目前我國在汽車(chē)、航空、鐵路、國防等重要領(lǐng)域所需的高檔數控機床長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口，機床的加工精度及精度保持性差是擋不住進(jìn)口的重要原因之一；鑄鐵床身是機床的關(guān)鍵基礎部件，其尺寸精度及精度保持性是影響機床加工精度及精度保持性的關(guān)鍵。因此，研制出高精度保持性的床身對進(jìn)一步提高國產(chǎn)數控精密機床的產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力具有重要意義。床身鑄件的剛度(包括鑄件材質(zhì)剛度、結構剛度)和殘余應力是影響床身精度保持性的重要因素，本研究根據床身的結構特征，設計薄、厚兩種不同結構尺寸的T型床身導軌試樣代表床身鑄件。在相同的熔煉條件下澆注具有不同碳當量與合金化的灰鑄鐵和球墨鑄鐵試樣，并進(jìn)行不同的熱時(shí)效處理，測量試樣的殘余應力和直線(xiàn)度及直線(xiàn)度隨時(shí)間的變化量，研究碳當量、殘余應力、材質(zhì)剛度和結構剛度等對T型床身導軌試樣精度及精度保持性的影響。為優(yōu)化床身結構、提高鑄件剛度、降低殘余應力，從而提高鑄件的抗變形能力、提高床身的精度及精度保持性提供理論依據。
隨著(zhù)重型工業(yè)的發(fā)展，重型、超重型機床的需求量快速增加，大型、超大型機床鑄件也就應運而生。過(guò)去50t左右，一個(gè)重型機床的橫梁、工作臺要分幾段來(lái)完成，這樣不但加重機床的質(zhì)量，增加加工和裝配費用，而且幾段鑄件的組織和性能不能達到完全一致，機床質(zhì)量得不到保證。機床橫梁鑄件長(cháng)度達到20.5m，鑄件毛坯質(zhì)量146t，這種長(cháng)度很長(cháng)的鑄件。在
機床鑄件材料鑄造性能較好、鑄件本身幾乎沒(méi)有鑄造缺陷的情況下，有時(shí)會(huì )由于其撓曲變形量大于加工量而使鑄件報廢，因此，研究其撓曲變形的影響因素就有非常重要的意義。
1鑄件結構的影響
由于鑄件的壁厚不均等原因，造成鑄件各部分凝固、冷卻速度不同，引起收縮不一致，會(huì )使鑄鐵產(chǎn)生撓曲變形，這是影響鑄件變形的主要因素。根據生產(chǎn)經(jīng)驗，5m以下鑄件的變形可以忽略，通過(guò)加工量就可以解決；而對于5m以上鑄件，需要分析鑄件結構來(lái)預估其變形量。首先要考慮的是鑄件的長(cháng)度、寬度和高度的大小，平板類(lèi)鑄件的變形量要大于箱體結構鑄件的變形量，具體的數值要根據壁厚和筋板的分布來(lái)預估；其次是壁厚的差異，如果鑄件厚大部分和薄壁部分的數值差距太大，相對而言變形自然就會(huì )大，這時(shí)有些鑄件可以通過(guò)鑄造工藝來(lái)調整，有些只能通過(guò)反變形量來(lái)調整。
橫梁、床身、工作臺類(lèi)鑄件，無(wú)論是球墨鑄鐵還是灰鑄鐵，變形量都較大。鑄件長(cháng)度為5~6m時(shí)，其變形量約為1一1.2mm/m；鑄件長(cháng)度為7一8m時(shí)，其變形量約為1.5一1.8mm/m；鑄件長(cháng)度為8一10m時(shí)，其變形量約為Zmm/m；鑄件長(cháng)度大于10m時(shí)，一般要采用二次撓度，二次撓度的數值要比一次撓度略大，因為鑄件的變形是近似拋物線(xiàn)狀的，離變形的中心越遠，弧線(xiàn)的斜度越大。立柱類(lèi)鑄件因為其高度較高，基本都在2m以上，而寬度較小，屬于又窄又高的結構，即使長(cháng)度較大，此類(lèi)鑄件基本上也不會(huì )變形；箱體類(lèi)結構因為各方向的壁厚較均勻，收縮也較均勻，鑄件基本不變形。
