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变速箱体砂型铸造设计论文变速箱体砂型铸造设计the design of gearbox sand casting作者：12041304 赫东海12041307 李青阳12041312 马星星12041313 欧徽川12041321 张怀成12041328 赵宣宣12041330 冯海燕12043224 鲍 蕊引言在当今世界汽车发达的当下，出色的变速箱无疑是为汽车增光添彩。时下的变速箱多为铸造生产，而如何生产出符合需求的高质量变速箱则是由多方面因素共同决定的，本文重在讲变速箱的铸造生产过程，以及实际所需的应用。摘要铸造在实际成产中有着广泛的应用，其中汽车中的重要部件变速箱便出于此种工艺。在工艺设计方面，根据产品结构与合金特性，设计确定造型工艺，计算确定浇注系数，冒口系统与冷铁；在生产方面，严格控制型砂性能，造型质量，原材料质量等因素，从而保证变速箱体符合生产要求。关键词铸造、变速箱体、工艺设计abstratcasting has been widely used in the production of the actual costs.thegearboxs,an important part in the car,can be gotton fromsuch technology.in the design process,according to the products structure and alloy, we can design and determine the molding process, casting coefficient, riser systems and cold iron; in terms of production, we should strictly control the performance of sand, the quality of model and raw materials and so on, so as to ensure the transmission body in line with production requirements.keywordcasting, gearbox, process design正文1、 砂型铸造特点1. 可以制造形状复杂的毛坯或零件。2. 加工余量小，金属利用率高。3. 适应力强，应用面广，用于制造常用金属及合金的铸铁件。4. 铸件的成本低。5. 铸件的晶粒较粗大，组织疏松，常存在气孔、夹渣等铸造缺陷，机械性能比锻件差。6. 铸造生产工序多，铸件质量不够稳定，废品率较高。7. 铸件表面较粗糙，多用于制造毛坯。二、变速箱体1.简介变速箱是汽车传动系统中最主要的部件之一，是汽车的基础零件之一，属于平面型（非回转体型）薄壁壳体零件，尺寸较大，结构复杂，它把变速箱中的轴和齿轮等有关零件和机构联接为一整体，使这些零件和机构保持正确的相对位置，以便其上各个机构和零件能正确、协调一致地工作。变速箱体的加工质量直接影响变速器的装配质量，进而影响汽车的使用性能和寿命。对于学驾驶汽车的人来说，百分之六十以上是在学如何操作变速箱。2.功能作用1) 改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利（功率较高二油耗较低）的情况下工作2) 在发动机旋转方向不变的情况下，使汽车能倒退行驶3) 利用空档，中断动力传递，以及发动机能够起动、变速，并便于变速器换挡或进行动力输出3.性能要求1) 便于制造、使用及维修2) 质量较轻、尺寸紧凑3) 具有良好的动力性和积极性指标4) 具有较高的传动效率5) 操纵轻便，工作可靠，噪声小4.组织结构一般变速箱的基本结构是由壳体、传动部分和操纵部分组成。1) 壳体：壳体是基准件，用以安装支承变速器全部零件及存放润滑油。其上有安装轴承的精确镗孔。变速器承受变载荷，所以壳体应有足够的刚度，内壁有加强筋，形状复杂，多为铸件。2) 传动部分：传动部分是指齿轮、轴、轴承等传动件。轴的尺寸通过强度、刚度计算确定。轴与齿轮多为花键联接（对中性好，能可靠传递动力，挤压压力小等）。轴的花键部分和放轴承处经表面淬火处理。轴多用滚动轴承支承，润滑简单，效率高、径向间隙小，轴向定位可靠3) 操纵部分：操纵部分主要零件位于变速器盖内。为便于安装，传动部分和操控部分常做成剖分式，箱盖与壳体用螺栓联接并可靠定位。壳体上有加油、放油口，油面检查尺口，还应考虑散热。