床身是機(jī)床主要部件，大型床身一般采用鑄造方法生產(chǎn)。對(duì)于大型床身，根據(jù)功能需要，設(shè)計(jì)的床身壁厚懸殊較大，這將造成鑄件在凝固過(guò)程中產(chǎn)生殘余應(yīng)力，影響床身尺寸精度和使用壽命。近年來(lái)，殘余應(yīng)力的消除引起業(yè)界的極大關(guān)注，特別是振動(dòng)時(shí)效技術(shù)因其具有綠色環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)的確定必須確切了解工件殘余應(yīng)力的分布和大小。
床身鑄造的基本工藝條件：采用樹(shù)脂砂型鑄造方法。鑄造工藝流程為澆注溫度為1400℃，72h后落砂，自然冷卻。
鑄件凝固過(guò)程中系統(tǒng)的熱物理參數(shù)、熱邊界條件以及系統(tǒng)內(nèi)能都隨時(shí)間而變化。
由于機(jī)床床身的尺寸較大，在初始澆注時(shí)模型的溫度并不均勻。本文假設(shè)開(kāi)始澆注極短時(shí)間0.01s范圍內(nèi)穩(wěn)態(tài)熱分析的結(jié)果作為后續(xù)瞬態(tài)熱分析的初始條件。鑄件初始溫度：1400℃，鑄型初始溫度：25℃。對(duì)鑄造過(guò)程進(jìn)行熱分析的邊界條件是鑄型與空氣之間的空氣對(duì)流。由于砂型鑄造，對(duì)流系數(shù)隨溫度變化不大，取為常數(shù)65W/m2.C。
在強(qiáng)通風(fēng)對(duì)流條件下，床身溫度變化非常快，較初1h溫度下降高達(dá)180℃，4h后床身整體溫度已降至50℃以下，且較低溫度已接近室溫。隨后由于本身溫度較低，溫度變化相對(duì)緩慢，7h后較高溫度降至28.5℃，整體溫差只有3℃。同時(shí)可以看到鑄件在落砂后，自然對(duì)流條件下較薄部位的筋板和橫斷隔板降溫較快，較厚部位的無(wú)排屑孔導(dǎo)軌降溫較慢。
床身中在整個(gè)鑄造過(guò)程中應(yīng)力一直較大位置節(jié)點(diǎn)(床頭第 一排削孔橫隔板與豎向筋板交接位置)的等效殘余應(yīng)力變化曲線。
床身鑄造過(guò)程中較大等效殘余應(yīng)力與床身溫度場(chǎng)變化關(guān)系顯著.較大等效殘余應(yīng)力分布在筋板與無(wú)排屑孔的導(dǎo)軌面相交處以及在床頭箱、床尾與導(dǎo)軌面相交有筋板處，在床頭第 一排屑孔橫隔板與豎向筋板交接位置達(dá)到較大。在床身較高溫度處于400℃以上時(shí)，等效殘余應(yīng)力隨床身較高溫度降低而急劇增加.在臨界溫度以下隨床身較高溫度降低而緩慢降低。這一方面是由于鑄鐵彈塑性變形的臨界溫度為400℃，在400℃以上鑄件因局部降溫不均勻會(huì)產(chǎn)生塑性變形而形成殘余應(yīng)力累積，在400℃以下時(shí)床身整體降溫減緩，引起塑性變形可能性較小，等效殘余應(yīng)力基本不會(huì)增加。另一方面，由于床身較高溫度為400℃時(shí)正好是在澆注72h左右時(shí)間段，此時(shí)工藝要求落砂，落砂后床身受到約束減小，可以認(rèn)為之后降溫引起床身變形是在無(wú)約束條件下進(jìn)行的，因此隨著降溫可以釋放部分殘余應(yīng)力，所以床身較大等效殘余應(yīng)力逐漸緩慢減小，直至降溫到室溫時(shí)較大等效殘余應(yīng)力幾乎不再變化。這種趨勢(shì)更容易看清楚。較大等效殘余應(yīng)力約為150MPa，位置處在床頭第 一排屑孔橫隔板與豎向筋板交接處，即此處易造成裂紋現(xiàn)象，這與實(shí)際生產(chǎn)相符。
床身鑄件在液態(tài)、凝結(jié)態(tài)和固態(tài)冷卻的過(guò)程當(dāng)中所發(fā)生的體積減小征象，稱(chēng)為壓縮。是以，壓縮是鍛造合金自己的物理性子。
壓縮時(shí)床身鑄件發(fā)生縮孔、縮松、熱裂、應(yīng)力、變形和冷裂的根本緣故原由。金屬?gòu)囊簯B(tài)到常溫的體積轉(zhuǎn)變量稱(chēng)為體壓縮。金屬在固態(tài)是由低溫到常溫的線尺寸轉(zhuǎn)變量，稱(chēng)為線壓縮。
1.液態(tài)壓縮 充斥鑄鐵平臺(tái)鑄型剎時(shí)，液態(tài)金屬由所具備的溫度冷卻到開(kāi)端凝結(jié)的液相線溫度的體壓縮稱(chēng)為液態(tài)壓縮。（合金過(guò)熱度、合金自己性子等對(duì)液態(tài)壓縮有較大的影響）
2.凝結(jié)壓縮是指從液相線溫度到固相線溫度金屬所發(fā)生的體壓縮，對(duì)付在必定溫度下結(jié)晶的純金屬和共晶身分的合金，凝結(jié)壓縮只是因?yàn)楹辖鸬臓顩r的轉(zhuǎn)變，而與溫度有關(guān)。具備結(jié)晶溫度距離的合金，凝結(jié)壓縮不只與狀況有關(guān)，且隨結(jié)晶溫度距離的增大而增大。液態(tài)收到和凝結(jié)壓縮時(shí)床身鑄件發(fā)生縮孔和縮松的根本緣故原由。
3.固態(tài)壓縮 自固相線溫度冷卻到常溫，床身鑄件各個(gè)方向上都表現(xiàn)為線尺寸的減少，對(duì)床身鑄件的外形和尺寸精度影響大。也是床身鑄件（鑄鐵平臺(tái)）發(fā)生應(yīng)力、變形和開(kāi)裂的根本緣故原由。
床身鑄件是由鐵水鍛造而成的物品的統(tǒng)稱(chēng)，鑄鐵與鋼比擬固然強(qiáng)度較低，塑性較差， 但卻具備良好的磨性、吸震性、鍛造性和可 切削性等長(zhǎng)處，又因制作裝備簡(jiǎn)略，臨盆本錢(qián)低，以是常用于制作機(jī)械的箱體、殼體，機(jī)身、 機(jī)座等大型機(jī)件。某些受沖出不大的緊張整機(jī)，如小型柴油機(jī)曲軸等多用球墨鑄鐵來(lái)制 然則，鑄鐵的焊接性差，限定了它在焊接 布局中的利用。今朝焊接在鑄鐵中重要利用是對(duì)床身鑄件的焊補(bǔ)與修復(fù)，用于臨盆組合件的場(chǎng)所很少。因?yàn)槎喾N身分影響，床身鑄件常常會(huì)呈現(xiàn)氣孔、針 孔、夾渣、裂紋、凹坑等缺點(diǎn)。常用的修補(bǔ)裝備為氬弧焊機(jī)、電阻焊機(jī)、冷焊機(jī)等。對(duì)付品質(zhì)與表面請(qǐng)求不高的鑄件缺點(diǎn)可以用氬弧焊機(jī)等發(fā)燒量大、速率快的焊機(jī)來(lái)修補(bǔ)。
