（1）金属型型腔尺寸是决定铸件尺寸精度的主要因素，其尺寸的确定通常离不开经验，但不可不通过试模予以修正 用于形成铸件外形部分的金属型型腔，其主体结构与铸件大小、铸件在型中的浇注位置、分型面以及合金的种类等有关。其中型腔尺寸是决定铸件尺寸精度的主要因素。金属型型腔尺寸的计算，除根据铸件尺寸和公差外，还应考虑合金的收缩、涂料厚度、金属型加温后的膨胀以及金属型各部分的间隙等。这些因素在实际生产中变化较大，需要有经验的设计人员根据生产的实际情况去判断，有些尺寸还应通过试模调整，以求得较合理的型腔尺寸。

图5-71 铝合金轮金属型装配图

1—通气塞 2—上盖 3—上盖脱出手柄 4—右半型 5—底（基）座 6—轴 7—旋转铰耳 8、13—铰链 9—固定装置 10—轴 11—顶柱 12—弹簧垫圈 14—支撑销钉 15—锁紧螺母 16—左半型 17—旋转手柄 18—分开手柄

型腔尺寸A_x可由以下经验公式决定

A_x=[A_p+A_p·ε±δ]±ΔA_x

式中 A_p——铸件的名义尺寸或铸件尺寸的中间值（mm）；

ε——综合线收缩率（%）；

δ——金属型的涂料层厚度（mm）；

A_x——型腔尺寸制造公差（mm）。铸件尺寸的中间值A_p按下式计算

A_p=A_min+（1/2）ΔA

式中 A_min——铸件的最小极限尺寸（mm）；

ΔA——铸件尺寸公差。

综合线收缩率ε包括铸件收缩和金属型膨胀。对于铝、镁合金铸件，一般情况下ε值可参考表5-48选取。大型薄壁铸件取下限；小型铸件为了计算方便，ε值常取1%。

表5-48铝、镁合金金属型铸件的 综合线收缩率ε

涂料厚度δ，一般情况下δ值约0.1～0.3mm，在型腔凹处取正值，在凸处取负值，中心距L处等于零，如图5-72所示。

型腔尺寸制造公差ΔA_x与尺寸A_p大小有关，如A_p为50～260mm，则ΔA_x为±0.15mm，当A_p大于630mm时，ΔA_x为±0.4mm。

由于影响型腔尺寸的因素很多，不易掌握它们的规律性，故在实际生产中，由经验公式确定的尺寸只能供参考，它还往往要通过试模予以修正。

（2）为使金属型有足够的强度又不太重，其壁厚不宜过薄，但也不可太厚 金属型壁除了传递和蓄积铸件的热量外，同时还承受液体金属的压力和开合型力的作用。因此，壁厚大小不仅影响到铸件凝固、冷却速度，而且影响铸型的寿命和生产效率。型壁太厚，增加了铸型的重量，加快了铸件的冷却速度；型壁太薄，由于温度不均匀而产生应力使其变形，缩短使用寿命。因此要求确定一个最佳厚度。

金属型壁厚与铸件壁厚、材质、铸件外轮廓尺寸及金属型本身的材质有关，按理应综合考虑各种影响因素来确定不同条件下最合适的金属型壁厚，但截止目前，还没有一个可靠简便的方法来确定不同条件下最合适的金属型壁厚。当金属型材料为铸铁时，其壁厚可参考图5-73所示来确定。生产铝合金铸件时，壁厚一般不小于12mm，而铜及钢铁材料铸件的金属型壁厚不小于15mm。

由于图5-73所示壁厚为经验值，在具体制定不同合金铸件用金属型型壁厚度时，应留有修正余地，如铸件可能产生缩孔或缩松的部位应留有可开设冒口或安放冷铁（比铸铁导热性更好的材料）的位置，这样才不至于在投产试制时，因铸件出现缺陷而使金属型报废。

图5-72 型腔涂料层厚度的确定 A—名义尺寸 B—型腔的深度 δ—涂料厚度 D—铸件内孔直径 H—铸件内孔深度 L—中心距 R—圆弧半径

图5-73 铸铁金属型壁厚与铸件壁厚的关系

（3）金属型分型面的形状及其尺寸的制定不可太随意 在垂直分型时，金属型分型面的形状可设计成矩形；当水平分型时，分型面的形状可随铸件外形设计成圆形或其他形状，这样对金属型的定位和制造都较简便。

金属型分型面上的尺寸与铸件大小有关。如对中小件的金属型，分型面上的尺寸，可参阅表表5-49。

（4）制定金属型铸件的铸造斜度的大小，不可忽视其所在铸件表面和金属型间的相对位置；为保证铸件精度，在铸件加工面和非加上面上取斜度的方法不宜相同；而且不可忽视如果铸件非加工面上不允许有铸造斜度时的可能解决方法 铸件铸造斜度的大小，与铸件表面和金属型间的相对位置有关。凡是在铸件冷却时与金属型表面有脱离倾向的面，应给予较小的铸造斜度；凡是铸件冷却时趋向于包紧金属型或型芯的面，应给予较大的斜度。例如铸件的凹进部分以及孔的铸造斜度应较大，一般可取2°～7°（对不加工面可取2°～3°；加工表面可取3°～7°）。

