针对前期生产的磨床托板床身导轨易出现表面硬度及直线度不合格的问题,提出重新制定此托板床身铸造 工艺的方案 。 通过设计合理的铸造工艺及熔炼合格的铁液,制定出此地坑组芯工艺,以达到指导此托板床身生产现 场工艺操作规程的目的 。 通过检验此铸造工艺符合该床身生产的实际要求,解决了前期出现的床身导轨表面硬度及 直线度不合格的问题,对以后该托板类床身的工艺设计有指导性意义 。关键词:机床床身;地坑组芯 ;铸造工艺;浇注工艺中图分类号:TG24 文献标志码:A 文章编号:1007-4414(2020 )04-0171-03Design of the Core Casting Process for Pit Group of Supporting Plate BedZHAO Yao-hong(Gansu Tianshui Spark Machine Tool Co.,Ltd,Tianshui Gansu 741024,China)Abstract : In view of the problem that the surface hardness and straightness of the guide rail of the grinding machine supporting plate bed are not up to standard, a new plan of casting technology for the supporting plate bed is put forward in this paper. Through the design of a reasonable casting process and the smelting qualified iron liquid, the pit core formation process is specially formulated here so as to achieve the purpose of guiding the operation procedures in the production site of the supporting bed. After testing, the casting technology accords with the actual production of the bed, and it solves the problems of hardness and straightness on the surface of the bed guide rail, which is of guiding significance to the design of the supporting bed. The surface hardness, straightness and comprehensive properties of the guide rail of the casting produced in later period meet the requirements.Key words: machine tool bed; pit core; casting technology; pouring technology0 引 言M8480A托板机床床身的结构较为复杂 ,对机床 导轨表面硬度及直线度要求较高 。 M8480A床身较 长 , 其外形精度要求是 CT7-8 级 。 材质为 HT300, 导 轨面硬度要求为 (185±10)HBS.要求导轨部位无疏 松 、 砂眼等缺陷 。 笔者结合实践经验根据图纸计算 出 , 机床床身尽重约 9t,针对该机床床身外形尺寸较 长且较重的特征 , 研究出一套合理的 、 经济的地坑组 芯铸造工艺方案 , 为满足后期铸件导轨表面硬度 、 直 线度达标奠定基础 。1 铸造工艺的确定1.1造型方法的确定M8480A托板床身结构如图 1o图 1 M8480A托板床身由于生产车间现有的工装条件限制 ,故选用地坑 组芯造型工艺⑴ 。1.2浇注位置的确定M8480A床身较长 , 其外形精度要求是 CT7-8 级 。 材质为 HT300,导轨面硬度要求为 (185±10) HBS.要求导轨部位无疏松 、 砂眼等缺陷 。 两导轨 (V 型 +平轨 )较厚 ,其热节依次是 ⑦ 110 mm、 ⑦ 90 mm。 