h200變速器殼體鑄造工藝設(shè)計

減速是重型商用車的重要組成部分之一。目前，作者生產(chǎn)的減速殼體是新改進減速體系的重要組成部分。該變速器殼體呈桶狀結(jié)構(gòu),由于形體較大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,壁厚較薄,而且以往無類似鑄件生產(chǎn)經(jīng)驗,故確定鑄造工藝存在著較大的難度。為確保新變速箱的成功,對該鑄件進行了全面分析和工藝開發(fā)。1輪廓尺寸、配比圖1為變速器殼體的基本結(jié)構(gòu)簡圖。鑄件材料牌號為HT200,單件質(zhì)量約85kg,輪廓尺寸525mm×565mm×385mm,基本壁厚8mm,公差控制在0~2mm范圍內(nèi)。一個觀察窗口,內(nèi)腔被隔墻分為兩部分,一端短,另一端較長,中間有3個軸孔和2個過油窗孔,對角各有一個惰輪軸凸臺。2全球工藝設(shè)計為保證工藝開發(fā)的成功,采取的方法是:先進行試制,再根據(jù)試制情況,優(yōu)化改進工藝,確定最終工藝方案。2.1試驗工藝的選擇2.1.1砂箱及分型面根據(jù)工廠實際情況和該鑄件的結(jié)構(gòu)特點,利用1500×1100×400/400砂箱,HWS靜壓線機器造型,采用水平分型,濕砂型鑄造,分型面選擇在3個軸孔所在水平面,考慮該鑄件形體尺寸大小和生產(chǎn)效率,2件/箱。2.1.2澆注方式對芯體砂芯的影響由于該鑄件尺寸較大,內(nèi)腔形成的砂芯形體也較大,人工搬運下芯費時費力且不容易定位,只能采用組芯方式下芯。如采用水玻璃砂芯組合,其強度偏低,表面易脫落芯砂,造成鑄件缺陷而報廢;故兩個較大的砂芯選用冷芯,兩個惰輪軸凸臺砂芯選用覆膜砂芯。用卡斯汀熱芯機制作。2.1.3人工下芯砂芯由于砂芯較大較重,總質(zhì)量近100kg,人工下芯不現(xiàn)實,且效率低,同時考慮到發(fā)揮靜壓線下芯機的效能,4個砂芯采用熱芯粘合后與大芯用螺栓組合。2.1.4組芯后防菌劑浸涂考慮到選擇組芯方案制作砂芯和減少鑄件粘砂缺陷,組芯后采用水基涂料整體浸涂,這樣需制作包括專用浸涂吊具、組芯胎具和下芯機用胎具、上下模板和#1、#2、#3、#4芯盒各1套工裝。2.2在試驗工藝設(shè)計過程中，技術(shù)要點2.2.1下芯端表面砂芯安裝(1)考慮到砂芯過重,#1芯、#2芯需掏空減重。(2)因砂芯芯頭隨產(chǎn)品形狀不易定位和下芯,故兩端芯頭下部分設(shè)計呈梯形,為防止擠砂,增加集砂槽。(3)為防止合箱時壓壞砂型,上型增加防壓砂環(huán)和間隙;間隙增加后,為防止鐵液泄漏,增加壓砂槽。(4)在砂芯上留出組芯螺栓位置和吊具夾緊槽。(5)考慮到#3、#4芯粘合可能出錯,定位芯頭進行防錯設(shè)計。2.2.2澆注速度不足由于砂芯采用樹脂砂制作,在高溫下發(fā)氣量較大,同時為防止產(chǎn)生冷隔和澆不足缺陷,澆注速度較快,型腔內(nèi)的氣體也不容易及時排出,容易造成氣孔缺陷;為解決排氣問題,在鑄件上型頂端部位均勻設(shè)置9個出氣針,砂芯芯頭兩端各設(shè)置3個出氣針,合箱前必須確保扎穿。2.2.3其他因為鑄件面積較大,易產(chǎn)生粘砂缺陷,所以在合箱前用醇基涂料對型腔進行噴涂,要求噴涂均勻。2.3灌溉系統(tǒng)的設(shè)計2.3.1工藝治理信托g(shù)S為壁厚系數(shù),取1.85;G為型內(nèi)金屬總質(zhì)量,按鑄件質(zhì)量/工藝出品率計算,工藝出品率一般取85%,G=(85kg×2)/85%=200kg;2.3.2計算結(jié)果分析μ為總流量損耗數(shù),取0.32;Hp為平均靜壓頭高度;G為流經(jīng)F阻截面的金屬液總質(zhì)量,取85×2=170kg;上箱高度H=40cm,鑄件高度C=38.5cm;根據(jù)水力學(xué)公式計算所得數(shù)據(jù)與實際應(yīng)用有一定差距,為保險起見,∑F阻=F阻×1.2=13.22cm2。要求澆注系統(tǒng)澆注平穩(wěn)和有一定擋渣功能,采用先封閉后開放的澆注系統(tǒng),最小阻流截面是橫澆道截面,F橫=∑F阻,取33×40mm2=13.2cm2。2.3.3直澆口直徑計算因該澆注系統(tǒng)擋渣能力有限,故考慮增加過濾網(wǎng)加強濾渣能力。整個澆注系統(tǒng)按半封閉半開放結(jié)構(gòu)設(shè)計,為使鐵液平穩(wěn)進入型腔,內(nèi)澆口數(shù)量各取4個,F直:F橫:F網(wǎng):∑F內(nèi)=1.1:0.75:4.5:1,則F直=1.1/0.75×F橫=19.4cm2,直澆口直徑為4.9cm(取標準直澆口φ50mm)。F網(wǎng)=4.5/0.75×F橫=79.3cm2,取240×32mm2;∑F內(nèi)=1/0.75×F橫=17.62cm2,截面取26/30×8mm2。過濾網(wǎng)選用纖維過濾網(wǎng),60×150cm2,安放位置及澆注系統(tǒng)布置參見圖3。2.4研磨工藝的控制2.4.1澆注溫度和時間的確定由于該產(chǎn)品基本壁厚較薄,充型時間為26.2s,為防止產(chǎn)生鑄件冷隔和澆不足缺陷,所以要求澆注溫度必須控制在1370~1420℃,澆注時間控制在30s內(nèi)。2.4.2wcn,wb小根據(jù)HT200的國家標準及該產(chǎn)品的技術(shù)要求,嚴格控制化學(xué)成分指標為:w(C)3.1%~3.5%,w(Si)1.6%~2.0%,w(Mn)0.7%~1.0%,w(S)≤0.12%,w(P)≤0.12%。抗拉強度≥200MPa,硬度170~220HB,滲碳體體積分數(shù)≤3%。2.5成的樣品的制備根據(jù)試制工藝方案進行試生產(chǎn),經(jīng)過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),該產(chǎn)品的廢品率較高,達15%以上,其中氣孔造成的廢品占80%以上。對試制工藝方案進行分析,發(fā)現(xiàn)該工藝的排氣針雖然足夠多,也位于產(chǎn)品最高處,但鑄件的結(jié)構(gòu)造成了該工藝存在一個較大弊端,就是砂芯發(fā)氣及型腔氣體容易堆積,且最高端靠近澆注系統(tǒng),不利于氣體有效流動并及時排出,不能及時排出的氣體進入鐵液形成侵入性氣孔。2.6型常用的出氣針放置根據(jù)上述分析,優(yōu)化并改進該工