一、概念
現代科學技術的發展，要求金屬鑄件具有高的力學效能、尺寸精度和低的表面粗糙度值；要求具有某些特殊效能，如耐熱、耐蝕、耐磨等，同時還要求生產周期短，成本低。因此，鑄件在生產之前，首先應進行鑄造工藝設計，使鑄件的整個工藝過程都能實現科學操作，才能有效地控制鑄件的形成過程，達到優質高產的效果。
鑄造工藝設計就是根據鑄造零件的結構特點、技術要求、生產批量和生產條件等，確定鑄造方案和工藝引數，繪製鑄造工藝圖，編制工藝卡等技術檔案的過程。鑄造工藝設計的有關檔案，是生產準備、管理和鑄件驗收的依據，並用於直接指導生產操作。因此，鑄造工藝設計的好壞，對鑄件品質、生產率和成本起著重要作用。
二、設計依據
在進行鑄造工藝設計前，設計者應掌握生產任務和要求，熟悉工廠和車間的生產條件，這些是鑄造工藝設計的基本依據。此外，要求設計者有一定的生產經驗和設計經驗，並應對鑄造先進技術有所了解。具有經濟觀點和發展觀點，才能很好地完成設計任務。
（一）生產任務
（1）鑄造零件圖樣提供的圖樣必須清晰無誤，有完整的尺寸和各種標記。設計者應仔細審查圖樣。注意零件的結構是否符合鑄造工藝性，若認為有必要修改圖樣時，須與原設計單位或訂貨單位共同研究，取得一致意見後以修改後的圖樣作為設計依據。
（2）零件的技術要求金屬材質牌號、金相組織、力學效能要求、鑄件尺寸及重量公差及其他特殊效能要求，如是否經水壓、氣壓試驗，零件在機器上的工作條件等。在鑄造工藝設計時應注意滿足這些要求。
（3）產品數量及生產期限產品數量是指批量大小。生產期限是指交貨日期的長短。對於批量大的產品，應盡可能採用先進技術。
對於應急的單件產品，則應考慮使工藝裝備盡可能簡單，以便縮短生產週期，並獲得較大的經濟效益。
（二）生產條件
（1）裝置能力包括起重運輸機的噸位和最大起重高度、熔爐的形式、噸位和生產率、造型和制芯機種類、機械化程度、烘乾爐和熱處理爐的能力、地坑尺寸、廠房高度和大門尺寸等。
（2）車間原材料的應用情況和**情況。
（3）工人技術水平和生產經驗。
（4）模具等工藝裝備製造車間的加工能力和生產經驗。
（三）考慮經濟性
對各種原材料、爐料等的**、每噸金屬液的成本、各級工種工時費用、裝置每小時費用等，都應有所了解，以便考核該項工藝的經濟性。
三、設計內容和程式
鑄造工藝設計的一般內容和程式
鑄造工藝設計內容的繁簡程度，主要決定於批量的大小、生產要求和生產條件。一般包括下列內容：鑄造工藝圖，鑄件（毛坯）圖、鑄型裝配圖（合箱圖）、工藝卡及操作工藝規程。
廣義地講，鑄造工藝裝備的設計也屬於鑄造工藝設計的內容，例如模樣圖、芯盒圖、砂箱圖、壓鐵圖、專用量具圖和樣板圖、組合下芯夾具圖等。
大量生產的定型產品、特殊重要的單件生產的鑄件等鑄造工藝設計一般訂得細緻，內容涉及較多。單件、小批生產的一般性產品，設計內容可以簡化。在最簡單的情況下，只繪一張鑄造工藝圖。
鑄造工藝設計所涉及的內容和一般設計程式如表所列。
鑄造工藝設計人員應時刻關心鑄件成本、節約能源和環境保護問題。從零件結構的鑄造工藝性的改進，鑄造、造型、造芯方法的選擇，鑄造工藝方案的確定，澆注系統和冒口的設計，直至鑄件清理方法等，每道工序都與上述問題有關。舉例而言，對鑄鋼件採用保溫冒口後，絕大多數的鑄件工藝出品率都可以提高10％～20％，甚至更高。
專門的分析表明，鑄件的工藝出品率還不能充分表明保溫冒口的經濟效益，應該用鑄件成品率來考核。鑄件成品率的定義是鑄件質量除以投入熔爐中的金屬原料質量，，以百分數表示。它和鑄件工藝出品率的差別是計入了熔煉和澆注的損耗。
對鑄鋼來說，這種損耗約佔6％。用普通砂型冒口的鑄鋼件成品率約為43％；而用保溫冒口的鑄鋼件成品率約為68％。相應地，利潤率也由原來的5.
