机床床身铸造工艺设计

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大型机床床身铸造工艺研究摘要:简述大型机床床身的特点、要求及铸造难度;阐述该类铸件的造型方法,工艺参数的选取,浇注系统设计、熔炼浇注工艺;介绍了一种简易的组箱组芯铸造工艺;对容易产生的导轨变形、砂芯漂芯、组织疏松、硬度低、硬质点及淬火问题等重点缺陷进行了原因分析并提出了防止措施。

关键词:大型机床床身,组箱组芯,铸造缺陷,铸造工艺目前国产大型机床包括车床、铣床、刨床、磨床、数控机床等各类机床床身铸件的壁厚一般在20～40mm,属于中厚壁铸件,重量一般在5～50t,材质为HT250或HT300。

该类铸件的最大特点是导轨较长,一般在几米甚至十几米,非常容易产生弯曲变形,且导轨非常厚大,一般在40～100mm,导轨容易产生组织缺陷,特别是10m长的导轨要保证无任何气孔砂眼也是较困难的。

该类铸件往往是单件小批量生产,没有现成的工装砂箱,投资较大,特别是数控机床床身,结构形状比较复杂,在模样制作、砂芯紧固、等造型操作方面存在较大难度;其材质要求具有良好的精度稳定性、抗压强度和减震性,良好的切削性能和铸造性能,其硬度要求180～241HB,硬度差△HB≤35[1],有些采用淬火硬化的机床导轨要求HT300以上牌号,易产生组织疏松、硬度低、硬质点及淬火效果差等缺陷,一旦因为这些问题导致铸件报废,损失非常惨重,因此很有必要进行专门研究。

1造型工艺1.1造型方法的选择首先要生产该类件需有专用工装,一般铸造厂无此专用工装,而且该类件往往都是定单制作,批量不大,没有规模效益。

所以要生产该类件所投工装砂箱费用比铸件的价值还要大,一旦导轨等重要部位出现重大缺陷造成废品,那损失更是不可估量。

因此铸造厂做此类铸件有时得不偿失,而且10m多长的铸件需要10m多长的砂箱,对整铸式砂箱的强度和刚度要求也相当高,如果在吊装过程中发生折断砂箱的情况,造成人员伤亡,那更是雪上加霜。

因此如何生产此类铸件,非常值得探讨。

一般厂家采用地坑造型,但对于紧张的造型面积,地坑造型不是很合适,而采用简易的组箱组芯法较好地解决了这一问题,它可以有效利用车间面积。

机床床身的铸造方法
机床床身的铸造方法可以分为两种：砂型铸造和铸钢型铸造。

1. 砂型铸造
砂型铸造是一种常见的工艺，主要分为两种方法：绿色砂型和树脂砂型。

绿色砂型是指用湿砂做成的砂型，具有良好的塑性、可压性和流动性，容易制造。

而树脂砂型是指用生产树脂来制作的砂型，其成型精度高、表面质量好。

2. 铸钢型铸造
铸钢型铸造是一种高端的工艺，可以制造出高精度、高质量的机床床身。

铸钢型铸造分为熔模铸造和失蜡铸造两种方法。

熔模铸造是指将金属模具在高温下熔化，将熔化后的金属灌注到模具中进行成型；失蜡铸造是指先用树蜡制造出模具，然后将金属灌注到模具中进行成型，最后将树蜡烧掉，得到成品。

总体来说，不同的工艺适用于不同的机床规格和要求，根据具体情况选择合适的铸造方法可以有效提高机床的质量和生产效率。

TECHNICS ·APPLICATION技术·应用文 杨博文采用消失模铸造机床床身铸件的工艺探讨对于机床铸件质量的理解一般有两个含义：第一是产品质量，将客户的满意度或者产品在使用过程中达到的效果，作为测试铸件的质量以及技术含量的标准。

