金属型铸造工艺,由于其模具使用寿命长、冷却速度快、且能使铸件晶粒细化和组织致密等优点,特别适用于诸如汽车铝合金发动机缸盖、汽车轮毂、扭力杆支架、转向节等大批量铸造产品的自动化生产。但在实际生产中,多循环多周期的铸造过程会使金属模具不断吸收铸件在充型凝固阶段释放的热量,导致模具温度不断升高,致使铸件凝固冷却的时间越来越长,最后影响铸件质量和生产节拍。因此,在满足产品质量和工艺出品率的基础上,必须设计合理高效的水冷系统来确保模具温度场的稳定性,缩短铸件凝固时间,但传统的水冷系统设计方法较为繁琐且不能准确计算冷却水量,存在一定不足。本文鉴于此目的做了以下研究工作:基于传热学和传统金属型模具冷却通道设计的基础理论,在考虑铸件热节问题与模具模数计算后,得出冷却水量与铸件模数之间的求解方程:Vcw=k（（MC）/（Mm））Vc。从方程可以看出冷却水的体积与铸件模数以及冷却水作用的铸件热节区体积成正比,与模具模数成反比。铸件热节越大,需要的冷却水量越大;模具越厚,对应的冷却水量越小。冷却系数k=（k1k2ρc（cc△Tc+L））/(ccwρcw△Tcw),主要受铸件材质、模具材质等因素影响。利用ProCAST软件研究分析了不同模具壁厚情况下铝合金铸件凝固状态的变化,发现铸件的过热时间不随金属模具壁厚变化而变化;而铸件的结晶时间随金属模具壁厚增加而减少,但减小至某一固定极限值便不再变化。说明模具受合金液的影响存在一个极限范围,超过这部分范围的模具基本不会受到热量变化的影响,即金属型模具存在一个经济壁厚,超出这一经济壁厚的模具不会影响铸件的凝固状态。对于以A356铝合金为铸件材料、H13钢为模具材料、模具初始温度设置为250℃的金属型铸造来说,经济壁厚取铸件壁厚的2倍。以A356铝合金扭力杆支架、商用车轮毂为实例,基于数值模拟,采用不同金属型铸造方法验证水冷求解方程的准确性。在切分选取了铸件典型壁厚变化的四个热节处后,选择热节中心为测温点,先运用ProCAST软件监测未加设水冷通道多循环铸造过程下热节中心处铸件与模具的温度场变化,再结合实际铸件模型与水冷求解方程,计算出铸件热节部分所需加设的冷却水量和水冷通道参数。修改模型后再监测加设水冷通道后热节中心处铸件与模具的温度场变化。对比分析两次模拟结果中10次循环浇注的铸件与模具的温度场变化,发现加设水冷通道后在第6个循环后,温度场基本与前一次循环保持一致,所选区域铸件的凝固时间缩短并保持稳定,模具与铸件处于热平衡状态,起到稳定散热的作用,验证了冷却水量求解方程的准确性。