铸造是制造复杂形状零件的有效方法。很多设计人员在画铸件时，脑子里想的只有“形状对不对”，不考虑“能不能铸出来”“铸完会不会裂”。图纸到了铸造厂，工艺师一看：壁厚差太大，会裂；没有起模斜度，模具抽不出来；有孤立厚大部位，会有缩孔。

铸件设计不是画一个实体模型那么简单。设计阶段对铸造工艺的考虑，决定了零件能不能做出来、做出来好不好。

一、铸造工艺对设计的基本要求

壁厚均匀原则

金属凝固时收缩不均匀，会产生内应力，导致铸件变形或开裂。均匀壁厚是最重要的设计原则。壁厚变化处要平滑过渡，用大圆角，不要用直角。

最小壁厚取决于铸造方法和材料：灰铸铁砂型铸造3-5mm，球墨铸铁4-6mm，铸钢6-8mm，铝合金砂型铸造3-5mm，铝合金压铸1-2mm。

壁厚差过大是铸件常见问题。一个零件上既有10mm厚壁，又有3mm薄壁，厚壁处冷却慢、薄壁处冷却快，内应力大，容易开裂。解决方案是壁厚尽可能均匀，无法均匀时用过渡圆角平滑连接。

避免孤立厚大部位

孤立厚大部位是铸件中最危险的结构。它冷却慢，周围的金属已经凝固收缩，它还在液态，冷却收缩时得不到补缩，形成缩孔或缩松。

解决方案：挖空厚大部分（改成空心或筋板结构）；开工艺孔让厚大部位变薄；加冒口补缩（会增加成本和后处理）。

设置起模斜度

垂直于分型面的表面需要有起模斜度，否则模具抽不出来，或抽出来时拉伤铸件。

起模斜度的大小：金属模具比木模小，外壁比内壁小，高度越大斜度越小。一般1°-3°。设计时在图纸上注明“起模斜度”，加工面不留斜度，非加工面留。

二、铸件结构与受力

筋板设计

筋板的作用是在不增加壁厚的前提下提高刚度和强度。筋板厚度约为壁厚的0.7-0.8倍；筋板间距适中，太密浪费、太疏效果差；筋板与壁连接处用圆角过渡；筋板方向尽量与受力方向一致。

避免尖角

尖角处应力集中，容易开裂。金属在尖角处凝固快，容易产生白口。所有转角处设计圆角，外圆角R2-5mm，内圆角R3-10mm。

对称结构

不对称结构在凝固过程中会产生较大的内应力，导致变形。设计时尽量对称，无法对称的要有加强筋或工艺撑。

三、不同铸造方法的设计差异

砂型铸造

适用范围最广，单件小批量也经济。设计要点：留加工余量3-6mm，起模斜度1°-3°。优点是成本低、适合大型件；缺点是精度低、表面粗糙。

精密铸造

尺寸精度高、表面光洁。设计要点：壁厚可薄至0.5-1mm，少留或不留加工余量。优点是精度高、可铸复杂形状；缺点是成本高、不适合大件。

压铸

效率高，适合大批量生产。设计要点：壁厚均匀1-4mm，避免深腔和复杂抽芯。优点是效率极高、精度高；缺点是设备投资大、模具成本高。

选型参考

批量大小：单件小批量用砂型，大批量用压铸。尺寸精度：精密铸造最高，砂型最低。零件大小：大件用砂型，小件用精密铸造。材料：钢铁用砂型，铝合金各种方法都行。

四、铸件的加工与装配

加工余量

铸件表面需要加工的部位，要留足够的加工余量。砂型铸造3-6mm，精密铸造1-2mm，压铸0.3-0.5mm。加工余量要均匀，基准面尽量与铸造基准一致。

工艺基准

铸件上要设计工艺基准，用于后续加工时的定位。基准面尽量平整，避免曲面或斜面。基准面应在同一半模具内，减少错型影响。

装配考虑

铸件与其他零件配合处，设计定位面、止口，方便装配。铸件上的螺栓孔设计沉孔或凸台，保证足够的螺纹啮合长度。