第二是工程质量，它的含义是机床铸造零件对于产品质量的可靠度。

这个标准作为衡量产品质量的指标，除此之外，它还与产品的耐稳性相关联。

采用消失模铸造机床床身的工艺，能制造出优良的铸件，保证机床的可靠度与精确度。

1.消失模铸造的特点（1）提高机床铸件的精确度，利用消失模铸造不用模型，没有固定面，没有砂芯，所以铸件的表面比较光滑，能降低型芯组合所导致的尺寸误差。

（2）设计比较优化，为机床部件的结构争取了最大的活动空间，通过塑料模型组合后得出精确度高而又复杂的铸件。

（3）没有砂芯，可以使得铸件的厚度均匀。

（4）可减少生产投资量，减少人员工作量。

2.生产工艺轴承模是大型零件，它的最大尺寸为2400mm×1280mm ×700mm。

在实际生产过程中，依照消失模制造原理及控制过程分析，应用分流式浇灌系统，控制压差，确保流场、压力场、温度场分布均匀，保证产品质量。

根据以上工艺分析，以工艺原则为指标，进行细致的工艺设计。

本文选择的机床部件的壁厚是15mm，总质量是1900kg，高度是630mm，质量周界商是1500。

由压差及浇注系统的建造位置可得浇注时间为55s，浇注系统在内浇道、横浇道、直浇道的阻力系数分别为0.4,0.5,0.5，浇注系统的横截面积比值为“S直：S横：S内=1:2:2”，静压头的值为600mm，根据大孔出流经验：hp=K22*Hp/1+K12+K22，式中，K1、K2为有效截面积之比。

Hp是小孔平均压头，hp是大孔平均压头。

算出内浇道的压头为14.2cm，带入已知的公式: ，式中，G为铸件质量，ρ为密度，γ为时间，μ3取0.5。

机床床身铸件铸造工艺的开发与设计摘要：近年来，我国工业建设发展非常迅速，推动我国整体经济建设的快速发展。

床身是机床支撑的重要大型部件，起着承上启下的作用，对上承载着机床的各个功能部件，对下采用螺栓与地基固定连接。

过去的床身设计主要采用类比法和经验法，没有科学理论数据作支撑，只有通过负重试验、负荷切削试验及精度检验等，间接地反映床身地脚螺栓连接部分的刚性。

关键词：机床床身铸件铸造工艺；开发与设计引言科学技术的快速发展给予了我国各行业更大的发展空间，使得我国提前进入现代化科学技术发展阶段。

对机床进行优化的铸件铸造工艺的开发与设计，使得材料在机床结构空间内更加合理地分布和有效地利用，一直都是机床设计工作者追求探索的目标。

1砂芯的设计由于导轨面朝下，砂芯设计时没有下芯头进行定位，砂芯全部采用芯撑的方式来支撑，而在铸件的上表面均开设有窗口，因此可以利用该窗口进行芯头的定位设计。

在砂芯的设计上应满足芯子便于固定和排气、便于下芯及测量尺寸、有平整的填砂面和参考面、芯子的形状及尺寸应满足公差要求等等。

内腔均采用呋喃树脂作为砂芯的制芯材料，砂芯的分芯面尽量与砂型的分型面一致，起模斜度也与外模的斜度一致，以保证砂芯和砂型之间所形成的壁厚均匀，减少铸件飞皮，同时也有利于砂芯的排气。

