箱体类零件的制造与应用

箱体类零件是机器中的骨架，主要用来支撑轴和齿轮（带轮）等，并保证轴和齿轮（带轮）等的正确位置和相互协调运动，如图9－6。常见的有机床床头箱、变速箱、进给箱、溜板箱，及内燃机的缸体、缸盖等。这类零件一般形状复杂，体积较大，具有中空、壁薄的特点，箱体壁上多有尺寸精度和形位公差要求较高的轴承支承孔及各种用于安装定位的螺纹孔、销孔等。毛坯大多用铸造方法成型，有些可用焊接方法成型。

图9－6　发动机壳体

1）工作条件、主要失效形式和性能要求

（1）工作条件　机器上各个部件的重量都是由箱体和支承件承担，因此箱体主要受压应力，部分受拉应力。此外，箱体还要承受各零件工作时的动载作用力及稳定在机架或基础上的紧固力。

（2）主要失效形式　箱体类零件失效形式主要有变形失效、断裂失效、磨损失效及振动过大。变形失效大多是由于箱体零件铸造或热处理工艺不当造成尺寸、形状精度达不到设计要求以及承载力不够而产生过量弹、塑性变形。断裂失效是由于箱体零件的结构设计不合理或铸件工艺不当造成内应力过大而导致某些薄弱部位开裂。磨损失效是由于箱体零件中某些支承部位的硬度不够而造成磨损较快。振动过大多与箱体轴承孔的尺寸、形状精度，磨损及材料本身的吸振性能有关。

（3）性能要求　根据箱体类零件的功能及负荷情况，对其所用材料的性能要求是：足够的强度和刚度、良好的减振性、较高的耐磨性和尺寸稳定性。因其多是铸造毛坯经机械加工成型，故还要求材料具有良好的铸造性能和切削加工性能。

2）材料选择及热处理要求(www.xing528.com)

箱体类零件的首选材料是普通灰口铸铁。因为铸铁的弹性模量高，价格便宜，铸造工艺性能又很好，还有较好的吸振、耐磨、自润滑等优点，因此结构复杂、受力不大、主要承受静载荷的箱体、支承件一般都采用灰口铸铁。例如金属切削机床中的各种箱体、支架。承受较高应力时可选用珠光体基灰口铸铁。汽车和拖拉机的后桥壳体承受的应力较高，还承受一定的冲击载荷，可选用韧性较好的可锻铸铁或球墨铸铁。

如果受力较大，对强度和韧性有较高要求，如轧钢机、大型锻压机的机身、汽轮机机壳等，需选用ZG35Mn、ZG40Mn等铸钢件。因铸钢的铸造性能较差，一般铸钢件壁厚较大，形体笨重。如冲击不大，但要求自重轻、导热性好的箱体，则可采用铸造铝合金生产，如柴油机喷油泵壳体、飞机及摩托车发动机箱体；而要求强度较高及耐蚀较好时可选用铜合金。如果要求重量轻、耐腐蚀、绝缘绝热，塑料则是比较适合的选材对象。体积及载荷较大、结构形状简单、生产批量较小的箱体，可选用Q235、16Mn和20钢型材焊接成型。表9－4为部分常见箱体壳体类零件的用材情况。

表9－4　部分常见箱体壳体类零件的用材情况

3）铸造箱体支承类零件的加工工艺路线

箱体类零件的一般加工工艺路线为：

铸造→人工时效（或自然时效）→切削加工

箱体类零件尺寸较大、结构复杂，铸造后形成较大的内应力，使用期间会发生缓慢变形。因此，箱体类零件毛坯（如机床床身），在加工前必须长期放置（自然时效）或进行去应力退火（人工时效）。