浇注系统的计算

1、内浇道截面面积的计算根据截面比设计法，内浇道截面面积计算公式为： 式中： A内内浇道截面积； GL流经内浇道的金属液总重量；金属液密度； 流量损耗系数；t浇注时间； g重力加速度；hp内浇道单元处的压力高度值；Hp平均静压头高度；对于有浇口杯-直浇道-横浇道-内浇道四个单元的浇注系统来说 hp=k221+k12+k22Hp式中： k1直浇道截面积与横浇道截面积之比；k2直浇道截面积与内浇道截面积之比；Hp为平均静压头的高度。浇注时间t按照经验公式t=AGn (1) t=BpGn (2) G为铸件或浇注金属重量；为铸件壁厚。对于铝合金对于式（1）有：A=2.4; n=0.387 式（2）有：B=

2、1.25; n=0.35; p=0.35.式中各参数的数值为：根据铸件的合金为铝合金GL一般为铸件质量的23倍，故而GL=2.5G=2.5253.986=634.965kg； =2.685g/cm3=2.685103kg/m3；一、 取截面比为A直:A横:A内=1:2:1。=0.68；k1=0.5;k2=1；g=9.8m/s2。采用底注式根据砂箱高度为700mm以及浇口杯高度为150mm,Hp=85cm；按式（1）得t=2.4GL0.387=2.4(634.965)0.387=20.46s；按式（2）得t=BpGn=1.25200.35253.9860.35=24.77s两者相差不大由于铝合金

3、要快浇，可以取t=20.46shp=k221+k12+k22Hp=121+0.52+1285=0.378m将以上参数代入式(5-1)得：浇注系统各截面尺寸和形状的确定根据已经确定的截面比截面比为A直:A横:A内=1:2:1，可以计算出A直=62.5cm2，A横=125cm2。（1）直浇道形状和尺寸的确定采用圆锥形直浇道，根据计算得出的结果，当采用一个直浇道时，直浇道的半径R=A直=44.6mm所以其直径D=89.2mm。直浇道过粗，易产生涡流，从而使铸件产生气孔。采用圆锥形直浇道直径最好不要超过25mm，显然该直径太大可以采用两个直浇道同时浇注，以减小直浇道直径。同时采用片状直浇道如下图取a=

4、35mmb=8mms=25mmn=12mm(片状浇道数量)（2）横浇道形状和尺寸的确定横浇道的总横截面积为125cm2，由于采用的是两个横浇道，所以每个方向横浇道的面积为62.5cm2。采用截面积h=a的梯形横浇道，如图5-2所示，横浇道的尺寸为：a=84mm；b=65mm；h=84mm；R=3mm。图5-2 横浇道的尺寸（3）内浇道形状和尺寸的确定内浇道的总横截面积为62.5cm2，本铸件采用4个内浇道的形式，每个内浇道的面积为：62.54=15.6 cm2取a=85mm; b=75mm; h=20mm; R=3mm（4）浇口杯的形状和尺寸的确定本设计选择箱式浇口杯，箱式浇口杯也称浇口箱，由

5、铸铁制成。浇口箱主要用于浇注大、中型铸件，使用前，应经预热、刷涂料及烘烤。浇口箱的尺寸为：A=250mm；B=250mm；C=200mm；D=200mm；h=150mm；浇口箱的外形如图5-4所示。图5-4 浇口箱的外形二、 取截面比为A直:A横:A内=1:2:3。hp=k221+k12+k22Hp k1=0.5; k2=0.333；hp=k221+k12+k22Hp=0.33321+0.52+0.3332Hp=0.0693m因此 A直=48.6 cm2A横=97.2 cm2直浇道的尺寸的确定，由于A直=48.6 cm2 R=A直=39.3mm，D=78.68mm,由于直浇道尺寸太大易产生涡流

6、，从而使铸件产生气孔，所以必须减少直浇道直径。同时，本框架结构件的尺寸较大，所以可以采用两个直浇道同时浇注，以减小直浇道直径。最终确定采用两个直浇道，每个直浇道的半径R=24.3=27.8mm，所以每个直浇道的直径为55.6mm。横浇道的尺寸的确定A横=97.2 cm2 由于采用两个横浇道故而每个横浇道的尺寸为48.6 cm2采用截面积h=a的梯形横浇道，如图5-2所示，横浇道的尺寸为：a=75mm；b=55mm；h=75mm；R=3mm。图5-2 横浇道的尺寸内浇道形状和尺寸的确定A内=145.8 cm2内浇道的总横截面积为145.8cm2，本铸件采用4个内浇道的形式，每个内浇道的面积为：1

7、45.84=36.45cm2浇注系统设计的校核型内液面上升速度的校核对于结构复杂及大型铸件，在浇注时间确定后，需验算型内液面的上升速度，液面的上升速度必须大于参考值，平均液面上升速度为： (5-2)式中：型内液面上升速度；铸件在浇注位置时的高度；t浇注时间。式中参数的具体数值为：hC=61.9cm；t=20.46。将参数带入式5-2得： cms查铸造手册（第二版）第五卷：铸造工艺得，参考值V=1.02.0cms。vtv所以型内液面上升速度合格。最小剩余压头高度的计算为了保证金属液能充满铸件上距直浇道最远最高的部分，获得轮廓清晰、结构完整的铸件，铸件最高点到浇口杯内液面的高度必须大于或等于最小值hM，即直浇道应有必要的高度。hM的计算公式为： (5-3)式中：最小剩余压头高度；L金属液