浇注系统设计
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第七章浇注系统设计
3.3 浇注系统最小断面尺寸的计算
①Osann（奥赞）公式
• 设单位时间内流经内浇道 金属液的体积为Qm3/s， 则
Q=F内v内 F内－内浇道断面积 m2； v内－内浇道口的平均流速 m/s，可由伯努里方程得 到；
•由伯努里方程可得
2 P外－p内 v外 v内 2 g H 0 h 2g
直浇道的结构设计
• 直浇道与横浇道的连接 要 增设直浇道窝的结构防止 冲砂和卷气，使金属液的 紊乱程度降低。窝座的直 径一般为横浇道宽的2倍左 右面，最好接近横浇道的 高度，直浇道与横浇道的 连接也应做成圆角。
直浇道窝
• 直浇道窝的作用：减小金属液的紊流和对 铸型的冲蚀作用，减小局部阻力和压头损 失，有利于渣、气与金属液分离并上浮。 • 湿型砂强度低，必要时可在直浇道底放一 干芯片（或耐火砖片）以承受金属液的冲 击。
•封闭－开放式浇注系统
• 控制流量的阻流断面位于直浇道下端，或在 横浇道中，或者在集渣包出口处等。 • 这类浇注系统在阻流之前是封闭的，可起挡 渣作用；其后开放，可使充型平稳。兼有开 放式和封闭式浇注系统的优点，一般用于小 型铸铁件和铝合金浇注，特别是在一箱多铸 小件时应用，这种浇注系统结构复杂，浇道 模样制造以及造型费事，多用于手工造型。
第七章
浇注系统设计
7.1 概述
浇注系统的功能
• 使液态合金平稳充满砂型； • 阻挡夹杂物进入型腔，以免形成渣孔； • 调节铸型与铸件各部分的温度分布以控制铸件的凝固 顺序； • 起一定的补缩作用，在内浇道凝固前补给部分液态收 缩； • 让液态合金以最短的距离，最合适的时间充满型腔， 有足够的压力头，并保证金属液面在型腔内有必要的 上升速度等，以确保铸件的质量； • 充型流股不要正对冷铁和芯撑； • 合理的浇注系统应能节约金属，有利于减少冒口的体 积。 • 结构简单紧凑，利于提高铸型面积的利用率，便于造 型和从铸件上清除。
浇注系统设计
浇注系统设计
喷淋灌溉系统的设计包括雨水收集装置、水泵、水管、周围地面坡度等，可划分为如下几个部分：
（1）雨水收集装置：用于收集雨水，收集到的雨水将用于浇灌。
可以使用雨水收集沟、雨水收集箱、小池等装置。
（2）水泵：用于将收集的雨水输送到地表浇灌系统，如果有交流电源的可以采用电动水泵，如果没有可以采用手动水泵。
（3）水管：将水从水泵输送到灌溉区域所需的水管，一般选用硬管或软管。
（4）地表坡度：定义地表坡度和浇灌方向，确保喷淋能够有效地浇灌作物。
（5）安装滴灌装置：滴灌管，在水管上安装滴灌装置，可以将水均匀地流入灌溉区域。
第三章 浇注系统的设计与计算
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
复习题
1．浇注系统由哪些部分组成？分别说明各个组元的 作用？ 2．比较顶注式和底注式浇注系统的优缺点。 3．比较封闭式和开放式浇注系统的优缺点。
4 . 如何提高横浇道的撇渣效果？
5. 内浇道在铸件浇铸中能够起到哪些重要作用？ 6．确定内浇道位置要注意哪些具体问题？ 湖北汽车工业学院材料工程系
配套措施：
1）浇口杯应足够大； 2）严格控制浇注时间。
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
计算实例：
1、绘制模板布置简图
各层铸件内浇道的金属压力头： h1=100mm； h2=250mm； h3=350mm。
2、计算型内金属质量 m /kg
阶梯式的优缺点
兼有底注式和顶注式 的优点，充型平稳。 但结构复杂，设计和 计算较难。 用于高度大的中、大 型铸件。阶梯式或缝 隙式用于垂直分型无 箱挤压造型或金属型 铸造
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
（二）按浇注系统各组元截面积的比例关系分
4、 选用浇口杯 根据铸型的浇注速度，使用4号浇口杯，铁液积存5.5 kg； 5、分别计算或由内浇道计算诺谟图查各层内浇道截面积： （流量系数取 μ=0.5） S1=70mm2 ； S2=45mm； S3=38mm2。 6、分直浇道截面积 ∑S内 =2×（70+45+38）=306mm2, S分直=1.2×S内=306×1.2=367mm2 分直浇道的截面尺寸： 上底宽11mm；下底宽22mm；高22mm 。 实际：S分直=363mm2。 7、 水平横浇道尺寸 S横=1.3×363 mm2=472 mm2。 选上底宽12.5mm；下底宽25mm；高25mm； 实际截面积469mm2。