37％增加為14.16％。
由此可見，鑄造工藝設計時，採用不同的工藝，對鑄造車間或工廠的金屬成本、熔煉金屬量、能源消耗、鑄件工藝出品率和成品率、工時費用、鑄件成本和利潤率等，都有顯著的影響。
鑄造工藝設計中要注意節約能源。例如，採用濕型鑄造法比乾型鑄造法要節省燃料消耗。使用自硬砂型取代普通幹砂型，採用冷芯盒法制芯，而不選用普通烘乾法制或熱芯盒法，都可以節約燃料或電力消耗。
為了保護環境和維護工人身體健康，在鑄造工藝設計中要避免選用有毒害和高粉塵的工藝方法，或者應採用相應對策，以確保安全和不汙染環境。例如，當採用冷芯盒制芯工藝時，對於硬化氣體中的二甲基乙胺、三乙胺、so2等應進行嚴格的控制，經過有效地吸收、淨化後，才可以排放入大氣。對於澆注、落砂等造成的煙氣和高粉塵空氣，也應淨化後排放。
1. 零件結構的鑄造工藝性
指的是零件的結構應符合鑄造生產的要求，易於保證鑄件品質，簡化鑄造工藝過程和降低成本。
2. 考察零件結構鑄造工藝性的依據
1. 避免缺陷方面
壁厚不能有急劇變化
設計鑄件時應避免出現冷卻時使鑄件收縮受阻的形狀
鑄件應避免設計成大的水平平面
設計鑄件視窗時不得削弱鑄件強度
鑄件不要設計成有清砂困難的形狀
設計需加工的鑄件時不要忘記設計加工時的裝卡部位
設計有加工面的鑄件時不要忽視儘量減少加工面積
簡化鑄造工藝方面
設計重而大的鑄件時不應忘記在鑄件上設計吊運措施
設計鑄件時，肋的布置不應妨礙起模
設計鑄件內腔肋時不得妨礙清砂或削弱型芯強度
設計鑄件凸台時不得妨礙起模和造型
設計鑄件時應注意盡量不採用多個分型面
設計鑄件時應儘量減少採用型芯
設計的鑄件應盡量避免採用孤懸的型芯
設計的鑄件不應引起型芯支撐不穩定
材質方面
灰鑄鐵的加強肋不應設在受拉伸側
球墨鑄鐵件（缸體）結構的合理與不合理
可鍛鑄鐵軸承座
銅合金三通閥閥體鑄件
砂型鑄造的各種造型、造芯方法可參照以下原則選用：
1、優先採用潮型
當濕型不能滿足要求時再考慮使用表幹砂型、幹砂型或其它砂型。
在考慮應用濕型時應注意以下幾種情況：
（1）鑄件過高，金屬靜壓力超過濕型的抗壓強度時，應考慮使用幹砂型或自硬砂型等。
要具體分析：如果鑄件壁薄，雖然鑄件很高大，但出現漲砂、粘砂、跑火的傾向小。可以把此限制適當放寬。
因為在澆注結束前，金屬靜壓力尚未達到最高值時，鑄件下部表面上已凝結一層金屬殼。此外，採用優質鈉膨潤土型砂或活化膨潤土型砂，其砂型溼壓強度較高，為鑄造較高大的逐漸創造了條件。
（2）澆注位置上鑄件有較大水平壁時，用濕型容易引起夾砂缺陷，應考慮使用其他砂型。
（3）造型過程長或需長時間等待澆注的砂型不宜用濕型。例如在鑄件複雜，砂芯多，下芯時間長且鑄件尺寸大等條件下，濕型放置過久會風乾，使表面強度降低，易出現衝砂缺陷。因此濕型一般應在當天澆注。
如需次日澆注，應將造好的上下半型空合箱，防止水分散失，於次日澆注前開箱、下芯，再合箱澆注。更長的過程應考慮用其他砂型。
（4）型內放置冷鐵較多時，應避免使用濕型。如果濕型內有泠鐵時，冷鐵應事先預熱，放入型內要及時合箱澆注，以免冷鐵變冷而凝結「水珠」，澆注後引起氣孔缺陷。
認為濕型不可靠時，可考慮使用表幹砂型，砂型只進行表面烘乾，根據鑄件大小及壁厚，烘乾深度在15~18mm。它具有濕型的許多優點，而在效能上卻比濕型好，減少了氣孔、衝砂、脹砂、夾砂的傾向。多用於手工或機器造型的中大件。
對於大型鑄件，可以應用樹脂自硬砂型、水玻璃砂型以及粘土幹砂型。用樹脂自硬砂可以獲得尺寸精確、表面光潔的鑄件，但成本較高。
2、造型、造芯方法應和生產批量相適應
大量生產的工廠應創造條件採用技術先進的造型、造芯方法。老式的震擊式或震壓式造型機生產線生產率不高，工人勞動強度大，雜訊大，不適應大量生產的要求，應逐步加以改造。對於小型鑄件，可以採用水平分型或垂直分型的無箱高壓造型機生產線、實型造型線生產效率又高，占地面積也少；對於中件可選用各種有箱高壓造型機生產線、氣衝造型線。
為了適應快速、高精度造型生產線的要求，造芯方法可選用：冷芯盒、熱芯盒及殼芯等造芯方法。
中等批量的大型鑄件可以考慮用樹脂自硬砂造型和造芯、拋砂造型等。
單件小批量的重型鑄件，手工造型仍是重要的方法，手工造型能適應各種複雜的要求，比較靈活，不要求很多任務藝裝備。可以應用水玻璃砂型、vrh法水玻璃砂型、有機酯水玻璃自硬砂型、粘土乾砂、樹脂自硬砂型及水泥砂型等；對於單件生產的重型鑄件，採用地坑造型法成本低，投產快。批量生產或長期生產的定型產品採用多箱造型、劈箱造型法比較適宜。
雖然模具、砂箱等開始投資高，但可以從節約造型工時、提高產品質量方面得到補償。
3、造型方法應適合工廠條件
如有的工廠生產大型工具機床身等鑄件，多採用組芯造型法。著重考慮設計、製造芯盒的通用化問題，不製作模樣和砂箱，在地坑中組芯；而另外的工廠則採用砂箱造型法，製作模樣。不同的工廠生產條件、生產習慣、所積累的經驗各不一樣。
如果車間內吊車的噸位小、烘乾爐也小，而需要製作大件時，用組芯造型法是行之有效的。
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