变速箱壳体铸造工艺设计.doc

5.3.3 变速箱壳体铸造工艺设计
(1) 生产条件
变速箱壳体铸件材质HT200，铸件质量82kg，外形尺寸552.5mm×513mm×488.2mm，壁厚10~30mm，主要壁厚10mm，如图5.3-9。采用5t／h倒大双热风冲天炉熔炼，铁水出炉温度1400～1450℃；采用Z2140顶箱震实式造型机湿砂型造型，漏模起模，砂箱尺寸900mm×700mmx350mm；采用Z878翻台震实式制芯机，酚醛树脂砂制芯。
(2) 工艺分析
箱体类铸件的收缩率受铁水的化学成分、浇注温度、铸件本身结构特征、铸型的退让性和型芯的退让性等多种因素的影响，尤其是化学成分、浇注温度的影响使得同一种铸件在每一炉次甚至同一炉次的尺寸都有差异。一般灰铁件的收缩率在0.7％～1％之间。

图5.3-9 变速箱壳体

箱体类零件的尺寸精度除受铸件收缩率影响外，还受到错箱、偏芯、变形以及机械加工中的定位误差和机械加工误差的影响。因此，要生产出合格的产品．在复杂形状箱体类铸件铸造模具设计制造中必须采取一系列的工艺措施，选择灵活适当的工艺参数。该铸件可视作由近似长方箱体和喇叭口盘状两部分形状组成。型芯被金属包裹面积较大。喇叭口盘状型芯尺寸较大，为增强型芯的排气和型芯的制造及型芯的装配，把型芯按图5.3-10主视图所示分成两块，在分芯面处开通气槽、在两端芯头处扎通砂型气孔，这样有利于浇注时型芯中的气体排出。
（3）工艺参数计算及工艺措施
根据铸件特点采取中间分型、分芯方式，浇注系统开设在分型面处，采用封闭式。为了提高铸型通气性。在所有最高点处扎φ6mm明出气孔，同时在最高处设一l 00 mm顶部缩颈冒口。既起排气、溢流又起补缩作用。工艺图如图5.3-10所示。
　　1） 工艺参数的计算
浇注时间

式中：t 为浇注时间( s ) ；S 为系数；G 为型内金属液总质量(kg) 。
平均静压力头

式中：为平均静压力头( cm ) ；为作用于内浇道的金属液静压力头( cm ) ；为铸件高度( cm ) 。

图5.3-10 变速箱壳体铸造工艺示意图

平均有效静压力头

式中：为平均有效静压力头( cm )；为系数（直浇道与横浇道、直浇道与内浇道有效截面比）。
内浇道总断面积，

式中：ΣF内为内浇道总断面积( cm2 ) ；F直为直浇道断面积( cm2) ；ΣF横为横浇道总断面积( cm 2) 。
　　2 ）工艺参数的校核
型内液面上升速度
, 符合要求。
最小剩余压力头高度
，符合要求。
式中：hm为最小剩余压力头( cm )； L为液态金属的流程( cm ) ； 为压力角(°) 。
　　3） 工艺措施
外模采用漏模起模形式。顶面机械加工余量取4 mm，底面、侧面机械加工余量取3 mm，拔模斜度取1 mm正拔模斜度，长度方向收缩率取1％。其它方向取0.7％。变速箱壳体机械加工时，以下面大圆盘进行主定位，上部侧面两点进行辅助定位。由于铸件长度方向尺寸较长(约550mm )，同时结构较复杂，需采取一定的工艺措施保证，为此在方法兰背面增加1mm厚度的工艺补正量，以保证在发生1mm以内错箱时法兰强度不受影响。同时对各种塔子按长度方向增加2mm工艺补正量。方法兰连接孔处的槽左右各增加1mm宽度，这样有利于装配。型芯中的各轴承孔机械加工余量双边取6mm。需加工的凸台机械加工余量取5mm。芯头按零件开口处形状随形设计，这样披缝易于清除。上型芯头外模于型芯之间设置0.5mm间隙。
内腔各球形塔子按图纸要求高度，增加圆弧半径，以防止偏移而造成螺孔打穿。因变速箱壳体型芯尺寸较复杂，树脂型芯因蠕变的影响，高度尺寸变化较大，为保证型芯尺寸，在型芯高度方向留2mm磨削余量，待型芯烘干后借助磨芯工装通过磨芯机磨削，保证高度方向尺寸。在大喇叭状上、下型芯尾部分别设计两个平台以利磨削型芯时进行定位，同时利于下箱型芯的定位和防止型芯旋转。在下箱型芯两端的芯头部位分别设置两处空腔．以利于下型芯时由手抬型芯或夹具夹持型芯。生产中发现，方法兰中部常出现裂纹。分析认为，方法兰窗口处收缩阻力大，应力很大，由于清理铸件时锤击方法兰中部，从而引起裂纹出现。当清理铸件时，只锤击方法兰外周，不锤击方法兰中部，裂纹问题基本解决。
（注：此例工艺参数的计算与校核见《铸造手册第5卷、第三章铸造工艺设计中的相关公式》）