一、鑄造工藝：決定鑄件本體質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)

1. 鑄造前準備：材質(zhì)與模具設(shè)計

• 材質(zhì)選擇：匹配機床性能需求
  機床鑄件核心要求 “高剛度、高耐磨性、低應(yīng)力、良好減震性”，主流材質(zhì)為灰鑄鐵（占比 90% 以上），部分高精度或重載機床用球墨鑄鐵，具體選型如下：

  材質(zhì)類型	牌號示例	核心優(yōu)勢	適用部件
  灰鑄鐵	HT250、HT300、HT350	減震性好、耐磨性優(yōu)、成本低、易切削	床身、工作臺、立柱、橫梁
  球墨鑄鐵	QT500-7、QT600-3	強度 / 韌性更高、抗變形能力強	重載機床床身、主軸箱殼體

• 模具與砂型制備：保證鑄件形狀精度
  機床鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜（如床身的導(dǎo)軌面、T 型槽、內(nèi)腔筋板），需通過高精度模具控制砂型尺寸，關(guān)鍵要點：
  1. 模具類型：采用金屬模（鑄鐵模） 或樹脂砂模，金屬模重復(fù)精度高（適合批量生產(chǎn)），樹脂砂模透氣性好、表面光潔（適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)件）；
  2. 砂型材料：選用高石英砂 + 樹脂粘結(jié)劑（或水玻璃），砂型需經(jīng)高溫烘干（含水率≤1.5%），防止?jié)沧r產(chǎn)生氣孔；
  3. 分型面設(shè)計：避開導(dǎo)軌面、法蘭面等關(guān)鍵精度面，減少合模錯位導(dǎo)致的尺寸偏差；
  4. 工藝補縮設(shè)計：針對床身壁厚不均處（如導(dǎo)軌面厚、內(nèi)腔筋板薄），設(shè)置冒口（頂冒口 / 側(cè)冒口） 和冷鐵，防止縮孔 / 縮松（冒口體積需為鑄件熱節(jié)體積的 1.2-1.5 倍）。

2. 熔煉與澆注：控制材質(zhì)成分與流動性

• 熔煉工藝：保證鐵水質(zhì)量
  采用中頻感應(yīng)電爐熔煉（溫度控制精準、成分均勻），核心控制要點：
  1. 原料配比：廢鋼（20%-30%，提高強度）+ 回爐鐵（50%-60%，降低成本）+ 生鐵（10%-20%，調(diào)整碳硅含量），嚴格控制 S、P 有害元素（S≤0.12%，P≤0.15%，防止鑄件脆化）；
  2. 成分調(diào)整：灰鑄鐵需控制 C（3.1%-3.5%）、Si（1.8%-2.2%），保證石墨形態(tài)為 A 型片狀（減震性最優(yōu)），可加入微量 Mn（0.6%-0.9%）細化珠光體，提高耐磨性；
  3. 鐵水溫度：澆注溫度需根據(jù)鑄件壁厚調(diào)整，一般為 1380-1450℃（壁厚＞100mm 時取上限，防止鐵水流動性不足導(dǎo)致澆不足）。
• 澆注工藝：避免卷渣與氣孔
  1. 澆注系統(tǒng)：采用底注式 + 階梯式澆注（大型床身），使鐵水平穩(wěn)充型，避免沖擊砂型導(dǎo)致夾砂；內(nèi)澆道需避開關(guān)鍵精度面，防止金屬液直接沖刷產(chǎn)生缺陷；
  2. 澆注速度：控制在 5-8kg/s（大型鑄件），速度過慢易導(dǎo)致冷隔，過快易卷渣；
  3. 排氣設(shè)計：在砂型最高處和封閉內(nèi)腔設(shè)置排氣孔（直徑 8-12mm），確保型腔內(nèi)氣體及時排出。

3. 落砂與清理：去除表面缺陷

• 落砂：鑄件澆注后需自然冷卻至 200℃以下再落砂（避免溫差過大產(chǎn)生熱應(yīng)力），大型鑄件冷卻時間≥48 小時；
• 清理：采用拋丸機去除表面粘砂（拋丸強度≥0.3MPa，保證表面粗糙度 Ra≤12.5μm），人工清理澆冒口（需用氣割切除，避免錘擊導(dǎo)致鑄件裂紋），并修補表面小缺陷（如氣孔、砂眼，用鑄鐵焊條冷焊修補）。