浇注系统设计
浇注系统设计
一、浇注系统构成 浇注系统由浇口杯（外浇口）、直浇道、横浇道和内浇道等构成。其构造见下图
1—浇口杯；2—直浇道；3—横浇道；4—内浇道
注意点：内浇道形状（提议使用Ⅰ型） ❖ Ⅰ型扁平内浇道易于清理，能提升横浇道旳挡渣效果。当使用宽度受限制时，可
用Ⅱ型。 ❖ Ⅲ型内浇道用于铸件垂直壁处或不宜冲刷处。 ❖ Ⅳ型和Ⅴ型内浇道用于需内浇道凝固较慢旳场合，其清理较困难。 ❖ Ⅵ型内浇道冷却较快、轻易清理。
老式浇系极难胜任三大功能旳两项:挡渣和降低紊流
浇注系统旳主要功能：1. 提供金属液进入型腔旳通道；2. 金属液尽量平稳；3.阻止渣/砂和其他反应产物进入型腔；
过滤器应用
带过滤器旳浇系
The controlling crosssection阻流截面
Downsprue : Runner Bar
:
Runner Bar : Ingate
带有过滤器旳浇注系统
❖ 内浇道和横浇道高度比
1. 内浇道形状扁平梯型；
2. H横=(5-6)H内—预防吸动作用产生杂质进型腔（针对放置在横浇道底部） ❖ 内浇道与横浇道连接方式
1. 放置在横浇道底部（在同一平面）---合用于封闭式浇注系统 2. 放置在横浇道顶部（不在同一平面）—封闭-开放式浇注系统
又称“缓流封闭式”。故充型旳平稳性及对型腔旳冲刷力都好于封闭式； ❖ 用于各类灰铸铁件及球铁件
浇注系统设计
(4) 封闭- 开放式---（推荐使用） ❖ F杯>F直<F横<F内 ❖ F杯>F直>F集渣包出口<F横后<F内 ❖ F直>F阻<F横后<F内 ❖ F直>F阻<F内<F横 ❖ 阻流截面设在直浇道下端，或在横浇道中，或在集渣包出口处，或在内浇道之
第八章 浇注系统设计
Fmin
G 0.0443 H P
用上式计算浇注系统最小截面积时需仔细确定式中各因素的数值。
在计算的铸件确定以后，即已确定。铸件图上一般已标出了铸 件的重量（未标时根据铸件图可估算出铸件重量），再加上浇注系 统和冒口的重量即为G值。
影响µ值的因素很多，难于用数学计算方法确定，一般都按生产 经验和参考实验结果选定。对于航空铝、镁合金铸件所用的扩张式浇 注系统，其µ值可在0.3～0.7之间选取。实际铸造时可根据铸件合金种 类、浇注温度和铸件结构选择。
(1) 应在一定的浇注时间内，保证充满铸型 (2) 应能控制液体金属流入型腔的速度和方向 (3) 应能把混入金属液中的熔渣和气体挡在浇注系统里 (4) 应能控制铸件凝固时的温度分布
(5) 浇注系统结构应力求简单，简化造型，减少清理工作量和 液体金属的消耗。
（1）承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注；
H
p
P2 H 2C
用上式计算平均静压头有下列三种情况 (1) 采用底注式浇注系统时，因为P＝C(图中(a))，所以有： HP＝H－C/2 (2) 采用顶注式浇注系统时(图中(b))，因为P＝0，所以有： HP＝H (3) 采用中注式浇注系统时(图中(c))，HP可用上面的HM的计 算公式来计算。 HP＝H－C/8
内浇道流量不均匀现象对铸件质量有显著影响： ① 对大型复杂铸件和薄壁铸件易出现浇不足和冷隔缺陷
② 在流量大的内浇道附近会引起局部过热、破坏原来所 预计的铸件凝固次序，使铸件产生氧化、缩松、缩孔
和裂纹等缺陷。பைடு நூலகம்
为了克服内浇道流量不均匀带来的弊病，通常采用如下方法
（1）尽可能将内浇道设置在横浇道的对称位置； （2）将横浇道断面设计成顺着液流方向逐渐缩小形式； （3）采用不同断面内浇道，缩小远离直浇道的内浇道断两积； （4）设置浇口窝等。
塑料件模具设计--浇注系统设计
30
（6）轮辐式浇口
轮辐式浇口的适用范围类似 于盘形浇口，带有矩形内 孔的塑件也适用，但是它 将整个周边进料改成了几 小段直线进料。这种浇口 切除方便，流道凝料少， 型芯上部得到定位而增加 了型芯的稳定性。
31
（7）护耳式浇口
它在型腔侧面开设耳槽，熔体通过浇口冲击在 耳槽侧面上，经调整方向和速度后再进入型 腔，因此可以防止喷射现象，是一种典型的 冲击性浇口，它可减少浇口附近的内应力， 对于流动性差的塑料极为有效，浇口应设置 在塑件的厚壁处。
这种浇口的去除比较 困难，痕迹大
32
（8）点浇口
