1箱體結構設計及蝸輪箱體鑄造工藝分析摘要：大型蝸輪箱體鑄件結構復雜，大量使用型芯做出型腔和型體。分析了型芯的設置與裝配特點，改進型芯的成分，完善裝配與支撐方式，選擇合理的工藝參數(shù)，保證了鑄件的質量和形位公差等要求。關鍵詞：蝸輪箱體；型芯；工藝設計BoxStructureDesignandWormCaseCastingProcessAnalysisAbstract：Wormcastingslargeboxcomplexstructure，theextensiveuse0fcoreandcavitymakingbodyAnalysisofthecoreconfigurationandassemblyfeatures，improvedcoreelements，improveassemblyandsupport，choosereasonableparameters，andensurethequalityofcastingsandgeometricaltolerancerequirements，andsoonKeywords：Wormboxes；Core；ProcessDesign蝸輪箱是高效濃縮機上的大型傳動結構件，外銷產(chǎn)品。蝸輪箱體為鑄鋼件，形狀不完全對稱，結構復雜，尺寸大，壁厚不均：蝸桿孔體與主體結合處形成一半“凹”型空腔，型芯設置困難：端面法蘭與中間凹平面為過渡連接板體，內(nèi)部結構形位公差小，鑄造過程不好掌握，鑄件質量難以保證。通過對蝸輪箱體的結構和鑄造工藝進行分析，找出鑄件質量的主要影響因素，采用非常規(guī)的型芯定位與支撐方法，配合有效的工藝設計，保證了蝸輪箱體鑄件的質量和技術要求。l鑄件的結構特點與工藝分析1l箱體的主要功能(1)支承并包容各種傳動零件，如齒輪、軸、軸承等，使它們能夠保持正常的運動關系和運動精度。箱體還可以儲存潤滑劑，實現(xiàn)各種運動零件的潤滑。(2)安全保護和密封作用，使箱體內(nèi)的零件不受外界環(huán)境的影響，又保護機器操作者的人生安全，并有一定的隔振、隔熱和隔音作用。(3)使機器各部分分別由獨立的箱體組成，各成單元，便于加工、裝配、調(diào)整和修理。(4)改善機器造型，協(xié)調(diào)機器各部分比例，使整機造型美觀。12箱體的分類2按箱體的功能可分為：(1)傳動箱體，如減速器、汽車變速箱及機床住軸箱等的箱體，主要功能是包容和支承各傳動件及其支承零件，這類箱體要求有密封性、強度和剛度。(2)泵體和閥體，如齒輪泵的泵體，各種液壓閥的閥體，主要功能是改變液體流動方向、流量大小或改變液體壓力。這類箱體除有對前一類箱體的要求外，還要求能承受箱體內(nèi)液體的壓力。(3)支架箱體，如機床的支座、立柱等箱體零件，要求有一定的強度、剛度和精度，這類箱體設計時要特別注意剛度和外觀造型。按箱體的制造方法分，主要有：(1)鑄造箱體，常用的材料是鑄鐵，有時也用鑄鋼、鑄鋁合金和鑄銅等。鑄鐵箱體的特點是結構形狀可以較復雜，有較好的吸振性和機加工性能，常用于成批生產(chǎn)的中小型箱體。(2)焊接箱體，由鋼板、型鋼或鑄鋼件焊接而成，結構要求較簡單，生產(chǎn)周期較短。焊接箱體適用于單件小批量生產(chǎn)，尤其是大件箱體，采用焊接件可人大降低成本。(3)其它箱體，如沖壓和注塑箱體，適用于大批量生產(chǎn)的小型、輕載和結構形狀簡單的箱體。13設計的主要問題和設計要求箱體設計首先要考慮箱體內(nèi)零件的布置及與箱體外部零件的關系，如車床按兩頂尖要求等高，確定箱體的形狀和尺寸，此外還應考慮以下問題：(1)滿足強度和剛度要求。對受力很大的箱體零件，滿足強度是一個重要問題。