一、模数法
1.基本原理
式中 f——冒口的安全系数，f≥1。
在冒口补给铸件的过程中，冒口中的金属逐渐减少，顶面形成缩孔使散热表面积增大，因而冒口模数不断减小；铸件模数由于得到炽热的金属液的补充，模数相对地有所增大。根据试验，冒口模数相对减小值约为原始模数的17%。一般取安全系数f=1.2。安全系数过大，将使冒口尺寸增大，浪费金属，加重铸件热裂和偏析倾向。
对于碳钢、低合金钢铸件，其冒口、冒口颈和铸件的模数关系应符合下列关系：
式中 M n——冒口颈的模数。
其次，冒口必须能提供足够的金属液，以补偿铸件和冒口在凝固完毕前的体收缩和因型壁移动而扩大的容积，使缩孔不致伸入铸件内。为满足此条件，应有：
图16-16 ε、η值对冒口体积的影响[V r=V cε/（ηε）]
式中 V c、V r、V e——铸件体积、冒口体积和因型壁移动而扩大的体积，V e值对舂砂紧实的干型近似为零，对受热后易软化的铸型或松软的湿型，应根据实际情况确定；
ε——金属从浇完到凝固完毕的体收缩率，具体值参见表16-4、表16-5；
η——冒口的补缩效率，η=（补缩体积/冒口体积）×100%，各种冒口的补缩效率值见表16-6。
ε、η值对冒口体积的影响如图16-16所示。
表16-4 确定铸钢体收缩率ε的图表
注 本表中的数据、曲线是在试验室条件下取得的。生产实践中，铸件浇注过程长，浇注中发生液态收缩和凝固收缩的补给，故依表中数据ε值，可能偏于安全。
通常依式（16-5）确定冒口尺寸，而用式（16-6）校核冒口的补缩能力。此外，保证冒口和被补缩部位之间存在补缩通道，扩张角应向冒口敞开。利用补贴和冷铁常可实现此目的。
2.铸件周界商的影响
以Chvorinov公式为基础的模数法忽略了铸件形状（用周界商来表征）对凝固时间的影响，而实际上，在其他条件（模数、合金、铸型等）相同时，球体件凝固时间最短，圆柱体次之，平板件最长。这一结论已被铸件凝固传热计算证明。说明铸件形状对其凝固和补缩有影响。
表16-5 常用合金的体收缩率ε
表16-6 冒口的补缩效率η
表16-7 保温冒口补缩效率η与铸件周界商Q的关系
3.设计步骤(https://www.daowen.com)
（1）把铸件划分为几个补缩区，计算各区的铸件模数M C。
（2）计算冒口及颈的模数。
（3）确定冒口形状和尺寸（应尽量采用标准系列的冒口尺寸）。
（4）检查顺序凝固条件，如补缩距离是否足够，补缩通道是否畅通。
（5）校核冒口补缩能力。
4.铸件模数的计算
铸件结构有的简单有的复杂。复杂铸件总是由简单几何体与其相交节点所构成。所以，只要掌握简单几何体和其相交节点的模数计算方法，对任何复杂铸件均可应用模数法计算出冒口尺寸。
各种热节点的模数计算方法如下：
（1）测定热节中心和平板中心的凝固时间。设铸件平板壁厚为T，凝固时间为τ，热节中心处凝固时间为τj，则热节模数可依Chvorinov公式算出：
在拟订工艺之前，要进行浇注试验测定其凝固时间，故应用较少。
（2）热节圆当量板（或杆）法。把热节部位视为以热节圆直径为厚度的板或杆件，见表16-8。
表16-8 热节点模数的计算
（3）用“一倍厚度法”求热节模数。如图16-17所示，温度测定试验表明，离热节处一倍壁厚以外的温度，基本与壁体的温度相同。因此，以图示的阴影区作为计算热节模数的依据。此外还有其他方法。
对齿轮轮缘和辐板间形成的T形热节所进行的分析计算表明：一般情况下，一倍厚度法所得模数值稍大；热节圆当量杆法所得模数次之；用扣除散热面积法所得模数略小。总的来说，用上述不同方法计算出的模数值相近，皆能满足工艺设计的精度要求。
图16-17 用一倍厚度法求T形热节模数
图16-18 压实缸体简图
【例】压实缸体铸钢件，简图如图16-18所示。分区计算模数如下：
缸底：直径Φ400mm，侧面为非冷却面，可视为厚140mm的板件，M=d/2=7cm；
帽状部分：视为板件，厚100mm，M=5cm；
缸体主壁部分：视为厚120mm的板件，M=6cm；
上部平板部分：厚80mm，板件，M=4cm；
Φ120mm孔的四周部分：视为板件，厚80mm，M=4cm；
热节：缸体主壁与斜壁相交处，热节圆声Φ180mm，视为厚Φ180mm的当量板，M=d/2=9cm。
该铸钢件的冒口设计方案1见图16-3，方案2见图16-5。