目前國產大型機床鑄件包括車床、銑床、刨床、磨床、數控機床等各類機床床身鑄件的壁厚一般在20～40mm, 屬于中厚壁鑄件, 重量一般在5～50t, 材質為HT250 或HT300。該類鑄件的_特點是導軌較長,一般在幾米甚至十幾米, 非常容易產生彎曲變形, 且導軌非常厚大, 一般在40～100mm, 導軌容易產生組織缺陷, 特別是10m 長的導軌要保證無任何氣孔砂眼也是較困難的。該類鑄件往往是單件小批量生產,沒有現成的工裝砂箱, 投資較大, 特別是數控機床床身, 結構形狀比較復雜, 在模樣制作、砂芯緊固、等造型操作方面存在較大難度; 其材質要求具有良好的精度穩定性、抗壓強度和減震性, 良好的切削性能和鑄造性能, 其硬度要求180～241HB, 硬度差△HB≤35[1], 有些采用淬火硬化的機床導軌要求HT300 以上牌號, 易產生組織疏松、硬度低、硬質點及淬火效果差等缺陷, 一旦因為這些問題導致鑄件報廢, 損失非常慘重, 因此很有必要進行專門研究。

  1 造型工藝

  1.1 造型方法的選擇

首先要生產該類件需有專用工裝, 一般鑄造廠無此專用工裝, 而且該類件往往都是定單制作, 批量不大, 沒有規模效益。所以要生產該類件所投工裝砂箱費用比鑄件的價值還要大, 一旦導軌等重要部位出現重大缺陷造成廢品, 那損失更是不可估量。因此鑄造廠做此類鑄件有時得不償失, 而且10m 多長的機床鑄件需要10m 多長的砂箱, 對整鑄式砂箱的強度和剛度要求也相當高, 如果在吊裝過程中發生折斷砂箱的情況, 造成人員傷亡, 那更是雪上加霜。因此如何生產此類鑄件, 非常值得探討。一般廠家采用地坑造型, 但對于緊張的造型面積, 地坑造型不是很合適, 而采用簡易的組箱組芯法較好地解決了這一問題, 它可以有效利用車間面積。

  1.2 組箱組芯法簡介

該工藝區別于傳統的組箱組芯法（ 劈模造型） 。傳統的劈模造型是將模樣根據各個面的形狀分成幾部分, 然后將這幾部分固定在模板上, 再用專用砂箱舂箱, 舂完箱再將各面砂箱組起來, 用螺栓緊固好,空腔用砂芯組合。而新型組箱組芯法不用外模樣, 不用模板, 直接將分段砂箱組合起來, 在組合好后的砂箱內用砂芯直接組出鑄件結構形狀。采用組箱組芯法制作專用工裝, 鑄件結構形狀全部用砂芯組合, 重點要解決好砂箱組合起來的剛度問題, 所以必須用螺栓連接, 這是該件能夠投產的前提條件。對于分成若干段的總共長達十幾米的砂箱, 重點保證砂箱的強度和剛度的連續性, 要求混砂速度快, 舂砂也要跟上出砂的節奏, 否則易出現砂型隔層裂紋等缺陷。

  1.3 該工藝的優缺點

該工藝把砂箱做成不同規格（ 1m、1.5m、2m、3m等） 不同數量的幾段, 然后拼湊起各種長度和寬度不同的砂箱框, 各段砂箱間用螺栓聯結, 滿足不同長度和寬度的鑄件需求, 通用性強, 一套工裝可滿足幾種鑄件的生產, 工裝費用大大降低, 適用范圍廣, 且操作方便, 對砂箱的尺寸精度要求低。該工藝將長達十幾米的砂箱分成幾段, 減小每塊砂箱的重量和尺寸大小, 降低在行車吊裝過程的危險性, 可成功地避免這方面的安全事故, 因為曾經發生幾米長的砂箱在吊裝過程中折斷而發生危險的事情。表1 是組箱組芯法與傳統方法的比較。該方法缺點是要求操作人員的素質較高, 操作過程尺寸精度的控制很大程度上依賴于操作人員的把握。