表5-49 金属型分型面尺寸（单位：mm）

各种合金铸件的金属型铸造斜度，一般可参考表5-50。为保证铸件精度，铸造斜度在非加工面上应取正负斜度，在加工面上取正斜度。

表5-50 各种合金铸件金属型铸造斜度

对于铸件尺寸要求精确的非加工面，若不允许有铸造斜度时，可考虑改变分型面，或使用金属活块、以及采用砂芯等方法来解决。

（5）金属型本身无透气性，通常不可无导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体的措施 金属型本身无透气性，因此型腔的排气问题必须给予足够的重视，否则会造成气孔、冷隔和浇不足等缺陷。尽管在进行铸件工艺设计时，对铸件在金属型中的位置和浇冒口位置的选择已考虑了应使合金液平稳地充满铸型，并使空气顺利从冒口或分型面排出，但在很多情况下，气体聚集在型腔的深处、大平面上以及离冒口较远的部位，来不及或无法从冒口或分型面排除。因此，在这些地方要设置专门的排气设施。其排气的方式有以下几种：(www.daowen.com)

1）利用分型面或型腔零件的组合面的间隙进行排气。

2）开排气槽：开排气槽又称通气沟，即在金属型的分型面或型腔的活块、镶件的结合面上、芯座或顶杆表面上可开排气槽，如图5-74所示，其深度根据合金的不同，有一定限制。扁缝形排气槽的深度h，对于铸铁和青铜一般为0.25mm，对于铝、镁合金一般为0.5mm，扁缝宽度a一般为10～15mm。三角形槽深度h一般为0.3～1.0mm，间距a一般取10mm。它们既能排气，又能阻止合金液流入，故在金属型铸造和金属型低压铸造中被广泛采用。

图5-74 排气槽的结构形式

3）设排气孔：排气孔一般开设在金属型的最高处或型内可能产生“气阻”的地方，直径为ϕ1～5mm的圆形排气孔，如图5-75所示。

4）排气塞：排气塞又叫通气塞，是金属型常用的排气设施，其结构如图5-76～78所示，一般用45号钢或铜棒制成。排气塞的安装位置实例如图5-79所示。当凹面是圆形的凸台时，如图5-79a所示，则按圆的大小安置排气塞；若圆的直径大于24mm时，则应设计一个大的排气塞，中间再套一个小的排气塞，如图5-79b所示；当凹面垂直于底座时，则需在凹面的上、下部位都安置排气塞，如图5-79c所示；当凹面为水平位置时，如果凹面在分型面的下面，则只需在凹面的四周设置排气塞，如图5-79d所示；如果凹面位于分型面的上部，则除在四周设排气塞外，凹面的中心部分也应设置排气塞，如图5-79e所示。

图5-75 排气孔

图5-76 A型排气塞

（6）金属型采用的金属型芯，通常不宜作成固定的 金属型芯具有以下特点：使铸件冷却速度快，组织致密均匀，内孔光洁，精度高，减少制砂芯和除砂芯的工序，相应减少辅助材料和设备的费用，进一步提高劳动生产率和改善劳动条件等。

金属型芯一般是活动的，以便在铸件凝固进入塑性区时能及时拔出。作为能活动的金属型芯，在设计制作时，则要求其在金属型中须定位准确，稳定可靠，取出轻便，而这与芯头的定位长度、导向和配合间隙大小有关。如芯头直径为d，定位长度为H（见图5-80），则它们的关系可由下式确定

图5-77 B型排气塞

D=15mm、20mm L=15mm、20mm、

30mm、50mm h=0.5mm

图5-78 C型排气塞

D=25mm、30mm L=25mm、30mm、40mm、50mm h=0.5mm

图5-79 排气塞的安装

对于上、下型芯：H=（0.3～0.8）d

对于侧向型芯：H=（0.5～1.0）d

芯头与芯座的配合公差应适当，因为间隙过小或过大，都会造成抽芯困难。间隙过小，型芯会被卡住；间隙过大，合金液会进入间隙，阻碍型芯的运动。适宜的间隙公差一般为H9/d9。对圆形型芯，还须防止型芯的转动。当金属型芯直径大于50mm时，型芯可制成空心的，型芯壁厚取15～20mm。

图5-80 金属型芯的定位

（7）金属型用型芯不可只采用金属型芯，对于阻碍铸件自由收缩易引起铸件开裂的部位，不可忽视砂芯的应用 根据铸件的复杂程度和合金的种类可采用不同材料的型芯。一般浇注薄壁、复杂件或高熔点合金（如铸钢、铸铁）件时，多采用砂芯，而在浇注低熔点合金（如铝、镁合金）件时，大多采用金属型芯。在同一铸件上也可砂芯和金属型芯并用，一般是铸件厚大部位由金属型芯形成，以加速冷却，防止缩松，而砂芯（壳芯）插入金属型芯中形成其他较薄壁部位。

对金属型来说，由于其无退让性，其阻碍铸件自由收缩易引起铸件开裂的部位，可用砂芯以改善金属型的退让性。

砂芯可以做出最复杂的铸件内腔，但铸件质量、尺寸精度、表面粗糙度都比金属型芯差，只有在不能使用金属型芯时选用。采用壳芯，也可做出复杂的型芯，铸件质量、尺寸精度和表面粗糙度接近金属型芯，故广泛用来代替砂芯（铝合金铸件）。

金属型砂芯的设计原理与砂型铸造基本相同。芯座与芯头之间，需有一定间隙，便于安装。间隙大小、芯头斜度等可参看图5-81和表5-51，芯头需与大气相通以便排气。

图5-81 砂芯的芯头与金属型芯座的配合

表5-51 砂芯的芯头与金属型芯座的配合间隙 （单位：mm）