根据铸造工艺的要求 , 铸件重要加工面应下置或侧 立 , 因此将床身导轨面放在浇注位置的下端 , 以防止 导轨面产生疏松缺陷 2 。1.3加工余量的确定床身导轨面上加工余量为 15 mm;导轨边侧 12 mm;导轨下滑处 12 mm;底面 15 mm。 铸件收缩率为 10% 。 。1.4砂芯位置及数量的确定根据该床身的结构 , 确定组装该床身所需的砂 芯,分别为底盘芯 、 两边侧芯 、 两头堵头芯 、 中间方芯 及三角芯 、 盖芯 。 除中间方芯及三角芯按结构确定外 其余砂芯厚度吃啥量保证 200 mmo确定好各砂芯的* 收稿日期:2020-05-10作者简介 :赵耀鸿 (1985-),男 ,甘肃天水人,助理工程师,主要从事铸造工艺设计方面的科研工作 。-171 -经验交流 2020 年第 4 期 (第 33 卷,总第 168 期 ) -机械研究与应用 -位置及尺寸后 ,注明填砂方向 , 依次编号 , 作为装配时 的下芯顺序 。 床身造型工艺如图 2 所示 。3° 副浇口各组元截面与主浇口相同 。 主 、 副浇注系 统模拟图分别如图 4 、 5 所示 。盖芯图 2 床身造型工艺2 砂芯芯盒材料及制作2.1芯盒材料芯盒采用聚苯乙烯 (ESP)材质 。 泡沫板材的密 度为 18.7 kg/m3,其强度为 0.13 MPa°泡沫板材经人 工切割并粘合而成 。2.2芯盒制作模型生产车间根据铸造工艺图纸制作芯盒 , 包括 底盘芯 、 两端侧芯 、 两头堵头芯 、 中间方芯及三角芯 、 盖芯 。 做完的芯盒运至造型现场 , 检查合格后开始填 砂制芯 。3地坑组芯装配过程由于生产车间现有的工装条件限制 , 故选用地坑 造型 。 造型过程:①打地平 , 造型现场在打地平时做 出挠度 , 根据以往此类床身件的经验 ,挠度选 16 mm; ② 每隔 500 mm放置尼伦通气绳 ,作为排气通道 ,通 往地坑门栓上沿 ; ③ 待砂芯硬化后涂刷耐火涂料 , 点火烘干 ; ④ 依照铸造工艺图纸依次下芯装配 ,砂 芯装配完成后用钢轨压紧盖芯 , 座上浇口杯后等 待浇注 。4浇冒系统由于该铸件尺寸大且壁厚,因此选取合理的浇注 系统尤为重要 。(1) 浇注系统设计 由于本床身长度较长 , 故采 用两端浇注 (即主浇口与副浇口 ), 浇注时主浇口先 浇注 , 待主浇口中的铁液淹没整个底部导轨后 , 副浇 口开始辅助浇注 。 采用阶梯式浇注系统 , 直浇道及内 浇道均采用埋耐火瓷管的方式 。 ①主浇口一端底部 2 道内浇口鸭嘴瓷管正对导轨充型 。 上端两道内浇 口采用两通鸭嘴瓷管开设在铸件底部地脚位置上 ; ② 副浇口对应的底部两道内浇口鸭嘴瓷管开设在铸件 高度方向的一半处 , 上端两道内浇口采用两通鸭嘴瓷 管开设在铸件底面上 。 为了充型平稳且浇注过程阻 渣 , 采用半开放半封闭式浇注系统 , 主浇口各浇道截 面比为 F直 :F横 :F内 =1.3 : 1 : 1.2°其浇注系统具体 搭配为 :直浇道采用 ©80 mm瓷管 ; 内浇道采用 ©40 mm鸭嘴瓷管与 ① 40 mm直管搭接使用 , 共 4 道内浇 口 ; 横浇道截面按浇道比例计算为 24 cm2,截面见图图 4 主浇口浇注系统模拟图 图 5 副浇口浇注系统模拟图(2) 集渣包设计 为了在床身导轨面上减少夹 渣缺陷 ,获得符合要求的床身 ,工艺上从副浇口一端 的底盘芯两导轨下部开设了集渣包 ,以便浇注时导轨 面上获得干净的铁液 。(3) 冒口设计 冒口在盖芯上做出 , 盖芯沿长度 方向均分为 8 块 ,每相邻两块盖芯上沿宽度方向均布 两个冒口 , 两端头盖芯上各 2 个 , 共 18 个 ©30 mm冒 口 。(4) 排气口 排气孔在盖芯上做出 , 其定位尺寸 在盖芯芯盒中做出标记 ,位置各自正对其下三角芯或 方芯排气芯头中间位置 ,直径为 ©15 mm,共 22 处 。(5) 冷铁设计由于机床导轨对其表面硬度要 求较高 , 同时导轨薄壁部位与其最大热节部位厚度相 差较大 。 因此除对铸铁铁液成分进行调整外 , 为使导 轨获得较高的表面硬度 ,新增了 18 块 40 mmX40 mm X50 mm的外冷铁 , 分别置于两导轨下部的底盘芯 中,依次沿两导轨长度方向均匀分布 。5铁液熔炼与浇注工艺通过计算得知该铸件质量大约为 9 t且采用两 端浇注 , 故主浇口采用 8 t浇包 , 副浇口采用 3 t 浇包 。5.1铁液熔炼⑶(1) 熔炼设备采用 10 t冷风冲天炉浇注 , 其熔化率为 10 t/h, 铁液出炉温度为 (1 450±10 兀),熔化时间约为 1.5 h°(2) 炉料成分与配比焦炭 :河南神火焦 ,含硫量 0.48 % ,块度 ©110 mmX120 mm.