大型机床床身铸造工艺设计研究

大型机床床身铸造工艺研究

摘要:简述大型机床床身的特点、要求及铸造难度;阐述该类铸件的造型方法,工艺参数的选取,浇注系统设计、熔炼浇注工艺;介绍了一种简易的组箱组芯铸造工艺;对容易产生的导轨变形、砂芯漂芯、组织疏松、硬度低、硬质点及淬火问题等重点缺陷进行了原因分析并提出了防止措施。

关键词:大型机床床身,组箱组芯,铸造缺陷,铸造工艺

目前国产大型机床包括车床、铣床、刨床、磨床、数控机床等各类机床床身铸件的壁厚一般在20～40mm,属于中厚壁铸件,重量一般在5～50t,材质为HT250或HT300。该类铸件的最大特点是导轨较长,一般在几米甚至十几米,非常容易产生弯曲变形,且导轨非常厚大,一般在40～100mm,导轨容易产生组织缺陷,特别是10m长的导轨要保证无任何气孔砂眼也是较困难的。该类铸件往往是单件小批量生产,没有现成的工装砂箱,投资较大,特别是数控机床床身,结构

形状比较复杂,在模样制作、砂芯紧固、等造型操作方面存在较大难度;其材质要求具有良好的精度稳定性、抗压强度和减震性,良好的切削性能和铸造性能,其硬度要求180～241HB,硬度差△HB≤35[1],有些采用淬火硬化的机床导轨要求HT300以上牌号,易产生组织疏松、硬度低、硬质点及淬火效果差等缺陷,一旦因为这些问题导致铸件报废,损失非常惨重,因此很有必要进行专门研究。

1造型工艺

1.1造型方法的选择

首先要生产该类件需有专用工装,一般铸造厂无此专用工装,而且该类件往往都是定单制作,批量不大,没有规模效益。所以要生产该类件所投工装砂箱费用比铸件的价值还要大,一旦导轨等重要部位出现重大缺陷造成废品,那损失更是不可估量。因此铸造厂做此类铸件有时得不偿失,而且10m多长的铸件需要10m多长的砂箱,对整铸式砂箱的强度和刚度要求也相当高,如果在吊装过程中发生折断砂箱的情况,造成人员伤亡,那更是雪上加霜。因此如何生产此类铸件,非常值得探讨。一般厂家采用地坑造型,但对于紧张的造型面积,地坑造型不是很合适,而采用简易的组箱组芯法较好地解决了这一问题,它可以有效利用车间面积。

1.2组箱组芯法简介

该工艺区别于传统的组箱组芯法(劈模造型)。传统的劈模造型是将模样根据各个面的形状分成几部分,然后将这几部分固定在模板上,再用专用砂箱舂箱,舂完箱再将各面砂箱组起来,用螺栓紧固好,空腔用砂芯组合。而新型组箱组芯法不用外模样,不用模板,直接将分段砂箱组合起来,在组合好后的砂箱内用砂芯直接组出铸件结构形状。采用组箱组芯法制作专用工装,铸件结构形状全部用砂芯组合,重点要解决好砂箱组合起来的刚度问题,所以必须用螺栓连接,这是该件能够投产的前提条件。对于分成若干段的总共长达十几米的砂

箱,重点保证砂箱的强度和刚度的连续性,要求混砂速度快,舂砂也要跟上出砂的节奏,否则易出现砂型隔层裂纹等缺陷。

1.3该工艺的优缺点

该工艺把砂箱做成不同规格( 1m、1.5m、2m、3m等)不同数量的几段,然后拼凑起各种长度和宽度不同的砂箱框,各段砂箱间用螺栓联结,满足不同长度和宽度的铸件需求,通用性强,一套工装可满足几种铸件的生产,工装费用大大降低,适用范围广,且操作方便,对砂箱的尺寸精度要求低。该工艺将长达十几米的砂箱分成几段,减小每块砂箱的重量和尺寸大小,降低在行车吊装过程的危险性,可成功地避免这方面的安全事故,因为曾经发生几米长的砂箱在吊装过程中折断而发生危险的事情。表1是组箱组芯法与传统方法的比较。该方法缺点是要求操作人员的素质较高,操作过程尺寸精度的控制很大程度上依赖于操作人员的把握。

表1.组箱组芯法与传统方法的比较

2工艺设计及过程控制

2.1反变形量

导轨面上留凸起的反变形量5～25mm不等,根据导轨长度确定:床身长度<5m,每1m铸件留1～2mm反变形量;床身长度>5m,每1m铸件留反变形量1.5～2.5mm;地脚面也要随形做出反变形量;有些结构很不均匀的床身,可能还会出现侧弯曲,这样也当需要在导轨侧面甚至整个床身侧面都要留反变形量。

2.2加工余量

一般在反变形量基础上再留10～20mm加工余量,余量也不用太大,否则加工完后会出现硬度不够的现象。

2.3收缩率

一般长度方向取1.0%,宽度方向取0.8%,高度方向取0.5%。考虑胀箱等因素,宽度方向可不留缩尺,甚至考虑将模样尺寸人为减小,以保证出件后铸件的净尺寸符合要求。

2.4工艺补正量

为防止加工后导轨因变形而变薄,导轨及地脚背面可留3～5mm工艺补正量。

2.5浇注系统设计

浇注位置当然是将导轨放在下面,一般从床身两端由导轨进入铁液;特别长的导轨可采用底返雨淋浇注系统,这种浇注系统可保证铁液流程不要太长,有效防止出现冷隔及导轨掉渣、气孔缺陷,使铁液杂质上浮。浇注系统全部采用耐火瓷管,造型时预埋于砂型中。根据床身长度、浇注重量、导轨及床身与立柱结合面位于下型的特点,选择两端座包浇注,且采用底返雨淋及由“平、V”导轨两端同时进入铁液,总体上两层阶梯浇注方式,这样内浇道多点分散注入,两部行车同时浇注,充分考虑铁液流程,避免产生冷隔、浇不足、气孔等缺陷。导轨中间采用集渣包,分散引流等方式将冷铁液转移走,避免导轨中间出现气孔针孔等缺陷,从而达到保证导轨铸造无缺陷的目标实现。浇注时间要尽量短,依据浇注重量,一般在3～5min内浇注完。

2.6冒口设计

多采用耳冒口形式,厚大部位用冷铁包敷;冒口放置位置避开厚大部位,防止形成接触热节。

2.7砂芯设计

在保证操作方便的情况下,尽量将各砂芯连在一起,以增大自重抵消铁液浮力。另外要用紧固螺栓把砂芯固定在底箱上,紧固螺栓可以穿透一层甚至几层砂芯,另外导轨芯也要根据长度分成好几段。

2.8模板设计

较长的床身,模板可做成2～3段,段与段之间用燕尾销连接;若不用外模,纯粹用砂芯组合起来,那么形成外型的砂芯也要人为分成几段,以便制芯和下芯操作。

2.9冷却措施

对于比较厚大的导轨,可在导轨底面敷以冷铁激冷,冷铁材质最好采用石墨块,也可以采用铸铁冷铁,当然必须烘干水分,防止呛火,特别在冬季要注意避免温差太大,因此放置铸铁冷铁要慎用。

