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數控車（chē）床（chuáng）床（chuáng）身鑄件的鑄造（zào）工藝改進

2016-9-1 來源：沈陽機床（chuáng）銀豐鑄造有限公司作者：李鵬明劉源王鑄張文軍

摘要（yào）：介紹了機床床身（shēn）的鑄件結構及（jí）技術（shù）要求，詳細闡述了該件的原生產（chǎn）工藝：分型麵（miàn）選擇在地腳麵所在平麵，鑄件收縮率為1％，采用開（kāi）放底返式澆注係統，直澆道采用4,75 mm耐火管，橫澆道截麵積為49．5 cm2，內澆道是（shì）5根咖30 mm耐火管（guǎn），內澆道之間的距（jù）離為40 mm。生產結果顯示（shì）：內澆道附近導軌局部表麵（miàn）有砂眼、粘砂等缺陷，清（qīng）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離（lí），並采用雙排橫澆道，較好地消除了床（chuáng）身鑄（zhù）件導軌產生的砂眼、粘砂等缺陷，使鑄件的出品率提（tí）高到89％以上（shàng）。

關鍵詞：灰鑄鐵；數控車床床身；導軌；工藝改進

隨著（zhe）數字技術的發展、普及（jí）和柔性化生產的需要（yào），開始研製具有高精度、高效率、高自動（dòng）化等優點的數控車床。它對國計民生的一些重要行（háng）業(IT、汽車、輕工（gōng）、醫療等)的發展起著越來越重要的作用，因為（wéi）這些行（háng）業所需裝備（bèi）的數字化已是現代發展的大趨勢㈣。總體而言，數控車床是一（yī）種高精度、高效率的自動化機床，由數控裝置、床身、主軸箱、刀架進給係統、尾座、液壓係統、冷卻係統、潤滑係統、排屑（xiè）器等部分組成，床身是其組成部分的基礎（chǔ）部件，鑄件技術要求嚴格，不允許有氣孔、砂眼、縮孔等鑄造缺陷，鑄（zhù）件質量應符合JBn／T 3997標準，嚴格按照鑄件驗收技術條件驗收㈣。

筆者公司生產的床身鑄（zhù）件（jiàn）形狀結構複雜，材料牌號為HT300，最大（dà）輪廓（kuò）尺寸1 745 mmx920minx741 mm，壁厚較厚處（chù）25 mm，壁（bì）厚較薄處18mln，平均壁厚20 mm，導軌處（chù）壁厚（hòu）達41 mm，鑄（zhù）件質量1 265 kg，鑄件結構如圖1所示（shì），其化（huà）學成分及力學性能如表（biǎo）1所示。

1、工藝難點分析

由於鑄件（jiàn）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（báo）處18 mm，易產生縮（suō）孔、裂紋、澆不足等缺陷。導軌（guǐ）表麵質量要求嚴（yán）格，不允許有氣（qì）孔、砂眼、縮孔等鑄造缺陷，鑄件（jiàn）滑（huá）動導軌處硬度為190～255 HBW，鑄件內腔筋板交叉處熱（rè）節形成可能性較（jiào）大，極易產生粘砂現象。如何設計合理的鑄造工藝，減少鑄件產生的缺陷，滿足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（miàn）和澆注位置的選擇

選擇（zé）呋喃樹脂砂手工木底板造型方法，考慮到鑄件（jiàn）的使用要求和技術（shù）要求，鑄件遵循順序凝固的原則，確定選用上、下（xià）2箱造型方法，床身的導軌麵是關（guān）鍵（jiàn）表麵，不允許有砂眼、氣孔、渣（zhā）孔、裂紋和縮鬆等缺陷（xiàn），而且要求組織致密、均勻，以保證硬度值在規定的範圍內。床身導軌截麵比較厚大，最佳澆注位置是導軌麵朝下，分（fèn）型麵選擇在地腳麵（miàn）所在平麵，如圖2所示。

2．2工藝參數的選（xuǎn）擇

分型負數選擇2 mm，均放在下箱，其餘未注間隙為1 mm，未注拔模斜（xié）度+2 mm，內腔筋板拔模斜度單側+3 mm。

2．3澆注係統的設計

考慮到鑄件壁厚較薄，為防（fáng）止鑄件澆不足和導軌表麵出現砂眼等（děng）缺陷，設計成開放、底返式澆注係統，直澆道采用西75 mm耐火管，橫澆道（dào）截麵積為49．5 cm2，內澆道選用4,30 mm耐火管(5根)，澆注係統設計如圖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（duō）層板製作，保證鑄件模具（jù）的（de）整體強度和剛度，在吊運、起模過程中不得有（yǒu）任何（hé）變形，模具兩側（cè）做（zuò）出起模裝置，保證吊運起模的安全性，模具表麵光潔度達到1級，表（biǎo）麵刷（shuā）油漆[61，鑄造圓角從外模和芯盒做出，模具采用上、下2箱，分型負數2 mm，均在下箱。

