工件都需要進行反復的試驗，浪費了大量時間，增加工人的重復勞動，存在模具設計效率低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鑄造模具的設計方法，以解決模具設計效率低的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的鑄造模具的設計方法的技術方案是：

鑄造模具的設計方法為模具中設置圓柱筒狀型腔和連通且均布在其外周的N個組合式澆道，圓柱筒狀型腔的底面周長為S，壁厚為a，組合式澆道包括圓澆道和方澆道，沿圓柱筒狀型腔的徑向向外分別為方澆道和圓澆道，圓澆道的直徑為d，方澆道沿徑向方向上的長度為b，寬度為c，其中，已知S和a，可確定b＝12～40mm，c＝(0.7～2.5)a，d＝(2～7)c，N＝(0.1～0.162)S/c。

有益效果：使用時，金屬液先進入組合式澆道再進入圓柱筒狀型腔中，隨著金屬液的不斷注入液面逐漸升高，將圓柱筒狀型腔中的空氣排出，避免了金屬件成型過程中夾雜氣孔，由于圓澆道遠離圓柱筒狀型腔，圓澆道中的金屬液對成型金屬件的熱影響更小，并且對模具降溫時，金屬液在凝固過程中體積收縮，導致在金屬件和圓柱筒狀型腔之間形成的空隙，圓澆道中容納更多的金屬液可對收縮部分及時填補，使金屬液始終充滿整個筒狀型腔的空間，提高了模具的補縮能力。其中，組合式澆道的數(shù)量N和圓柱筒狀型腔的底面周長S與方澆道的寬度c之比相關，方澆道的寬度c與圓柱筒狀型腔的壁厚a相關，圓澆道的直徑d與方澆道的寬度c相關，當所設計模具的各參數(shù)落在對應的范圍中，實際澆注得到的金屬件成型質(zhì)量最高，大大提高了設計模具的效率。

為了提高補縮效果，對設計方法進一步限定，所述組合式澆道的兩端部均超出圓柱筒狀型腔的上、下端面。

為了實現(xiàn)金屬液自下而上填充模具的空腔，對設計方法進一步限定，所述鑄造模具中還設置與圓澆道的下端連通呈放射狀分布的橫澆道，橫澆道交于圓柱筒狀型腔的軸線上，橫澆道的截面積之和小于組合式澆道的截面積之和。

為了防止?jié)沧r金屬液形成紊流，對設計方法進一步限定，所述鑄造模具中還設置連通橫澆道的直澆道，直澆道的截面積之和小于橫澆道的截面積之和。

附圖說明