一、材料特性說(shuō)明

在設(shè)備研發(fā)過(guò)程中，零件的材料選取至關(guān)重要，而灰口鑄鐵作為絕大多數(shù)設(shè)備大件（主體結(jié)構(gòu)件，例如底座、床身、立柱、主軸箱、工作臺(tái)、滑鞍、銑頭殼、橫梁等）的主要材料，其性能有著其它材料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：

1、材料特性的優(yōu)點(diǎn)：宜昌鐵路配件

1） 材料的熱流動(dòng)性能好。

2）材料的線收縮率與體積收縮率小。

3） 缺口敏感性小。

具有抗壓強(qiáng)度大，為本身抗拉強(qiáng)度的3-4倍，消震能力強(qiáng)，比鑄鋼件大10倍等較好的綜合力學(xué)性能。

2、結(jié)構(gòu)特性的優(yōu)點(diǎn)：

1、 可獲得比鑄鋼更薄而復(fù)雜的鑄件，鑄件中殘余內(nèi)應(yīng)力及翹曲變形較鑄鋼小。

2、 表面光潔，因而加工余量比鑄鋼小，表面加工質(zhì)量不高對(duì)疲勞極限不利影響小。

3、 消震性高，常用來(lái)做承受振動(dòng)的機(jī)座。

4、 不同截面上性能較均勻，適于做要求高，而截面不一的較厚（大型）鑄件。

3、鑄造零件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡量采用對(duì)稱的結(jié)構(gòu)形式，在零件的輪廓上盡量采用直線型輪廓（便于鑄造），這樣便于結(jié)構(gòu)的受力均勻和形變均勻。

2）鑄件的壁厚盡量均勻而過(guò)渡平滑，不要有太大的突兀，一些折邊或轉(zhuǎn)角盡量用較大的圓弧過(guò)渡，以免產(chǎn)生鑄造應(yīng)力和加工應(yīng)力。

3）筋板的布置要均勻而有序，或成矩形，或成環(huán)型，既不能布置過(guò)密（結(jié)構(gòu)上導(dǎo)致無(wú)法鑄造），也不能布置太稀疏（結(jié)構(gòu)剛性不足），要充分考慮鑄造零件的受力特點(diǎn)，該加筋板的地方加筋板，該留空的地方盡量留空。

4）輪廓最小化處理，在滿足剛性要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的前提下，要盡量縮小鑄造零件的體積（外形尺寸），這樣不僅可以節(jié)約鑄造成本，也更便于鑄造造型（木模設(shè)計(jì)與制作），同時(shí)也可以讓零件結(jié)構(gòu)更緊湊。

5）機(jī)械加工面盡量減少，一些不重要的面或者沒(méi)有要求的面，不要放置加工符號(hào)，因?yàn)榉胖昧思庸し?hào)就意味著這個(gè)面會(huì)預(yù)留加工余量，無(wú)論是從鑄造成本和加工成本來(lái)說(shuō)都是不合算的。

當(dāng)然如果是一定要保證的面那也一定要放置加工符號(hào)，如果沒(méi)有加工符號(hào)，那鑄造出來(lái)的零件可能沒(méi)有加工余量，所以加工符號(hào)的放置一定要謹(jǐn)慎而嚴(yán)謹(jǐn)。

6） 充分考慮鑄造過(guò)程中的分型面的設(shè)置和離心的放置問(wèn)題，還有不要有封閉的型腔，因?yàn)檫@在最后將導(dǎo)致無(wú)法清理廢沙等，如果自己無(wú)法命了所有知識(shí)點(diǎn)，建議多和鑄造廠的技術(shù)工程師溝通，并按他們的要求對(duì)圖紙作相應(yīng)的修改，這樣是最理想的途徑。

7） 一定要設(shè)置吊裝孔，這是很多初學(xué)設(shè)計(jì)的人容易忘記的一個(gè)點(diǎn)，因?yàn)橐话銧可娴揭T造的零件，很多都是很大很重的零件，如何吊裝是必須要考慮的，吊裝孔的設(shè)置不單要考慮單個(gè)零件的吊裝，還要考慮整臺(tái)設(shè)備如何吊裝，所以吊裝孔的位置就顯得尤為重要了。

