機床床身鑄件的數值模擬及殘余應力研究
時(shí)間：2015/11/1 8:29:44
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用數值模擬軟件JSCAST對精密車(chē)削加工中心HTC2050和精密臥式加工中心HMC50e灰鑄鐵床身鑄件的充型、凝固過(guò)程、溫度
場(chǎng)、應力及變形進(jìn)行模擬分析;采用盲孔法測量不同打箱溫度下的灰鑄鐵床身鑄件和粗加工前后的球鐵滑枕箱體鑄件的殘余應
力。結果表明:鑄件下箱床身凝固慢,導致床身容易產(chǎn)生殘余應力,且橫導軌的應力比豎導軌大;導軌及節點(diǎn)處有縮松缺陷,易引起收
縮應力;床身在長(cháng)度方向的變形量比寬度和高度方向的變形量大;灰鑄鐵件的殘余應力比球墨鑄鐵件大,較低的打箱溫度有利于減小
殘余應力,粗加工后殘余應力明顯增大。
機床床身鑄件的特點(diǎn)
(1)耐磨性與消震性好。由于鑄鐵中石墨有利于潤滑及貯油，所以耐磨性好。同樣，由于石墨的存在的消震性?xún)?yōu)于鋼。
(2)工藝性能好。由于灰口鑄鐵含碳量高，接近于共晶成分，故熔點(diǎn)比較低，流動(dòng)性良好，收縮率小，因此適宜于鑄造結構復雜
或薄壁鑄件。另外，由于石墨使切削加工時(shí)易于形成斷屑，所以灰口鑄鐵的可切削加工性?xún)?yōu)于鋼。
三、硬度和抗拉強度之間的關(guān)系：灰鑄鐵的硬度和抗拉強度之間，存在一定的對應關(guān)系，其經(jīng)驗關(guān)系式為：
1、當O≥196N/mm㎡時(shí)
HB=RH(飛00+0 4380b) (B1)
2、當0≥796N/mm㎡時(shí)
HB=RH (44+O 7240b) (B2)
式中相對硬度(RH)值主要由原材料、熔化工藝、處理工藝及鑄件的冷卻速度所確定。
四、利用樹(shù)脂砂型鑄造機床床身鑄件的優(yōu)點(diǎn)
1樹(shù)脂砂型剛度好，澆注初期砂型強度高這就有條件利用鑄鐵凝固過(guò)程的石墨化膨脹，有效地消除縮孔、縮松缺陷，實(shí)現灰鑄鐵、球墨鑄鐵件的少冒口、無(wú)冒口鑄造。
2實(shí)型鑄造生產(chǎn)中采用聚苯乙烯泡塑模樣應用呋哺樹(shù)脂自硬砂造型。當金屬液澆入鑄型時(shí)，泡沫塑料模樣在高溫金屬液作用下迅速氣化，燃燒而消失，金屬液取代了原來(lái)泡沫塑料所占據的位置，冷卻凝固成與模樣形狀相同的實(shí)型鑄件。
3相對來(lái)說(shuō)，消失模鑄造對于生產(chǎn)單件或小批量的汽車(chē)覆蓋件，機床床身等大型模具較之傳統砂型有很大優(yōu)勢，它不但省去了昂貴的木型費用，而且便于操作，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，具有尺寸精度高，加工余量小，表面質(zhì)量好等優(yōu)勢。
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