一、模具类型选择：匹配铸件需求与生产批量

二、分型面设计：保证铸件精度与脱模可行性

1. 优先选平面分型：尽量选择水平或垂直平面作为分型面，避免曲面分型（易导致错型、增加加工难度），例如大型床身铸件通常以 “床身底面” 或 “对称中心面” 为分型面。
2. 避开关键精度面：将机床铸件的 “基准面”（如导轨面、安装定位面）置于同一砂型（通常是下型），避免分型面穿过关键精度面 —— 若关键面跨分型面，易因合型误差导致平面度、平行度超标。
3. 减少分型面数量：单次分型（1 个分型面）优先于多次分型，减少合型次数可降低错型风险；若铸件结构复杂（如带多层内腔），需设置辅助分型面时，需在模具上设计定位销 / 定位套保证合型精度。
4. 便于脱模与取件：分型面需确保铸件在凝固后能顺利从模具中取出，避免铸件与模具（砂型 / 金属型）产生 “卡滞”—— 例如立柱铸件的分型面需避开垂直筋条，防止筋条与砂型粘连。

三、浇注系统设计：控制充型与防缺陷

1. 浇注系统类型选择：
   • 大型机床铸件（如床身、立柱）优先采用底注式 + 阶梯式浇注系统：底注式可避免金属液直接冲击砂型（减少砂眼），阶梯式可实现 “自下而上” 平稳充型，防止局部过热或冷隔；
   • 中小型铸件（如工作台）可采用顶注式 + 雨淋式浇注系统：顶注式充型速度快，雨淋式可均匀布料，适合薄壁均匀的铸件。
2. 截面尺寸计算：
   • 根据灰铸铁的浇注温度（1380-1450℃）、铸件重量（大型铸件常达数吨）及壁厚，通过 “水力学公式” 计算浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道的截面尺寸，确保金属液流量匹配铸件体积，避免充型过慢（冷隔）或过快（冲砂）；
   • 内浇道需 “分散布置、对称进料”：例如床身铸件的内浇道应沿导轨两侧均匀开设，避免单一内浇道导致局部壁厚处 “缩孔”。
3. 挡渣与排气设计：
   • 在横浇道末端设置 “集渣包”（容积不小于铸件重量的 5%），利用密度差过滤金属液中的熔渣；
   • 直浇道顶部需开设 “排气孔”，横浇道上需设置 “排气槽”（宽度 8-12mm，深度 2-3mm），确保充型时型腔内的气体能顺利排出（防止气孔）。

四、冒口与冷铁设计：控制凝固与消除缩孔

1. 冒口设计：
   • 位置：冒口需设置在铸件的 “热节部位”（即壁厚最厚、散热最慢的区域），例如立柱顶部的法兰处、床身导轨的加厚段；
   • 类型：大型铸件优先采用 “顶冒口”（补缩范围大），中小型铸件可采用 “侧冒口”（节省金属液）；冒口高度通常为直径的 1.2-1.5 倍，容积需满足 “补缩铸件热节体积”（冒口体积≈1.5 倍热节体积）；
   • 材质：砂型模具中常用 “发热冒口”（添加发热剂，延长冒口凝固时间），金属型模具中用 “保温冒口”（减少散热），避免冒口先于铸件凝固失去补缩作用。
2. 冷铁设计：
   • 作用：在铸件的薄壁或散热快的部位设置冷铁（常用铸铁冷铁、钢冷铁），加速局部冷却，强制实现 “从薄壁到厚壁、从远离冒口到靠近冒口” 的顺序凝固；
   • 要求：冷铁需与铸件表面紧密贴合（避免冷铁与铸件间产生气隙导致气孔），大型冷铁需开设 “排气孔”；冷铁尺寸需根据铸件壁厚计算，通常冷铁厚度为铸件壁厚的 0.8-1.2 倍。

五、砂芯设计（针对复杂内腔铸件）

1. 砂芯材质选择：
   • 受力大、要求高的砂芯（如油道砂芯）采用 “树脂砂芯”（强度高、溃散性好）；
   • 普通内腔砂芯可采用 “水玻璃砂芯”（成本低），但需控制水分含量（避免铸件产生气孔）。
2. 砂芯定位与固定：
   • 在砂芯上设计 “芯头”（与砂型的芯座配合），芯头需有足够长度（通常为砂芯直径的 1.5-2 倍），防止砂芯在充型时移位；
   • 大型砂芯需设置 “芯撑”（金属芯撑，材质与铸件匹配），芯撑表面需除锈、涂防锈漆，避免芯撑与铸件熔合不良产生缺陷。
3. 砂芯排气：
   • 砂芯内部需开设 “排气通道”（直径 8-12mm），并与模具的排气系统连通，确保砂芯受热产生的气体能排出（防止铸件内部气孔）。

六、模具尺寸补偿：适配灰铸铁的收缩特性

1. 收缩率确定：
   • 根据铸件结构（壁厚越厚，收缩率越大）、模具类型（金属型收缩率略小于砂型）确定补偿系数，例如大型床身铸件的收缩率通常取 1.0-1.2%，小型工作台取 0.8-1.0%；
   • 铸件的 “关键精度面”（如导轨面、定位孔）需单独调整收缩率，例如导轨面的收缩率可适当减小（取 0.9%），避免冷却后精度超差。
2. 尺寸标注：
   • 在模具图纸上明确标注 “补偿后的尺寸”，并注明收缩率；例如铸件设计尺寸为 1000mm，收缩率 1%，则模具对应尺寸为 1010mm。

七、模具强度与散热设计（针对金属型模具）

1. 模具材质选择：采用耐热铸铁（如 HT300）或球墨铸铁（QT500-7）制作金属型，确保模具能承受 1400℃以上的金属液冲击；
2. 壁厚设计：金属型的壁厚需均匀（避免局部过热），通常为铸件壁厚的 2-3 倍，同时在模具外壁设置 “加强筋”，防止模具长期使用后变形；
3. 散热系统：在模具的热节对应部位（如与铸件厚壁接触的模具区域）开设 “冷却水套” 或 “散热片”，控制模具工作温度在 300-400℃（温度过高会导致铸件粘模，过低会影响铸件成型）。

八、工艺细节优化：减少铸件缺陷

1. 脱模斜度：在模具的垂直壁面（尤其是砂型模具）设计 0.5-1° 的脱模斜度，避免铸件脱模时拉伤表面；
2. 圆角过渡：模具的所有棱角处需设计圆角（R2-R5），一方面避免铸件产生应力集中（机床铸件需长期承受切削力，应力集中易导致开裂），另一方面防止砂型棱角处脱落产生砂眼；
3. 表面处理：金属型模具的型腔表面需抛光（粗糙度 Ra≤1.6μm），砂型模具的型腔表面需涂刷 “脱模剂”（如石墨涂料），减少铸件与模具的粘连。
4. 无锡市铸造厂拥有68年铸造加工经验，欢迎来电咨询！