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电机壳体工艺分析及水套芯的造型工艺问题

2017-10-14 08:29:12
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  电机壳体的复杂外型和中空水腔,使得产品的铸造难度变大。消失模铸造在面对复杂外型的铸件上有很大优势,但是这种铸造工艺无法获得电机壳体的水腔;砂型铸造成本低廉,可以方便的中空的水腔,但是难以通过简单的模具壳体的外型。如果能够将两种铸造工艺做出的结合,就可以发挥两种工艺的优势,达到批量生产电机壳体零件的目的。目前国内对这两种铸造工艺结合的研究还比较少,两种铸造方式结合的工艺还缺乏系统的理论和经验。对于这种生产工艺,适当的采用CAE分析来确定合理方案,避免了由于缺少理论支持的反复试验,可以对组合铸造工艺起到良好的指导作用。
  现代化的机械行业竞争日趋加大,如何增强企业自身竞争力,创新变的越来越重要。新产品投放市场的速度不断缩短,这就要求整个产品的流程不断进化。产品图纸-模具制造-浇铸铸件-毛坯-成品。  可以看到,产品三维造型要与加工后成品一致,   步就是确定铸造工艺。在铸件生产中,好的工艺可以   大程度满足产品设计者使用要求,反之,一个不好的工艺设计,即便是使用了   的设备,可也没法生产出合乎使用要求的产品。
  一种水冷电机壳体的消失模铸造与砂型铸造组合的工艺方式,即采用EPS来发泡形成电机壳体的外型和浇注系统,将泡沫模样进行粘接,与采用铬矿砂制成的水套芯装配,将装配后的泡沫和水套芯整体浸涂,烘干后使用海砂进行雨淋式充填和震实,之后在对砂箱抽取负压的情况下浇铸铁水,将的毛坯退火后风动落砂,清理,磷化后满足设计使用要求的产品。
  GH电机壳体的外型复杂,有出线盒,拨叉孔,变距器安装螺孔,转子安装座,还有一个内循环水腔。要通过铸造的方式一个内腔,需要有一个与水腔形状一致的砂芯(以下称水套芯),该砂芯不与铁水反应,铁水冷却后可以将其震溃水腔形状.使用UG的同步建模并结合布尔运算功能可以方便的原始的水套芯三维模型。
  可见,该水套芯在未放缩水和涂料层的情况下壁厚仅为12mm,放了各种工艺参数后壁厚将   薄,而且整个砂芯不相连,外围进、出水口两个支撑,以自硬树脂砂的强度很难在砂芯生产出来后将其完整搬运,并且,封闭的内腔也无法对浇铸后的铸件内部进行清理,水腔内有残砂将会带来两个问题:
  (1)残砂被冷却水流带到水泵,损坏水泵。
  (2)残砂影响冷却效果,使电机高温过载。
  因此,   先   解决水套芯的造型工艺问题。考虑到产品需要12~的内腔,高度为90mm,依靠自硬砂自身强度是很难单独搬运组芯,并且铸件浇铸后也需要清砂,所以,可以考虑在产品周围增加部分工艺孔,待产品加工完毕后再用冷冻的碗型塞堵上,这是一种在铸造行业中较为常用的工艺。工艺孔可以在铸件冷却后方便的使用工具从孔内将内腔的砂子清理干净。同时,由于水套芯在进、出水孔的部位断开,整体强度很低,为了增加强度,可以考虑在水孔处布置芯骨以增加整体强度。在确定了装机部位不会干涉后,在产品周围增加了6个X38和1个X21的工艺孔,并在进、出水孔处增加了一根X10的芯骨。
  虽然解决了电机壳体内腔的清砂问题,砂芯断开部位也增加了芯骨,但是由于砂芯太薄,芯骨只能布置在进、出水孔,如果把水套芯看做一个近似的回转体的话,芯骨只起到了的抗拒径向力的作用,而无法阻止来之轴向力对砂芯的拉裂,因此,要想   好的保护好水套芯,芯骨的位置还需要改动。
  在不   换型砂的情况下,想要加强水套芯的强度,   解决环状砂芯存在缺口的问题,一个完整的环就可以使得砂芯的整体强度提升,不至于在搬运过程中拉裂,所以,可以考虑结合上文增加的清砂孔,在水套芯外侧增加一个完整的环状芯头,环状芯头与内芯通过圆芯头与清砂孔还有进、出水孔相连,这样,内芯与环状芯头就有9个支撑柱相连,内芯的缺口造成砂芯受到剪力拉裂的情况也在支撑柱的作用下改进。由于环状芯头与内芯一起组成水套芯,需要一起制芯,为了节约用砂,也为了减轻砂芯重量,环状芯头直径选用与工艺孔直径一致即可。但由于GH电机壳体带有出线盒,X38的环状芯头部分形状与出线盒干涉,为了避让出线盒,可以将附近的一段砂芯直径变小,但是由于需要避开出线盒足够的位置以便组装泡沫和砂芯,出线盒附近的一段砂芯直径只能做到X10左右,如此大小的砂芯将成为整个环状芯头   薄弱的地方,砂芯搬运的时候也容易拉裂。而CIO尺寸大小的钢筋确可以满足整个水套芯对于刚度和抗拉强度的需求,所以,在出现盒附近布置一段芯骨,可以解决让位问题。


电机壳体工艺分析及水套芯的造型工艺问题由光明机械编辑整理。

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