浅谈机床滑鞍类铸件工艺改进

雷永红，王 蒙

（山东亿和机械装备有限公司，山东 枣庄 277400）

1 简介

车铣复合加工中心用机床铸件一般包括床身、立柱、滑鞍、主轴箱和工作台五大件，其中滑鞍是非常重要的部件。铸件结构如图1 所示，铸件材质一般选择HT300，单重大于100 kg～2 000 kg，长条状最长尺寸大于1.2 m～3 m，导轨厚度大于50 mm～100 mm，主体壁厚筋板厚度大于20 mm～25 mm；钳口位置穿丝杠用于移动工作台。其材料及外观质量要求非常高，为增加强度和刚度，滑鞍本身设计结构复杂，小孔小方门特别多，铸造时在制芯、合箱工序操作困难，特别容易产生夹砂、粘砂等缺陷。

图1 机床滑鞍铸件

2 原铸造工艺

受需求量及铸件结构影响，此类机床铸件大多采用呋喃树脂砂手工造型操作，模样采用木模或金属模。笔者所在公司采用木模树脂砂工艺。

该滑鞍类铸件原铸造工艺分型面在导轨台座的最高面或者台座空刀面如图2 所示，所用模型及砂型如图3、图4 所示。上箱带钳口及内腔芯芯头，下箱带铸件整体结构，两端出吊胎；合箱操作时，内腔芯吊在上箱，然后翻上箱合箱，此时的吊芯方门孔/圆门孔沿着下箱砂型侧壁下落完成合箱；浇注系统设计为封闭式，比例为S直：S横：S内=1∶1.83∶0.86，内浇口流速1.63 m/s.

图2 原铸造工艺简图

图3 原铸造工艺上下模型

图4 原铸造工艺上下砂型

此工艺优点是：1）铸件全部在下箱，不易出现跑火等问题；2）两端吊胎起到了定位作用，不易出现错箱等问题。但此工艺有一个致命的缺点，由于内腔筋板芯相对较高，合箱落下箱时经常出现吊芯蹭砂，甚至吊芯磕碰下箱砂型，砂块落入砂型内导致夹砂缺陷，严重的导致铸件报废；如果将上箱吊芯与下箱砂型的间隙做大（甚至5 mm 以上），则此问题也不能彻底解决，反而产生新的问题，即铸件此部位的间隙批缝太大，不但增加后序铸件清理的难度，也容易产生批缝带肉机损的问题。很明显，此工艺缺点远大于其优点，需要改进。

3 改进后铸造工艺

通过对此滑鞍类铸造工艺进行改进、优化实施，改进后的铸件工艺如图5 所示，改进后的模型及砂型如图6、图7 所示。

图5 改进后的铸造工艺简图

图6 改进后上下模型

图7 改进后上下砂型

1）铸造工艺上把分型面由原来的导轨台座空刀面改为2 条长导轨面，即铸件整体由原来的全部在下箱改为全部在上箱。

2）浇注系统改为开放式，截面积比例为S直∶S横∶S内=1∶1.55∶1.43，横浇道与铸件相比在最低面，内浇口流速降低至0.87 m/s.

3）铸造工艺上把2 条导轨内档伸长出吊胎，在合箱操作中起到了定位的作用，外加箱锥定位，同样保留了原工艺上下砂型定位准确的优点。

4）合箱操作时，先将芯子下到上箱，然后将芯子用铁丝吊住，最后翻上箱，再进行合箱操作；翻箱后检查，如果在上箱下芯时有掉砂、蹭砂，翻上箱后也能掉落，再认真检查一遍确保型腔干净。

5）铸造工艺上将上箱吊芯与下箱砂型间隙设计为1 mm，杜绝间隙批缝太大导致难清理甚至铸件带肉的问题。

尽管改进后工艺把铸件整体放上箱，表面上增加了跑火风险，但可以有弥补措施，例如制作合箱围泥条定位、合箱验箱操作等。经过实践验证，此工艺确实有利于操作，受到合箱操作者的好评。

4 改进效果

经统计，笔者公司改进前后滑鞍类铸件废品率由原来的5.5%降低到1.5%以下。针对该滑鞍类产品铸造工艺的改进，从操作上由原来吊芯合箱改为下芯合箱，大幅降低合箱难度；同时，由于分型面下移也使横浇道下移，浇注系统由封闭式改为开放式即降低了进水口的流速，充分发挥横浇道憋渣的作用，使更多的干净铁水进入型腔，此工艺可以为所有机床铸件滑鞍类产品所借鉴和推广。