机器人用箱体类铸件铸造工艺方法研究.pdf

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1、生产技术ProductionTechniques机器人用箱体类铸件铸造工艺方法研究李朝东，李栋(宁夏共享模具有限公司，宁夏银川750021)摘要：以一种焊接机器人用变位机箱体为例，介绍了箱体类铸件的铸造工艺设计方案，并通过CAE模拟技术，对工艺进行优化，解决此类铸件出品率低、生产过程品质不稳定等问题。关键词：箱体类铸件；铸造工艺；CAE模拟中图分类号：TG244；文献标识码：B；文章编号：1006—9658(2017)02—0050—03DOI：l0．3969／j．issn．1006—9658．2017．02．016l产品信息I．I产品基本信息本公司生产的焊接机器人用变位机箱体，结

2、构形状复杂，铸件尺寸要求严格，主体壁厚小，打孔、加工位置多，为典型的薄壁、复杂箱体类铸件，铸件基本参数如表1所示。表1变位机箱体基本参数最大壁最小壁名称材质质量／kg长／mm宽／ram高／ram厚／ram箱体QT450—101326504303303llO铸件壁厚差距大，方门、凸台多，结构复杂，具体三维模型如图l所示。图1零件二三维图1．2顾客技术条件(1)产品尺寸精度要求为ISO80621994CTl0级，且要求加工面余量+3mm；(2)外观均质，无气孔、缩孔、夹渣、夹砂和褶皱等影响使用的铸造缺陷；(3)产品主要力学性能指标如表2所示。收稿14期：2016—09—09稿件编号：1

3、609—1514作者简介：李朝东(1989一)，男，I：程师．主要从事铸造—r艺设计表2变位机箱体的力学性能指标抗拉强度／NPa屈服强度／MPa伸长率／％硬度／HBW≥450≥310≥10160～2102工艺设计2．1铸造工艺方案针对该铸件质量小、壁薄、加工打孑L位置多的特点，T艺设计中采取冷铁与补缩冒口相配合的方案，并通过CAE充型凝同模拟技术进行优化，以达到提高工艺出品率、生产效率和降低成本的目的。2．1．1浇注位置和分型面选择考虑铸件轮廓尺寸较大，铸件尺寸要求高以及本公司现有砂箱尺寸，选择一箱一件造型。由于箱体地脚面为加T面，品质要求高，同时为了方便造型、起模，选择地脚面作为

4、浇注位置和分型面，保证铸件主体结构在同一型内，便于尺寸控制和得到高品质的铸件⋯。如图2所示。I羽2分型面选择2．1．2浇注系统设计由于该铸件浇注质量较小，该工艺选用封闭式浇注系统，也可减少铁液的消耗。同时，为了减小铁液对砂芯的冲击，充型平稳和型腔内气体的排出，50oFMT中国铸造装备与技术2／2017ProductionTechniques生产技术选择铁液从型腔底部侧面进流。直浇道横截面积：横浇道横截面积：内浇道横截面积=1：2．5：0．86。如图3所示。冈3浇注系统设计2．1．3冒口、冷铁设计由于该铸件形状结构复杂，打孔位置多，故在T艺设计时进行了通过冷铁激冷和补缩冒口补缩，消除

5、铸造缺陷的两种T艺方案。方案一：由于铸件侧面方台处为加T面，且打孑L多，故采用侧暗冒口进行补缩，以便能够很好的消除缺陷。如图4所示。方案二：在侧面打孔位置处放置冷铁，局部加速凝同，防止铸件在打孑L位置产生缩孔、缩松等铸造缺陷，同时减少冒口的使用，提高出品率。如图5所示。图4丁艺力‘案一冈5I：艺方案二2．2CAE仿真分析针对以上两种工艺方案，采用CAE模拟软件对T艺进行充型凝同模拟，如图6，为设计的浇注中国铸造装备与技术2／2017oIFIVlT51系统充型结果，从充型过程可以看出，铁液浇注整体比较平稳，无喷溅、紊流现象，符合工艺设计的要求。如图7所示，为方案一的凝固结果。由于暗冒

6、口补缩效率低，通过暗冒口补缩铸件时，需要很大的暗冒口，同时在暗冒口根部易产生缩孑L、缩松，增加铸件产生缩松的风险，铸件出品率也较低，增加了生产成本；图8为方案二的凝固结果。从结果可知，通过在打孑L位置放置冷铁，可以完全消除打孑L位置的缩松，保证铸件品质。图6浇注系统充型过程图7方案一凝固结果图8方菜二凝同结果2．3确定生产T艺方案通过对两种工艺方案的对比，本公司采用了j【艺方案二，即能够提高铸件出品率，又能够保证铸件品质，满足顾客规范要求。同时，由于此铸件为薄壁，在上箱面圆筒壁和箱体处放置了大量出气冒口，增加铸件出气面积，防止铸件薄壁处产生浇不足、冷隔等缺陷；在上箱面凸台处，由于在

7、中心位置打孑L，且生产技术ProductionTechniques模数较大，铸件不能够自补缩，因此通过增加补缩冒VI，消除缩松缺陷?如图9，为最终确定的铸造工艺方案，网10为最终T艺方案凝同模拟结果。冈9最终丁艺方案■-·■Ill_■厂]￡-一_

8、图10最终T艺凝同结果2．4熔炼T．艺设计为了减少铸件产生缩松的风险，在用CAE软件模拟和浇注时将铁液的碳当量控制在了4．6～4．7。结合本公司实际情况，铸件的化学成分设计范嗣如表3所示。因该铸件为薄壁件，为避免出现浇不足、