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數控車床床身鑄件的鑄造工藝改進（jìn）

2016-9-1 來源（yuán）：沈陽機床銀豐鑄（zhù）造有限公司作者：李鵬明劉源王（wáng）鑄張文軍

摘要：介紹了機床床身的鑄（zhù）件結構及技術要求，詳細闡述了該件（jiàn）的原生產工藝（yì）：分型麵選擇在地腳麵所在平麵，鑄件收縮率為1％，采用（yòng）開放底返式（shì）澆注係統，直澆道采用4,75 mm耐火管，橫澆道截（jié）麵積為49．5 cm2，內澆道是5根咖30 mm耐火管，內澆道之間的距離為40 mm。生產結果（guǒ）顯示（shì）：內澆道附近（jìn）導軌局部表（biǎo）麵有砂眼、粘砂等缺陷，清理困難。分析其原因後，通過更改內澆道位置，擴大內澆道與橫澆道的距（jù）離，並采用雙排橫澆道，較好地消除了床身鑄件導軌產生的砂眼、粘砂等缺陷，使鑄件的出品率（lǜ）提高到89％以上。

關鍵詞：灰鑄鐵；數控車床床身；導軌；工藝改進

隨著數字技術的發展、普及和（hé）柔性化（huà）生產的需要（yào），開始研製具有高（gāo）精度、高效率、高自動化等優點的數控車床。它對國計民（mín）生的一些重要（yào）行業(IT、汽車、輕工、醫療等)的（de）發展起著越來越重要的作（zuò）用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢㈣。總體而（ér）言，數控車床是一種高精度、高效率的自動化機床，由數控裝置、床身、主軸（zhóu）箱、刀架進給（gěi）係統、尾座、液壓係統、冷卻係統、潤滑係統、排屑器等部分組成，床身（shēn）是其組成部（bù）分（fèn）的基礎部件，鑄件（jiàn）技術要求嚴（yán）格，不允許（xǔ）有（yǒu）氣孔、砂眼、縮孔等鑄造缺（quē）陷，鑄（zhù）件質量應符合JBn／T 3997標準，嚴格（gé）按照鑄（zhù）件驗（yàn）收技術條（tiáo）件驗收㈣。

筆者公司生產的床身鑄（zhù）件形狀結構複雜（zá），材料牌號為HT300，最大輪廓尺寸1 745 mmx920minx741 mm，壁厚較厚處25 mm，壁厚較薄處（chù）18mln，平均壁厚20 mm，導軌處壁厚達41 mm，鑄（zhù）件質量1 265 kg，鑄件結（jié）構如圖1所示，其化學（xué）成分（fèn）及力學性能如表1所示。

1、工（gōng）藝難點分析

由於鑄件為床身類零件，2條導軌處壁厚41mrfl，長度1 348 mm，寬度168 mm，內腔筋板壁厚較（jiào）薄，最薄處18 mm，易產生縮孔、裂紋、澆不足等缺（quē）陷。導軌表麵質量要求嚴格，不允許有氣（qì）孔、砂眼、縮（suō）孔等鑄造缺陷，鑄件滑動導（dǎo）軌處硬度為190～255 HBW，鑄件內腔筋板交叉處熱節形成（chéng）可能性較大，極易產生粘（zhān）砂現象（xiàng）。如何設計合理的鑄造工藝，減少（shǎo）鑄件產生的缺陷，滿足（zú）鑄件內在和外在的技術要求，是床身鑄件鑄造生產中的難點。

2、鑄造工藝設計

2.1分型麵和澆注位置的選擇

選擇（zé）呋喃（nán）樹脂砂手工木底板造型方法，考慮到鑄件的（de）使（shǐ）用要求和技術要求，鑄件遵循順序凝（níng）固的原（yuán）則，確定選用上、下2箱造型方（fāng）法（fǎ），床身的導軌麵是關鍵表麵，不允許有（yǒu）砂眼（yǎn）、氣（qì）孔、渣孔、裂（liè）紋和縮鬆等缺陷，而且要（yào）求組織致密、均勻，以保證硬度值在規定的範圍內（nèi）。床身導軌截麵比（bǐ）較厚大，最佳澆注位置是導軌麵朝下（xià），分型麵選擇在（zài）地腳麵所在（zài）平麵，如圖2所示。

2．2工藝參數的選擇

分型負數選擇2 mm，均放在下箱，其餘未注（zhù）間隙（xì）為1 mm，未注（zhù）拔模斜度+2 mm，內腔筋（jīn）板拔模斜度單側+3 mm。

2．3澆注係統（tǒng）的（de）設計

考慮到鑄件（jiàn）壁厚（hòu）較薄，為防止鑄件澆（jiāo）不（bú）足和導（dǎo）軌表麵出現砂（shā）眼等缺陷，設計成開放、底返式（shì）澆（jiāo）注係（xì）統，直澆道采用西75 mm耐火管，橫澆道截麵積為49．5 cm2，內澆道選用4,30 mm耐火（huǒ）管（guǎn）(5根)，澆注係（xì）統設（shè）計如圖3所示。

3、生產質量的控製

3．1 模具製備

模具采用紅鬆和多層板製作，保證鑄件模具的整體強度和剛度（dù），在（zài）吊運（yùn）、起模過程中不得有任何變形，模具兩側做出起模裝置，保證吊運起模的安（ān）全性，模具表麵光潔度達到（dào）1級，表（biǎo）麵（miàn）刷油漆[61，鑄造圓角從外模和芯盒做出，模具（jù）采用上、下2箱，分型（xíng）負數2 mm，均在下箱。

