大型机床灰铸铁件工艺设计要点

王全武

大型机床灰铸铁件工艺设计要点
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$ I3 E" |8 ~  C　随着我国机械制造业的快速发展，大型机床的应用范围日益广泛。在大型机床的制造过程中，大型铸件的生产显得尤为重要。大型铸件作为机床的主要组成部分，广范应用于各种龙门铣床、立车等大型机床中。
在大型铸件生产各环节中工艺设计起决定型作用，对生产全过程，铸件质量都有重要影响。基于大型铸件单位价值高、风险大，一但出现废品损失巨大。所以制定一个完整正确的工艺方案显得更为重要。在工艺设计中更应一丝不拘，精益求精，确保铸件质量。
大型铸铁件的特点是： 1.重量大，一般在15—60吨左右。2.轮廓尺寸大具体表现为：长度长，一般为5—15米；高度高，一般为0.7— 2米。3. 形状，结构复杂，砂芯较多。4.壁厚不均。滑道、导轨、台面等重要部位壁厚较大且不允许有任何缺陷；还要保证其成分均匀、力学性能稳定。大型铸铁件一般为单件、小批生产。牌号以灰铸铁为主，也有部分球墨铸铁件。主要品种有立柱、工作台、床身、横梁等。下面我以某横梁为例谈一谈大型灰铸铁件的工艺设计过程。
) E9 b0 X1 B3 x) g0 Z一．        工艺分析。                                                                       1.对铸件进行铸造工艺性结构分析。一个良好的铸件应具有以下特点：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　                   １）铸件应有合理、均匀的壁厚，避免厚大热节。　　　　　　　　　　　　    ２）铸件壁连接合理，有一定的铸造圆角。　　　　　　　　　　　　　　　　３）有利于凝固、收缩，便于补缩。　　　　　　　　　　　                         ４）结构稳定，不易开裂、变形。                                                  5）应尽量简化铸造工艺过程。                                                                                                              熟悉横梁图纸，对铸件结构、尺寸、技术要求进行分析；审查其是否满足铸造要求。                                                                                 1）生产性质：单件、小批生产。                                                                    2）材质：HT300。                                                                                  3）技术要求：滑道、导轨等重要部位不允许有任何缺陷；还要保证其成分均匀、力学性能稳定。导轨面硬度大于190HB；铸件需时效处理。   
4) 该铸件为中间高两头低的条形箱体结构。轮廓尺寸为：9725x1525x1480; 导轨处厚100，侧部凸台厚130，一般壁厚30，内腔筋板厚24；除导轨，凸台外壁厚较均匀。铸件重量：28吨；浇注重量34吨。结构基本符合铸造要求。                                                                                                                                       2.结合铸件结构特点考虑铸造过程中可能出现的缺陷，采取工艺措施加以防止。                　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　                                            1）该横梁为条形箱体结构，易变形；适当增加反变形量。                                    2）导轨、凸台部位厚大难以补缩，需采用激冷措施。                                    3）为防止铸件起出时产生裂纹，吊装处需增加工艺增量。
8 v6 F1 n6 \' R" I/ u7 s/ m) G二. 确定工艺方案和工艺参数
1.造型方法。该铸件轮廓尺寸较大，形状复杂对砂型、砂芯强度要求比较高。故选择地坑造型和自硬型树脂砂造型。　
2.确定浇注位置：                                                     1）原则：                                                                          （1）大型铸件的滑道、导轨、台面等重要加工面应朝下或放在侧部。，以避免气孔、夹杂、砂眼、偏析等缺陷。各别加工面必须朝上时应适当加大加工量，以避免加工后出现缺陷。　　                                                 （2）尽量使大平面朝下，以免出现夹砂和夹杂等缺陷。                          （3）应有利于铸件凝固，便于冒口补缩。　　　　　　　                            （4）便于操作，尽量减少活块、砂芯数量；保证砂芯安放稳固，利于出气。                                                                         2）综合考虑以上原则选横梁的导轨朝下的方向为浇注位置。以避免气孔、夹杂、砂眼、偏析等缺陷。　　                                       　　　　　　　　　　　　　　　　　                             3.分型面的选择。原则：