点浇口又称针点浇口或菱形浇口，是一 种截面尺寸很小的浇口，俗称小浇口。 这类浇口由于前后两端存在较大的压力 差，能较大地增大塑料熔体的剪切速率 并产生较大的剪切热，从而导致熔体的 表观粘度下降，流动性增加，有利于型 腔的充填。
33
（8）点浇口的设计形式
图a所示为直接式，直径为d的圆锥形的小端直接与塑件相 连。
图b所示为圆锥形的小端有一段直径为d、长度为l的点浇口 与塑件相连。这种形式的浇口直径d不能太小，浇口长度l 不能大长，否则脱模时浇口凝料会断裂而堵塞住浇口，影 响注射的正常进行。上述两种形式的点浇口制造方便，但 去除浇口时容易相伤塑件，浇口也容易磨损，仅适于批量 不大的塑件成型和流动性好的塑料。
非限制性浇口是整个浇口系统中截面尺寸最大的部位，它主 要对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。
21
1、浇口的类型
（1）直接浇口（又称主流道形浇口）
在单型腔模中，熔体直接流入型腔，因 而压力损失小，进料速度快，成型比 较容易，对各种塑料都能适用。它传 递压力好，保压补缩作用强，模具结 构简单紧凑，制造方便。
（6）轮辐式浇口
轮辐式浇口的适用范围类似 于盘形浇口，带有矩形内 孔的塑件也适用，但是它 将整个周边进料改成了几 小段直线进料。这种浇口 切除方便，流道凝料少， 型芯上部得到定位而增加 了型芯的稳定性。
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（7）护耳式浇口
它在型腔侧面开设耳槽，熔体通过浇口冲击在 耳槽侧面上，经调整方向和速度后再进入型 腔，因此可以防止喷射现象，是一种典型的 冲击性浇口，它可减少浇口附近的内应力， 对于流动性差的塑料极为有效，浇口应设置 在塑件的厚壁处。
这种浇口的去除比较 困难，痕迹大
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（8）点浇口
点浇口又称针点浇口或菱形浇口，是一 种截面尺寸很小的浇口，俗称小浇口。 这类浇口由于前后两端存在较大的压力 差，能较大地增大塑料熔体的剪切速率 并产生较大的剪切热，从而导致熔体的 表观粘度下降，流动性增加，有利于型 腔的充填。
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（8）点浇口的设计形式
图a所示为直接式，直径为d的圆锥形的小端直接与塑件相 连。
图b所示为圆锥形的小端有一段直径为d、长度为l的点浇口 与塑件相连。这种形式的浇口直径d不能太小，浇口长度l 不能大长，否则脱模时浇口凝料会断裂而堵塞住浇口，影 响注射的正常进行。上述两种形式的点浇口制造方便，但 去除浇口时容易相伤塑件，浇口也容易磨损，仅适于批量 不大的塑件成型和流动性好的塑料。
非限制性浇口是整个浇口系统中截面尺寸最大的部位，它主 要对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。
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1、浇口的类型
（1）直接浇口（又称主流道形浇口）
在单型腔模中，熔体直接流入型腔，因 而压力损失小，进料速度快，成型比 较容易，对各种塑料都能适用。它传 递压力好，保压补缩作用强，模具结 构简单紧凑，制造方便。
浇注系统设计课件PPT126页
第47页，共126页。
通常用最大相对流量偏差值K来评价内浇道中的流量不
均匀性。
K=(δmax-δmin)/(Qn-1) δmax—— 内浇道中最大流量 δmin—— 内浇道中最小流量 Q —— 系统中的总流量 n —— 内浇道的个数
第48页，共126页。
第49页，共126页。
第50页，共126页。
1. 顶注式浇注系统——内浇道设置在铸件的最高处； 2. 中间注入式浇注系统——内浇道设置在铸件侧面，从
铸件中间高度引入；
3. 底注式浇注系统——内浇道设置在铸件最低处侧面或底
部；
４. 阶梯式浇注系统——内浇道设置在铸件一侧不同高度 多层式引入；
第11页，共126页。
第12页，共126页。
1.顶注式； 优点：金属液自由下落，逐渐地自下而上充满 型腔，创造自下而上逐步升高的温度梯度，有 利于铸件的方向性（顺序）凝固和自补缩，也 有利于在顶部设置冒口补缩，而且冒口尺寸可 以较小。浇注系统结构较简单，消耗金属液较 少，清理铸件容易。 缺点：金属液自由下落，冲击力大，充型不平 稳，易发生飞溅，氧化和卷入空气等现象。铸 件中容易出现砂眼，冷豆、气孔和夹杂等缺陷。