2.10尺寸精度控制

底箱首先要铺平,要用水平仪或拉线找平;导轨芯也要注意以水平线找正,其高度尺寸定位也要充考虑反变形量和加工余量。

2.11熔炼浇注工艺

采用高Si/C灰铸铁在CE=3.4%～3.8%条件下,适当增加废钢加入量,将Si/C从0.4～0.5提高到0.7～0.8,将铁液出炉温度提高到1450℃以上,抗拉强度可提高20～30MPa,铸件具有较小的变形倾向;但对于

机床这类壁较厚的铸件,提高Si/C比会增加厚断面处的铁素体含量,反而会使硬度降低,此时加入Cr合金元素,提高机床厚断面处的珠光体含量,减少断

面硬度差,增加机床的精度稳定性。另外, Mn量稍高于Si量的灰铸铁具有良好的性能:收缩小,不易产生缩孔、缩松,切削性能好,是一种提高强度,弹性模量和耐磨性、减少铸件变形的良好材质。[2]值得一提的是,机床导轨表面经常采用淬火热处理,淬火后的表面能获得马氏体+石墨的组织,珠光体基体淬火后表面硬度可达50HRC左右,因普通灰铸铁含Si高,淬透性差,添加少量Ni、Cr、Mo能改善其淬透性。采用炉前孕育和浇注时瞬时孕育相结合的方法,一般浇注采用两包同时浇注。要调整好铁液成分,保证铁液温度。我厂采用的HT250、HT300的化学成分见表2。

表2 HT250、HT300的化学成分( wt%)

3重点缺陷防止

3.1变形问题

对于分导轨水平方向和床身侧面方向的变形问题,解决的措施:一是

上述已提到的做反变形量;二是根据铸件结构,在铸件抗弯薄弱的地

方适当做拉筋。

3.2砂芯漂芯

最主要的是将导轨芯及上层砂芯用长螺栓紧固于下箱,若无法紧固,

则应将各个独立的砂块用外力将它们联系起来,以抵消浮力的冲击。

3.3组织疏松硬度低

经常在床身导轨面加工后出现弥散分布的细孔,这就是组织疏松,这

是由于其金相组织中片状石墨粗大,即组织异常造成的缺陷,表现出

很低的硬度。其形成原因主要是对应于铸件壁厚部位,碳当量过高,

片状石墨粗大是根本原因;熔炼温度低,铁液过热度小,铁液中有未完全熔解的石墨片,易使片状石墨粗大;冲天炉熔炼过程中,铁液增碳过多。其防止措施:根据铸件壁厚,确定合理的碳当量,以获得细片状石墨和以珠光体为主的金相组织;铸件化学成分中添加适量的合金元素,如B、Mn等;提高铁液过热度,加强孕育处理,降低浇注温度,提高铸件厚壁部分的冷却速度,如放外冷铁等。

3.4硬质点及淬火效果差

主要是由于含Si量高,组织中含有未充分扩散的局部的硅富集区,富集区中的Si同铁液中的C形成硬度很高的非金属夹杂物SiC晶体[3]造成加工硬点;另外由于含Si量高,组织中有铁素体存在,使得淬火

硬度和深度受到影响,因为铁素体组织的淬透性远比珠光体差。因此,对于要求导轨表面淬火的机床床身,成份选取时应控制较低的含Si 量,一般在1.2%～1.6%Si之间,对于原始组织中有铁素体存在需要表面淬火的灰铸铁件,则进行一次正火处理,能保证随后的淬火效果。

4应用效果

( 1)采取以上工艺措施已成功为上海、威海、济南、沈阳等地生产数件机床床身,他们对我厂生产的铸件给予充分肯定和高度评价。

( 2)该工艺成功应用于M7150×3m、M7150×5m、M7150×6.6m、M7150×8.6m, M7150×12.6m、M8463×6.6m、M8463×8.6m、M8040×6.6m、M8048×8.6m等几种大型磨床床身及桂林重达15t的工作台及本公司大型铸铁平台的生产,不仅操作安全方便,而且经济适用,效果很好,

相比劈模造型而言,生产以上铸件可节约工装费用100余万元。

( 3)应用组箱组芯法生产大型机床床身,具有经济适用,操作安全性

高的优点,很适合铸造厂手工造型。应用此工艺方法,从理论上讲,无论多长的铸件都能够生产,从而扩大了我厂的生产能力,拓宽了市场

领域。

( 4)充分考虑机床床身铸件本身的结构特点,正确选取各项工艺参数,合理调整铁液成分,保证铁液温度,做好各类缺陷的防止措施,就能够成功铸造大型机床床身。

机床铸造车间设计

【文章编号】１００７－９４６７（２００７）０５－０１０５－０３ 机床铸造车间设计■任永明（机械工业第一设计研究院，安徽蚌埠２３３０１７） 【摘要】介绍了一个年产１５０００ｔ高档机床铸件车间的设计过程，重点分析车间设计的要点，各生产工序的关系、总体布局和主要设备的选择。 【关键词】机床铸件；树脂砂；铸造车间 【中图分类号】ＴＢ４９１；ＴＵ２７４【文献标志码】 ＤｅｓｉｇｎｏｆｅｎｇｉｎｅｂｅｄＦｏｕｎｄｒｙ ＲＥＮＹｏｎｇ－ｍｉｎｇ （ＦｉｒｓｔＤｅｓｉｇｎ＆ＲｅｃｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＭＩ，Ｂｅｎｇｂｕ２３３０１７，Ｃｈｉｎａ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｆｏｕｎｄｒｙｙｅａｒｌｙｐｒｏｄｕｃｅｓ１５，０００ｔｏｎｕｐｓｃａｌｅｅｎｇｉｎｅｂｅｄｃａｓｔｉｎｇ，ａｎａｌｙｚｅｄｐｒｏｄｕｃｔｃｌａｓｓｏｆｔｈｅｗｏｒｋｓｈｏｐｗｉｔｈｅｍｐｈａｓｉｓ，ｍａｉｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃｈｏｉｃｅａｎｄｏｖｅｒａｌｌｌａｙｏｕｔ．Ｔｈｉｓｗｏｒｋｓｈｏｐｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｓｅｒｖｉｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｅｎｇｉｎｅｂｅｄｃａｓｔｉｎｇ；ｒｅｓｉｎｓａｎｄ；ｆｏｕｎｄｒｙ １设计任务 某机床铸造车间年产机床铸件１５０００ｔ，产品主要为各种机床厂配套及出口；主要铸件为床身、工作台、升降台。最大件４５９０×１２５０×７１０ｍｍ（长×宽×高），７４００ｋｇ。材料为高强度孕育铸铁。 ２机床铸件生产的特殊性 １）ＨＴ３５０高强度孕育铸铁，具有良好的精度稳定性，抗压强度和减震性，高的弹性模量和耐磨性。 ２）单件小批量生产方式；大型铸件多采用地坑造型，床身等箱体类铸件大量采用组芯生产。 ３）外形多箱形，易产生应力，不宜上落砂机振动落砂。 ４）铸件的重量、尺寸差别大，生产组织复杂。其中，工作台铸件由于长宽比大，要特别关注生产的特殊性。 ３车间设计要点 １）熔化方式必须使铁液出炉温度达到１４７０℃￣１５２０℃，能够可靠加大炉料组成中废钢比例（质量分数达到４０％￣５０％），可灵活采用Ｃ－Ｓｉ，Ｃａ－Ｂａ和ＣａＭｎＳｉＢｉ系孕育剂等技术措施，多措施保证铸件的材质要求。能够适应不同重量铸件的生产，特别要满足大型铸件对铁液供应的要求。 ２）针对不同铸件的特点，具备包括地面有箱造型、地坑造型、简易造型线（小件）等多种造型方式；混砂机的配置与造型任务相适应。 ３）充分考虑组芯生产特点，组芯精度保证措施，对起吊设备的要求。 ４）砂芯的生产能力与造型能力的匹配问题要引起足够重视。由于机床铸件需要大量砂芯，仅考虑砂芯混砂能力是不够的，必须解决砂芯涂料、烘干、储存、转运等一系列问题；同时考虑制芯工序的机械化程度，提高生产效率和面积利用率。 ５）由于机床铸件大部分不宜上落砂机，在砂再生落砂机选择上要考虑落砂机台面尺寸与承载力的合理关系，做到大台面中等承载。 ６）重视各工序间的转运，包括熔化的铁液到合 ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎ 制造工程设计 １０５

