铸造生产要实现优质、高产、低成本、少污染，必须根据铸件结构的特点、技术要求、生产批量、生产条件等进行铸造工艺设计，并绘制铸造工艺图。铸造工艺图就是根据零件图利用各种铸造工艺符号、各种工艺参数，把制造模样和铸型所需的资料直接绘制在图纸上的图样，图中应表示出铸件的浇注位置，分型面，型芯的形状、数量、尺寸及其固定方式，工艺参数，浇注系统等。这既是生产管理的需要，也是铸件验收和经济核算的依据。
1.浇注位置和分型面的选择
浇注位置与分型面的选择密切相关，通常分型面取决于浇注位置。选择时，既要保证质量，又要简化造型工艺。对一些质量要求不高的铸件，为了简化造型工艺，可以先选定分型面。
1）浇注位置的选择
所谓浇注位置，是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。确定浇注位置应考虑以下原则。
（1）铸件的重要表面朝下或处于侧面。气孔、夹渣等缺陷多出现在铸件上表面，而底部或侧面组织致密、缺陷少、质量好。图9-15所示床身的导轨面是重要受力面和加工面，浇注时朝下是合理的选择。图9-16所示伞齿轮的齿面质量要求高，采用立浇方案，则容易保证铸件质量。个别加工表面必须朝上时，可采用增大加工余量的方法来保证质量要求。
图9-15 床身浇注位置的选择
图9-16 伞齿轮浇注位置的选择
（2）铸件的宽大平面朝下。对于平板类铸件，使其大平面朝下（见图9-17）既可避免产生气孔、夹渣，又可防止型腔上表面经受强烈烘烤而产生夹砂、结疤缺陷。
图9-17 大平面铸件正确的浇注位置
（3）铸件的薄壁部分朝下。与图9-18（a）相比，按图9-18（b）浇注，可保证铸件的充型，防止产生浇不足、冷隔缺陷。这对于流动性差的合金尤为重要。
图9-18 曲轴箱的浇注位置
（4）铸件的厚大部分朝上，便于补缩。容易形成缩孔的铸件，厚大部分朝上，便于安置冒口，实现自下而上的定向凝固，防止产生缩孔。如图9-19所示，铸钢链轮的厚壁朝上，并设置冒口。
（5）浇注位置应利于减少型芯，便于安装型芯。通常型芯用于获得内孔和内腔，有时也用于获得局部外形。采用型芯会使造型工艺复杂，增加成本，因此选择浇注位置应利于减少型芯数目，如图9-20所示。
图9-19 铸钢链轮的浇注位置图
1—冒口；2—型芯1；3—型芯2
2）选择分型面
铸型时，砂箱与砂箱之间的结合面称为分型面。就同一铸件而言，可以有几种不同的分型方案，应从中选出一种最佳方案，使得起模方便、造型工艺简单。分型面具体选择原则如下。
（1）应尽量使铸件位于同一铸型内。铸件的加工面和加工基准面应尽量位于同一砂箱，以避免合型不准产生错型，从而保证铸件尺寸精度。图9-21所示水管堵头是以顶部方头为基准加工管螺纹的，图9-21（b）所示分型方案易产生错型，无法保证外螺纹加工精度，而图9-21（a）所示分型方案更合理。
（2）尽量减少分型面。分型面数量少，既能保证铸件精度，又能简化造型操作，如图9-22所示三通铸件的分型面选择。机器造型一般只允许有一个分型面，凡阻碍起模的部位均采用型芯，以减少分型面，如图9-23所示绳轮铸件分型面的确定。
图9-20 浇注位置应利于减少型芯
图9-21 水管堵头分型方案
（3）尽量使分型面平直。平直的分型面可简化造型工艺和模板制造，容易保证铸件精度，这对于机器造型尤为重要。图9-24所示为起重臂分型面的确定。
图9-22 三通铸件的分型面选择
图9-23 绳轮铸件分型面的确定(www.xing528.com)
图9-24 起重臂分型面的确定
（4）尽量使型腔和主要型芯位于下砂箱。对于图9-25所示的铸件，若按图9-25（a）所示方式铸型，一方面不便于检验铸件壁厚，另一方面合型时还容易碰坏型芯；而采用图9-25（b）所示方式铸型，既便于造型、下芯、合型，也便于检验铸件壁厚。
生产中，浇注位置和分型面的选择有时是相互矛盾和制约的，需要根据铸件特点和生产条件综合分析，以确定最佳方案。
图9-25 型腔和型芯位置分布
2.确定铸造主要工艺参数
铸造的工艺参数是指铸造工艺设计时需要确定的某些数据，主要指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、型芯头尺寸、铸造圆角等。这些工艺参数不仅与浇注位置及模样有关，还与造芯、下芯及合型的工艺过程有关。