第38页，共126页。
三、 直浇道窝 直浇道转入横浇道是一个急转弯，如果金属液流速 大，将出现严重的紊流和冲刷铸型，设置浇口窝起缓 冲作用，减少对铸型的冲刷，还可以流动分布。
第39页，共126页。
第40页，共126页。
四、 横浇道 主要作用：①除了是金属液以均匀而足够的量平稳 的流入内浇口外，②其结构开放式还要有利于渣及非 金属夹杂物上浮并滞留在其顶部，而不随流进入型腔， 故又称为撇渣道。因此希望金属液流流动平稳有利于 撇渣。（常用办法利用水力学中局部阻力和沿程阻力 的概念来设计横浇道）。
通常用最大相对流量偏差值K来评价内浇道中的流量不
均匀性。
K=(δmax-δmin)/(Qn-1) δmax—— 内浇道中最大流量 δmin—— 内浇道中最小流量 Q —— 系统中的总流量 n —— 内浇道的个数
第48页，共126页。
第49页，共126页。
第50页，共126页。
1. 顶注式浇注系统——内浇道设置在铸件的最高处； 2. 中间注入式浇注系统——内浇道设置在铸件侧面，从
铸件中间高度引入；
3. 底注式浇注系统——内浇道设置在铸件最低处侧面或底
部；
４. 阶梯式浇注系统——内浇道设置在铸件一侧不同高度 多层式引入；
第11页，共126页。
第12页，共126页。
1.顶注式； 优点：金属液自由下落，逐渐地自下而上充满 型腔，创造自下而上逐步升高的温度梯度，有 利于铸件的方向性（顺序）凝固和自补缩，也 有利于在顶部设置冒口补缩，而且冒口尺寸可 以较小。浇注系统结构较简单，消耗金属液较 少，清理铸件容易。 缺点：金属液自由下落，冲击力大，充型不平 稳，易发生飞溅，氧化和卷入空气等现象。铸 件中容易出现砂眼，冷豆、气孔和夹杂等缺陷。
第38页，共126页。
三、 直浇道窝 直浇道转入横浇道是一个急转弯，如果金属液流速 大，将出现严重的紊流和冲刷铸型，设置浇口窝起缓 冲作用，减少对铸型的冲刷，还可以流动分布。
第39页，共126页。
第40页，共126页。
四、 横浇道 主要作用：①除了是金属液以均匀而足够的量平稳 的流入内浇口外，②其结构开放式还要有利于渣及非 金属夹杂物上浮并滞留在其顶部，而不随流进入型腔， 故又称为撇渣道。因此希望金属液流流动平稳有利于 撇渣。（常用办法利用水力学中局部阻力和沿程阻力 的概念来设计横浇道）。
铸造中浇注系统设计
不到、冷隔等缺陷。 金属消耗大；
应用:
主要用于构造复杂旳多种黑色金属 铸件和易氧化旳有色金属铸件。
3、中间注入式浇注系统
对内浇道下列旳型腔部分为顶注 式；对内浇道以上旳型腔部分相 当于底注式。故它兼有顶注式和 底注式浇注系统旳优缺陷。因为 内浇道在分型面上开设，故极为 以便，广为应用。合用于高度不 大旳中档壁厚旳铸件。
轻易充斥，可降低薄壁 件浇不到、冷隔方面旳 缺陷
充型后上部温度高于底 部，有利于铸件自下而 上 旳顺序凝固和冒口旳 补缩
冒口尺寸小，节省金属
内浇道附近受热较轻
构造简朴，易于清除
缺陷:
易造成冲砂缺陷金属， 液下落过程中接触空气， 出现飞溅、氧化、 卷入 空气等现象，使充型不 平稳
易产生砂孔、铁豆、气 孔和氧化夹杂物缺陷， 大部分浇注时间，内浇 道工作在非淹没状态，
第四章 浇注系统
浇注系统旳作用：将液态金属引入铸型。
经典浇注系统旳构造 a)封闭式 b)开放式 1-浇口杯，2-直浇道，3-直浇道窝，4-横浇道，5-末端延长段，6-内浇道
对浇注系统旳基本要求
1.所拟定旳内浇道旳位置、方向和个数应符合铸件旳凝固原则或补缩 措施。
2.在要求旳浇注时间内充斥型腔。 3.提供必要旳充型压力头，确保铸件轮廓、棱角清楚。 4.使金属液流动平稳，防止严重紊流。预防卷入、吸收气体和使金属
过分氧化。 5.具有良好旳阻渣能力。 6.金属液进人型腔时线速度不可过高，防止飞溅、冲刷型壁或砂芯。 7.确保型内金属液面有足够旳上升速度，以免形成夹砂结疤、皱皮、
冷隔等缺陷。
第一节、浇注系统各单元旳作用：
1、浇口杯旳作用：①承接来自浇包旳金属液，预防金属液 飞溅和溢出，便于浇注；②减轻液流对型腔旳冲击、分离 渣滓和气泡，阻止其进入型腔；③增长充型压力头。
应用:
主要用于构造复杂旳多种黑色金属 铸件和易氧化旳有色金属铸件。
3、中间注入式浇注系统
对内浇道下列旳型腔部分为顶注 式；对内浇道以上旳型腔部分相 当于底注式。故它兼有顶注式和 底注式浇注系统旳优缺陷。因为 内浇道在分型面上开设，故极为 以便，广为应用。合用于高度不 大旳中档壁厚旳铸件。