8）對(duì)鑄件成型后的熱處理要求（去除鑄造內(nèi)應(yīng)力）——時(shí)效處理，這個(gè)要作為一個(gè)硬性規(guī)定寫進(jìn)圖紙的技術(shù)要求里面，同時(shí)要在和鑄造廠簽訂的合同里有所體現(xiàn)，以保證鑄件的材質(zhì)均勻和穩(wěn)定性。

鑄造零件的鑄造過(guò)程注意事項(xiàng)

在零件的鑄造過(guò)程中，我們主要是考慮是用木模造型還是時(shí)下比較流行的消失模造型，我們現(xiàn)在來(lái)介紹一下這兩種造型方法的區(qū)別和優(yōu)缺點(diǎn)。

二、木模造型的優(yōu)點(diǎn)：

1、 模具材料節(jié)能環(huán)保（相對(duì)于金屬模具和消失模造型而言）。

2、 能夠多次重復(fù)使用（80-120次），極大的降低了鑄造成本。

3、 木模制作與加工方便，可以采用機(jī)械加工也可以采用手工制作。

4、 模具有損壞或缺失，修補(bǔ)更容易和簡(jiǎn)便，同時(shí)維修成本也很低。

5、 木材密度小，質(zhì)量輕，在模具造型過(guò)程中容易放置，造型完畢后也更容易起模。

6、 制作木模的材料相對(duì)成本較低，也更容易獲得。

木模造型的缺點(diǎn)是：

1、 木模更容易磨損和損壞，在模具使用一定次數(shù)后，容易產(chǎn)生鑄件壁厚增加或存在缺角的現(xiàn)象。

2、 木模不利于保存，因?yàn)槟绢^始終是有一定的使用壽命的，在保存和放置上要求更高一些。

3、 容易產(chǎn)生造型誤差，因?yàn)樵谠煨瓦^(guò)程中，木模起模時(shí)容易產(chǎn)生沙箱的塌陷，很多位置可能無(wú)法用肉眼直接觀察到，所以存在一定鑄造廢品風(fēng)險(xiǎn)。

消失模鑄造法也稱為氣化模鑄造法，其優(yōu)點(diǎn)主要有：

1、 簡(jiǎn)化了模型，無(wú)需起模，這也避免了起模過(guò)程中的鑄造缺陷的產(chǎn)生。

2、 鑄件尺寸精度和表面光潔度顯著得到了顯著提高。

3、 簡(jiǎn)化了工藝，填砂的過(guò)程就是造型的過(guò)程，使得工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)條件得到了大幅度的改善，在相同產(chǎn)量的情況下，對(duì)工人的技術(shù)熟練程度要求降低。

4、 帶有孔或內(nèi)腔的鑄件不再需要下離芯，簡(jiǎn)化了造型難度。

5、 采用無(wú)任何粘結(jié)劑的干砂造型，消除了水，粘結(jié)劑和其它附加物帶來(lái)的鑄造缺陷。

6、 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，由于生產(chǎn)工序的減少和必要設(shè)備的簡(jiǎn)化，使得投資也相應(yīng)減少。

7、 節(jié)材、節(jié)能，舊砂回用率可達(dá)95%以上，不需要像粘土砂生產(chǎn)線那樣的砂處理成套設(shè)備。

8、 鑄件成本可降低10%-40%左右，提升了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

消失模造型的缺點(diǎn)：

1、 對(duì)模型的制作水平要求比較高，尤其是對(duì)工人的熟練程度要求比較高。

2、 大批量生產(chǎn)的重復(fù)制模強(qiáng)度大，因?yàn)槊總€(gè)模型只能使用一次。

3、 造型容易出現(xiàn)錯(cuò)誤和一些板筋的遺漏情況，同時(shí)過(guò)渡的圓角處理沒(méi)有木模來(lái)得那么美觀和均勻。

綜合以上的鑄造特性，我們的建議是：如果是單件或者小批量的鑄造零件，請(qǐng)盡量使用消失模鑄造，如果是大批量的鑄造零件，則應(yīng)該考慮采用木模造型來(lái)鑄造。

