消失模铸造机床附件卡盘的工艺设计

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1、消失模铸造机床附件卡盘的工艺设计袁东洲12车顺强1摘要：文章介绍采用消失模铸造方法生产机床附件卡盘的工艺设计及材质控制等铸造技术。消失模铸造与传统的砂型铸造工艺相对比，其生产过程简单，不用卜•砂芯、合箱，而且铸件单体重量减轻12%,铸件粘度尺寸达到了CT8级，铸件重量精度也达到MT7级，致密度高气孔、夹渣缺陷很少。与传统的砂型铸件相比机加过程废品率降低20%。充分显示了消失模铸造的优越性。关键词：消失模铸造;机床卡盘;工艺设计机床制造行业把卡盘做为机床的附件（图1）,卡盘（即通常称三爪卡盘和四爪卡盘）是所有机床构造中使用频率最多零部件，卡盘的结构强度和整体刚性要能够满足机床整机

2、的组装精度要求，关键性能必须要满足机床正常变速运转时其夹紧度与夹持力的稳定性（图2）o外观形状看似不太复杂的卡盘，实际上铸造起來却有相当难度，因为卡盘属于高速旋转件，一定耍保证足够的刚性和强度，符合技术要求的强度取决于铸件本身的致密度，这就是说铸件不能存在任何的气孔、砂眼、夹渣和裂纹等缺陷。加之卡盘是所有内外圆及端面、孔和槽都要完全机械加工的,任何存在于铸件表面的缺陷都是不能有的，否则只要一加工就会暴露无疑。过去通常是由铸造车间以传统砂型铸造去完成铸件的毛坏制作。虽然以后人们采用树脂砂和覆膜砂热芯盒来制作型芯，较普通砂型铸造有长足的进步，也取得很好的效果。但是，这些铸造原材料往

3、往是不可再生或者再生砂的利用率较低。加Z,从事铸造生产有高超技能的老师傅越來越少，年轻的工人除了从事铸造生产时间短掌握技术上的欠缺，主动愿意钻研铸造技术掌握铸造技能技巧的局面仍未真正改变;卡盘其内腔的形成必须要下砂芯，为了保证外端面的表面质量，而且许多工厂都采用吊芯，即把内腔成型的砂芯几乎完全要悬空同定在分型而的上箱。这样就很难避免在合箱时出现掉砂以及型芯配合不当而造成的挤砂缺陷;加上砂芯在合箱后要等待浇注吋间也很容易吸潮，所以用砂型铸造的铸件以砂眼和气孔缺陷较多，就我们接触的儿个用砂型牛产卡盘的铸造车间，他们好的情况下铸件的成品率也就是70%左右。所以，铸造车间一般不愿意接受

4、这种完全机械加工（工人师傅他们俗话叫全扒皮）的铸件。在这样综合背景彩响下，考虑到消失模铸造不需要下芯、合箱，工序上相对比较简单生产机床附件的企业才考虑用消失模铸造机床附件卡盘毛坯。lo浇注系统的设计分析卡盘铸件的特征，把内腔圆朝上放置，这个和传统砂型铸造的吊芯同为一个道理，即铸件的重要部位在铸型中应尽量位于下部的凝固原则。实践证明了这样使得卡盘的人端面机加工后几乎不存在任何缺陷。卡盘铸件虽然壁厚基本均匀，但由于设置有卡盘槽，由三等份或四等份把铸件均分，所以在设计浇注系统时必须让其能等量均衡充型，三爪卡盘的内浇道设计为3个，四爪卡盘的内浇道则设计为4个，依此均匀分布在内圆的上部。

5、上部的圆环形状的冒口，也是依照铸件的等份结构，冒口颈依然分别设置是3个（三爪卡盘）或4个（四爪卡盘）；设计直浇道时考虑消失模铸造的特殊性，必须讣泡塑模样的气化产物完全进入冒口里，静压头就不能小，在-直浇道截面积不变的情况下，就得把•直浇道的高度适当加高。为了避免浇注时间过长，选用半开放式浇注系统，使流道截面积足够大，使浇注时整个过程充型时间较短，获得了较为理想的铸件。卡盘泡沫模样（图3）材料的选取，考虑到技术要求如此高，就得用气化快、热解过程存留渣少的原始珠粒，我们决定用：STMMA（即共聚料）。后来的主产实践证明，我们这样选取是完全正确的。因为在工艺试验的中途，曲于要试验模具

6、我们曾经用普通EPS料制作成型过几个卡盘泡沫模样，把这几个仍然按照和共聚料模样一样的工艺和浇注系统，但是，浇注后的铸件几乎全部因碳缺陷和夹渣而报废。为了提高工艺出品率，我们曾经用串铸的浇注工艺做过试验，包括具中使用过一串二和一串三,结果都是成品率很低，最后放弃了。我们在思考，可能和我们浇注系统仍然用普通EPS料制作冇决定性关系。这样情况下，第二或第三当充型的吋候第一或第二个系统的EPS材料没有完全气化完的渣就会进入上面哪个型腔里，结果是导致上层哪个形成双重热解渣气化不完，在附壁效应的作用卜•粘附在型腔壁上，最后就是铸件的表面岀现很多的夹渣、积碳缺陷。我们观察也是如此，基本是最底

7、层的铸件比第二个缺陷少甚至最底层的没有缺陷，一串三的第二个明显比第三个缺陷就少。在策划浇注系统时，考虑到卡盘的等分结构，我们设计的内浇道横浇道也与卡盘的等份完全一致。这样就保证了充型过程的均衡性，给铸件均衡凝固人为的创造了条件，在机加工过程也反映出铸件的硬度非常的一致，没有象其它铸件所出现的硬度差问题。设置的冒口系统，冒口颈也与卡盘的等份完全一致，冒口颈上部设置相连接的圆环（圆的内外径和卡盘基本相同）形状冒口体，足以存贮先头流经型腔逐渐降温的铁液而进入圆环冒口体内，当然设计的主要意图是要收集