制造业的基础

　　——机床制造业
　　机床制造业是国民经济一个十分重要的行业，随着我国国民经济快速发展和国防建设的强化，机床这种基础性、战略性生产制造手段成为装备制造业发展的关键和急迫的需求?？梢运狄桓龉一仓圃煲档乃较允玖烁霉圃煲岛妥氨钢圃煲档恼逅健?br /> 　　机床制造业的快速发展
　　l 机床制造业虽然在制造业领域的规模非常巨大，预期到2015年，机床工具行业将实现工业总产值8000亿元 。中国机床工业这三、五年来进步很快，国产数控机床占据了国内近50%的市场份额 。
　　l 沈阳机床集团自主研发的飞阳数控系统进入产业化进程的大面积应用，“中国制造”的核心部件不再依赖国外厂商的控制和垄断。沈阳机床经过五年探索，在去年成功开发智能化运动控制系统，推出全球首台智能化数控机床，省掉过去繁琐的编程能直接识别图形，省工省时省材料；同时高度集成信息、电子、控制等技术实现网络远程服务。
　　l 武重集团2012年将一批国产重大装备产品，包括数控重型立式车床、龙门镗铣床、卧式铣车床等多个品种的产品提供重大工程应用。CKX53280型立式铣车床，最大加工直径14米，加工规格为世界之最。DL250型超重型数控卧式铣车床打破了国外技术封锁和限制，为国家战略装备的研制提供了关键加工技术保障。FB320型超重型数控落地铣镗床镗轴直径达到了320毫米，回转工作台承重达600吨，目前仅有德国，捷克等少数几个国家能够生产。XKU2680型超重型数控龙门镗铣床，龙门间距10米，工作平台长64米，龙门移动部件重300吨。如此规格的龙门镗铣床在我国国内尚属首次。
　　机 床 业 存 在 的 差 距
　　l 国内中高档数控系统市场75%左右的份额都被日本和德国企业占据。与国外产品相比还有很大不足。最大的差别是核心运行部件的技术水平和运行速度、产品精度保持性、机床可靠性、以及整体机床制造工艺水平与质量几个方面。
　　l 国产数控重型机床的平均无故障工作时间不高于300小时，而进口的高档重型机床平均无故障工作时间在2000小时以上(国际标准为800小时)，而且，它们的精度的保持性很高。国产数控重型机床的可靠性水平与国外相比明显偏低。
　　l 国产数控机床的几何精度和工作精度在试制期间可以达到高于设计标准，但是批量产品中却无法达到台台高精度的要求。而国外企业通过先进的生产制造工艺控制，可实现数控机床的批量高精度出产。
　　l 应用法那科或西门子数控系统的国产高端机床，与国外装配同样“大脑”的机床相比，转速只有国外的三分之一，误差范围是别人的5倍。
　　l 一般认为“高性能数控系统、电主轴、纳米精度光栅等功能部件及整机设计制造的核心技术，是发展高端国产数控机床最关键的因素”，人们的眼光往往集中在高新技术、尖端攻关方面。这当然没有错，但是切不可忽视对于传统产业-铸造业在适应科技快速发展所取得的进展与对铸件质量的新要求。应该说在精度保持性和可靠性以及整体机床制造工艺水平与质量而言，机床铸件的质量水平起着至关重要的作用?？梢运?，没有优质的机床铸件就不可能生产出优质的机床。
　　幻灯片5
　　机床铸造业-制造业的基础
　　l 我国机床铸造业无论在规?；故羌际醵加辛撕艽蟮姆⒄褂胩岣?。我们已经有一些较好的铸造厂。但是从整体而言，机床铸造业还需要作出坚持不懈的努力才能满足高质量机床对铸件的要求。
　　l 与发达国家的铸造工厂相比，差距主要表现在铸件质量、铸造厂的效率效益和环境三个方面 。
　　一）铸  件  质  量
　　-a）外观质量-（一）
　　l 外观质量包括a，表面状态，例如表面粗糙度、表面缺陷等。b，轮廓清晰度。c，形状和尺寸精确度及d，铸件是否产生变形或翘曲等。
　　l 表面状态良好的铸造表面的铸件经过抛丸处理后是最漂亮的。
　　l 自硬树脂砂的使用为获得优良的铸造表面的铸铁件提供了基本条件，但是工艺控制及过程管理等方面的差异，却可以获得表面质量差异甚大的结果。有一些工厂的铸件表面涂料的刷痕十分明显。有的铸件还出现轮廓不清晰、变形、鼓肚、尺寸与质量超标及各种类型的表面缺陷等。
　　l 外观质量与铸造过程的工艺及过程控制有密切的关系?；故艿侥＞咧柿?、砂型及涂料质量等多方面因素的影响。
　　一）铸  件  质  量
　　-a）外观质量-（二）
　　产生铸件外观质量不良的因素较多，主要需要注意以下几个方面：
　　a，模具（含芯盒，下同）和砂箱的设计不当、刚度差。模具制作不良，表面粗糙、应该有的圆角也不预制在模具上、模具使用粗暴及缺乏必要的维护保养制度等都会影响铸件的表面质量。下面图1所示的日本木村铸造厂的砂箱结构可供我们参考，这样的砂箱结构明显提高了砂箱刚度，防止了砂箱在使用过程中的变形。
　　b，需要有优良的型砂性能及可使用时间和起模时间的合理控制。
　　c，应该均衡的紧砂，特别是靠近型腔部分的砂型。
　　d,   需要平衡的起模，否则很容易造成型腔部分砂型的破损。
　　e，应该重视涂料的选用和涂覆、烘干。
　　f,    要对铸铁件的气孔形成倾向有足够的重视。机床铸件的气孔在    有些工厂的机床铸件中还是一个常见的缺陷。