CA6140车床床身加工工艺及夹具设计

优秀设计 前言 CA6140车床是普通精度级万能车床，它运用加工各种轴类，套筒类和盘类零件上的回转表面，以及车削端面等，是应用最广泛的车床。 CA6140车床床身是机床的基础构件，机床的各个主要部件和零件都装在床身或床身的导轨上作相对运动。在切削中，刀具与工件的相互作用力传递到床身上而使床身变形 床身的变形和振动直影响到被加工零件的精度和表面粗糙度，因此，床身是车床上极为重要的一个部件。 而导轨，则是床身上极为重要的一个部分，床身上共有四条导轨，其中，有两条导轨是拖板用的导轨，另外两条导轨为尾座导轨，其作用为导向和承载，所以，以导轨要求有较高的的导向精度，结构简单，工艺好等特点。 本次的设计主要就是针对加工床身导轨而进行设计的，为了保证导轨的精度，降低工人的劳动强度，床身导轨的加工基准选用导轨本身即“自为基准”原则。本次设计的主要内容是设计一个调节装置，其作用就是在加工床身时对床身在空间的各个位置进行调节，限于目前的水平有限，希望各位老师给予指正。

第1章零件的分析 1.1零件的作用 题目所给的零件是CA6140机床床身，它是机床的基础构件。机床的各个主要部件和零件都装在床身上或在床身导轨上作相对运动。床身是机床的支承件，装左床腿和右床腿并支承在地基上。床身上安装着机床的各部件，并保证它们之间具有要求的相互准确位置。 在床身上安装有刀架、尾座、床头箱等零件。在切削中，刀具与工件相互作用力传递到床身上而床身变形，床身的变形和振动直接影响到被加工零件的精度和表面粗糙度。因此，床身是机床上极为重要的构件。 1.2 零件的工艺分析 该零件主要有四组加工表面，该三组加工表面都要求有较小的表面粗糙度值。现述如下： 1.2.1床鞍与床身的结合面。该平面是床鞍与床身的结合面，负责纵向进给运动。所以，要求该平面的表面粗糙度值不得超过1.6，以保证纵向进给的精度。 1.2.2导轨面。床身上有四条导轨，其中有两条上安装拖板，另两条安装尾架，导轨面是床身的的一个重要表面，刀架负责安装车刀，直接影响到工件的切削精度，尾座可以安装钻头进行钻削等工作，因此，要求导轨面有较小的表面粗糙度值和好的直线度，以保证零件的加工精度。 1.2.3床头箱的安装定位面。该平面主要安装床头箱，所以，要求该平面要较小的表面粗糙度和好的平面度。 1.2.4钻孔。该项加工主要包括钻床身的安装孔、齿条安装孔、床头箱安装孔。要求加工这些孔的时候，保证良好的位置精度，以保证安装时的顺利。

机械制造装备设计第三章习题答案(关慧贞)..

第三章典型部件设计 1.主轴部件应满足那些基本要求？ 答：主轴部件应满足的基本要求有旋转精度、刚度、抗振性、温升热变形和精度保持性等。主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义，主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力。主轴部件的振动会直接影响工件的表面加工质量，刀具的使用寿命，产生噪声。主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的能力，必须提高其耐磨性。 2.主轴轴向定位方式有那几种？各有什麽特点？适用场合 答：（1）前端配置两个方向的推力轴承都分布在前支撑处；特点：在前支撑处轴承较多，发热大，升温高；但主轴承受热后向后伸，不影响轴向精度；适用场合：用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。 （2）后端配置两个方向的推力轴承都布置在后支撑处；特点：发热小、温度低，主轴受热后向前伸长，影响轴向精度；适用范围：用于普通精度机床、立铣、多刀车床。 （3）两端配置两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支撑处；特点：这类配置方案当主轴受热伸长后，影响轴承的轴向间隙，为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀；适用范围：用于短主轴，如组合机床。 （4）中间配置两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧；特点：此方案可减少主轴的悬伸量，使主轴热膨胀后向后伸长，但前支撑结构复杂，温升可能较高。3.试述主轴静压轴承的工作原理 答：主轴静压轴承一般都是使用液体静压轴承，液体静压轴承系统由一套专用供油系统、节流器和轴承三部分组成。静压轴承由供油系统供给一定压力油，输进轴和轴承间隙中，利用油的静压压力支撑载荷、轴颈始终浮在压力油中。所以，轴承油膜压强与主轴转速无关，承载能力不随转速而变化。静压轴承与动压轴承相比有如下优点：承载能力高；旋转精度高；油膜有均化误差的作用，可提高加工精度；抗振性好；运转平稳；既能在极低转速下工作，也能在极高转速下工作；摩擦小，轴承寿命长。

铸造起重机吨位结构设计

铸造起重机吨位结构设计 第一章总体方案设计 §1.1 原始参数 起重量Q(主/副) 180/50t 跨度S 22m 工作级别Ai A8 起升高度H(主/副) 20/22m 起升速度V(主/副) 4.5/11.4 m/min 运行速度(主/副/大车) 36/33.7/73.5 m/min 轮距(主/副/大车) 4080/1850/9800 mm 轨距(主/副/大车) 8700/3000/22000 mm 轮压(主/副/大车) 34500/19640/87600 kg 起重机重量 220t §1.2总体结构及设计 根据已给参数，此桥式铸造起重机吨位、跨度较大，为减少结构的超静定次数，改善受力，方便运输，选用六梁铰接式结构。结构框架如图(1) 图(1) §1.3 材料选择及许用应力 根据总体结构，铸造起重机工作级别A8为重级，工作环境温度较高，设计计算时疲劳强度为其首要约束条件，选用Q235-A，考虑起重量较大，主/副梁均采用偏轨箱型梁。

