机架和机座-箱体

2019-01-12 16:39 作者:管理员8 来源:未知 浏览: 字号:
10.3箱体
 
    (1)概述
 
    箱体支承并容纳各种零部件,如传动零件、轴和轴承等,使它们能够保持正常的运动关系和运动精度。箱体按其功能大致可分为传动类箱体、机壳类箱体和支架类箱体等。另外,若按箱体的制造方法可分为铸造箱体、焊接箱体以及冲压和注塑箱体等。
 
    (2)设计要求
 
    箱体的设计应该满足以下几种要求。
 
    ①工作要求。箱体应能保证箱内零件的相互位置正确,并能与箱外有关零部件保持准确的相互关系。如车床的主轴箱,应既能保证箱内传动零件的位置,又能保证主轴中心高度、主轴与尾架中心对正。
 
    ②有足够的承载能力。满足强度和刚度要求,具有抗振性和阻尼性能,稳定性好,散热能力满足要求,热变形能控制在要求范围以内。
 
    ③工艺性好.箱体的体积大,结构复杂,加工工序多、时间长,必须考虑毛坯制造、机械加工和热处理、装配、安装固定以及维护修理等的工艺性。对于特大型箱体,加工设备和搬运问题是必须考虑的。
 
    ④造型美观。箱体对机器整体的美观有很大影响,应符合实用、经济、美观三项基本原则。
 
    (3)箱体毛坯选择
 
    选择箱体毛坯应考虑箱体的功能要求,如尺寸、形状、精度、材料、加工方法、造型等要求。
 
    ①铸造毛坯。铸件容易实现复杂的形状,能够大量生产,广泛用于箱体制造.铸铁的铸造性能好,易于切削加工,吸振能力强,为了加大其阻尼性能,可以把铸造的沙芯保留在空腔内,称为封沙结构。一般箱体用灰铸铁;要求耐磨性高时用耐磨铸铁;要求强度高时可以采用球墨铸铁或铸钢箱体;要求尺寸稳定和耐磨的精密仪器,用铸铜合金箱体;要求重量轻的采用铸造铝合金箱体;大量生产的铝合金箱体可以采用压铸。
 
    ②焊接毛坯。与铸造箱体比较,焊接箱体允许有大平面和较薄的箱壁,刚度好,不必制造模型,加工周期短,特别适用于单件或小量生产的大型箱体。箱体毛坯或粗加工后应进行热处理以保证尺寸和形状稳定。
 
    常用的热处理方法如下。
 
    ①人工时效。把铸件加热到500-600℃,保温5-10h退火。
 
    ②自然时效。把铸件粗加工后,长期放在自然环境中至少一年,使剩余应力逐渐松弛,方法简单,效果好,但生产周期长,占地面积大。
 
    ③热冲击时效.将零件快速加热,使其产生的热应力与剩余应力叠加,原有剩余应力松弛。
 
    此外还有振动时效等方法。
 
    (4)结构设计
 
    ①设计方法箱体的结构设计通常采用所谓结构包容法,即根据箱体内部零件尺寸和它们之间的相互关系,采用包容的方法来构造箱体的结构形状及确定其结构尺寸.与此同时,还应考虑外部有关零部件对箱体形状和尺寸的要求,然后从美学的角度进行修正。
 
    ②箱体主要结构参数的选择箱体的一些结构参数,如壁厚、凸台、筋板及孔等对箱体的工作能力、材料消耗、质量及成本影响很大,设计时必须处理好。壁厚、筋板和凸台等的布置和尺寸的确定可采用类比法,对同类产品进行比较,并参照设计手册等资料提供的经验数据及设计者的经验。
 
    a.壁厚对于一般设计,铸造箱体的壁厚t可以参照表10-11选取,表中LN为当量尺寸,用下式计算
 
机架和机座-箱体1

    式中,L为铸件长度;B为铸件宽度;H为铸件高度。在L,B, H中,L为最大值,单位均为mm,

表10-11铸造箱体的壁厚t/mm

   仪器仪表铸造外壳的最小壁厚参考表10-12选取。

表10-12仪器仪表铸造壳体最小厚度t/mm

    b.加强筋为加强箱体的刚度,尤其是箱体壁的刚度,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H不应超过壁厚t的3-4倍,超过此值对提高刚度无明显效果。加强筋的尺寸见表10-13.

表10-13铸造箱体加强筋尺寸

    C.孔和凸台箱体内壁和外壁上位于同一轴线上的孔,从机械加工的角度要求单件小批量生产时,应尽可能使孔的直径相等;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。箱体壁上的开孔会降低箱体的刚度。实验证明,刚度的降低程度与孔的面积大小成正比。在箱壁上与孔中心线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。当凸台直径D与孔径d的比值D/d≤2和凸台高度h与壁厚t的比值h、t≤2时,刚度增加较大;比值大于2以后,效果不明显,如图10-11所示。如因设计需要,凸台高度加大时,为了改善凸台的局部刚度,可在适当位置增设局部加强筋。

图10-11凸台结构

    ③连接和固定箱体连接处的刚度主要表现为结合面的变形和位移,它包括结合面的接触变形;连接零件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。
 
    a.重要结合面表面粗糙度值Ra应不大于3.2um,接触表面粗糙度值越小,则接触刚度越好。
 
    b.合理选择连接螺钉的直径和数量,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。
 
    c.合理设计连接部位的结构,连接部位的结构特点及应用见表10-14。

表10-14连接部位结构特点及应用

 

(责任编辑:laugh521521)
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