机床铸件生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：
1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制机床铸件工艺图；

2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；
3）造型与制芯；
4）熔化与浇注；
成形原理
机床铸件生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成机床铸件（或零件）的一种金属成形方法。

 机床铸件成形过程

机床铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多机床铸件无需切削加工 能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。
型砂的性能及组成
1、 型砂的性能
型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。
2、 型砂的组成
型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。机床铸件用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。机床铸件用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、锯末、纸浆等。型砂结构，如图2所示。

 型砂结构示意图
工艺 点
机床铸件是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金机床铸件等）的零件毛坯，机床铸件几乎是的加工方法。与其它加工方法相比，机床铸件工艺具有以下 点：
1）机床铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。机床铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种 殊合金材料；机床铸件可以小至几克，大到数百吨；机床铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；机床铸件长度可以从几毫米到十几米。
2）机床铸件可以生产各种形状复杂的毛坯， 别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。
3）机床铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。
4）机床铸件一般使用的原材料来源广、机床铸件成本低。
5）机床铸件工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。

机床铸件的手工造型
手工造型的主要方法
砂型机床铸件分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）。手工造型是指造型和制芯的主要工作均由手工完成；机器造型是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。泊头机床铸件工量具友介绍手工造型的主要方法：
手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无需造型设备等 点，被 应用于单件小批量生产。但手工造型生产率低，劳动强度较大。手工造型的方法很多，常用的有以下几种：
1． 整模造型
对于形状简单，端部为平面且又是大截面的机床铸件应采用整模造型。整模造型操作简便，造型时整个模样全部置于一个砂箱内，不会出现错箱缺陷。整模造型适用于形状简单、大截面在端部的机床铸件，如齿轮坯、轴承座、罩、壳等（图2）。

图 整模造型

2．分模造型
当机床铸件的大截面不在机床铸件的端部时，为了便于造型和起模，模样要分成两半或几部分，这种造型称为分模造型。当机床铸件的大截面在机床铸件的中间时，应采用两箱分模造型（图3），模样从大截面处分为两半部分（用销钉定位）。造型时模样分别置于上、下砂箱中，分模面（模样与模样间的接合面）与分型面（砂型与砂型间的接合面）位置相重合。两箱分模造型 用于形状比较复杂的机床铸件生产，如水管、轴套、阀体等有孔机床铸件。

图3 套管的分模两箱造型过程
机床铸件形状为两端截面大、中间截面小，如带轮、槽轮、车床四方刀架等，为保证顺利起模，应采用三箱分模造型（图4）。此时分模面应选在模样的小截面处，而分型面仍选在机床铸件两端的大截面处，由于三箱造型有两个分型面，降低了机床铸件高度方向的尺寸精度，增加了分型面处飞边毛刺的清整工作量，操作较复杂，生产率较低，不适用于机器造型，因此，三箱造型仅用于形状复杂、不能用两箱造型的机床铸件生产。

图4 三箱分模造型举例

3．活块模造型
机床铸件上妨碍起模的部分（如凸台、筋条等）做成活块，用销子或燕尾结构使活块与模样主体形成可拆连接。起模时先取出模样主体，活块模仍留在铸型中，起模后再从侧面取出活块的造型方法称为活块模造型（图5）。活块模造型主要用于带有突出部分而妨碍起模的机床铸件、单件小批量、手工造型的场合。如果这类机床铸件批量大，需要机器造型时，可以用砂芯形成妨碍起模的那部分轮廓。

 

图5 角铁的活块模造型工艺过程

4．挖砂造型
当机床铸件的外部轮廓为曲面（如手轮等）其大截面不在端部，且模样又不宜分成两半时，应将模样做成整体，造型时挖掉妨碍取出模样的那部分型砂，这种造型方法称为挖砂造型。挖砂造型的分型面为曲面，造型时为了保证顺利起模，把砂挖到模样大截面处（图6）。由于是手工挖砂，操作技术要求高，生产效率低，只适用于单件、小批量生产。

图6 手轮的挖砂造型的工艺过程

手工制芯
型芯用来形成机床铸件内部空腔或局部外形。由于型芯的表面被高温金属液包围，长时间受到浮力作用和高温金属液的烘烤作用；机床铸件冷却凝固时，砂芯往往会阻碍机床铸件自由收缩；砂芯清理也比较困难。因此造芯用的芯砂要比型砂具有 高的强度、透气性、耐高温性、退让性和溃散性。
手工制芯由于无需制芯设备，工艺装备简单，应用得很普遍。根据砂芯的大小和复杂程度，手工制芯用芯盒有整体式芯盒、对开式芯盒和可拆式芯盒，如图7所示。

图7 芯盒制芯示意图
零件、模样、芯盒与机床铸件的关系
模样用来形成机床铸件的外部轮廓，芯盒用来制作砂芯，形成机床铸件的内部轮廓。造型时分别用模样和芯盒制作铸型和型芯。图1 分别表示零件、模样、芯盒和机床铸件的关系。制造模样和芯盒所选用的材料，与机床铸件大小、生产规模和造型方法有关。单件小批量生产、手工造型时常用木材制作模样和芯盒，大批量生产、机器造型时常用金属材料（如铝合金、铸铁等）或硬塑料制作模样和芯盒。

图 零件、模样、芯盒与机床铸件的关系

机床铸件机床铸件常见缺陷分析
机床铸件工艺过程复杂，影响机床铸件质量的因素很多，往往由于原材料控制不严，工艺方案不合理，生产操作不当，管理制度不完善等原因，会使机床铸件产生各种机床铸件缺陷。常见的机床铸件缺陷名称、 征和产生的原因，见表。
常见机床铸件缺陷及产生原因
缺陷名称 征 产生的主要原因
气孔