内腔所有砂芯的设计均为四周开模，上部芯头处填砂，局部起模受限处考虑活块抽芯的方式，芯头采用垂直芯头并按照《铸造工艺手册》进行设计。

2浇注系统类型的选择灰铸铁含碳量高，接近共晶成分，故熔点比较低，流动性良好，浇注温度和含碳量对流动性影响很大。

由于本次铸件为壁较薄、结构复杂的灰铸铁床身，确定为同时凝固的方式，并且灰铸铁在结晶凝固过程中会产生石墨化膨胀，应该充分利用其膨胀，提高铸件的补缩效果。

因此，其浇注系统有两个特点，既要大流量地输送铁液，又要有良好的挡渣作用。

根据本次铸件分型面和浇注位置的设计，既要考虑充型能力与补缩能力，又要考虑造型方便程度，故优先选取中注式浇注系统。

典型铸铁件铸造工艺设计铸造工艺是制造铸铁件的关键环节之一，其设计直接影响到铸件的质量和性能。

本文将以典型铸铁件的铸造工艺设计为主题，对铸造工艺的设计要点和流程进行详细介绍，以期能够为相关从业人员提供一定的参考和指导。

一、典型铸铁件的特点铸铁件是一种常见的铸造件，其主要特点是具有良好的铸造性能、低成本和高强度。

铸铁件通常被广泛应用于机械制造、汽车工业、农机具等领域，如汽车发动机缸体、机床床身等。

二、铸造工艺设计的要点铸造工艺设计的关键是确定合适的铸造工艺参数，以实现铸件的准确成型和优良性能。

以下是铸造工艺设计的要点：1.铸型设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的铸型结构和尺寸。

铸型的设计应考虑到铸件的收缩和变形，以避免出现缺陷和不合格品。

2.熔炼工艺：根据铸件的材料要求，确定合适的熔炼工艺参数，包括炉温、熔化时间、炉中温度等。

同时，还需要考虑铁水的质量和成分控制，以保证铸件的化学成分符合要求。

3.浇注系统设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的浇注系统，包括浇杯、导流冒、浇口等。

浇注系统的设计应考虑到浇注过程中的液态金属流动和气体排出，以避免铸件内部的气孔和夹杂物。

4.冷却系统设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的冷却系统，包括冷却水道、冷却器等。

冷却系统的设计应考虑到铸件的冷却速度和收缩形变，以避免出现裂纹和变形。

5.铸造工艺参数设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的铸造工艺参数，包括浇注温度、浇注速度、浇注压力等。

铸造工艺参数的设计应考虑到铸件的凝固过程和收缩变形，以保证铸件的准确成型和良好性能。

三、铸造工艺设计流程铸造工艺设计的流程一般包括以下几个步骤：1.确定铸件的形状和尺寸，以及材料要求。

2.根据铸件的形状和尺寸，设计合适的铸型结构和尺寸。

3.根据铸件的材料要求，确定合适的熔炼工艺参数。

4.根据铸件的形状和尺寸，设计合适的浇注系统和冷却系统。

5.根据铸件的形状和尺寸，确定合适的铸造工艺参数。

目录1 绪论 (1)2 结构分析 (2)2.1立柱的结构分析和功用 (2)2.1.1立柱的功用 (2)2.1.2 立柱的结构分析 (2)2.2审图及校核 (2)3 工艺方案分析 (3)3.1 铸造工艺方案中浇注位置和分型面的确定原则 (3)3.1.1 浇注位置的确定原则 (3)3.1.2 分型面的确定原则 (3)3.2 工艺方案的分析和确定 (4)3.2.1 方案一：以立柱导轨背面为分模面（树脂砂造型） (4)3.2.2 方案二：以立柱导轨的中心对称线为分模面（树脂砂造型） (4)4 工艺参数 (5)4.1铸件最小铸出壁厚 (5)4.2 机械加工余量 (5)4.3 最小铸出孔和槽 (7)4.4 不铸出面 (7)4.5铸造收缩率 (7)4.6 冷铁放置计算 (8)4.7 分型负数的选择 (9)4.8 拔模斜度 (9)4.9铸件在砂箱内冷却时间 (9)5 砂芯及砂型设计 (11)5.1 砂芯设计 (11)5.1.1 芯头设计 (11)5.1.2 排气设计 (11)5.1.3 分芯原则 (11)5.1.4 分芯方案 (12)5.2 外模设计 (12)6 浇冒口系统设计 (13)6.1 浇注系统的概述和作用 (13)6.2 浇注系统的组成及其各自作用 (13)6.3浇注系统的设计 (14)6.4出气孔设计 (17)6.4.1出气孔的作用及设置原则 (17)6.4.2出气孔的分类及尺寸 (18)7 砂箱的设计 (19)7.1 砂箱尺寸的确定 (19)参考文献致谢附录1 绪论铸造业发展简介铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前。

随着工业技术的发展，铸大型铸件的质量直接影响着产品的质量，因此，铸造在机械制造业中占有重要的地位。

铸造技术的发展也很迅速，特别是19世纪末和20世纪上半叶，出现了很多的新的铸造方法，如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等，在20世纪下半叶得到完善和实用化[2]。

由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化等要求的提高，铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方向发展，例如我国这几年在精密铸造技术、连续铸造技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等方面发展迅速。