3．2造型和製芯

造型時要注意上箱排氣定位，保證型腔內排氣順暢，澆注係（xì）統采用專用陶瓷（cí）耐火管，擺放澆（jiāo）道要認真仔細，防止散砂進入澆注係統內。製（zhì）芯過程中（zhōng）芯盒和附件（jiàn）要放（fàng）置準確（què），以防起芯困難，出氣棒放在出氣定位凹槽內，共6處，芯頭下（xià）部要放出氣棒，防（fáng）止澆注時排氣不順（shùn），導致鑄件產生缺陷（xiàn）。

3．3鑄型裝配

鑄（zhù）型裝（zhuāng）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（shì）否有漏塗塗料，下完芯後，芯吊要用新製樹脂砂填補，並刷2遍鋯英粉塗料，點火烘幹後，再（zài）次檢查尺寸形狀是否（fǒu）符（fú）合圖紙，澆冒口係統內和型腔內是否幹淨，芯頭間隙是否填嚴，防止鐵液鑽入或者跑（pǎo）火。在下箱箱口處圍一圈石棉繩和（hé）一圈耐火泥，壓上紙條檢查尺寸，確定合格後再合箱（xiāng），箱口用型（xíng）砂塞緊，防止澆注跑火，然後放（fàng）好澆（jiāo）口盆準備澆注15]。

4、生產結果

經過實際生產首件驗證，使用原工藝生產的鑄件，鑄件導軌大部分表麵質量（liàng）良好，鑄件（jiàn）組織致密，力學性能和化學成分均達到技術要求。但在內澆道附近導軌局部表麵有砂眼、粘砂（shā）等缺陷，清理困難，使後續加工環節（jiē）困難增大。5工藝改（gǎi）進及效果

5．1 工藝改進

導軌表麵粘砂的主要原（yuán）因是內澆道分布比較集中，容易引起過熱，造成鑄件粘砂，為此將內澆道之（zhī）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4所示，內澆道開設位（wèi）置和數量（liàng）按照（zhào）順序凝固和補縮原（yuán）則來確定，因（yīn）此將內澆道開設在厚壁處(導軌端麵處)，使鑄件厚大部分得到較充分地補縮，避免（miǎn）出現縮孔（kǒng）、縮鬆等鑄造缺陷。

內澆道適當遠離橫澆道可（kě）減小鑄件的鑄造應力和變形，為此，新工藝采用雙橫澆道，目的是控製金（jīn）屬液充填（tián）鑄型的速度（dù）及充滿（mǎn）鑄型所需（xū）的時間，使金（jīn）屬液平穩均勻、連（lián）續（xù）地充滿型腔，阻止熔渣、氣體以及砂粒、金屬氧化物（wù）等隨金屬液進入型腔（qiāng），使金屬液有合適的上升速度，使鑄件進行順序凝固。

據資料分析（xī）㈣，鐵液中對（duì）應直徑1 mm的渣團，其懸浮速度為0．37 m／s，相當於0．25 kg／cmz·S的比（bǐ）流量（liàng），該值比實際應用的最小比流量0．35kg／cm2·S還小。因此（cǐ），要在橫澆道內捕獲更小的渣團，需（xū）要（yào）更低的（de）流速和更大的橫澆道（dào）截麵積，將橫澆（jiāo）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（yòng）雙（shuāng）排橫（héng）澆道，工藝如圖5所示。

5．2改進後效果

(1)改進（jìn）後，原有的鑄（zhù）件（jiàn）導軌局部（bù）表麵粘砂現象完全消除，鑄件表麵質量滿足JBn／1’3997技術要求。

(2)導軌表麵的砂眼缺陷也已（yǐ）完（wán）全消除，雙橫（héng）澆道阻渣能力更（gèng）強，更（gèng）容易阻止熔渣顆（kē）粒進入鑄件，內澆道放在導軌上麵，使鑄件實現順序凝（níng）固，避免鑄件厚大部分（fèn）出現縮孔、縮（suō）鬆缺陷，提高了鑄件（jiàn）的出品率，使其達到89％以上。

6、結束語

針對數控車床床身鑄件導軌處易產生粘（zhān）砂、砂眼、熔渣等缺陷問題（tí），分析其產生的原因，通過對原鑄造工藝進行改進，更（gèng）改內澆道位置，使內澆道距離橫澆（jiāo）道更遠（yuǎn），並采用雙排橫澆道，較好地解決了床身鑄件導軌產生砂眼、粘砂等缺陷。

參考文獻

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