灰分 11.03% ,生铁 :金昌铁业 ;废钢 :天 水废钢厂 ; 回炉料 。 炉料成分如表 2 所列 。-172 -机械研究与应用 • 2020 年第 4 期 (第 33 卷,总第 168 期 ) 经验交流炉料配比为 : 生铁 30%, 碳素废钢 : 45%, 本厂回 炉铁 : 25%, 孕育剂 :75%Si-Fe粒 (商品 ),锰铁 : 65% Mn-Fe粒 (商品 )。表 2 炉料成分 3 /%炉料 C Si S P Mn金昌铁业生铁 3.74 1.76 0.028 0.081 0.17天水废钢厂废钢 0.14 0.03 0.2 0.01 0.55.2浇注本床身的浇注共用 2 只浇包 (即 1 只 8 t包 ,1 只 3 t包 ), 1 台 10 t冷风冲天炉 。 熔炼完成后前炉出铁 先盛满 8 t包 ,后盛满 3 t包 。 两台天车同时吊运浇 注 。 浇注时主浇口先浇注 ,待主浇口中的铁液淹 没整个底部导轨后 ,副浇口开始辅助浇注 。 浇注 过程共耗时 3 min, 整个浇注过程平稳顺利 , 未出 现呛火现象 。6铸件品质检测铸件外形尺寸及加工余量均满足图纸要求 , 床身 导轨部位未发现疏松 、 砂眼 、 夹杂等缺陷 。 同时铸件 外观棱角清晰也未发生明显的变形 , 符合使用要求 。铸件成分检测结果如表 3 所列 ;铸件基体组织主 要为珠光体 .其基体的抗拉强度达 335 MPa在床身导 轨上取 6 个测试点 , 得到其表面硬度为 (195±10) HBS,机械加工性能好 。表 3 铸件成分实测结果 3 /%C Si S P Mn3.26 1.53 0.06 0.05 0.92在床身的地脚面上出现了小面积集渣 , 两侧面出 现了轻微的皱皮现场 。 小面集渣处用铸铁焊条焊补 后修平 ,侧面皱皮处用小砂轮磨平 ,不影响床身的使 用性能 。7结语采用半开放半封闭底注式浇注系统有利于铁液 平稳充型,阻渣效果好 。 造型装配过程中挠度放置合 理 , 外冷铁放置合理 , 成功控制了铸件凝固的方向及 凝固过程中产生的变形 。 地坑组芯过程中地平中的 排气绳与盖芯上的砂芯排气口的使用,有效的保证了 砂芯的排气 , 防止了铸件在浇注过程中的呛火与憋 气 。 经过检验此铸造工艺符合该床身生产的实际 , 彻 底解决了前期出现的床身导轨表面硬度及直线度不 合格的问题 ,对以后该托板类床身的工艺设计有指导 性意义 。参考文献 :[1] 吴英,王清宇 .实型铸造工艺在铸造生产中的应运 [J].铸造 , 2009,58(7):740-743.[2] 黄 政 .离合器壳体铸件缺陷分析与防治 [J].铸造技术 ,2011, 32(1):39-41.[3] 李隆盛 .铸造合金及其熔炼 [M].北京 :机械工业出版社 ,1989.(上接第 170 页 )由于装配细槽宽度很窄 , 因此采用镶拼式结构 , 凹模镶件采用沿装配细槽中轴线剖开 ,每个镶件各有 一半的装配细槽形状 , 采用高精度的光学曲线磨床加 工 , 镶件互相对接形成一个完整的装配细槽型腔 , 共 有 17 个镶件拼装成 16 个装配细槽型腔 , 为保证条带 装配细槽间位置度 0.025 mm的严格要求 , 镶件的装 配尺寸精度要求达到了较高的加工精度等级 :±0.002mm。5 结 语凸模加工精度 、 凸凹模间隙对装配槽最终冲裁尺 寸精度影响较大 , 最终影响格架尺寸精度 。 通过此次 所述模具的试模及首批条带产品的冲制结果表明 , 装 配细槽冲裁断面良好 , 尺寸精度检测符合图纸要求, 凸模工作状态稳定 。 该方法可用于类似冲裁件的设 计与加工 。参考文献 :[1] 肖景容,姜奎华 .冲压工艺学 [M].北京 :机械工业出版社 ,1982.[2] 冲模设计手册编写组 .冲模设计手册 [M].北京:机械工业出版 社,1993.[3] 孟少农 .机械加工工艺手册 [M].北京 :机械工业出版社 ,1991.[4] 全国热处理标准化技术委员会 .金属热处理标准应用手册 [M]. 北京:机械工业出版社 ,1989.[5] 谈正光 .浅谈冲压工艺与冲压模具设计 [J].机电信息 ,2010 (35) :118.[6] 左智勇 .试论冲压工艺与模具之关系 [J].模具技术 ,2002(1):39-40.[7] 张 峰 .对板料冲压工艺的设计研究 [J].科技资讯 ,2006(29) :19.-173 -