! @- |. j: Y3 L" i4 C  V8 R1）由于大型铸件一般为地坑造型，故应使铸件全部或大部置于下型中。         　　　　　　　　　　　　　　　　                                        2）尽量采用一个平面做分型面以减少造型工作量。               　                    3）砂芯尽量位于下型，利于下芯、合型、检验。
% e5 Y' v$ t' o' U4）力求减少砂芯数目。   
由于是地坑造型，故使该铸件全部置于下型中，以下端面为分型面，以减少造型工作量。 砂芯全部位于下型，利于下芯、合型、检验。导轨部分由砂芯带出。为减少砂芯数目，两侧导轨处不能起出部位设置活块。两侧各设一盖芯。
采用必要工艺措施，保证铸件质量,防止铸造缺陷
   （一）合理设置冒口。
. X7 f+ y& [- V' Q1 `( b; Z( X1.        该铸件凸台处壁厚大、凝固时间长，需应用补缩冒口。
9 m8 v7 {7 n4 y$ X2.        冒口的设计应遵循以下原则：
1) 冒口应设在铸件凸台处壁厚最厚的部位的上部。其模数应大于                热节模数。   
' c$ g) M* H1 K: p1 ?6 N7 J3 A2）冒口凝固时间大于铸件凝固时间。
8 ]1 j. J+ g8 [. a3 `3）保证其补缩通道畅通。
4）冒口内有足够的金属液补充铸件。
3.合理的确定冒口的大小和数目：
采取激冷措施，改善凝固条件
1.大型铸件重量大、壁厚大、凝固时间长，为改善其凝固条件，加快冷却速度，有时需采用激冷措施。
1）        种类：外冷铁（石墨砖，耐火砖），内冷铁。
2）        大型铸铁件的导轨、滑道处厚度较大时一般放置石墨砖激冷。防止缩孔、缩松，改善其金相组织，提高力学性能，稳定其化学成分，保证铸件质量。
3）        工作台等有大平面且壁厚较大时，一般在台面放置耐火砖。既可防止冲砂、夹砂，又可起到激冷作用，改善铸件性能。
8 n! I3 ?( @: D9 ]4）        在铸件壁厚特别大，易产生缩孔、缩松等缺陷且难以补缩部位，当采用外冷铁作用不足时应采用内冷铁改善其冷却速度。内冷铁一般为金属棒。
* s9 R/ u- b- G5）必要时外冷铁、内冷铁综合使用，并取点冒口等工艺措施
根据铸件结构特点采取措施，防止变形。
2 b- K4 ]/ ^( A, L; Y1.        种类及措施。
3 Q# U( T6 D" c( B3 a  A. s 1）适当增加反变形量，防止翘曲变形。一些大型铸件如床身等条形件、工作台等板状件由于铸件较长，高度相对较矮而台面、滑道、导轨壁厚较大，凝固冷却后极易变形，严重时可使铸件报废。故应考虑其壁厚、结构、轮廓尺寸、合金性能后合理给出反变形量，使铸件冷却后的变形结果正好将反变形量抵消，得到符合要求的铸件。　　　　　　               
) ^% s- t: E. E8 ~3 H2）设置工艺拉筋，防止扩口变形。半圆类，开口框架类易产生扩口变形，严重时可使铸件报废。应采取必要工艺措施予以避免。
（1）工艺拉筋，消除开口自由结构部分。厚度为壁厚的40%——60%。
# S- l9 j7 G. X（2）加强砂型或砂芯的退让性。可在砂芯中加入木屑，草绳等。
5 q* e5 Y' v4 m- h（3）合理设置保温时间。
采取工艺措施，防止开裂。
6 {; R  k0 l' M4 P2 ^  L7 ]1.箱形，轮类等刚性铸件凝固过程中铸态不易变形，冷却后易产生裂纹。严重时可使铸件报废；应采取必要工艺措施予以避免。
1）        采取工艺措施，促进铸件同时凝固。
+ F( L" B# H' I3 R' l* ^  h2）        应力集中处，适当增加工艺补正量。
3）        加强砂型或砂芯的退让性。
4）        合理设置保温时间，及时卸除压箱铁。
5）        人工时效处理，消除残余应力。
2 D3 `1 m  g$ E  T结论：大型机床灰铸铁件工艺设计应把握以下要点：                                   1.浇注位置：大型铸件的滑道、导轨、台面等重要加工面应朝下或放在侧部。
. ]( w, v: H. [: L) {9 c* A6 i; I& N2.分型面的选择：由于大型铸件一般为地坑造型，故应使铸件全部或大部置于下型中。尽量采用一个平面做分型面以减少造型工作量。
3. 尽量减少砂芯芯盒数目以保证操作方便，降低成本。                                                         
4. 浇注系统：优先选择两点引入的、半封闭的、底注式浇注系统。
1 y$ r4 }; D4 r4 r$ |! R* O5.结合铸件结构特点考虑铸造过程中可能出现的缺陷，采取工艺措施加以防止。
总之，对于一个大型铸件应综合考虑其结构、壁厚、轮廓大小、合金牌号、形状、技术要求等条件，结合本厂实际生产条件综合考虑进行工艺设计；采取必要的工艺措施，避免各种缺陷;并在实践中不断完善。在保证铸件质量的条件下，力争简化工艺过程，提高生产效率，节约原材料，提高工艺出品率。在既提高生产效率，又降低能源消耗的条件下生产出优质的铸件。

王全武

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feixi

有没实战点的？

RT-FLEX

很好，支持！
( R  N) L& k8 N7 h9 g( W& B# N' K楼主有没有word、或其它文件格式版本的，上传上来吧，这样粘贴的版式比较乱。

xiaozlt

机床件 机构一般没有特别厚道部位, 我们公司 机床类灰铁很少有加冒口的!

feixi

请问楼上，不加冒口的具体工艺？