重力铸造模具设计需以 “充型平稳、冷却均匀、排气彻底、脱模顺畅” 为核心，结合铸件材料特性（熔点、流动性）和生产批量，通过模拟软件进行流场、温度场仿真，优化结构参数，最终实现质量高、效率高的铸件生产。
现在就来讲一讲重力铸造模具核心设计要点有哪些方面？
一、铸件结构适配性设计
型腔形状与尺寸精度
型腔需严格匹配铸件图纸，同时预留加工余量（根据铸件精度要求，一般为 0.5-2mm），便于后续修整。
对于有曲面、孔位的复杂铸件，需通过 3D 建模模拟型腔形态，确保尺寸公差控制在 ±0.05mm 内（精密件要求更高）。
脱模斜度
型腔内壁和型芯需设计脱模斜度（非配合面 1°-3°，配合面 0.5°-1°），避免铸件脱模时被拉伤或变形。
高度较大的铸件（如长筒形），斜度需随高度递增，防止脱模卡顿。
壁厚均匀性优化
铸件壁厚差异过大易导致收缩不均，产生缩孔、裂纹，设计时需通过壁厚过渡（过渡圆角 R≥3mm）或局部减薄 / 加厚，使最大壁厚与最小壁厚之比≤3:1。
厚大部位需对应设置冒口（见下文），薄壁部位需保证金属液能顺利填充（最小壁厚≥2mm，铝合金等流动性好的合金可放宽至 1.5mm）。
二、浇道系统设计
浇道系统是引导金属液进入型腔的通道，需保证流动平稳、无涡流，避免卷渣或氧化。
浇道类型与布局
直浇道：垂直设置，截面多为圆形（直径根据金属液流量计算，一般 5-20mm），长度尽量短，减少金属液降温。
横浇道：连接直浇道与内浇道，截面为梯形或半圆形，需高于内浇道，起到挡渣作用（渣子密度小，会浮于上部）。
内浇道：直接连接型腔，位置应避开铸件受力关键部位（如轴承座的配合面），数量根据铸件大小确定（小型件 1-2 个，大型件 3-4 个），截面多为扁矩形（宽度 5-15mm，厚度 2-5mm），确保金属液平缓流入。
充型速度控制
金属液在浇道内的流速需适中（铝合金约 0.5-1.5m/s，铜合金约 0.3-1m/s），流速过快易卷气，过慢则易冷却凝固，可通过计算浇道截面积（公式：截面积 = 金属液体积 / 充型时间 / 流速）优化。
三、冒口设计
冒口用于补充金属液凝固时的收缩，防止铸件产生缩孔、缩松，是厚大铸件的关键结构。
位置选择
冒口需设置在铸件最后凝固的部位（如厚壁处、转角、凸台），通过凝固模拟软件（如 ProCAST）确定 “热节” 位置，确保冒口先于铸件凝固。
尺寸计算
冒口体积一般为铸件热节体积的 1.5-3 倍（铝合金取 1.5-2 倍，铜合金取 2-3 倍），高度与直径比（H/D）控制在 1-1.5，保证补缩压力。
冒口与铸件的连接颈需 “窄而短”（宽度为铸件壁厚的 0.7-0.9 倍），确保冒口最后凝固，且便于后续切割去除。
四、排气系统设计
型腔内的空气、金属液挥发气体若无法排出，会导致铸件产生气孔、浇不足等缺陷，需针对性设计排气结构：
排气槽位置
设置在型腔末端（金属液最后填充处）、分型面、型芯底部等气体易聚集的区域。
对于封闭型腔（如箱体类铸件），需在最高点设置排气孔，连通大气。
排气槽参数
槽宽 5-20mm（根据型腔大小），深度需小于金属液的 “临界渗透深度”（铝合金 0.1-0.2mm，锌合金 0.05-0.1mm），防止金属液溢出；长度需覆盖排气区域，确保气体能顺畅排出。
复杂部位可采用 “排气塞”（多孔陶瓷材料）增强排气效率。
五、冷却系统设计
合理的冷却可加速金属液凝固、缩短生产周期，同时保证铸件尺寸稳定。
冷却通道布局
通道需靠近型腔表面（距离 15-30mm），均匀分布在壁厚较大、散热慢的区域（如冒口附近、铸件底部）。
对于对称结构铸件，冷却通道需对称布置，避免模具局部过热导致铸件变形。
冷却参数控制
冷却介质一般为水，流速 1-3m/s（避免水流过慢导致局部升温），进水温度≤35℃，出水温度≤50℃，通过温控阀调节流量。
薄壁件需强化冷却（如增加通道密度），厚壁件则需控制冷却速度（可降低水流速），防止开裂。
六、分型面设计
分型面是动模与定模的开合界面，需兼顾脱模便利性和铸件质量：
位置选择
优先选择铸件最大截面处，确保铸件能顺利取出；尽量避免将分型面设在铸件的配合面或外观面上，减少飞边对精度的影响。
复杂铸件可采用多分型面（如侧抽芯结构），但需增加导向定位机构，防止错模。
飞边控制
分型面需保证平面度（≤0.02mm/m），并设计压边槽（宽度 5-10mm，深度 0.1-0.3mm），减少金属液溢出形成的飞边。
七、定位与导向机构设计
确保动模与定模合模时精准对位，避免因错位导致铸件尺寸偏差或模具损坏：
导柱与导套
导柱直径根据模具大小选择（20-50mm），长度需超过型腔深度 10-20mm，确保合模初期即可导向。
导柱与导套采用间隙配合（H7/f7），表面粗糙度 Ra≤0.8μm，减少磨损。
辅助定位
大型模具需增加定位销（直径 10-20mm）或止口结构（配合间隙 0.05-0.1mm），强化定位精度。
八、顶出机构设计
用于铸件凝固后从型腔中脱出，需保证受力均匀，避免铸件变形：
顶针布局
顶针（直径 3-10mm）需分布在铸件刚性较强的部位（如凸缘、加强筋），间距≤100mm，确保顶出力均匀。
对于薄壁件或易变形件，需采用顶板顶出（大面积接触）或斜顶（避开复杂结构）。
复位与限位
顶出机构需设置复位弹簧或复位杆，确保合模时顶针退回原位；同时加装限位块，控制顶出行程（略大于铸件高度 1-2mm）。
九、模具强度与刚度设计
模具需承受金属液的静压力（一般 0.05-0.5MPa）和温度应力，避免变形或开裂：
型腔壁厚计算
根据铸件最大外尺寸，通过强度公式计算型腔壁厚（如圆形型腔：壁厚≥铸件半径 ×0.3+10mm），大型模具需增加加强筋（厚度 10-20mm，高度 50-100mm）。
对于高熔点合金（如铜合金）或大批量生产，型腔需采用镶块结构（用高强度模具钢制造），便于局部更换。
热应力缓解
模具整体需避免尖角（圆角 R≥5mm），减少应力集中；对于温差大的部位（如浇口附近），可采用镶拼结构（不同材料组合，如耐热钢镶块），降低热变形。
