机床铸件的铸造工艺以及铸造流程

大型机床铸件的铸造工艺
大型铸件主要是用于机床的平板制造，简单接受一下铸造工艺。
大型机床铸件低压铸造是使液体金属在压力作用下完成充填型腔及凝固过程二获得铸件的一种铸造方法。由于所用的压力较低（20~60kPa），所以叫做低压铸造。其工艺过程是：在密封的坩埚（或密封罐）中，通入干燥的压缩空气，金属液在气体压力的作用下，沿升液管进入直浇道3上升，通过内浇道2平稳地进入型腔1，并保持坩埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使升液管中未凝固的金属液流回坩埚，再开型并取出铸件。
低压铸造过程的基本特点：充填速度、压力可适当调整。
低压铸造所用的铸型，有金属型和非金属型两类。金属型多用于大批、大量生产的有色金属铸件，非金属铸型多用于单件小批量生产，如砂型，石墨型，陶瓷型和熔模型壳等都可用于低压铸造，而生产中采用较多的还是砂型。但低压铸造用砂型的造型材料的透气性和强度应比重力浇注时高，型腔中的气体，全靠排气道和砂粒孔隙排出。
为充分利用低压铸造时液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件，在进行工艺设计时，应考虑使
铸件远离浇口的部位先凝固，让浇口最后凝固，使铸件在凝固过程中通过浇口得到补缩，实现顺序凝固。

机床铸件生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：
1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制机床铸件工艺图；

2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；
3）造型与制芯；
4）熔化与浇注；
成形原理
机床铸件生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成机床铸件（或零件）的一种金属成形方法。

 机床铸件成形过程

机床铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多机床铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。
型砂的性能及组成
1、 型砂的性能
型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。
2、 型砂的组成
型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。机床铸件用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。机床铸件用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、锯末、纸浆等。型砂结构，如图2所示。

 型砂结构示意图
工艺特点
机床铸件是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金机床铸件等）的零件毛坯，机床铸件几乎是唯一的加工方法。与其它加工方法相比，机床铸件工艺具有以下特点：
1）机床铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。机床铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；机床铸件可以小至几克，大到数百吨；机床铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；机床铸件长度可以从几毫米到十几米。
2）机床铸件可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。
3）机床铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。
4）机床铸件一般使用的原材料来源广、机床铸件成本低。
5）机床铸件工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。

机床铸件的手工造型
手工造型的主要方法
砂型机床铸件分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）。手工造型是指造型和制芯的主要工作均由手工完成；机器造型是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。泊头机床铸件工量具友介绍手工造型的主要方法：
手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无需造型设备等特点，被广泛应用于单件小批量生产。但手工造型生产率低，劳动强度较大。手工造型的方法很多，常用的有以下几种：
1． 整模造型
对于形状简单，端部为平面且又是最大截面的机床铸件应采用整模造型。整模造型操作简便，造型时整个模样全部置于一个砂箱内，不会出现错箱缺陷。整模造型适用于形状简单、最大截面在端部的机床铸件，如齿轮坯、轴承座、罩、壳等（图2）。

整模造型

2．分模造型
当机床铸件的最大截面不在机床铸件的端部时，为了便于造型和起模，模样要分成两半或几部分，这种造型称为分模造型。当机床铸件的最大截面在机床铸件的中间时，应采用两箱分模造型（图3），模样从最大截面处分为两半部分（用销钉定位）。造型时模样分别置于上、下砂箱中，分模面（模样与模样间的接合面）与分型面（砂型与砂型间的接合面）位置相重合。两箱分模造型广泛用于形状比较复杂的机床铸件生产，如水管、轴套、阀体等有孔机床铸件。

套管的分模两箱造型过程
机床铸件形状为两端截面大、中间截面小，如带轮、槽轮、车床四方刀架等，为保证顺利起模，应采用三箱分模造型（图4）。此时分模面应选在模样的最小截面处，而分型面仍选在机床铸件两端的最大截面处，由于三箱造型有两个分型面，降低了机床铸件高度方向的尺寸精度，增加了分型面处飞边毛刺的清整工作量，操作较复杂，生产率较低，不适用于机器造型，因此，三箱造型仅用于形状复杂、不能用两箱造型的机床铸件生产。

三箱分模造型举例

3．活块模造型
机床铸件上妨碍起模的部分（如凸台、筋条等）做成活块，用销子或燕尾结构使活块与模样主体形成可拆连接。起模时先取出模样主体，活块模仍留在铸型中，起模后再从侧面取出活块的造型方法称为活块模造型（图5）。活块模造型主要用于带有突出部分而妨碍起模的机床铸件、单件小批量、手工造型的场合。如果这类机床铸件批量大，需要机器造型时，可以用砂芯形成妨碍起模的那部分轮廓。

角铁的活块模造型工艺过程

4．挖砂造型
当机床铸件的外部轮廓为曲面（如手轮等）其最大截面不在端部，且模样又不宜分成两半时，应将模样做成整体，造型时挖掉妨碍取出模样的那部分型砂，这种造型方法称为挖砂造型。挖砂造型的分型面为曲面，造型时为了保证顺利起模，必须把砂挖到模样最大截面处（图6）。由于是手工挖砂，操作技术要求高，生产效率低，只适用于单件、小批量生产。

手轮的挖砂造型的工艺过程

手工制芯
型芯用来形成机床铸件内部空腔或局部外形。由于型芯的表面被高温金属液包围，长时间受到浮力作用和高温金属液的烘烤作用；机床铸件冷却凝固时，砂芯往往会阻碍机床铸件自由收缩；砂芯清理也比较困难。因此造芯用的芯砂要比型砂具有更高的强度、透气性、耐高温性、退让性和溃散性。
手工制芯由于无需制芯设备，工艺装备简单，应用得很普遍。根据砂芯的大小和复杂程度，手工制芯用芯盒有整体式芯盒、对开式芯盒和可拆式芯盒，如图7所示。

芯盒制芯示意图
零件、模样、芯盒与机床铸件的关系
模样用来形成机床铸件的外部轮廓，芯盒用来制作砂芯，形成机床铸件的内部轮廓。造型时分别用模样和芯盒制作铸型和型芯。图1 分别表示零件、模样、芯盒和机床铸件的关系。制造模样和芯盒所选用的材料，与机床铸件大小、生产规模和造型方法有关。单件小批量生产、手工造型时常用木材制作模样和芯盒，大批量生产、机器造型时常用金属材料（如铝合金、铸铁等）或硬塑料制作模样和芯盒。