机床工业是装备制造业的基础产业。随着零部件向高性能、轻量化、整体化、精密化方向发展,对数控机床的精度与性能也提出了新需求。目前国产机床的精度保持性、质量稳定性等方面与国外机床还有差距,国产机床应用在粗加工或半精加工环节。滑枕作为高档数控机床的关键零部件,其品质好坏直接关系到高档数控机床精度与性能,滑枕的自主设计制造,并保证其良好的品质对实现我国高档数控机床的高精度、高性能具有重要的应用价值。TK6920A-20C020是某公司生产的滑枕型号,属于厚大断面球墨铸铁件,材质为QT600-3。本文以该型号滑枕为研究对象,针对滑枕的几个主要壁厚,采用T型模拟试块,研究了不同壁厚下球墨铸铁的石墨形态、基体组织与力学性能,研究发现在试块壁厚小于80mm时,球化级别达到2级以上,基体组织以珠光体为主,力学性能能够满足QT600-3的性能指标。试块壁厚大于80mm时,石墨球径增大明显,石墨形态出现恶化,基体中铁素体含量逐渐增多,力学性能达不到QT600-3的性能指标。试验结果为滑枕件中冷铁的布置工艺提供指导。采用UG NX软件对滑枕铸件及其浇注系统进行三维实体建模,采用ProCAST软件对滑枕铸件的铸造过程进行模拟,分析铁液的化学成分、浇注温度以及冷铁对铁液充型速度、铸件各表面凝固顺序、缩孔和缩松缺陷的影响,并对铸造工艺参数进行优化。模拟结果表明,化学成分为3.6C2.1Si0.3Mn0.5Cu的铁液相比3.0C2.1Si0.3Mn0.5Cu的铁液,充型过程更为平稳,凝固过程中铸件各表面凝固顺序差异相对较小,缩孔、缩松缺陷相对较少,降低浇注温度,并针对滑枕铸件高压油孔等重要部位以及热节处的壁厚布置冷铁,可以有效缩短该部位的凝固时间,减少缩孔、缩松缺陷的数量。在确定最佳铸造工艺参数之后,对滑枕铸件三维实体模型进行改进,优化后的模拟结果表明,滑枕铸件上部天窗附近的缩孔、缩松缺陷得以消除。在上述试验的基础上,采用生铁增碳工艺和增碳剂增碳对滑枕铸件进行生产试制,研究不同增碳工艺下铸件的组织性能及外观品质。试验结果表明：在增碳剂增碳的工艺下,试块石墨球更细小、圆整,抗球化衰退、抗孕育衰退能力更强。采用生铁增碳工艺时铸件由于产生的缩孔、缩松缺陷过多,无法焊补而报废。在报废滑枕铸件不同壁厚位置取样,发现铸件不同壁厚处石墨形态与数目主要受冷却速度影响,在厚壁筋板处布置冷铁可以改善石墨形态,增加石墨球数目；薄壁处未布置冷铁,石墨形态差,数目少；油孔部位石墨球数目少,石墨形态变异严重,铸件未产生明显收缩缺陷。通过扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱仪(EDX)分析,发现在无晶体增碳剂情况下,石墨核心主要是稀土氧化物,少量石墨核心为硫化物、碳化物。在电炉熔炼球铁工艺下,铁液纯净,利用Mg、RE中和铁液中的反球化元素效果不明显,球化、孕育处理过程中易造成Mg、RE的残留量过高,容易与基体中偏聚的Sb、Cu等合金元素形成的白色第二相,破坏奥氏体壳稳定性,引起石墨变异。