重力鑄造模具設(shè)計(jì)需以 “充型平穩(wěn)、冷卻均勻、排氣徹底、脫模順暢” 為核心，結(jié)合鑄件材料特性（熔點(diǎn)、流動(dòng)性）和生產(chǎn)批量，通過模擬軟件進(jìn)行流場、溫度場仿真，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)質(zhì)量高、效率高的鑄件生產(chǎn)。
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現(xiàn)在就來講一講重力鑄造模具核心設(shè)計(jì)要點(diǎn)有哪些方面？
一、鑄件結(jié)構(gòu)適配性設(shè)計(jì)
型腔形狀與尺寸精度
型腔需嚴(yán)格匹配鑄件圖紙，同時(shí)預(yù)留加工余量（根據(jù)鑄件精度要求，一般為 0.5-2mm），便于后續(xù)修整。
對(duì)于有曲面、孔位的復(fù)雜鑄件，需通過 3D 建模模擬型腔形態(tài)，確保尺寸公差控制在 ±0.05mm 內(nèi)（精密件要求更高）。
脫模斜度
型腔內(nèi)壁和型芯需設(shè)計(jì)脫模斜度（非配合面 1°-3°，配合面 0.5°-1°），避免鑄件脫模時(shí)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?？D。
壁厚均勻性優(yōu)化
鑄件壁厚差異過大易導(dǎo)致收縮不均，產(chǎn)生縮孔、裂紋，設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)應(yīng)設(shè)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(dòng)性好的合金可放寬至 1.5mm）。
二、澆道系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆道系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進(jìn)入型腔的通道，需保證流動(dòng)平穩(wěn)、無渦流，避免卷渣或氧化。
澆道類型與布局
直澆道：垂直設(shè)置，截面多為圓形（直徑根據(jù)金屬液流量計(jì)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(nèi)澆道，截面為梯形或半圓形，需高于內(nèi)澆道，起到擋渣作用（渣子密度小，會(huì)浮于上部）。
內(nèi)澆道：直接連接型腔，位置應(yīng)避開鑄件受力關(guān)鍵部位（如軸承座的配合面），數(shù)量根據(jù)鑄件大小確定（小型件 1-2 個(gè)，大型件 3-4 個(gè)），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(nèi)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(jì)算澆道截面積（公式：截面積 = 金屬液體積 / 充型時(shí)間 / 流速）優(yōu)化。
三、冒口設(shè)計(jì)
冒口用于補(bǔ)充金屬液凝固時(shí)的收縮，防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松，是厚大鑄件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。
位置選擇
冒口需設(shè)置在鑄件最后凝固的部位（如厚壁處、轉(zhuǎn)角、凸臺(tái)），通過凝固模擬軟件（如 ProCAST）確定 “熱節(jié)” 位置，確保冒口先于鑄件凝固。
尺寸計(jì)算
冒口體積一般為鑄件熱節(jié)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(bǔ)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(xù)切割去除。
四、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
型腔內(nèi)的空氣、金屬液揮發(fā)氣體若無法排出，會(huì)導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔、澆不足等缺陷，需針對(duì)性設(shè)計(jì)排氣結(jié)構(gòu)：
排氣槽位置
設(shè)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(qū)域。
對(duì)于封閉型腔（如箱體類鑄件），需在最高點(diǎn)設(shè)置排氣孔，連通大氣。
排氣槽參數(shù)
槽寬 5-20mm（根據(jù)型腔大?。疃刃栊∮诮饘僖旱?“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(qū)域，確保氣體能順暢排出。
復(fù)雜部位可采用 “排氣塞”（多孔陶瓷材料）增強(qiáng)排氣效率。
五、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
合理的冷卻可加速金屬液凝固、縮短生產(chǎn)周期，同時(shí)保證鑄件尺寸穩(wěn)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(qū)域（如冒口附近、鑄件底部）。
對(duì)于對(duì)稱結(jié)構(gòu)鑄件，冷卻通道需對(duì)稱布置，避免模具局部過熱導(dǎo)致鑄件變形。
冷卻參數(shù)控制
冷卻介質(zhì)一般為水，流速 1-3m/s（避免水流過慢導(dǎo)致局部升溫），進(jìn)水溫度≤35℃，出水溫度≤50℃，通過溫控閥調(diào)節(jié)流量。
薄壁件需強(qiáng)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(shè)計(jì)
分型面是動(dòng)模與定模的開合界面，需兼顧脫模便利性和鑄件質(zhì)量：
位置選擇
優(yōu)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(shè)在鑄件的配合面或外觀面上，減少飛邊對(duì)精度的影響。
復(fù)雜鑄件可采用多分型面（如側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)），但需增加導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)，防止錯(cuò)模。
飛邊控制
分型面需保證平面度（≤0.02mm/m），并設(shè)計(jì)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(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
確保動(dòng)模與定模合模時(shí)精準(zhǔn)對(duì)位，避免因錯(cuò)位導(dǎo)致鑄件尺寸偏差或模具損壞：
導(dǎo)柱與導(dǎo)套
導(dǎo)柱直徑根據(jù)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(dǎo)向。
導(dǎo)柱與導(dǎo)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(jié)構(gòu)（配合間隙 0.05-0.1mm），強(qiáng)化定位精度。
八、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(qiáng)的部位（如凸緣、加強(qiáng)筋），間距≤100mm，確保頂出力均勻。
對(duì)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(fù)雜結(jié)構(gòu)）。
復(fù)位與限位
頂出機(jī)構(gòu)需設(shè)置復(fù)位彈簧或復(fù)位桿，確保合模時(shí)頂針退回原位；同時(shí)加裝限位塊，控制頂出行程（略大于鑄件高度 1-2mm）。
九、模具強(qiáng)度與剛度設(shè)計(jì)
模具需承受金屬液的靜壓力（一般 0.05-0.5MPa）和溫度應(yīng)力，避免變形或開裂：
型腔壁厚計(jì)算
根據(jù)鑄件最大外尺寸，通過強(qiáng)度公式計(jì)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(qiáng)筋（厚度 10-20mm，高度 50-100mm）。
對(duì)于高熔點(diǎn)合金（如銅合金）或大批量生產(chǎn)，型腔需采用鑲塊結(jié)構(gòu)（用高強(qiáng)度模具鋼制造），便于局部更換。
熱應(yīng)力緩解
模具整體需避免尖角（圓角 R≥5mm），減少應(yīng)力集中；對(duì)于溫差大的部位（如澆口附近），可采用鑲拼結(jié)構(gòu)（不同材料組合，如耐熱鋼鑲塊），降低熱變形。