但對于大多數(shù)箱體，評定性能的主要指標是剛度，因為箱體的剛度不僅影響傳動零件的正常工作，而且還影響部件的工作精度。(2)散熱性能和熱變形問題。箱體內(nèi)零件摩擦發(fā)熱使?jié)櫥驼扯茸兓?，影響其潤滑性能：溫度升高使箱體產(chǎn)生熱變形，尤其是溫度不均勻分布的熱變形和熱應力，對箱體的精度和強度有很大的影響。(3)結構設計合理。如支點的安排、筋的布置、開孔位置和連接結構的設計等均要有利于提高箱體的強度和剛度。(4)工藝性好。包括毛坯制造、機械加工及熱處理、裝配調(diào)整、安裝固定、吊裝3運輸、維護修理等各方面的工藝性。(5)造型好、質量小。設計不同的箱體對以上的要求可能有所側重。14箱體結構設計箱體的形狀和尺寸常由箱體內(nèi)部零件及內(nèi)部零件問的相互關系來決定，決定箱體結構尺寸和外觀造型的這一設計方法稱為“結構包容法”，當然還應考慮外部有關零件對箱體形狀和尺寸的要求。箱體壁厚的設計多采用類比法，對同類產(chǎn)品進行比較，參照設計者的經(jīng)驗或設計手冊等資料提供的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定壁厚、筋板和凸臺等的布置和結構參數(shù)。對于重要的箱體，可用計算機的有限元法計算箱體的剛度和強度，或用模型和實物進行應力或應變的測定，直接取得數(shù)掘或作為計算結果的校核手段。箱體的毛坯、材料及熱處理(1)箱體的毛坯：選用鑄造毛坯或焊接毛坯，應根據(jù)具體條件進行全面分析決定。鑄造容易鑄造出結構復雜的箱體毛坯，焊接箱體允許有薄壁和大平面，而鑄造卻較困難實現(xiàn)薄壁和大平面。焊接箱體一般比鑄造箱體輕，鑄造箱體的熱影響變形小，吸振能力較強，也容易獲得較好的結構剛度。(2)箱體的材料和熱處理鑄鐵多數(shù)箱體的材料為鑄鐵，鑄鐵流動性好，收縮較小，容易獲得形狀和結構復雜的箱體。鑄鐵的阻尼作用強，動態(tài)剛性和機加工性能好，價格適度。加入合金元素還可以提高耐磨性。具體牌號查閱有關手冊。鑄造鋁合金用于要求減小質量且載荷不太大的箱體。多數(shù)可通過熱處理進行強化，有足夠的強度和較好的塑性。鋼材鑄鋼有一定的強度，良好的塑性和韌性，較好的導熱性和焊接性，機加工性能也較好，但鑄造時容易氧化與熱裂。箱體也可以用低碳鋼板和型鋼焊接而成。箱體的熱處理：4鑄造或箱體毛坯中的剩余應力使箱體產(chǎn)生變形，為了保證箱體加工后精度的穩(wěn)定性，對箱體毛坯或粗加工后要用熱處理方法消除剩余應力，減少變形。常用的熱處理措施有以下三類：A)熱時效。鑄件在500600度下退火，可以大幅度地降低或消除鑄造箱體中的剩余應力。B)熱沖擊時效。將鑄件快速加熱，利用其產(chǎn)生的熱應力與鑄造剩余應力疊加，使原有剩余應力松弛。c)自然時效。自然時效和振動時效可以提高鑄件的松弛剛性，使鑄件的尺寸精度穩(wěn)定。15箱體結構參數(shù)的選擇(1)壁厚鑄鐵、鑄鋼和其它材料箱體的壁厚可以從手冊中選取，公式為：N=(2L+B+H)3000(mm)式中L鑄件長度(mm)，L、B、H中，L為最大值；B鑄件寬度(m)；H鑄件高度(mm)；(2)加強筋為改善箱體的剛度，尤其是箱體壁厚的剛度，常在箱壁上增設加強筋，若箱體中有中問短軸或中間支承時，常設置橫向筋板。筋板的高度H不應超過壁厚t的(34)倍，超過此值對提高剛度無明顯效果。(3)孔和凸臺箱體內(nèi)壁和外壁上位于同一軸線t的孔，從機加工角度要求，單件小批量生產(chǎn)時，應盡可能使孔的質量相等；成批大量生產(chǎn)時，外壁上的孔應大于內(nèi)壁上的孔徑，這有利于刀具進入和退出。箱體壁上的開孔會降低箱體的剛度，實驗證明，剛度的降低程度與