三、鑄造零件的加工

1、在進(jìn)入正式的機(jī)械加工前，要對(duì)鑄造零件進(jìn)行一次去內(nèi)應(yīng)力時(shí)效處理，這個(gè)工序的目的是消除零件因?yàn)殍T造而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，并提高零件的切削性能，減少零件對(duì)刀具的磨損，也提高零件加工后加工精度的穩(wěn)定性。

2、零件進(jìn)入劃線工序，專業(yè)的劃線工序是每個(gè)鑄造零件的必經(jīng)過(guò)程，劃線的工人師傅通過(guò)加工圖紙的標(biāo)準(zhǔn)和要求，對(duì)還是毛坯狀態(tài)的零件進(jìn)行粗加工的劃線操作，這個(gè)操作的意義如下：

1）確認(rèn)零件是有足夠的加工余量，并無(wú)明顯的變形和損壞。

2）均勻分布零件的加工余量，并對(duì)一些有變形的零件進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぜm正。

3）明確加工工序的要求，對(duì)于粗加工工序的尺寸作出明顯的劃線提示。

3、零件的粗加工，零件從毛坯到粗加工，通常要去除的余量大概在3-7mm左右，我們?cè)O(shè)計(jì)的理論預(yù)留余量應(yīng)該是單邊5-10mm之間，這個(gè)需要根據(jù)設(shè)計(jì)者所處的行業(yè)和周邊配套企業(yè)的成熟度來(lái)選取（例如鑄造廠的毛坯質(zhì)量穩(wěn)定性，變形的大小，鑄造缺陷的多少，加工廠的加工精度和能力等等）。

通常應(yīng)該是在5-10mm，如果選取的余量過(guò)小，可能出現(xiàn)鑄件沒(méi)有加工余量的尷尬，如果選取的加工余量太大，一個(gè)是鑄造成本浪費(fèi)，同時(shí)也給機(jī)械加工增加了加工成本，總之在初加工后，我們給半精加工的預(yù)留余量一般為單邊3mm左右。

4、 零件的二次時(shí)效處理，在零件進(jìn)入半精加工之前，對(duì)于一些重要的鑄件而言，需要進(jìn)行二次時(shí)效處理，這次時(shí)效處理的目的是去除粗加工應(yīng)力和鑄造殘余內(nèi)應(yīng)力，以保證零件在進(jìn)入半精加工后的加工質(zhì)量穩(wěn)定性。

5、 零件的半精加工工序，零件進(jìn)入半精加工工序后，對(duì)零件的加工要格外的謹(jǐn)慎一些，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候在這個(gè)零件上企業(yè)已經(jīng)投入了相當(dāng)大的成本，同時(shí)因?yàn)榘刖庸ひ彩潜容^容易廢零件的工序，所以在加工過(guò)程中要特別注意，且要對(duì)零件的防銹處理要做到及時(shí)到位。

零件加工完畢后要及時(shí)的上防銹油并覆蓋防銹薄膜，同時(shí)零件的放置盡量要單件單獨(dú)放置，不可再有疊堆放置的情況，半精加工后，零件給精加工的流量一般在0.3-0.5 mm左右。

6、 零件的精加工，零件進(jìn)入這道工序前，要適當(dāng)?shù)姆胖靡欢螘r(shí)間，通常要求在一周以上，以便零件在室溫下充分釋放應(yīng)機(jī)械加工而產(chǎn)生的加工應(yīng)力和鑄件的殘余內(nèi)應(yīng)力，只有放置一段時(shí)間后的零件，才能真正的加工出一個(gè)穩(wěn)定而精密的精度來(lái)。

同時(shí)在進(jìn)行零件精加工的時(shí)候，零件的夾緊也是有訣竅的，零件的夾緊只要能滿足加工要求就行了，不要用加強(qiáng)桿桿死命的用力夾緊，這樣當(dāng)零件加工完畢放開的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一定的彈性變形，從而導(dǎo)致精度失準(zhǔn)。

總之，鑄件的設(shè)計(jì)、鑄造和加工都存在很多技術(shù)上的訣竅和流程，對(duì)于一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)工程師而言，我們只有更多的去了解和參與這些過(guò)程，才能真正讓我們的設(shè)計(jì)作品更貼合社會(huì)和企業(yè)實(shí)際，才能真正設(shè)計(jì)出更具操作性和市場(chǎng)化的產(chǎn)品來(lái)。