重力鑄造模具設計需以 “充型平穩、冷卻均勻、排氣徹底、脫模順暢” 為核心，結合鑄件材料特性（熔點、流動性）和生產批量，通過模擬軟件進行流場、溫度場仿真，優化結構參數，最終實現質量高、效率高的鑄件生產。

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現在就來講一講重力鑄造模具核心設計要點有哪些方面？
一、鑄件結構適配性設計
型腔形狀與尺寸精度
型腔需嚴格匹配鑄件圖紙，同時預留加工余量（根據鑄件精度要求，一般為 0.5-2mm），便于后續修整。
對于有曲面、孔位的復雜鑄件，需通過 3D 建模模擬型腔形態，確保尺寸公差控制在 ±0.05mm 內（精密件要求更高）。
脫模斜度
型腔內壁和型芯需設計脫模斜度（非配合面 1°-3°，配合面 0.5°-1°），避免鑄件脫模時被拉傷或變形。
高度較大的鑄件（如長筒形），斜度需隨高度遞增，防止脫模卡頓。
壁厚均勻性優化
鑄件壁厚差異過大易導致收縮不均，產生縮孔、裂紋，設計時需通過壁厚過渡（過渡圓角 R≥3mm）或局部減薄 / 加厚，使最大壁厚與最小壁厚之比≤3:1。
厚大部位需對應設置冒口（見下文），薄壁部位需保證金屬液能順利填充（最小壁厚≥2mm，鋁合金等流動性好的合金可放寬至 1.5mm）。
二、澆道系統設計
澆道系統是引導金屬液進入型腔的通道，需保證流動平穩、無渦流，避免卷渣或氧化。
澆道類型與布局
直澆道：垂直設置，截面多為圓形（直徑根據金屬液流量計算，一般 5-20mm），長度盡量短，減少金屬液降溫。
橫澆道：連接直澆道與內澆道，截面為梯形或半圓形，需高于內澆道，起到擋渣作用（渣子密度小，會浮于上部）。
內澆道：直接連接型腔，位置應避開鑄件受力關鍵部位（如軸承座的配合面），數量根據鑄件大小確定（小型件 1-2 個，大型件 3-4 個），截面多為扁矩形（寬度 5-15mm，厚度 2-5mm），確保金屬液平緩流入。
充型速度控制
金屬液在澆道內的流速需適中（鋁合金約 0.5-1.5m/s，銅合金約 0.3-1m/s），流速過快易卷氣，過慢則易冷卻凝固，可通過計算澆道截面積（公式：截面積 = 金屬液體積 / 充型時間 / 流速）優化。
三、冒口設計
冒口用于補充金屬液凝固時的收縮，防止鑄件產生縮孔、縮松，是厚大鑄件的關鍵結構。
位置選擇
冒口需設置在鑄件最后凝固的部位（如厚壁處、轉角、凸臺），通過凝固模擬軟件（如 ProCAST）確定 “熱節” 位置，確保冒口先于鑄件凝固。
尺寸計算
冒口體積一般為鑄件熱節體積的 1.5-3 倍（鋁合金取 1.5-2 倍，銅合金取 2-3 倍），高度與直徑比（H/D）控制在 1-1.5，保證補縮壓力。
冒口與鑄件的連接頸需 “窄而短”（寬度為鑄件壁厚的 0.7-0.9 倍），確保冒口最后凝固，且便于后續切割去除。
四、排氣系統設計
型腔內的空氣、金屬液揮發氣體若無法排出，會導致鑄件產生氣孔、澆不足等缺陷，需針對性設計排氣結構：
排氣槽位置
設置在型腔末端（金屬液最后填充處）、分型面、型芯底部等氣體易聚集的區域。
對于封閉型腔（如箱體類鑄件），需在最高點設置排氣孔，連通大氣。
排氣槽參數
槽寬 5-20mm（根據型腔大?。?，深度需小于金屬液的 “臨界滲透深度”（鋁合金 0.1-0.2mm，鋅合金 0.05-0.1mm），防止金屬液溢出；長度需覆蓋排氣區域，確保氣體能順暢排出。
復雜部位可采用 “排氣塞”（多孔陶瓷材料）增強排氣效率。
五、冷卻系統設計
合理的冷卻可加速金屬液凝固、縮短生產周期，同時保證鑄件尺寸穩定。
冷卻通道布局
通道需靠近型腔表面（距離 15-30mm），均勻分布在壁厚較大、散熱慢的區域（如冒口附近、鑄件底部）。
對于對稱結構鑄件，冷卻通道需對稱布置，避免模具局部過熱導致鑄件變形。
冷卻參數控制
冷卻介質一般為水，流速 1-3m/s（避免水流過慢導致局部升溫），進水溫度≤35℃，出水溫度≤50℃，通過溫控閥調節流量。
薄壁件需強化冷卻（如增加通道密度），厚壁件則需控制冷卻速度（可降低水流速），防止開裂。
六、分型面設計
分型面是動模與定模的開合界面，需兼顧脫模便利性和鑄件質量：
位置選擇
優先選擇鑄件最大截面處，確保鑄件能順利取出；盡量避免將分型面設在鑄件的配合面或外觀面上，減少飛邊對精度的影響。
復雜鑄件可采用多分型面（如側抽芯結構），但需增加導向定位機構，防止錯模。
飛邊控制
分型面需保證平面度（≤0.02mm/m），并設計壓邊槽（寬度 5-10mm，深度 0.1-0.3mm），減少金屬液溢出形成的飛邊。
七、定位與導向機構設計
確保動模與定模合模時精準對位，避免因錯位導致鑄件尺寸偏差或模具損壞：
導柱與導套
導柱直徑根據模具大小選擇（20-50mm），長度需超過型腔深度 10-20mm，確保合模初期即可導向。
導柱與導套采用間隙配合（H7/f7），表面粗糙度 Ra≤0.8μm，減少磨損。
輔助定位
大型模具需增加定位銷（直徑 10-20mm）或止口結構（配合間隙 0.05-0.1mm），強化定位精度。
八、頂出機構設計
用于鑄件凝固后從型腔中脫出，需保證受力均勻，避免鑄件變形：
頂針布局
頂針（直徑 3-10mm）需分布在鑄件剛性較強的部位（如凸緣、加強筋），間距≤100mm，確保頂出力均勻。
對于薄壁件或易變形件，需采用頂板頂出（大面積接觸）或斜頂（避開復雜結構）。
復位與限位
頂出機構需設置復位彈簧或復位桿，確保合模時頂針退回原位；同時加裝限位塊，控制頂出行程（略大于鑄件高度 1-2mm）。
九、模具強度與剛度設計
模具需承受金屬液的靜壓力（一般 0.05-0.5MPa）和溫度應力，避免變形或開裂：
型腔壁厚計算
根據鑄件最大外尺寸，通過強度公式計算型腔壁厚（如圓形型腔：壁厚≥鑄件半徑 ×0.3+10mm），大型模具需增加加強筋（厚度 10-20mm，高度 50-100mm）。
對于高熔點合金（如銅合金）或大批量生產，型腔需采用鑲塊結構（用高強度模具鋼制造），便于局部更換。
熱應力緩解
模具整體需避免尖角（圓角 R≥5mm），減少應力集中；對于溫差大的部位（如澆口附近），可采用鑲拼結構（不同材料組合，如耐熱鋼鑲塊），降低熱變形。