3．2造型和製（zhì）芯（xīn）

造型時要注意上箱排（pái）氣定位，保證型腔內排（pái）氣順暢，澆注係統采用專用陶瓷（cí）耐火管，擺放澆道要認真仔細，防止散砂（shā）進入澆注係統內。製芯過程（chéng）中芯盒和（hé）附件要放（fàng）置準確，以防起芯困難，出氣棒（bàng）放在出氣（qì）定（dìng）位凹槽內（nèi），共6處，芯（xīn）頭下部要放出氣棒，防（fáng）止澆注時排氣不順，導致鑄件產生缺陷（xiàn）。

3．3鑄型裝配

鑄型裝配前要檢查芯頭、外型排氣眼是否通暢，砂型是否清理幹淨，是否有漏塗塗（tú）料，下完芯後，芯吊（diào）要用新製樹脂（zhī）砂填補，並刷2遍鋯英粉塗料，點火烘幹（gàn）後，再次檢查尺寸（cùn）形狀是否符合圖紙，澆（jiāo）冒口係統內和型腔內是否幹淨，芯頭間隙是否填（tián）嚴，防止鐵液鑽入或者跑火。在下箱（xiāng）箱口處圍一圈石棉繩和一圈耐火（huǒ）泥，壓上紙條檢查尺寸，確定合格後再合箱，箱口用型砂塞（sāi）緊，防止澆注跑火，然後放好澆口盆（pén）準備澆（jiāo）注15]。

4、生產結果

經過實際生產首件驗（yàn）證，使（shǐ）用原工（gōng）藝生產的鑄件，鑄（zhù）件導軌大部分（fèn）表麵（miàn）質（zhì）量良好，鑄件組織致密，力學性能和化學成分均達到技術要（yào）求。但在內澆（jiāo）道附近導軌局部表麵有砂眼、粘砂等缺陷，清理困難，使（shǐ）後（hòu）續加（jiā）工環節困難增大。5工藝改進及效果

5．1 工藝改進

導軌表麵粘砂的主要原因是內（nèi）澆道分布比較集中，容（róng）易引起過熱（rè），造成鑄件粘砂，為（wéi）此將內澆道之間的距離從原來的40 mm改為150 mm、170 mm。改進後的新工藝如圖（tú）4所示，內澆道開設位（wèi）置和數量按照順序凝固和（hé）補縮原則來確定，因此（cǐ）將內澆道開設在厚壁處(導軌端麵處)，使鑄（zhù）件厚大部分（fèn）得到較充分地補縮，避免出現縮孔、縮鬆等鑄造缺陷（xiàn）。

內澆道適當遠離（lí）橫澆道可減小鑄件的鑄造應力和變（biàn）形，為此，新工藝采用雙橫澆道，目的是（shì）控製金屬液充（chōng）填鑄型的速度及充滿鑄型所需的時間，使金屬液平穩均勻、連續地充滿型腔，阻止熔渣、氣體以及砂粒、金屬氧化物等隨金屬液進入型腔，使金屬液有合適的上升速度，使鑄件進行順序凝固。

據資料（liào）分（fèn）析㈣，鐵液中（zhōng）對應直徑1 mm的渣（zhā）團，其懸浮速度為0．37 m／s，相當於0．25 kg／cmz·S的比流量，該值比實際應用的最小比流量0．35kg／cm2·S還小。因（yīn）此，要（yào）在橫澆道內捕獲更小的渣團，需要（yào）更低的流速和更大的橫澆道（dào）截麵積，將（jiāng）橫澆道截麵積擴大、做高，如F橫／F內=2～4，但橫澆道太大會浪費金屬，故采用雙（shuāng）排（pái）橫澆道，工藝如圖5所示。

5．2改進（jìn）後效果

(1)改進後，原有的鑄件導軌局部表麵粘砂現象完全消除，鑄件表麵質量滿足（zú）JBn／1’3997技術要求。

(2)導軌表（biǎo）麵的砂眼缺陷也已完全消除，雙橫澆道（dào）阻渣能力更強，更（gèng）容易阻止熔渣顆粒進入鑄（zhù）件，內澆道放（fàng）在導軌上麵（miàn），使鑄件實現順序凝固，避免（miǎn）鑄件厚大部分出現縮孔、縮鬆缺（quē）陷，提高了鑄件的出品率，使其達（dá）到（dào）89％以上。

6、結束語

針對（duì）數控車床床（chuáng）身鑄件導（dǎo）軌處易產生粘（zhān）砂、砂眼、熔渣等缺陷問題，分析其產生的原因，通過對原鑄造（zào）工藝進行改進，更改（gǎi）內澆道位置，使（shǐ）內澆道距離橫澆道（dào）更遠，並采用雙排橫澆（jiāo）道，較好地解決了床身鑄件導軌產生砂眼、粘砂等缺陷。

參考（kǎo）文獻

【1】王文（wén）清，李魁盛．鑄造工藝學【M】．北京：機械工業出版社（shè），2002．

【2】陳琦，彭兆弟．鑄造技術問題對策【M]．北京（jīng）：機械工業出版（bǎn）社2001，

【3】中國（guó）鑄（zhù）造（zào）協會．鑄造工程師手冊[M]．北京：機械工業出（chū）版社2007

【4】郭林．破碎（suì）機前端的（de）鑄造生產【J】．鑄造技術，2011，(01)：139—141

【5】林鈺傑（jié），吳寶成．鑄態QT600—10的生產（chǎn）工藝叨．現（xiàn）代鑄鐵，2014，(04)：32—34．

【6】糟國睿．141氣缸蓋鑄件鑄造缺陷的防止措施叨．現代鑄鐵，2015，(03)：42—45．

【7】黃政．離合器殼體鑄件缺陷分析（xī）與防止措YgO]．鑄（zhù）造技術，201 1，(01)：39—41．

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