目前我國在汽車、航空、鐵路、國防等重要領域所需的高檔數控機床長期依賴進口，機床的加工精度及精度保持性差是擋不住進口的重要原因之一；鑄鐵床身是機床的關鍵基礎部件，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鍵。因此，研制出高精度保持性的床身對進一步提高國產數控精密機床的產品質量和競爭力具有重要意義。床身鑄件的剛度(包括鑄件材質剛度、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，并進行不同的熱時效處理，測量試樣的殘余應力和直線度及直線度隨時間的變化量，研究碳當量、殘余應力、材質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。

隨著重型工業的發展，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。過去50t左右，一個重型機床的橫梁、工作臺要分幾段來完成，這樣不但加重機床的質量，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，機床質量得不到保證。機床橫梁鑄件長度達到20.5m，鑄件毛坯質量146t，這種長度很長的鑄件。在機床鑄件材料鑄造性能較好、鑄件本身幾乎沒有鑄造缺陷的情況下，有時會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，會使鑄鐵產生撓曲變形，這是影響鑄件變形的主要因素。根據生產經驗，5m以下鑄件的變形可以忽略，通過加工量就可以解決；而對于5m以上鑄件，需要分析鑄件結構來預估其變形量。首先要考慮的是鑄件的長度、寬度和高度的大小，平板類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大，這時有些鑄件可以通過鑄造工藝來調整，有些只能通過反變形量來調整。

橫梁、床身、工作臺類鑄件，無論是球墨鑄鐵還是灰鑄鐵，變形量都較大。鑄件長度為5~6m時，其變形量約為1一1.2mm/m；鑄件長度為7一8m時，其變形量約為1.5一1.8mm/m；鑄件長度為8一10m時，其變形量約為Zmm/m；鑄件長度大于10m時，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狀的，離變形的中心越遠，弧線的斜度越大。立柱類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，即使長度較大，此類鑄件基本上也不會變形；箱體類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。灰鑄鐵石墨呈片狀，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，鑄件有高的力學性能，抵抗變形的能力較好。灰鑄鐵的凝固方式是順序凝固，先凝固部分凝固時產生收縮，而未凝固部分尚處于液態，變形比較容易；球墨鑄鐵的凝固方式是糊狀凝固，在凝固的過程中，整個鑄件同時凝固，由于壁厚及冷卻條件的差異，收縮系數不一致，因而產生的收縮量也不一致，產生變形時相互阻礙，鑄件的變形量較小，應力較大。同一個長度為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，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，厚大的導軌會凝固的稍慢一些，鑄件會產生較小的變形；而地坑造型時，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脂砂散出，冷卻條件較差，而與鑄件接觸的樹脂砂長時間經過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保溫時間和鑄件擺放的影響

保溫時間是影響鑄件變形的外部因素中較重要的因素。如果保溫時間不夠，在吊運或是放置的過程中鑄件就會變形。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，鑄件會在原來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，則鑄件的兩端會在重力的作用下下沉，修正原來的變形。另外，鑄件在繼續冷卻的過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。

鑄件的變形受多個因素的影響，除以上列出的4個因素外，還受工作環境、激冷條件等多方面的影響，在實際生產中應綜合考慮。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，在實際生產中，應根據鑄件的材料和結構，采取適當的造型方法、適當的保溫時間和鑄件擺放方式等措施來控制鑄件變形，減少鑄件因變形而報廢的幾率。