轻易充斥，可降低薄壁 件浇不到、冷隔方面旳 缺陷
充型后上部温度高于底 部，有利于铸件自下而 上 旳顺序凝固和冒口旳 补缩
冒口尺寸小，节省金属
内浇道附近受热较轻
构造简朴，易于清除
缺陷:
易造成冲砂缺陷金属， 液下落过程中接触空气， 出现飞溅、氧化、 卷入 空气等现象，使充型不 平稳
易产生砂孔、铁豆、气 孔和氧化夹杂物缺陷， 大部分浇注时间，内浇 道工作在非淹没状态，
第四章 浇注系统
浇注系统旳作用：将液态金属引入铸型。
经典浇注系统旳构造 a)封闭式 b)开放式 1-浇口杯，2-直浇道，3-直浇道窝，4-横浇道，5-末端延长段，6-内浇道
对浇注系统旳基本要求
1.所拟定旳内浇道旳位置、方向和个数应符合铸件旳凝固原则或补缩 措施。
2.在要求旳浇注时间内充斥型腔。 3.提供必要旳充型压力头，确保铸件轮廓、棱角清楚。 4.使金属液流动平稳，防止严重紊流。预防卷入、吸收气体和使金属
过分氧化。 5.具有良好旳阻渣能力。 6.金属液进人型腔时线速度不可过高，防止飞溅、冲刷型壁或砂芯。 7.确保型内金属液面有足够旳上升速度，以免形成夹砂结疤、皱皮、
冷隔等缺陷。
第一节、浇注系统各单元旳作用：
1、浇口杯旳作用：①承接来自浇包旳金属液，预防金属液 飞溅和溢出，便于浇注；②减轻液流对型腔旳冲击、分离 渣滓和气泡，阻止其进入型腔；③增长充型压力头。
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铸件结构尺寸（高度、壁厚）； 浇注系统结构复杂程度。 （影响造型和清理）
3.3 计算阻流断面积的水力学公式
3.3.1 奥赞公式
设：
Ho——浇注系统压头高度 P ——上型腔高度 C ——型腔高度
模 型
3.3 计算阻流断面积的水力学公式
3.3.1 奥赞公式
成立条件： a. 浇注系统为充满流动
布置紧凑，易清理；
充型速度大，易产生喷溅和冲砂，金属易氧化。 适用： 中小型铸铁件
易氧化金属不能使用
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
② 开放式浇注系统（非充满式） F阻 = F直
即浇注系统的阻流段为直浇道。这时，在正常浇注条件下，
金属液不能充满所有组元。
形式：
F杯孔 ≤ F直 < F横 < F内 在这种浇注系统中，浇注时金属液一般是非充满状态。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
③ 半封闭式浇注系统 特点：
具有一定阻渣效果；
充型比较平稳。 适用： 各类灰口和球墨铸铁件
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
④ 封闭开放式浇注系统 F阻 = F横
浇注系统的阻流段为横浇道或横浇道上设置的阻流装置。
形式： F杯孔 ≥ F直 > F横 < F内 在这种浇注系统中，浇注时金属液是先封闭后开放。
适用：
不易氧化合金
高度较小的铸件
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
② 底注式浇注系统
内浇道位于铸件底部。
特点：
充型平稳，排气效果好； 挡渣效果好；
不利于顶冒口补缩； 液面易结膜，降温快。 适用： 易氧化合金
高度较大的铸件
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
③ 中注式浇注系统
封闭式浇注系统；
对于开放式的型腔液面要淹过内浇道。
b. 浇口杯液面保持不变
c. 型腔内压力与外界相同
3.3 计算阻流断面积的水力学公式
3.3.1 奥赞公式
m F阻 t 2 gH均
式中
m为充填铸型所需金属液 ; t为充填时间； 为流量系数； H 均为充型平均静压头。
是浇注系统计算的基本公式。 当 F内 ≠ F阻时， 依靠调整其它系数来修正。
3.3.2 公式参数的确定
（1）平均静压头H均 假设型腔断面积沿高度无变化。 a. 按实际系统与计算系统浇注做功相同来确定：
P2 H均 H 0 2C
b. 按实际系统与计算系统浇注时间相同来确定：
H均
H 0C 2 P 1 1 C P 2 H 0 H 0
a.
这些经验公式可分为四类：
（m 为铸件重量）
t f ( m) t f ( ) t f (m, ) t f (m, ,)
例如
b.