材料的许用应力及性能常数见表1、表2。 表1.1 材料许用应力 表1.2 材料性能常数表 §1.4各部件尺寸及截面性质 1. 主主梁尺寸 初选高度1111417H S ??= ??? :=1294~1571mm 考虑大车运行机构安装在主梁内，且主主梁与副主梁的高度差必须满足一定得要求，故将主主梁取为大截面薄钢板的形式，以达到节省材料、重量轻的要求。因此取腹板高度 2400h =mm 。 为了省去走台，对宽型偏轨箱型梁11/ 1.0 1.5H B =:，主主梁腹板内侧间距取 12200B =mm> 50 L =440mm 。 上下翼缘板厚度018δ=mm ，上翼缘板长2530mm ，下翼缘板长2326mm ，主腹板厚度 114δ=mm ，副腹板厚度 212δ=mm 。上下翼缘板外伸部分长 不相同。有轨道一侧上翼缘板外伸长度015270e b δ≤=mm ，取e b =250mm 。其它翼缘外伸部分长度 1.527e f b h ≥=mm 。 018f h δ==mm (焊缝厚度) 取'e b =50mm 。 轨道侧主腹板受局部压应力，应将板加厚，由局部压应力的分布长度，设计离上翼缘板350mm 的一段腹板板厚取为18mm 。

国内外铸造生产线设计生产中的问题及解决办法

一、存在的问题 1.设计存在的问题 由于造型线设备复杂，动作多，逻辑性强，因此，设计中就难免有考虑不周的地方，特别是造型线设计的初期，问题更多，比如：材质选用不合理，元件选用不当，逻辑关系不强等。这就决定了我国早期的高压线多数运行状况不太理想。比如：某大厂在70年代初期设计了一条高压造型线，制造安装后一直没有使用，其主要原因是：设计时许多辅机上的垂直液压缸原始位置设在中间位置，由于国产液压阀的泄漏，致使许多辅机不能处在原始位置;运行部件没有考虑制造的误差及液压泄漏，经常相碰，该联锁的电器上也没有联锁，放了这么多年，给工厂带来了很大的经济损失，听说最近要拆掉。国内如此，国外的造型线也同样存在设计上的不足，比如某厂引进一条高压造型线，由于设计时没有考虑砂箱走边的检测及清扫，以至砂箱的进翻箱机时经常卡死，甚至把翻箱机顶坏。还有一家厂引进的静压造型线在设计时工艺性考虑的不周，使上箱在下箱上边翻箱，从而导致造好的下箱内腔掉进砂子，造成铸件缺陷。 2.设备可靠性差 影响设计可靠性的因素主要有设计、制造、安装、生产管理、维修等。 设计中零件选用不当，材质选用不合理，是影响可靠性的重要原因之一，过去着重强调了国产化和降低成本，因此，元器件全为国产件。但由于国产无器件质量不过关，严重影响了造型线的开动率。比如：由于机械传动的误差，会导致转运车上的轨道与冷却道轨道对不准，致使输送器小车和砂箱脱轨，造成较长时间的停车;同样规格的密封件，国产的只能用3～6个月，而进口的能用12年;同样的管接头，国产的就漏油，进口的就不漏油，仅此一项，某一条造型线严惩时每年将漏油200多吨，价值100多万元;由于接近开关发讯不准，也常导致误动作造成停车;液压阀及气动阀的泄漏和精度不高，也是影响造型线开动率的主要因素。比如某厂造型机的控制不仅有电器联锁，而且有气动联锁，气动控制管路的管子是Φ8×1的，连接的管接头较多，由于管接头及气阀的漏气，常使控制气路压力降低，不能使气阀动作，为此，不得不冒险将部分联锁取消。 制造质量的好坏，也将影响造型线的开动率，包括内在质量和尺寸精度。比如：由于加工精度达不到要求，造成设备移动部分和固定部分相碰，定位不准等故障;由于元件的材质或热处理达不到要求，将影响设备的使用寿命和可靠性;由于液压系统的清理不干净，导致油液污染，使阀卡死的现象也经常出现。我到过一个现场，两台主机的工作台同样是球铁的，一台球化好了，用了几年就没问题，而另一台，没有多久就坏了，断面象马蜂窝似的。再如，某厂引进的气冲线96年投产以来，主机工作台油缸已更换了三次，第一次没过保质期就坏了，结果索赔了一台，此后，每两三年更换一次。另外，电线接头长时间使用后引起松动，也导致坏电路二三次。安装不按规范，偷工减料，也是造成可靠性差的重要原因之一。比如：安装时对管子不按规范进行清洗，该氩弧焊的用普通焊代替，造成管子里边有焊渣;该装管夹的地方不装或少装，造成管子震动，管接头松动，时间一长开始漏油;该用RVV软线的地方，用KVV代替，宜造成断路;该用螺栓固定的地方一焊了之，等等。 3.维修困难

#《机械制造装备设计》考试复习

机械制造装备设计 第一章、 机械制造及装备设计方法 第一节、概述 机械制造装备的发展趋势 1、向高效、高速、高精度方向发展 2、多功能复合化、柔性自动化 3、绿色制造和可持续发展 4、智能制造技术和智能化装备 第二节 机械制造装备应具备的主要功能 机械制造装备应具备的主要功能需满足以下几方面要求： 1、 一般的功能要求 2、 柔性化 3、 精密化 4、 自动化 一般的功能要求包括 （1）加工精度方面的要求 （2）强度、刚度和抗振性方面的要求 （3）加工稳定性方面的要求 （4）耐用性方面的要求 （5）技术经济方面的要求 第三节 机械制造装备的分类 机械制造装备的分类 1、加工装备（机床或工作母机） 2、工艺装备 3、 储运装备 4、辅助装备 加工装备包括：金属加工机床、特种加工机床、锻压机床、 冲压机床、注塑机、焊接设 备、铸造设备等。 金属切削机床可按如下特征进行分类： 1、按机床的加工原理分为：车床、钻床、镗床、纹加工机床、铣床、刨(插) 床、拉床、

切断机床和其它机床等。 2、按机床的使用范围分为： 通用机床：通用的金属切削机床可加工多种尺寸和形状的工件的多种加工面 专用机床：用于特定工件的特定表面、特定尺寸和特定工序加工的机床 专门化机床：用于对形状相似尺寸不同的工件的特定表面，按特定的工序进行加工3、机床按其通用特征可分为高精度精密、自动、半自动、数控、仿形、自动换刀、轻型、万能和简式机床等 第四节机械制造装备设计的类型 机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和模块化设计等三大类 第五节机械制造装备设计的方法 机械制造装备设计的典型步骤 (一)产品规划阶段(二)方案设计阶段 (三)技术设计阶段(四)施工设计阶段 第二章金属切削机床设计 第一节概述 机床设计应满足的基本要求 （1）工艺范围（2）柔性（3）和物流系统的可亲性（4）刚度（5）精度（6）噪声 （7）成产率和自动化（8）成本（9）生产周期 （10）可靠性（11）造型和色彩 机床设计步骤 1、确定结构原理方案 2、总体设计 3、结构设计 4、工艺设计 5、机床整机综合评价 6、定型设计 第二节金属切削机床设计的基本理论 机床的运动学原理 金属切削机床工作原理是通过刀具和工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，形成工件加工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。 工件表面的形成方法和机床运动