　一）铸  件  质  量
　　-b）铸件性能-（一）
　　l 对机床铸件的性能要求是高质量机床铸件关注的重点。包括强度性能、硬度等。由于性能取决于组织，因此对铸铁的金相组织也逐渐作为验收条件，诸如基体中的珠光体含量、石墨的分布状况，一般要求具有：珠光体基体、A型分布的石墨、较小的石墨长度以及截面上的组织均匀性等等。测试项目有逐渐加码的趋势。
　　l 总体而言，基本要求是要求导轨部分的耐磨性好及机床在使用过程中形状和尺寸的稳定性好、变形量小等。
　　l 对于导轨部分进行表面淬火的铸件，导轨部分的珠光体量是保证淬火组织及导轨耐磨性的关键。此时对于硬度的要求往往也是从保证珠光体量而提出的。
　　-b）铸件性能-（二）
　　铸铁是一类比较特殊的金属材料。一般金属材料都是以成分来区分牌号，而铸铁的多数是以性能来区分牌号的。以灰铸铁为例，看一个灰铸铁铸件的铸造厂的技术水平，就看在不加合金元素的情况下，谁能用更高的碳当量生产出同样性能的铸件。这里就牵涉到原材料的选择、炉料配比、熔炼方法与工艺、液态金属的处理及铸造工艺等等因素所产生的影响，也反映了生产灰铸铁铸件的关键技术所在。在灰铸铁铸件力学性能的提高和控制方面是需要我们作出进一步努力的。
　　-b）铸件性能-（三）
　　表一 密烘灰铸铁的性能

　　一）铸  件  质  量
　　-b）铸件性能-（四）刚度、弹性模量、刚性模量
　　l 刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
　　l “弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等 。
　　l 狭义或一般所指的弹性模量往往是轴向力作用下的“弹性模量”。
　　l 刚性模量是切应力作用下的“弹性模量”。
　　一）铸  件  质  量
　　-b）铸件性能-（五）厚大铸件的难点
　　l 表二，灰铸铁不同壁厚时附铸试棒的性能-JIS G 5501-1995

表三，灰铸铁不同壁厚时本体试样的性能-JIS G 5501-1995

-b）铸件性能-（六）复合的变形

-b）铸件性能 - 七）比例极限
　　l 比例极限是在机床设计中应该考虑的参数，高于比例极限意味着在使用中的构件会引起较大的塑性变形。这是我们所不希望看到的。
　　l     我们一些主要的机床铸造厂往往是属于某一个机床集团的。应该有比较好的条件实现铸造工程师参与机床的设计，与机床设计师共同设计有利于完成更合理与高性能的机床铸件及更合理的机床设计。在有一些机床铸件的图纸上，往往也可以发现存在铸造工艺性比较差的設計，既不必要的增加铸造过程的难度，也增加了出现铸造废品的概率。铸造工程师参与设计更可以实现共同探讨如何提高机床铸件结构刚度的问题。这就需要我们提高对铸件结构刚度的认识，同时也必需与机床的承受载荷的条件联系起来。

-b）铸件性能-（八）铸件变形问题
　　有一家机床制造厂发现，定购的国产机床铸件使用中的变形量明显大于国外原装铸件。从初步分析看，1.金相组织的差异及铸件的组织均匀性确实还需要提高。2，降低残留应力的热处理是值得注意的问题。降低残留内应力热处理不能走过场。需要掌握中、大型铸件的热处理特点才能取得良好的效果。关键的问题是在中、大型铸件热处理时，炉温与铸件温度往往是不一致的，有時相距頗大。需要明確的是，是铸件需要热处理而不是热电偶需要热处理。出現炉温与铸件温度相差较大的情况时，需要解决的是铸件温度的控制问题，不能以炉温的读数来完成热处理规范。这是中、大件热处理所常见的问题。是值得我们引起注意的。。
　　二）机床铸造工厂的效率、效益
　　l 效率、效益是铸造工厂得以生存和发展的关键。
　　l 这是与技术和管理共同相关的问题。铸造领域也同样存在无序竞争及产能过剩的情况，更加深了效率效益方面的问题。
　　l 我们在全员的人均产量、人均销售和人均利润上与国外和境外的差距是比较大的。
　　l 我们需要下决心从技术上和管理上切实进行努力、通过产业结构调整解决无序扩张、低价竞争等问题，使机床铸造企业早日进入良性循环的发展。
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　　三）绿 色 铸 造 的 发 展
　　l 我们有一些工厂，通过向绿色铸造方向的努力，在技术和管理体制方面的变革取得了显著的成效，一些新建的工厂更使人有面貌一新的感觉。
　　l 以单件和小批量生产中、大型铸件为特色的机床铸造工厂，环境的治理较之大批量生产的铸造厂难度是比较大的。
　　l 绿色生产是各行各业发展的目标，对于铸造企业就是绿色铸造。对于同一个大企业，它在不同时期建立的铸造工厂推行绿色铸造的情况，差距也颇大。
　　随着技术发展，对绿色生产的要求会不断提高与深化并随之发展。实际上它与企业的技术和管理也是密切相关的。技术和管理是绿色铸造发展的关键因素与基本条件。不管是已有的铸造厂还是新建或准备新建的铸造工厂都需要在这方面作出不懈的努力。