在机床铸件内部或表面有大小不等的光滑孔洞 ①炉料不干或含氧化物、杂质多；②浇注工具或炉前添加剂未烘干；③型砂含水过多或起模和修型时刷水过多；④型芯烘干不充分或型芯通气孔被堵塞；⑤春砂过紧，型砂透气性差；⑥浇注温度过低或浇注速度太快等
缩孔与缩松

缩孔多分布在机床铸件厚断面处，形状不规则，孔内粗糙 ①机床铸件结构设计不合理，如壁厚相差过大，厚壁处未放冒口或冷铁；②浇注系统和冒口的位置不对；③浇注温度太高；④合金化学成分不合格，收缩率过大，冒口太小或太少
砂眼

在机床铸件内部或表面有型砂充塞的孔眼 ①型砂强度太低或砂型和型芯的紧实度不够，故型砂被金属液冲入型腔；②合箱时砂型局部损坏；③浇注系统不合理，内浇口方向不对，金属液冲坏了砂型；④合箱时型腔或浇口内散砂未清理干净
粘砂

机床铸件表面粗糙，粘有一层砂粒 ①原砂耐火度低或颗粒度太大；②型砂含泥量过高，耐火度下降；③浇注温度太高；④湿型机床铸件时型砂中煤粉含量太少；⑤干型机床铸件时铸型未刷涂斜或涂料太薄
夹砂

机床铸件表面产生的金属片状突起物，在金属片状突起物与机床铸件之间夹有一层型砂 ①型砂热湿拉强度低，型腔表面受热烘烤而膨胀开裂；②砂型局部紧实度过高，水分过多，水分烘干后型腔表面开裂；③浇注位置选择不当，型腔表面长时间受高温铁水烘烤而膨胀开裂；④浇注温度过高，浇注速度太慢
错型

机床铸件沿分型面有相对位置错移 ①模样的上半模和下半模未对准；②合箱时，上下砂箱错位；③上下砂箱未夹紧或上箱未加足够压铁，浇注时产生错箱
冷隔

机床铸件上有未完全融合的缝隙或洼坑，其交接处是圆滑的 ①浇注温度太低，合金流动性差；②浇注速度太慢或浇注中有断流；③浇注系统位置开设不当或内浇道横截面积太小；④机床铸件壁太薄；⑤直浇道（含浇口杯）高度不够；⑥浇注时金属量不够，型腔未充满
浇不足

机床铸件未被浇满
裂纹

机床铸件开裂，开裂处金属表面有氧化膜 ①机床铸件结构设计不合理，壁厚相差太大，冷却不均匀；②砂型和型芯的退让性差，或春砂过紧；③落砂过早；④浇口位置不当，致使机床铸件各部分收缩不均匀

常见机床铸件缺陷及其预防措施
序 缺陷名称 缺陷 征 预防措施
1 气孔 在机床铸件内部、表面或近于表面处，有大小不等的光滑孔眼，形状有圆的、长的及不规则的，有单个的，也有聚集成片的。颜色有白色的或带一层暗色，有时覆有一层氧化皮。 降低熔炼时流言蜚语金属的吸气量。减少砂型在浇注过程中的发气量，改进机床铸件结构，提高砂型和型芯的透气性，使型内气体能顺利排出。
2 缩孔 在机床铸件厚断面内部、两交界面的内部及厚断面和薄断面交接处的内部或表面，形状不规则，孔内粗糙不平，晶粒粗大。 壁厚小且均匀的机床铸件要采用同时凝固，壁厚大且不均匀的机床铸件采用由薄向厚的顺序凝固，合理放置冒口的冷铁。
3 缩松 在机床铸件内部微小而不连贯的缩孔，聚集在一处或多处，晶粒粗大，各晶粒间存在很小的孔眼，水压试验时渗水。 壁间连接处尽量减小热节，尽量降低浇注温度和浇注速度。
4 渣气孔 在机床铸件内部或表面形状不规则的孔眼。孔眼不光滑，里面全部或部分充塞着熔渣。 提高铁液温度。降低熔渣粘性。提高浇注系统的挡渣能力。机床铸件内圆角。
5 砂 眼 在机床铸件内部或表面有充塞着型砂的孔眼。 严格控制型砂性能 和造型操作，合型前注意打扫型腔。
6 热 裂 在机床铸件上有穿透或不穿透的裂纹（注要是弯曲形的），开裂处金属表皮氧化。 严格控制铁液中的 S、P含量。机床铸件壁厚尽量均匀。提高型砂和型芯的退让性。浇冒口不应阻碍机床铸件收缩。避免壁厚的突然改变。开型不能过早。不能激冷机床铸件。
7 冷 裂 在机床铸件上有穿透或不穿透的裂纹（主要是直的），开裂处金属表皮氧化。
8 粘 砂 在机床铸件表面上，全部或部分覆盖着一层金属（或金属氧化物）与砂（或涂料）的混（化）合物或一层烧结构的型砂，致使机床铸件表面粗糙。 减少砂粒间隙。适当降低金属的浇注温度。提高型砂、芯砂的耐火度。
9 夹 砂 在机床铸件表面上，有一层金属瘤状物或片状物，在金属瘤片和机床铸件之间夹有一层型砂。 严格控制型砂、芯砂性能。改善浇注系统，使金属液流动平稳。大平面机床铸件要倾斜浇注。
10 冷 隔 在机床铸件上有一种未完全融合的缝隙或洼坑，其交界边缘是圆滑的。 提高浇注温度和浇注速度。改善浇注系统。浇注时不断流。
11 浇不到 由于金属液未完全充满型腔而产生的机床铸件缺肉。 提高浇注温度和浇注速度。不要断流和防止跑火。