（δ 为铸件壁厚）
c.
d.
t 1.41 0.2685 m
3.3.2 公式参数的确定
（3）流量系数μ 流路结构和尺寸
浇口比
第三章 浇注系统设计
3.1 概述
浇注系统：引导金属液进入和充满型腔的一系列通道。
第三章 浇注系统设计
3.1 概述
浇注系统：引导金属液进入和充满型腔的一系列通道。
3.1.1 浇注系统的基本组元
浇口杯 广义来讲，
直浇道
直浇道窝
横浇道
内浇道
浇包、浇注设备、出气孔等也是浇注系统的组成部分。
基本组元的作用：
2
3.3.2 公式参数的确定
（2）浇注时间t
浇注时间对铸件质量的影响：
充型快，对型和芯冲击大 快浇 减少夹砂结疤，易冲砂、胀砂、抬箱 适用：薄壁复杂件、大平面件、表皮易氧化件 充型慢，对型和芯冲击小 慢浇 易夹砂结疤、冷隔、浇不足 适用：芯多、芯大件
3.3.2 公式参数的确定
（2）浇注时间t
采用经验公式。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
② 开放式浇注系统（非充满式） 特点：
阻渣效果差，易卷气；
充型平稳，金属氧化轻。 适用： 有色件、球铁件 漏包浇注的铸钢件
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
③ 半封闭式浇注系统 F阻 = F内
浇注系统的阻流段为内浇道，但横浇道截面积最大。
形式： F直 < F横 > F内 （F直 > F内） 在这种浇注系统中，浇注时金属液是先开放，后封闭， 一般为充满状态。
的最低流速下，其雷诺数也大于Re临。所以：
金属液在浇注系统中的流动为 紊流流动。 又由于浇注系统流路回转，使紊流程度加重。
3.1.3 对浇注系统的基本要求
① 金属液流动的速度、方向、压头必须保证在凝固前 充满 型腔。 否则将产生冷隔、浇不足缺陷。 ② 金属液的流动应均匀平稳，削弱紊流，避免卷入气 体、金属氧化、冲刷型壁。 否则将产生砂眼、气孔、铁豆等缺陷。 ③ 在充型金属中造成理想的温度分布，控制凝固顺序 （顺序凝固或同时凝固）。 否则将产生缩孔、缩松、裂纹等缺陷。
本次课结束
谢谢大家
基本组元的作用：
④ 横浇道
向内浇道分配洁净的金属液；
储留最初浇入的低温金属液和渣液； 使金属液平稳流动，阻渣浮气。
基本组元的作用：
⑤ 内浇道 控制金属液的充型速度和方向； 合理分配金属液； 调解铸件各部位的温度和凝固顺序。
3.1.2 浇注系统中液体金属的流动状态
液体的流动可分为层流和紊流两种状态，并可用雷诺数Re
来判断。
Re
vD
（流速×管路直径 / 流体运动粘度） 大于Re临为紊流
Re临 = 2300
小于Re临为层流
对于某些合金，在浇注温度下（高于液相线温度50~100℃）有： 铸件材质 γ （m2/s） 铸铁 0.55×10-6 铸钢 0.4×10-6 铝合金 0.6×10-6
在浇注系统中，即使 D 很小（如取 0.4 cm），在保证充型
④ 阶梯式浇注系统
充型方式： 底注式
特点：
底层——中层——上层内浇道
充型平稳，排气效果好； 有利于冒口补缩； 结构复杂。 适用： 应用： 计算要准确，避免发生紊乱充型； 垂直分型的优先采用。 高大的中大型铸件
3.2.3 选择浇注系统类型应考虑的因素
浇注位置和分型面；
铸造合金性质（氧化性、流动性、收缩性）；
3.1.3 对浇注系统的基本要求
④ 使渣液分离，具有阻渣排气作用（阻止渣子进入型腔）。
否则将产夹渣缺陷。 ⑤ 结构和分布要便于造型和清理，节约金属。
2.5.2 机械加工余量
机械加工余量按GB/T6414-1999 确定。
国家标准GB/T6414-1999 中规定，机械加工余量代号为RMA， 等级由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J 、K 10个
影响因素 合金特性 铸型特性 浇注温度 一般采用经验数值（查表），并加以调整。
3.3.2 公式参数的确定
（4）浇注金属液重量m
在奥赞公式中的重量，一般应包括铸件重量和浇冒口重量。而在进
行浇冒口设计之前这个重量是未知的，所以一般采用经验公式：
m m件
α 为重量系数。 α 与生产批量、浇冒口形式、材质、件重等有关。
① 封闭式浇注系统（充满式） F阻 = F内
即浇注系统的阻流段为内浇道。这时，在正常浇注条件下，
金属液充满所有组元。 形式： F杯孔 ≥ F直 > F横 > F内 在这种浇注系统中，浇注时金属液一般是充满状态。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
① 封闭式浇注系统（充满式） 特点：
阻渣效果好，不卷气；
等级。
3.2 浇注系统的分类
