箱体结构设计及蜗轮箱体铸造工艺分析

箱体结构设计及蜗轮箱体铸造工艺分析内容摘要：

，最大宽度为 2 462 mm ，净重约 2100kg，材质为 ZG310 ~570，蜗杆孔对中心线的尺寸公差为177。 ，蜗杆孔中心线对蜗轮孔的中心线垂直度要求为。 配 合表面的粗糙度为 Ra6． 3 m ，要 求铸件不得有裂纹、气孔、砂眼等缺陷。 蜗轮箱体的中心部分是回转体结构，蜗 杆 装配孔体与箱体中心轴线垂直并对称配置在两边，中心回转体的环壁结构壁厚不均匀。 蜗杆孔体在箱体厚度方向上靠上部布置，孔体 与 箱体的交接处形成锐角状结构，易产生浇不足、冲砂等缺陷。 蜗 杆装配 体、箱体内腔与外部肋板结构的形成都需要用砂芯做出：尤其 是 蜗杆孔 6 体与主体结合处形成一悬支的半“凹”型空腔，型芯按照常规装配就需要支撑在砂芯上，其定位就会受到砂芯的定位精度影响 ，位置精度难以保证。 型芯的装配精度也影响着蜗轮箱体的 壁 厚均匀以及与中心轴线的公差要求。 对 箱体的分析还可 以看出，箱体是复杂的薄壁壳体结构，壁厚不均，容易产生裂 纹、浇不足等缺陷：而在箱体中心部位的结合面处厚度大，也容易产生缩孔、缩松。 2铸造工艺设计与改进 2． 1浇注系统 蜗轮箱体是大型薄壁壳体零件，为了减少浇不足、冷隔等铸造缺陷，需要提高浇注温度、加大冒口补缩。 提高浇注温度 又增加缩孔、缩松、气孔、夹 渣、裂纹等缺陷的产生。 通常是采用 大 冒口补缩，在箱体底部结合面上设置 4个暗冒口和 2个明冒口，对称分布。 外浇 口设在砂型中心部位，用管通流钢砖将外浇口的金 属液引入 型 腔。 按开放式浇注系统设计，金属液在浇注系统中的流动呈正压、充满状态，保证浇注时的液流小而平稳。 2． 1． l浇道设置 蜗轮箱体基本是对称 回 转体结构，外浇口设在中心部位，采用中间注入和顶部 注 入复合方式。 在中问凹平面处采用中 间注入方式，内浇道用铸管砖做出； 直浇道底部用一块四通流钢砖将金属液向四个方向分配：在箱体上平面法兰处采用顶部注入方式，设置两个内浇道，用三通流钢砖连接。 这样的 布 置方式，有利于顺序凝固与同时凝固相结合，使铸件的厚大部分得到充分补缩，避免 产生缩孔、缩松，减小铸造应力与变形。 为了使金属液能迅速、均匀地充满型腔，浇道断面之比值采用 F 值 ： F 内 =l： 2。 而按照阶梯浇注方式分层设置上 下 内浇道的截面不同，取其比值 F（上） ： F（下） =1：。 根据手册 [1]给出的计算方法，铸钢液面的上升速度 cLLh v N nV G   包 式中： h(c)为铸件在浇注位置的高度 ,mm。 G(L)为铸件质量， kg。 由于浇包个数 N和包孔数 n都取 1，计算出液向上升速度为 21． 2 mm／ s，符合手册中给出的钢液在犁腔中最小允许 上 升速度规定值。 包 孔 直径取 55mm ，计算出浇注时 间 为35． 3 s； 参照铸 钢 件有效浇注时 间 计算公式 [2]，计算出的浇 注时间 为 39． 5 s， 7 计算值 与 实 际浇注时间 相吻合，浇注系统设计合理。 2． 1． 2冒口设计 综合分析箱体铸件的结构特点和浇注要求，该箱体冒 口 的主要作用就是充分补缩，防止铸件的缩孔、缩松及裂纹等缺陷。 按照冒口设计的基本原则和冒口位置的选择原则，根据 有关图表可查出冒口补缩距离。 采用冒口延续度法 (冒口延续度 = 2 0 / 100%LD )，取冒 口 延续度为 35％，按设置 6个等距离冒口计尊，求出冒口区与末端区长度之和为 150mm，与查表得出的数值相一致。 经过分析，确定在中间凹平面位置设置 4 个 大气 压力腰形暗冒口，冒口尺寸长宽高为200 mm 120 mm 260mm，冒口出气孔直径 20mm ，气眼直径 3mm。 当铸件和冒口表层结壳以后，空气通过气眼进入冒口，防止冒 口 处于负压状念，增加冒口剩余压力。 在对称垂直中心线的上法兰面上设置 2个腰形明冒口，冒口尺寸长宽 高为 200mm 120mm 300 mm，使法兰部分能得到充分补缩。 同时在 上 法兰向上设置了 8个出气冒口， 改善浇注时的透气能力。 2． 2造型工艺 采用三箱造型，以上下底面为分型面。 中间凹平面处采用挖砂造型，在上箱中用砂胎形成下凹 平 面， 并用 流钢砖、铸管砖做出浇注系统。 贴近分型面的流钢砖要用铁丝绑扎 固 定。 蜗轮箱体使用了较多的型芯做出复杂内腔、。