2化學(xué)成分的影響
不同牌號的鑄鐵件由于組織、成分的差異，其抵抗變形的能力也不同?；诣T鐵石墨呈片狀，在基體中起到割裂基體的作用。低牌號灰鑄鐵量高，金相組織為鐵素體和粗大的片狀石墨，抗拉強度和硬度較低，抵抗變形的能力較差；高牌號灰鑄鐵量低，金相組織為珠光體和細小的片狀石墨，抗拉強度和硬度較高，抵抗變形的能力相對較好；而球墨鑄鐵雖然量高，但主要以球狀石墨形式存在，鑄件有高的力學(xué)性能，抵抗變形的能力較好?；诣T鐵的凝固方式是順序凝固，先凝固部分凝固時(shí)產(chǎn)生收縮，而未凝固部分尚處于液態(tài)，變形比較容易；球墨鑄鐵的凝固方式是糊狀凝固，在凝固的過(guò)程中，整個(gè)鑄件同時(shí)凝固，由于壁厚及冷卻條件的差異，收縮系數不一致，因而產(chǎn)生的收縮量也不一致，產(chǎn)生變形時(shí)相互阻礙，鑄件的變形量較小，應力較大。同一個(gè)長(cháng)度為9750mm的橫梁，灰鑄鐵的變形量比球墨鑄鐵的變形量大8~10mm。
3冷卻速度的影響
同一個(gè)鑄件在砂箱中造型和在地坑中造型其變形量也不相同。一般情況下，鑄件的導軌比較厚大又比較重要，需要放在下箱。砂箱造型時(shí)，上、下表面吃砂量大致相同，上、下箱都與外界接觸，散熱條件基本一致，厚大的導軌會(huì )凝固的稍慢一些，鑄件會(huì )產(chǎn)生較小的變形；而地坑造型時(shí)，上表面散熱較好，下面吃砂量較大，且不與空氣接觸，熱量都要從上面及側面樹(shù)脂砂散出，冷卻條件較差，而與鑄件接觸的樹(shù)脂砂長(cháng)時(shí)間經(jīng)過(guò)高溫鑄件的烘烤已潰散，阻礙變形的能力已減小，致使鑄件變形量較大。長(cháng)度為6.7m的床身，在其它條件都一致的情況下，只是造型方法不同，地坑造型的變形量比砂箱造型的變形量大7一8mm。
4保溫時(shí)間和鑄件擺放的影響
保溫時(shí)間是影響鑄件變形的外部因素中較重要的因素。如果保溫時(shí)間不夠，在吊運或是放置的過(guò)程中鑄件就會(huì )變形。這是因為鑄件的熱強度較低，如果吊運或是支撐的是鑄件的兩端面，在自身重力的作用下，鑄件會(huì )在原來(lái)變形的基礎上加大變形量；如果吊運或是支撐的是鑄件的兩側面，或是鑄件的中間部分，則鑄件的兩端會(huì )在重力的作用下下沉，修正原來(lái)的變形。另外，鑄件在繼續冷卻的過(guò)程中不再有砂子保溫，下表面的散熱條件也變得較好，凝固相對較均勻，變形較小。
鑄件的變形受多個(gè)因素的影響，除以上列出的4個(gè)因素外，還受工作環(huán)境、激冷條件等多方面的影響，在實(shí)際生產(chǎn)中應綜合考慮。鑄件的結構和材料是鑄件撓曲變形的較主要影響因素，也是鑄造工作者不能改變的部分，所以，在實(shí)際生產(chǎn)中，應根據鑄件的材料和結構，采取適當的造型方法、適當的保溫時(shí)間和鑄件擺放方式等措施來(lái)控制鑄件變形，減少鑄件因變形而報廢的幾率。