三、下面以投入生产的变速箱为例1.铸造材料：ht200 （ht200是灰铸铁的牌号，ht代表灰口铸铁,ht是灰色铸铁汉语拼音的缩写，灰铸铁ht200表试样的最低抗拉强度200mpa）2.化学成分：c:3.13.5% si:1.82.1%（wc+si=5.9%，近共晶）3.铸造性能：流动性（合金的充型能力）：浇注温度：1300度螺旋形浇注螺旋线长度1300mm收缩率/%：液态收缩率：3.5固态收缩率/%：3.34.2总体收缩率/%：6.97.8 以上两个方面均优于其他铁合金，所以此种材料的铸造性能最优。4.力学性能：较高强度铸铁，基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也好。适应变速箱的力学性能要求。5.工艺设计：平均壁厚25mm，最薄壁厚15mm，最厚壁厚45mm变速箱铸件图如下图1由构件结构知，变速箱体分箱盖和箱座，铸造时也两个部件分开来铸：1）.浇注位置和分型面的选择：由于箱体结构的特点，可将箱盖与箱座的结合面作为分型面，此面形状等要求较高，所以应该将此平面作为重要加工面，如图2. 图2图32） 造型方法的选择：由于箱盖结构的特点，可将与底座结合面作为分型面，采用两箱造型，并将此面作为底面，将整个箱盖体置于上箱，这样可保证重要工作面的成型；对于箱座，同样将与箱盖结合面作为分型面置于箱底，另外，由于箱底是平面，且有沿，为了便于取模，同样应该作为分型面，所以箱底座应该采用三箱造型。3） 芯模的选择：合理安排芯模是构件成型质量的关键。构件中较大的孔可用铸造的方法铸出，并以放置芯模的方法得出，如图2中，芯2，芯4，图3中，芯2，芯3, 芯4, 芯5；为了使内部形状完整，内表面光洁，安排内置定位型芯，如图2中芯3，图3中芯1。变速箱座座底的分型面，由于有结构要求，所以放置以芯模便于充型，如图2 芯1。图5 图6 4） 浇注系统：为了保证铁水均匀平稳的注入型腔，采用了低注半封闭式浇注系统，即f横f直f内，由于f横f直，故对铸型的冲刷力小，f直f内，有利于浮渣。内浇口有四个，均匀分布，能使铁水迅速平稳的充满型腔。5） 排气系统：由于浇注时发气量大，如不能及时排出，铸件极易产生气孔，铸不成等缺陷。措施是多扎排气孔，多设排气冒口。从心头部位扎排气孔，排气孔数量和尺寸与砂型一样。下箱心头座要横挖出排气道，在气道上扎排气孔透过下箱。为使浇注时型腔气体顺利排出，箱座上面设四个冒口。箱盖的凸台上边设排气冒口。如图5，图6。6） 浇注：由于浇注时铁水冷却速度较快，所以铁水浇注温度要适当提高，一般控制在1380度为佳。浇注的一开始要快，并及时点火引气，使型心中的气体顺利排出。当即将要浇注满时要收流，以利排气和补缩。5、外形设计1） 壁厚合理。壁厚=（2*铸件长度+铸件宽度+铸件高度）/3000（mm）2） 加强筋。为改善箱体的刚度，尤其是箱体壁厚的刚度，常在箱壁上增设加强筋，若箱体中有中间短轴或中间支承时，常设置横向筋板。筋板的高度不应超过壁厚的（3-4）倍，超过此值对提高刚度无明显效果。3） 孔和凸台箱体内壁和外壁上位于同一轴线上的孔，从机加工角度要求，单件小批量生产时，应尽可能使孔的质量相等；成批大量生产时，外壁上的孔应大于内壁上的孔径，这有利于刀具的进入和退出。在箱壁上与孔中心垂直的端面处附加凸台，可以增加箱体局部的刚度，同时可以减少加工面。4） 连接和固定箱体连接处的刚度主要是结合面的变形和位移，它包括结合面的接触变形，连接螺钉的变形和连接部位的局部变形，为了保证连接刚度，应注意以下几个方面的问题：重要结合面表面粗糙度ra应不大于3.2um，接触表面粗糙度值越小，则接触刚度越好。合理选择连接螺钉的直径的数量，保证结合面的预紧力。为了保证结合面之间的压强，又不使螺钉直径太大，结合面的实际接触面积在允许范围内尽可能减小。合理设计联结部位的结构。总结综上为变速箱铸造生产的全部过程，要想生产高质量的汽车，变速箱作为其中的重要部件，当然有着不可磨灭的作用，这就要求变速箱在实际生产过程中的各个环节都要严格把关，无论是在设计还是在实际操作生产中，都应保证生产质量，才能生产出国际一流水平的汽车。参考文献1 李益民，金卫东.机械制造技术.机械工业出版社，2013：th16/3432 中国机械工程学会铸造分会.铸造手册 第五卷，铸造工艺，3版.机械工业出版社，2011：tg2-62/05-3/53 陈宏钧.机械加工工艺设计员手册.机械工业出版社，2009：tg506/354 李凯岭.机械制造工艺学.清华大学出版社，2014：th16/3875 刘云，许音，杨晶.机械加工工艺基础.国防工业出