在铸造过程中，为了便于制作模样和简化造型操作，一般在确定工艺参数前要根据零件的形状特征简化铸件结构。例如，零件上的小凸台、小凹槽、小孔等可以不铸出，留待以后切削加工。在单件小批生产条件下，铸件的孔径小于30 mm、凸台高度和凹槽深度小于10 mm时，可以不铸出。
1）加工余量
在设计铸件工艺时预先增加而在机加工中再切去的金属层厚度，称为加工余量。在制作模样时，考虑到铸造收缩率，还要在铸件的加工面上适当增大尺寸。加工余量不能随意确定，加工余量过大，会浪费金属材料和加工工时；加工余量过小，会使铸件因残留黑皮而报废。根据《铸件 尺寸公差、几何公差与机械加工余量》（GB/T 6414—2017）的规定，确定加工余量之前，需先确定铸件的尺寸公差等级和加工余量等级。铸件尺寸公差等级代号为DCTG，由高到低分为16级，它是设计和检验铸件尺寸的依据。铸件的机械加工余量等级代号为RMAG，由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J、K等10级。
2）起模斜度
为便于起模，在平行于模样或芯盒起模方向的侧壁上的斜度，称为起模斜度。起模斜度的形式有三种，如图9-26所示。当不加工的侧面壁厚小于8 mm时，可采用增加壁厚法；当壁厚为8～16 mm时，可采用加减壁厚法；当壁厚大于16 mm时，可采用减小壁厚法。当铸件侧面需要加工时必须采用增加壁厚法，而且加工表面上的起模斜度应在加工余量的基础上再给出斜度数值。
起模斜度的大小取决于模样的起模高度、造型方法、模样材料等因素。中小型木模的起模斜度通常取30″～3°，金属模的起模斜度比木模的起模斜度小；立壁越高，起模斜度越小；机器造型的起模斜度比手工造型的起模斜度小；铸孔内壁的起模斜度应比外壁大，常取3°～10°。
3）收缩率
因铸件收缩的影响，铸件冷却后的尺寸要比模样的尺寸小。为了保证铸件要求的尺寸，必须加大模样的尺寸。铸件尺寸收缩的大小一般用铸件线收缩率K表示：
图9-26 起模斜度
式中：LM——模样（芯盒）尺寸；
LJ——铸件尺寸。
灰铸铁和碳钢的线收缩率分别为0.7%～1%和1.3%～2.0%。
4）确定浇注系统
为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道称为浇注系统。浇注系统的作用是：保证液态金属平稳地流入型腔，以免冲坏铸型；防止熔渣、砂粒等杂物进入型腔；补充铸件冷凝收缩时所需的液态金属。
浇注系统由外浇道、直浇道、横浇道和内浇道四个部分组成，如图9-27所示。
（1）外浇道：容纳浇入的液态金属并缓解液态金属对铸型的冲击，小型铸件通常为漏斗状（称浇口杯），较大型铸件为盆状（称浇口盆）。
图9-27 浇注系统
（2）直浇道：浇注系统中的垂直通道，可以改变直浇口的高度和液态金属的流动速度，从而改善液态金属的充型能力。直浇口下面带有圆形的窝座，称为直浇道窝，用来减缓液态金属的冲击力，使其平稳地进入横浇道。
（3）横浇道：浇注系统中连接直浇道和内浇道的水平通道部分，断面形状多为梯形，一般开在铸型的分型面上。它的主要作用是分配液态金属进入内浇口并挡渣。
（4）内浇道：浇注系统中引导液态金属进入型腔的部分，控制流速和方向，调节铸件各部分冷却速度。内浇道一般在下型分型面上开设，并注意使液态金属切向流入、不要正对型腔或型芯，以免冲坏。
有些铸件的浇注系统还包括冒口。浇入铸型的金属液在冷凝过程中会产生体积收缩，在其最后凝固的部位形成缩孔。冒口是在铸型内储存供补缩铸件用液态金属的空腔，它能根据需要补充型腔中液态金属的收缩，使缩孔转移到冒口中去，最后铸件清理时去除冒口，即可消除铸件中的缩孔。冒口还有集渣和排气观察的作用。冒口应设在铸件壁厚最高处或最后凝固的部位。按照内浇道在铸件上开设的位置不同，浇注系统可分为顶注式、底注式、中间注入式和分段注入式，如图9-28所示。
图9-28 浇注系统的类型
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