目前国产大型机床铸件包括车床、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_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 多长的机床铸件需要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。