優秀的砂模鑄造設計是最終產品成功的關鍵，否則將付出極其高昂的代價。除考量預算外，還必須滿足實際功能要求，即能真正應用於產品鑄造。因此，基於數十年的鑄造經驗，我們發現砂模鑄造設計過程中有八項關鍵要點。下面將依重要性逐一詳細分析。
砂型鑄造設計的關鍵要素：
- 拔模斜度
- 倒扣與砂心
- 分型線
- 圓角與角度
- 壁厚
- 橫斷面
- 交接設計
- 鑄造裕度
砂模鑄造拔模斜度
砂模鑄造拔模斜度是指垂直於模样的角度，可輕鬆將模样從脆弱易碎的砂模中取出而不損傷模壁。判斷砂模鑄造拔模斜度的依據包括產品的造模工藝、鑄件設計方式以及模樣在模內的深度。然而，在砂模鑄造設計中，許多設計人員往往忽視砂模鑄造拔模斜度的重要性。選擇合適的砂模鑄造拔模斜度，能提高砂模鑄造設計中錐面的可用性。
此外，由於金屬流動性好，它還能降低加工成本。因此，標準砂模鑄造拔模斜度應符合 ISO 標準，且不會影響砂模鑄造設計的功能。這樣，貴公司就能以一致的標準生產更多、更便宜的砂模。通常，標準砂模鑄造拔模斜度為 2 度。外表面和內表面的最小拔模斜度約為 1 度。
分型線
確定分型線的位置是砂模鑄造設計中至關重要的一步。分型線是脫模的分界線，我們依靠它來判斷是否需要改變脫模方向。工程設計人員必須理解分型線的佈置，並將其標註在鑄件圖紙上，因為它決定了最終的生產成本和鑄件品質。僅靠金屬鑄造工人的實務經驗來放置分型線是遠遠不夠的。
我們知道，放置分型線時，應盡量低，且宜寬、短、平。如果分型線不吻合，它與接縫毛刺之間的延伸量不應超過 0.020。此外，我們選定的分型線最大接縫飛邊延伸量約為 0.015。需注意，如果分型線位置變動，砂心用量、澆注位置、鑄件重量和尺寸精度也會受到影響。
倒扣與砂心
倒扣在砂模鑄造設計中，會妨礙製模階段模樣的取出。使用砂心會增加鑄造生產的時間和成本，因此我們在砂模鑄造設計中應盡量減少砂心的使用頻率，或完全避免。實際上，早期專家給出的分型線定義，有助於我們理解產品特性，避免倒扣出現。如今設計雖更加精細，但各部件之間的平衡與相互作用尚不清楚。正因如此，我們需要掌握砂模鑄造設計的相關規則與標準。
橫截面
一般而言，均勻的斷面或均勻的壁厚是一種優勢。但它不應該出現在砂型鑄造設計中，因為在許多鑄造產品的創造過程中，突然改變截面是不可行的。原則上，只有鑄件較厚的部分在冷卻時不應孤立形成，而截面可視為有效。出現這種情況的原因是這些較厚的部分需要較長的時間來冷卻。當周圍的金屬凝固後，它們會保持完整。較厚的部分接下來會凝固，但無法從周圍的金屬擠出。這會導致鑄件出現氣孔或撕裂等缺陷。因此，我們建議您在進行砂型鑄造設計之前，先與當地的金屬鑄造廠討論產品的厚度限制。
壁厚
在砂型鑄造設計中，獲得均勻的模型凝固並避免形成空穴是至關重要的。那麼如何做到這一點呢？這與砂型的體積與表面面積之比有關。通常，我們要求鑄件的凝固速率與其比率的平方成正比。這是因為在鑄造產品的過程中，體積比表面積較小的零件凝固速度較快-反之亦然。許多金屬鑄造廠會增加整體厚度或在承重位置增加一些材料來解決這個問題。然而，正確的做法應該是使用加勁件和桁條。因為前者雖然增加了強度，但局部的厚壁卻減少了。而這樣一來，砂模中的熔融材料就會流動，重的部分也會受力或開裂。
圓角與角度
眾所周知，用於製造砂模的材料其冷卻特性也會嚴重影響砂模鑄件的品質。因此，在進行砂模鑄造設計時應考量此問題。當鑄件本身或砂模的冷卻效果不佳時，零件的尖角和拐角交匯處會局部產生熱量。結果，鑄件會產生應力集中源，在後續工序中發生變形、收縮和開裂，從而影響最終產品的品質。砂模鑄造模具設計應避免這種情況。
交接設計
由於砂型鑄造模具設計的特殊性，零件的形狀可能非常複雜。通常會有很多連接點。我們稱之為接合點。接合點有五種類型：L、X、V、Y 和 X-T。如前所述，這些接合點也會產生局部的質量集中。而且會產生裂縫、收縮、拉伸等現象。理想的砂型鑄造設計方法是減少由結點所造成的過大局部質量集中。最後必須非常順暢地與產品結合。
鑄造裕度
首先，我們應該了解大部份的金屬在凝固時都會發生收縮反應，如一般的鋼鐵、銅、鋁、鎂、鋅等。在考慮砂型鑄件設計管理時，應注意在兩個砂型鑄件的接合處應留有加工餘量。換句話說，我們應該避免在砂鑄件的介面處產生彎曲的邊緣。這是因為它們的收縮率與材料的凝固點及鑄件表面面積的體積比有關。詳情可參考 ISO 8062 發布的加工余量建議。