4. 熱處理：消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸

• 加熱溫度：550-600℃（低于灰鑄鐵相變溫度，避免材質(zhì)性能變化）；
• 保溫時間：根據(jù)鑄件重量調(diào)整，一般為 2-4h/100mm（如 5 噸床身保溫 10-12 小時）；
• 冷卻速度：隨爐緩冷（≤50℃/h）至 200℃以下出爐，確保內(nèi)應(yīng)力消除率≥80%；
• 時效處理：高精度機床鑄件需額外進行自然時效（露天放置 6-12 個月） 或人工時效（200-250℃保溫 10-15 小時） ，進一步穩(wěn)定尺寸（防止加工后精度漂移）。

二、后續(xù)加工工藝：實現(xiàn)機床精度要求

1. 粗加工：去除余量、初步成型

• 加工內(nèi)容：銑削或刨削鑄件基準面（如床身底面）、粗銑導(dǎo)軌面（留 2-3mm 精加工余量）、鉆擴內(nèi)腔孔系；
• 設(shè)備選擇：大型龍門銑床、落地鏜銑床（承重≥鑄件重量 1.5 倍）；
• 關(guān)鍵要求：粗加工后需進行二次去應(yīng)力退火（針對加工產(chǎn)生的機械應(yīng)力，溫度 450-500℃，保溫 2-3 小時），避免精加工后變形。

2. 半精加工：優(yōu)化形狀精度

• 加工內(nèi)容：精銑基準面（平面度≤0.05mm/m）、半精銑導(dǎo)軌面（留 0.5-1mm 余量）、加工定位孔（孔距公差 ±0.02mm）；
• 精度控制：采用 “基準統(tǒng)一原則”，以粗加工確定的基準面為定位基準，避免基準轉(zhuǎn)換誤差。

3. 精加工：保證核心精度面

• 導(dǎo)軌面加工：
  1. 精銑：用高速端面銑刀（硬質(zhì)合金材質(zhì)）精銑，保證平面度≤0.03mm/m，表面粗糙度 Ra≤3.2μm；
  2. 磨削：高精度機床導(dǎo)軌需進一步導(dǎo)軌磨床磨削（如 M1432 型），采用 “多次走刀、小進給量”（進給量 5-10mm/min），最終平面度≤0.01mm/m，表面粗糙度 Ra≤0.8μm；
  3. 刮研：超精密機床（如坐標鏜床）導(dǎo)軌需人工刮研，通過 “著色法” 檢查接觸點（每 25mm×25mm 面積內(nèi)接觸點≥16 個），確保導(dǎo)軌貼合精度。
• 其他關(guān)鍵面加工：安裝面（如電機座、軸承座）需精鏜或精磨，保證平行度 / 垂直度≤0.02mm/m（相對導(dǎo)軌面）。

4. 表面處理：提升耐磨性與防銹性

• 導(dǎo)軌面淬火：對灰鑄鐵導(dǎo)軌面進行中頻感應(yīng)淬火，淬火層深度 2-3mm，硬度達 HRC50-55，提高耐磨性（淬火后需低溫回火 200-220℃，消除淬火應(yīng)力）；
• 防銹處理：非加工面（如鑄件外壁）涂防銹漆，加工面（除導(dǎo)軌面）涂防銹油，防止儲存或運輸過程中銹蝕。

三、關(guān)鍵工藝控制點（避免常見缺陷）

1. 防止變形：核心是 “緩慢冷卻 + 多次去應(yīng)力退火”，尤其大型床身需控制冷卻速度（≤30℃/h），避免壁厚差異導(dǎo)致的翹曲；
2. 避免縮孔 / 縮松：通過 “熱節(jié)計算” 合理設(shè)計冒口和冷鐵，確保鐵水補縮充分（冒口凝固時間需晚于鑄件熱節(jié)）；
3. 控制導(dǎo)軌精度：加工過程中需 “恒溫加工”（車間溫度 20±2℃），避免溫度變化導(dǎo)致的尺寸誤差；
4. 保證材質(zhì)均勻性：熔煉時需充分攪拌鐵水（攪拌時間≥5 分鐘），防止成分偏析，澆注前取樣檢測（光譜分析成分，金相分析石墨形態(tài)）。
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