分类方法有两种： 按各组元断面比分 按内浇道与铸件的相对位置分
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
对于浇注系统，将各组元的最小截面积分别表示为：
F杯孔、F直、F横、F内
（一般F杯孔= F直上端）
浇注系统中截面积最小部位称为阻流段，其截面积表示为F阻。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
① 浇口杯 承接金属液，防止飞溅和溢出，便于浇注； 减轻液流对型腔的冲击；
阻止渣和气进入型腔； 增加道 引导金属液进入下一组元； 提供充型压头。
基本组元的作用：
③ 直浇道窝 改善金属液流动状况，减缓冲击，缩短直横拐弯处 的高度紊流区； 改善内浇道的流量分布。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
④ 封闭开放式浇注系统 特点： 阻渣效果好，充型平稳；
适用： 各类中小型铸铁件，广泛应用。
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
① 顶注式浇注系统
内浇道位于铸件顶部。
特点：
易于充满型腔，利于顶冒口补缩；
结构简单，易于清理； 充型不平稳。
冲击、飞溅 、氧化
内浇道位于铸件中部。
（一般为分型面处）
特点： 兼有顶注和底注的特点； 设置方便。 适用： 中等壁厚，中间分型的复杂铸件
中小型铸件广泛应用
（内浇道开在分型面上）
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
④ 阶梯式浇注系统 在铸件高度方向上开设多层内浇道 。
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
3.3 计算阻流断面积的水力学公式
3.3.1 奥赞公式
设：
Ho——浇注系统压头高度 P ——上型腔高度 C ——型腔高度
模 型
3.3 计算阻流断面积的水力学公式
3.3.1 奥赞公式
成立条件： a. 浇注系统为充满流动
布置紧凑，易清理；
充型速度大，易产生喷溅和冲砂，金属易氧化。 适用： 中小型铸铁件
易氧化金属不能使用
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
② 开放式浇注系统（非充满式） F阻 = F直
即浇注系统的阻流段为直浇道。这时，在正常浇注条件下，
金属液不能充满所有组元。
形式：
F杯孔 ≤ F直 < F横 < F内 在这种浇注系统中，浇注时金属液一般是非充满状态。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
③ 半封闭式浇注系统 特点：
具有一定阻渣效果；
充型比较平稳。 适用： 各类灰口和球墨铸铁件
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
④ 封闭开放式浇注系统 F阻 = F横
浇注系统的阻流段为横浇道或横浇道上设置的阻流装置。
形式： F杯孔 ≥ F直 > F横 < F内 在这种浇注系统中，浇注时金属液是先封闭后开放。
适用：
不易氧化合金
高度较小的铸件
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
② 底注式浇注系统
内浇道位于铸件底部。
特点：
充型平稳，排气效果好； 挡渣效果好；
不利于顶冒口补缩； 液面易结膜，降温快。 适用： 易氧化合金
高度较大的铸件
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
③ 中注式浇注系统
封闭式浇注系统；
对于开放式的型腔液面要淹过内浇道。
b. 浇口杯液面保持不变
c. 型腔内压力与外界相同
3.3 计算阻流断面积的水力学公式
3.3.1 奥赞公式
m F阻 t 2 gH均
式中
m为充填铸型所需金属液 ; t为充填时间； 为流量系数； H 均为充型平均静压头。
是浇注系统计算的基本公式。 当 F内 ≠ F阻时， 依靠调整其它系数来修正。
3.3.2 公式参数的确定
（1）平均静压头H均 假设型腔断面积沿高度无变化。 a. 按实际系统与计算系统浇注做功相同来确定：
P2 H均 H 0 2C
b. 按实际系统与计算系统浇注时间相同来确定：
H均
H 0C 2 P 1 1 C P 2 H 0 H 0
a.
这些经验公式可分为四类：
（m 为铸件重量）
t f ( m) t f ( ) t f (m, ) t f (m, ,)
例如
b.
（δ 为铸件壁厚）
c.
d.