大型机床床身铸造工艺设计研究

大型机床床身铸造工艺研究 摘要:简述大型机床床身的特点、要求及铸造难度;阐述该类铸件的造型方法,工艺参数的选取,浇注系统设计、熔炼浇注工艺;介绍了一种简易的组箱组芯铸造工艺;对容易产生的导轨变形、砂芯漂芯、组织疏松、硬度低、硬质点及淬火问题等重点缺陷进行了原因分析并提出了防止措施。 关键词:大型机床床身,组箱组芯,铸造缺陷,铸造工艺 目前国产大型机床包括车床、铣床、刨床、磨床、数控机床等各类机床床身铸件的壁厚一般在20～40mm,属于中厚壁铸件,重量一般在5～50t,材质为HT250或HT300。该类铸件的最大特点是导轨较长,一般在几米甚至十几米,非常容易产生弯曲变形,且导轨非常厚大,一般在40～100mm,导轨容易产生组织缺陷,特别是10m长的导轨要保证无任何气孔砂眼也是较困难的。该类铸件往往是单件小批量生产,没有现成的工装砂箱,投资较大,特别是数控机床床身,结构 形状比较复杂,在模样制作、砂芯紧固、等造型操作方面存在较大难度;其材质要求具有良好的精度稳定性、抗压强度和减震性,良好的切削性能和铸造性能,其硬度要求180～241HB,硬度差△HB≤35[1],有些采用淬火硬化的机床导轨要求HT300以上牌号,易产生组织疏松、硬度低、硬质点及淬火效果差等缺陷,一旦因为这些问题导致铸件报废,损失非常惨重,因此很有必要进行专门研究。 1造型工艺

1.1造型方法的选择 首先要生产该类件需有专用工装,一般铸造厂无此专用工装,而且该类件往往都是定单制作,批量不大,没有规模效益。所以要生产该类件所投工装砂箱费用比铸件的价值还要大,一旦导轨等重要部位出现重大缺陷造成废品,那损失更是不可估量。因此铸造厂做此类铸件有时得不偿失,而且10m多长的铸件需要10m多长的砂箱,对整铸式砂箱的强度和刚度要求也相当高,如果在吊装过程中发生折断砂箱的情况,造成人员伤亡,那更是雪上加霜。因此如何生产此类铸件,非常值得探讨。一般厂家采用地坑造型,但对于紧张的造型面积,地坑造型不是很合适,而采用简易的组箱组芯法较好地解决了这一问题,它可以有效利用车间面积。 1.2组箱组芯法简介 该工艺区别于传统的组箱组芯法(劈模造型)。传统的劈模造型是将模样根据各个面的形状分成几部分,然后将这几部分固定在模板上,再用专用砂箱舂箱,舂完箱再将各面砂箱组起来,用螺栓紧固好,空腔用砂芯组合。而新型组箱组芯法不用外模样,不用模板,直接将分段砂箱组合起来,在组合好后的砂箱内用砂芯直接组出铸件结构形状。采用组箱组芯法制作专用工装,铸件结构形状全部用砂芯组合,重点要解决好砂箱组合起来的刚度问题,所以必须用螺栓连接,这是该件能够投产的前提条件。对于分成若干段的总共长达十几米的砂

机床床身结构优化设计

结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009（CSMO-2009） 中国·大连—2009年9月3日-4日 机床床身结构优化设计 陈叶林 丁晓红 郭春星 郭媛美 (上海理工大学 机械工程学院) 摘要:在机床的各个组成部分中，机床床身等支承件的重量占整机总重量的20%～30%，而其动静态性能直接影响整台机床的加工精度和稳定性。随着加工业的发展，传统的经验设计方法已经无法满足高加工精度和经济性要求。本文以机床床身为研究对象，深入研究在保证床身动静态性能的条件下，机床床身结构轻量化设计的方法和策略。 机床刚度指机床工作时达到预定加工精度的能力。当机床刚度近似线性时，用垂直于加工面方向上的静载荷对综合位移的比值来表示机床静刚度。而机床的固有频率决定于机床的静刚度和质量，当机床静刚度越大而质量越小时，机床的固有频率越大，当激振频率与固有频率之比小于一定值时，振幅主要决定于静刚度，为振动的准静态区。因此提高机床的静刚度，降低机床的质量可在保证机床加工精度的同时，提高机床的经济性能。机床床身一般是由壁板组成的框架结构，内置纵横筋板，以提高床身的抗弯及抗扭刚度，因此床身刚度主要与床身筋板的布置、垫铁位置以及壁板上孔的位置等因数有关。本文以某型号外圆磨床床身结构为研究对象，首先建立床身结构的参数化模型，以床身内部筋板和垫铁间距为设计变量，以导轨刚度为设计目标，对床身结构进行优化设计，得到床身筋板和垫铁的合理布置。在此基础上，以满足床身静刚度和固有频率为约束条件，以床身质量为设计目标，对床身结构进行拓扑优化设计，得到床身结构合理的材料分布。并综合考虑床身的制造工艺及装配等条件，提出了床身结构的最终优化方案。通过与原模型的动静态性能对比，说明了优化后床身结构的合理性。研究表明，采用本文提出的床身结构优化设计方法，在保证床身动静态性能的基础上，可减轻床身质量，达到节省材料，降低机床的生产成本，提高经济效益的目的。 关键词：机床床身结构；优化设计；刚度；固有频率 317

铸造车间工艺设计初步设计第二卷第二册

厂 初步设计 第二卷 第二册 铸造车间 工艺部分 主任工程师： 审核（室主任）： 审查（组长）： 校对人: 设计负责人： 设计人： 机械电子工业部设计研究院 年月

目录 1 设计依据 (1) 2 车间现状(新建厂略) (1) 3 车间任务和生产纲领 (1) 4 工作制度和年时基数 (2) 5 设计原则和主要工艺说明 (3) 6 设备 (3) 7 人员和劳动量 (13) 8 车间组成和面积 (14) 9 材料消耗 (16) 10 物料运输 (16) 11 节能及能耗...................................... 错误!未定义书签。 12 职业安全卫生、环境保护 (19) 13 工艺概算 (20) 14 主要数据和技术经济指标 (21) 15 存在问题及建议 (21) 附表：1 铸件明细表 2 造型任务明显表 3 制芯任务明细表 4 清理任务明细表 5 压铸件任务明细表 6 熔模精密铸造件任务明细表 7 人员明细表 8 设备明细表（可分工艺部分及机械化运输部分 附图：铸造车间工艺、机械化平面布置图及剖面图图号:

1 设计依据 1.1 建设单位提供的产品资料及工艺资料、如产品图、工艺文件、工时定额、材料消耗定额等，并说明名称、来源、编制时间等。 1.2 现场原始资料(新建厂略)，如设备清单、车间工艺平面布置图及剖面图、厂房建筑图等。 1.3 有关协议、文件、技术规定等。 1.4 其它。 2 车间现状(新建厂略) 2.1 以往设计概况。 2.2 原有车间生产主要产品的型号、名称和数量，铸件的品种数和年产量，生产性质，工艺水平及工艺特点，铸件质量状况，车间现有生产能力等。 2.3 原有车间在总图中的位置，厂房建筑、结构形式。面积、跨度、高度、允许最大起重量，原预留发展情况等。 2.4 原有车间的主要设备，人员分类及数量等。2.5 原有车间职业安全卫生、环境保护方面的情况。 2.6 原有车间能源利用及耗量情况。 2,7 原有车间的主要薄弱环节和存在问题。 3 车间任务和生产纲领 3.1 车间任务 说明本车间承担任务的内容（如包括铸钢、有色、精铸及铸件底漆、粗加工等）、范围和铸件的质量等级。 3.2 生产纲领 列出生产纲领表，表中应分别按产品、自用件（本厂自用工具、机修零件等）、外协文件列出。对大批大量生产的产品，生产纲领表1-1，成批、小批、单件生产的产品可按表1-2。若采用折合纲领，需说明所选用的代表产品型号、名称及折合系数等。 本车间生产的产品铸件详见附表1铸件明细表。 3.3 生产性质

车床床身加工工艺及夹具设计说明书

车床床身加工工艺及夹具设计说明书 1

前言 CA6140车床是普通精度级万能车床,它运用加工各种轴类,套筒类和盘类零件上的回转表面,以及车削端面等,是应用最广泛的车床。 CA6140车床床身是机床的基础构件,机床的各个主要部件和零件都装在床身或床身的导轨上作相对运动。在切削中,刀具与工件的相互作用力传递到床身上而使床身变形 床身的变形和振动直影响到被加工零件的精度和表面粗糙度,因此,床身是车床上极为重要的一个部件。 而导轨,则是床身上极为重要的一个部分,床身上共有四条导轨,其中,有两条导轨是拖板用的导轨,另外两条导轨为尾座导轨,其作用为导向和承载,因此,以导轨要求有较高的的导向精度,结构简单,工艺好等特点。 本次的设计主要就是针对加工床身导轨而进行设计的,为了保证导轨的精度,降低工人的劳动强度,床身导轨的加工基准选用导轨本身即”自为基准”原则。本次设计的主要内容是设计一个调节装置,其作用就是在加工床身时对床身在空间的各个位置进行调节,限于当前的水平有限,希望各位老师给予指正。 1

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第1章零件的分析 1.1零件的作用 题目所给的零件是CA6140机床床身,它是机床的基础构件。机床的各个主要部件和零件都装在床身上或在床身导轨上作相对运动。床身是机床的支承件,装左床腿和右床腿并支承在地基上。床身上安装着机床的各部件,并保证它们之间具有要求的相互准确位置。 在床身上安装有刀架、尾座、床头箱等零件。在切削中,刀具与工件相互作用力传递到床身上而床身变形,床身的变形和振动直接影响到被加工零件的精度和表面粗糙度。因此,床身是机床上极为重要的构件。 1.2 零件的工艺分析 该零件主要有四组加工表面,该三组加工表面都要求有较小的表面粗糙度值。现述如下: 1.2.1 床鞍与床身的结合面。该平面是床鞍与床身的结合面,负责纵向进给运动。因此,要求该平面的表面粗糙度值不得超过 1.6,以保证纵向进给的精度。 1.2.2 导轨面。床身上有四条导轨,其中有两条上安装拖板,另两条安装尾架,导轨面是床身的的一个重要表面,刀架负责安装车刀,直接影响到工件的切削精度,尾座能够安装钻头进行钻削等工作,因此,要求导轨面有较小的表面粗糙度值和好的直线度,以保证零件的加工精度。 1.2.3 床头箱的安装定位面。该平面主要安装床头箱,因此,要求该平面 1

机床铸件技术要求及验收

机床铸件技术要求及验收 适用范围：本要求用于金属切削机床的床身（底座）、立柱、工作台、主轴箱、工件架、滑座、横梁、支架等灰铸铁铸件的验收和不合格品的处理规定。 参考标准及文献： 机械工程学会铸造分会《铸造手册》机械工业出版社2002 GB/T9439-1988 灰铸铁牌号和力学性能 GB/T6414-1999 铸件尺寸公差等级及加工余量 GB/T6060.1-1997 铸造表面粗糙度 JB/T3997-94 金属切削机床灰铸铁件技术条件 JB/T7134.1-93 金属切削机床灰铸铁件疏松级别评定JB/T7134.2-93 金属切削机床灰铸铁件疏松级别比较样块JB/GQ1082-86 机床灰铸铁件缺陷修补技术条件 机械性能 3．1 要求 3．1．2 铸件的抗拉度强应合国符家标准GB/9439-8 规定 3．1．2机床铸件须检验导轨面硬度 JB/T3997-1994 对机床灰铸铁件滑动导轨的工作面的硬度做了规定，可作为机床铸件导轨面硬度验收依据，如附表1

附表1 机床导轨硬度的规定 附表2铸件本体的硬度（参照日本标准） 注：1，当导轨厚度大于60mm时，附表1 中的下限值允许降低5HBS。 2，要求表面淬火的导轨，附表1中的下限值应当提高5HBS。当表面硬度达不到表中要求时，须在设计的许可下，由供需双方协商依据金相组织进行铸件验收。 3．1．3 表面贴塑（或其他耐磨材料）或者不属于滑动摩擦的导轨面，其表面硬度值可依照附表2 中的重要件作为参考。 3．2 检验方法

3．2．1 抗拉强度采用Φ30 单铸试棒加工成试样测定。试样的制作和试验方法应符合GB/9439-88 规定。 3．2．2 硬度的测定直接在铸件导轨面上进行。导轨长度小于2500 时测定应不少于三点，大于2500 铸件重量大于5吨时应不少于四点。3．3 检验规则 3．3．1 批量划分：根据JB/T3997-94 规定，每包铁水浇注的铸件为一个批量，每批量铸件须提供一组试棒；如同一牌号铁水熔化量大，每包铁水均严格采用一定形式的工艺控制（光谱分析、热分析、及三角试样检验）时，可每炉次同牌号铁水浇一组试棒。每组试棒共四根（抗拉强度试验一根，金相组织化学成分分析一根，两根备用）。3．3．2 试验有效性 抗拉强度试验有下列情况使得试验结果不符合要求时，则该试验无效，应重新试验 A．试样在试验机上安装不当或试验机操作不当。 B．试样有铸造缺陷或试样切削加工不当。 C．试样断口在平行段外。 D．试样拉断后断口上有铸造缺陷。 硬度试验有下列情况使得测试结果不符合要求时，该次测试无效，应重新测试。 A．硬度计操作不当。 B．铸件测定处有缺陷。 3．4 检验结果的评定和复检

