轴壳体铸造设计

轴壳体铸造工艺设计

一.设计的背景

轴壳体起固定和保护轴正常工作，并使其在工作过程中不漏油的作用，每年我们国家需要数千万个轴和轴壳体，壳体结构需要严格的密封和高强度，耐磨性，耐腐蚀性。在其保护零件损坏之前一般要求其质量完好，保证机器正常运行。

轴壳体用砂型铸造方法生产，其铸造工艺过程，造型材料，铸造合金，浇注系统等都会影响壳体质量。为保证壳体质量，所以必须极好的运用并掌握铸造工艺过程，努力开发新材料，适应现代化农业生产。

二. 铸造工艺方案的确定

1.轴壳体的生产条件及技术要求

（1）产品生产性质——中小批量生产

（2）零件材质——HT250

（3）轴壳体的外形轮廓尺寸为552×410×316mm，主要壁厚12mm，最大壁厚30mm，为一中小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。

2．轴壳体结构的铸造工艺性

零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。审查、分析应考虑如下几个方面：（1）铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。（2）铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷。

（3）铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。

（4）壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。

（5）利于补缩和实现顺序凝固。

（6）防止铸件翘曲变形。

（7）避免浇注位置上有水平的大平面结构。

对于轴壳体的铸造工艺性审查、分析如下：

轴壳体的轮廓尺寸为552×410×316mm。砂型铸造条件下该轮廓尺寸允许的最小壁厚。

查表得：最小允许壁厚为3～4 mm。而轴壳体的最小壁厚为10mm。符合要求。

3.造型、造芯的方法选择

（1）铸造方法的选择

轴壳体的轮廓尺寸为552×410×316mm，铸件尺寸不太大，属于中小型零件。零件形状比较复杂，但壁厚比较均匀，故毛坯生产方法为砂型铸造，砂型类型为湿砂。

（2）造型、造芯方法的选择

选择造型方法为手工造型，具体为两箱造型；造芯方法为手工芯盒造芯。两箱造型示意图见下图；

4．浇注位置及分型面

1．铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。确定浇注位置

是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。

确定浇注位置应注意以下原则：

（1.铸件的重要部分应尽量置于下部

（2.重要加工面应朝下或直立状态

（3.使铸件的答平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷

（4.应保证铸件能充满

（5.应有利于铸件的补缩

(6.避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验

考虑到砂芯安放固定与排气、起模、充型等，选择将浇注位置确定为轴壳体底部。

2．分型面的确定

分型面是指两半铸型相互接触的表面。分型面的优劣在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。

分型面确定为输出轴壳体底部，以便顺利起模、下芯、充型，及铸造出质量和强度高的铸件。

5．砂箱中铸件数目

轴壳体的重量为77kg，"铸件质量"选择51-100kg，查得，"最小吃砂量"分别为"a=50mm，b=70mm，c=90mm，d或e=70mm，f=40mm，g=50mm"，砂箱尺寸为987.5mm （砂箱尺寸=（A+B）/2=（1030+945）/2=987.5mm， A、B分别为砂箱内框长宽及宽度）。铸件本身的尺寸为552×410×317mm，因此在"915mm"的砂箱中只能放置一个铸件。

三．铸造工艺参数及砂芯设计

1. 工艺设计参数

铸造工艺设计参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据，这些工艺数据一般都与模样及芯盒尺寸有关，及与铸件的精度有密切关系，同时也与造型、制芯、下芯及合箱的工艺过程有关。这些工艺数据主要是指加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔、型芯头尺寸、铸造圆角等。工艺参数选取的准确、合适，才能保证铸件尺寸精确，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生产率，降低成本。

（1）铸件尺寸公差

铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许的极限尺寸之差。在两个允许极限尺寸之内，铸件可满足机械加工，装配，和使用要求。

轴壳体为砂型铸造手工造型中小批量生产，查表得：

轴壳体的尺寸公差为CT13～15级，取CT13级。

轴壳体的轮廓尺寸为552×410×316mm，查表得：

（2）机械加工余量

机械加工余量是铸件为了保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，

即在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。轴壳体为砂型铸造手工造型中小批量生产，查表得：

轴壳体的加工余量为H级。

轴壳体的轮廓尺寸为552×410×316mm，查表得：

轴壳体加工余量数值为4-6mm，根据具体尺寸选取。参考图如下图

（3）铸造收缩率

铸造收缩率又称铸件线收缩率，用模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示：ε=[（L1-L2）/L1]*100％

ε—铸造收缩率

L1—模样长度

L2—铸件长度

查表得：受阻收缩率为0.8-1.0％，自由收缩率为0.9-1.1%。

（4）起模斜度

为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个斜度，称为起模斜度。起模斜度应在铸件上没有结构斜度的，垂直于分型面的表面上应用。

初步设计的起模斜度如下：

轴壳体为一较复杂铸件，其本身就有斜度，部分铸孔需要起模斜度。

Φ120，h=50, а=5°

Φ100，h=25，а=7°

Φ90，h=12, а=7°

Φ50，h=60, а=7°

Φ46，h=49, а=7°

但有具体技术条件知道允许的拔模斜度为1-2°，所以均取拔模斜度为2°。如下图