t 1.41 0.2685 m
3.3.2 公式参数的确定
（3）流量系数μ 流路结构和尺寸
浇口比
第三章 浇注系统设计
3.1 概述
浇注系统：引导金属液进入和充满型腔的一系列通道。
第三章 浇注系统设计
3.1 概述
浇注系统：引导金属液进入和充满型腔的一系列通道。
3.1.1 浇注系统的基本组元
浇口杯 广义来讲，
直浇道
直浇道窝
横浇道
内浇道
浇包、浇注设备、出气孔等也是浇注系统的组成部分。
基本组元的作用：
2
3.3.2 公式参数的确定
（2）浇注时间t
浇注时间对铸件质量的影响：
充型快，对型和芯冲击大 快浇 减少夹砂结疤，易冲砂、胀砂、抬箱 适用：薄壁复杂件、大平面件、表皮易氧化件 充型慢，对型和芯冲击小 慢浇 易夹砂结疤、冷隔、浇不足 适用：芯多、芯大件
3.3.2 公式参数的确定
（2）浇注时间t
采用经验公式。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
② 开放式浇注系统（非充满式） 特点：
阻渣效果差，易卷气；
充型平稳，金属氧化轻。 适用： 有色件、球铁件 漏包浇注的铸钢件
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
③ 半封闭式浇注系统 F阻 = F内
浇注系统的阻流段为内浇道，但横浇道截面积最大。
形式： F直 < F横 > F内 （F直 > F内） 在这种浇注系统中，浇注时金属液是先开放，后封闭， 一般为充满状态。
的最低流速下，其雷诺数也大于Re临。所以：
金属液在浇注系统中的流动为 紊流流动。 又由于浇注系统流路回转，使紊流程度加重。
3.1.3 对浇注系统的基本要求
① 金属液流动的速度、方向、压头必须保证在凝固前 充满 型腔。 否则将产生冷隔、浇不足缺陷。 ② 金属液的流动应均匀平稳，削弱紊流，避免卷入气 体、金属氧化、冲刷型壁。 否则将产生砂眼、气孔、铁豆等缺陷。 ③ 在充型金属中造成理想的温度分布，控制凝固顺序 （顺序凝固或同时凝固）。 否则将产生缩孔、缩松、裂纹等缺陷。
本次课结束
谢谢大家
基本组元的作用：
④ 横浇道
向内浇道分配洁净的金属液；
储留最初浇入的低温金属液和渣液； 使金属液平稳流动，阻渣浮气。
基本组元的作用：
⑤ 内浇道 控制金属液的充型速度和方向； 合理分配金属液； 调解铸件各部位的温度和凝固顺序。
3.1.2 浇注系统中液体金属的流动状态
液体的流动可分为层流和紊流两种状态，并可用雷诺数Re
来判断。
Re
vD
（流速×管路直径 / 流体运动粘度） 大于Re临为紊流
Re临 = 2300
小于Re临为层流
对于某些合金，在浇注温度下（高于液相线温度50~100℃）有： 铸件材质 γ （m2/s） 铸铁 0.55×10-6 铸钢 0.4×10-6 铝合金 0.6×10-6
在浇注系统中，即使 D 很小（如取 0.4 cm），在保证充型
④ 阶梯式浇注系统
充型方式： 底注式
特点：
底层——中层——上层内浇道
充型平稳，排气效果好； 有利于冒口补缩； 结构复杂。 适用： 应用： 计算要准确，避免发生紊乱充型； 垂直分型的优先采用。 高大的中大型铸件
3.2.3 选择浇注系统类型应考虑的因素
浇注位置和分型面；
铸造合金性质（氧化性、流动性、收缩性）；
3.1.3 对浇注系统的基本要求
④ 使渣液分离，具有阻渣排气作用（阻止渣子进入型腔）。
否则将产夹渣缺陷。 ⑤ 结构和分布要便于造型和清理，节约金属。
2.5.2 机械加工余量
机械加工余量按GB/T6414-1999 确定。
国家标准GB/T6414-1999 中规定，机械加工余量代号为RMA， 等级由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J 、K 10个
影响因素 合金特性 铸型特性 浇注温度 一般采用经验数值（查表），并加以调整。
3.3.2 公式参数的确定
（4）浇注金属液重量m
在奥赞公式中的重量，一般应包括铸件重量和浇冒口重量。而在进
行浇冒口设计之前这个重量是未知的，所以一般采用经验公式：
m m件
α 为重量系数。 α 与生产批量、浇冒口形式、材质、件重等有关。
① 封闭式浇注系统（充满式） F阻 = F内
即浇注系统的阻流段为内浇道。这时，在正常浇注条件下，
金属液充满所有组元。 形式： F杯孔 ≥ F直 > F横 > F内 在这种浇注系统中，浇注时金属液一般是充满状态。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
① 封闭式浇注系统（充满式） 特点：
阻渣效果好，不卷气；
等级。
3.2 浇注系统的分类
分类方法有两种： 按各组元断面比分 按内浇道与铸件的相对位置分
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
对于浇注系统，将各组元的最小截面积分别表示为：
F杯孔、F直、F横、F内
（一般F杯孔= F直上端）
浇注系统中截面积最小部位称为阻流段，其截面积表示为F阻。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
① 浇口杯 承接金属液，防止飞溅和溢出，便于浇注； 减轻液流对型腔的冲击；
阻止渣和气进入型腔； 增加道 引导金属液进入下一组元； 提供充型压头。
基本组元的作用：
③ 直浇道窝 改善金属液流动状况，减缓冲击，缩短直横拐弯处 的高度紊流区； 改善内浇道的流量分布。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
④ 封闭开放式浇注系统 特点： 阻渣效果好，充型平稳；
适用： 各类中小型铸铁件，广泛应用。
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
① 顶注式浇注系统
内浇道位于铸件顶部。
特点：
易于充满型腔，利于顶冒口补缩；
结构简单，易于清理； 充型不平稳。
冲击、飞溅 、氧化
内浇道位于铸件中部。
（一般为分型面处）
特点： 兼有顶注和底注的特点； 设置方便。 适用： 中等壁厚，中间分型的复杂铸件
中小型铸件广泛应用
（内浇道开在分型面上）
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
④ 阶梯式浇注系统 在铸件高度方向上开设多层内浇道 。
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类