CA6140车床床身加工工艺及夹具设计含和工序卡片

前言 CA6140车床是普通精度级万能车床，它运用加工各种轴类，套筒类和盘类零件上的回转表面，以及车削端面等，是应用最广泛的车床。 CA6140车床床身是机床的基础构件，机床的各个主要部件和零件都装在床身或床身的导轨上作相对运动。在切削中，刀具与工件的相互作用力传递到床身上而使床身变形 床身的变形和振动直影响到被加工零件的精度和表面粗糙度，因此，床身是车床上极为重要的一个部件。 而导轨，则是床身上极为重要的一个部分，床身上共有四条导轨，其中，有两条导轨是拖板用的导轨，另外两条导轨为尾座导轨，其作用为导向和承载，所以，以导轨要求有较高的的导向精度，结构简单，工艺好等特点。 本次的设计主要就是针对加工床身导轨而进行设计的，为了保证导轨的精度，降低工人的劳动强度，床身导轨的加工基准选用导轨本身即“自为基准”原则。本次设计的主要内容是设计一个调节装置，其作用就是在加工床身时对床身在空间的各个位置进行调节，限于目前的水平有限，希望各位老师给予指正。

第1章零件的分析 1.1零件的作用 题目所给的零件是CA6140机床床身，它是机床的基础构件。机床的各个主要部件和零件都装在床身上或在床身导轨上作相对运动。床身是机床的支承件，装左床腿和右床腿并支承在地基上。床身上安装着机床的各部件该零件主要有四组加工表面，该三组加工表面都要求有较小的表面粗糙度值。现述如下： 1.2.1床鞍与床身的结合面。该平面是床鞍与床身的结合面，负责纵向进给运动。所以，要求该平面的表面粗糙度值不得超过1.6，以保证纵向进给的精度。 1.2.2导轨面。床身上有四条导轨，其中有两条上安装拖板，另两条安装尾架，导轨面是床身的的一个重要表面，刀架负责安装车刀，直接影响到工件的切削精度，尾座可以安装钻头进行钻削等工作，因此，要求导轨面有较小的表面粗糙度值和好的直线度，以保证零件的加工精度。 1.2.3床头箱的安装定位面。该平面主要安装床头箱，所以，要求该平面要较小的表面粗糙度和好的平面度。 1.2.4钻孔。该项加工主要包括钻床身的安装孔、齿条安装孔、床头箱安装孔。要求加工这些孔的时候，保证良好的位置精度，以保证安装时的顺利。 第2章工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 正确的选择毛坯，具有重大的经济技术意义，毛坯的材料、制造方法和制造精度对工件的加工过程、加工劳动量、材料利用率和工件成本都有很大的影响。 由于床身的结构较复杂，生产量又为大批量的生产，所在毛坯应选用铸件，为了

铸造车间设计安全要求及生产机械化通用版

安全管理编号：YTO-FS-PD859 铸造车间设计安全要求及生产机械化 通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards

铸造车间设计安全要求及生产机械 化通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 铸造车间设计属于工业企业设计范畴，是机械制造工厂设计的一个部分。由于铸造生产过程的复杂性，也就决定了铸造车间设计的特殊性。例如，车间内生产工序间的运输量大，非标设备选用多，立体布置复杂，高温、扬尘、噪声点多面广等。这些都决定了铸造车间设计中必须把安全置于重要地位。 铸造车间设计的安全要求是多方面的，其中包括厂址选择、安全卫生设施、厂房内外交通，平面布置等。从以往发生的事故来看，常因车间设计不当，基本建设时考虑不周，给以后的生产带来不安全因素。 根据我国铸造车间设计的实践经验和国家在有关设计工作规定中提出的要求，设计除应考虑技术和经济的正确结合，全面提高建设的经济效果，做到技术先进、产品质量好、生产效率高外，还必须注意下叙安全要求。 一、铸造车间的位置选译 铸造生产一般都存在多烟尘、高噪声、散发热量多等

铸造机床床身的方法

铸造机床床身的方法 机床床身铸造方法常用的是砂型铸造，其次是特种铸造方法，如：金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造；而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等。 铸造方法选择的原则： 1、优先采用砂型铸造,主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短；当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型；粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤，而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。 2、铸造方法应和生产批量相适应，低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法，因设备和模具的价格昂贵，所以只适合批量生产。 3、造型方法应适合工厂条件，例如同样是生产大型机床床身等铸件，一般采用组芯造型法，不制作模样和砂箱，在地坑中组芯；而另外的工厂则采用砂箱造型法，制作模样；不同的企业生产条件（包括设备、地、员工素质等）、生产习惯、所积累的经验各不一样，应该根据这些条件考虑适合做什么产品和不适合（或不能）做什么产品。 4、要兼顾铸件的精度要求和成本，机床铸件的质量主要包括外观质量、内在质量和使用质量。 机床铸件的外观质量指集机床铸件表面粗糙度、表面缺陷、尺寸偏差、形状偏差、重量偏差；机床铸件的内在质量主要指机床铸件的化学成分、物理性能、机械性能、金相组织以及存在于机床铸件内部的孔洞、裂纹、夹杂、偏析等情况；机床铸件的使用质量指机床铸件在不同条件下的工作耐久能力，包括耐磨、耐腐蚀、耐激冷激热、疲劳、吸震等性能以及被切削性、可焊性等工艺性能；机床铸件质量对机械产品的性能有很大影响；例如，机床铸件的耐磨性和尺寸稳定性，直接影响机床的精度保持寿命。

铸造车间负压除尘系统的设计

1 序言 1.1铸造车间的污染及其除尘状况的概述 1.1.1研究目的和意义 铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一，因此铸造机械业的发展标志着一个国家的生产实力。我国目前已经成为世界铸造机械大国之一，在铸造机械制造行业近年来取得了很大的成绩。我国是铸造大国，在十五期间，随着国民经济的高速发展．我国铸件年产量一直居世界铸件生产大国榜首。从数量上来看．整个形势是喜人的．但铸造生产的粗放特征没有得到根本改变。据报道，冲天炉配备有效环保设施的不到总数的5％．采用手工造型为主的铸造厂占90％～95％：现场环境恶劣、作业条件差、技术落后、粗放式生产的铸造企业占90％以上。我国铸造业环境问题尤其表现在对自然资源的超量消耗上．有“资源漏斗”的说法。 可以看出，铸造产业的除尘是非常有必要的。一个合理的除尘系统，能让除尘的效率大大提高，不仅能让铸造车间环境大大改善，对车间以外的环境也能起到保护作用。除尘技术的好坏也能体现一国铸造技术的好坏。 1.1.2中国铸造业现状及铸造车间污染情况 近年来．我国铸造业获得了飞跃式的发展，从2000年至2003年．中国铸件产量跃居世界首位。从2003年至今，中国铸件产量依旧保持持续增长。并且。整个世界都在从中国寻求更多的铸件毛坯及含有铸件的终端制品。这种趋势在近期内有可能将继续保持并保证中国铸造业的持续繁荣。但在铸造业繁荣的背后。也存在着形势严峻的一面。有资料表明。我国铸造生产中。材料和能源的投人之比可占到产值的55％到70％。能源环境的制约以及国际铸造科技竞争加剧和知识产权的保护强化．已成为我国铸造业发展的瓶颈．发展节约环保型、科技创新型铸造之路刻不容缓。 我国铸造生产中。材料和能源的投人占产值的55％～70％。我国每产1 t铸件。约散发50 kg粉尘．熔炼和浇注工序排放废渣300 kg、废气1 000 m3造型和清理工序排废砂1．3～1．5 t。每年排污物总量：废渣300万t、废砂近1 650万t、废气110亿m314若从2004年开始按照平均发展速度向前发展，可以预测至2020年各年的铸件产量。根据铸件产量对铸造废砂、铸造废渣及粉尘的数量进行回归预测嘲(如图1)，可以看出，中国铸造业如果按照现行的模式生产，到2020年，主要废弃物铸造废砂、废渣及粉尘、CO：、CO的排放量分别为3 235万t、1 122万t、882万t、485万t。如果考虑有色金属铸造产生的污染物以及非铸铁件熔炼中排放的废气，按混合量计．对13亿中国人口来说，单铸造业就给每个人平均带来约50 kg的污染物

机床床身铸造工艺设计

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机床床身铸铁的热处理工艺

机床床身铸铁的热处理工艺 热处理一般不改变工件的形状而是通过改变工件内部的显微组织，或改变铸铁平台和机床表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。下面介绍一下机床床身铸铁的热处理工艺。 第一，球铁的多温淬火；球铁经等温淬火后可以获得高强度，同时兼有较好的塑性和韧性。多温淬火加热温度的选择主要考虑使原始组织全部A化、不残留F，同时也避免A晶粒长大。加热温度一般采用Afc1以上30~50℃，等温处理温度为0~350℃以保证获得具有综合机械性能的下贝氏体组织。稀土镁铝球铁等温淬火后σb=1200~1400MPa， αk=3~3.6J/cm2，HRC=47~51。但应注意等温淬火后再加一道回火工序。 第二，消除应力退火；由于铸件壁厚不均匀，在加热，冷却及相变过程中，会产生效应力和组织应力。另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须消除。去应力退火通常的加热温度为500~550℃保温时间为2~8h，然后炉冷(灰口铁)或空冷(球铁)。采用这种工艺可消除铸件内应力的90~95%，但铸铁组织不发生变化。若温度超过550℃或保温时间过长，反而会引起石墨化，使铸件强度和硬度降低。 第三，消除铸件白口的高温石墨化退火；铸件冷却时，表层及薄截面处，往往产生白口。白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。因此必须采用退火(或正火)的方法消除白口组织。退火工艺为:加热到550-950℃保温2~5h，随后炉冷到500—550℃再出炉空冷。在高温保温期间，游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A，在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解，发生石墨化过程。由于渗碳体的分解，导致硬度下降，从而提高了切削加工性。 第四，球铁的正火；球铁正火的目的是为了获得珠光体基体组织，并细化晶粒，均匀组织，以提高铸件的机械性能。有时正火也是球铁表面淬火在组织上的准备、正火分高温正火和低温正火。高温正火温度一般不超过950~980℃，低温正火一般加热到共折温度区间820~860℃。正火之后一般还需进行四人处理，以消除正火时产生的内应力。 第五，球铁的淬火及回火；为了提高球铁的机械性能，一般铸件加热到Afc1以上 30~50℃(Afc1代表加热时A形成终了温度)，保温后淬入油中，得到马氏体组织。为了适当降低淬火后的残余应力，一般淬火后应进行回火，低温回火组织为回火马氏作加残留贝氏体再加球状石墨。这种组织耐磨性好，用于要求高耐磨性，高强度的零件。中温回火温度为350—500℃回火后组织为回火屈氏体加球状石墨，适用于要求耐磨性好、具有一定效稳定性和弹性的厚件。高温回火温度为500—60D℃，回火后组织为回火索氏作加球状石墨，具有韧性和强度结合良好的综合性能，因此在生产中广泛应用。 第六，化学热处理；对于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蚀的铸件，可以采用类似于钢的化学热处理工艺，如气体软氯化、氯化、渗硼、渗硫等处理。 此工艺关系到机床产品的使用效果和效率，因此我们要更加重视。 中国新型涂料网

CA6140机床床身结构设计与优化

CA6140机床床身结构设计与优化 机床床身的结构性能对整机特性影响很大，关系到整机的加工精度和零件的加工质量，以及整机的运行稳定性与工作寿命。目前，对普通车床床身的设计缺乏有效的理论依据，床身的设计不尽合理，结构设计上存在不少缺陷。针对这些因素，有必要进行以减重为目的的床身结构优化。 CA6140车床是普通车床中的主流车床之一，因此对该型号车床的床身进行优化设计有重要的实际意义。本文利用三维建模软件UG建立床身的简化模型，导入ANSYS中进行模态分析，求得其6阶固有频率，为以防止共振为目的的结构优化提供方向和依据。以床身原结构为参考，对其腔体数量、肋板厚度及形状进行设计，得到4种优化方案，逐一导入ANSYS中进行分析，求得各方案质量、固有频率、最大振幅以及振型图等。对各优化后的方案作对比分析，综合考虑刚度、固有频率、质量、振幅与噪声等影响，选择最优方案。 1、车床床身三维模型的建立 车床零部件较多，其中对整机结构性能影响较大的零部件主要有床身、主轴箱、溜板箱、尾架等，因此可以对CA6140车床模型进行简化。根据CA6140实体建立的床身UG模型如图1所示。车床模型总体长1810mm，宽240mm，高397mm。 图1床身UG模型

2、床身结构的有限元模态分析 模态是结构的固有振动属性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和振型，模态分析在结构动态设计中不可缺少。固有频率和振型是机械零部件承受动态载荷时结构设计中的重要参数，为了有效避免结构在使用中因共振等因素造成的影响，对床身进行模态分析，从而确定机床结构的模态频率、阻尼比和振型，分析结果可作为结构优化设计和结构改进的理论依据。 将UG建立的三维实体模型导入ANSYS。设置床身材料为HT300，密度为7850kg/m3，泊松比μ=0．3，弹性模量E=200GPa，压缩屈服强度为250MPa。 在2个床腿处施加固定约束，以约束全部自由度。网格可划分为1～10个精度等级，选6级精度对床身模型进行网格划分，共划分出149705个节点，89260个单元，如图2所示。在ANSYS中定义自由模态分析阶数为6阶进行有限元分析。求解得到床身前6阶刚体模态振型如图3所示。床身结构的前6阶固有频率和振型见表1。 图2网格划分模型