一、什么是曲轴箱
    曲轴箱是一种典型的箱体零件，他的作用是容纳和支撑其内的所有零部件，保证它们之间的正确位置，是彼此之间能协调地运转和工作。
气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳图。气缸体和曲轴箱通常铸成一体，称为汽缸体-曲轴箱，这种汽缸体是汽车发动机中比较通用的结构。此种结构形式的刚度与强度较好，制造工艺简单，发动机拆装也比较方便。
二、曲轴箱作用：
1、 支撑曲轴，是容纳汽车曲轴的空腔结构。工作时曲轴作高速运动，将其装在曲轴箱中可以提高安全性，有效地防止危险的发生。
2、 保证曲轴的润滑，油底壳储存机油，而润滑在曲轴箱内完成，没有曲轴箱是无法保证曲轴润滑的。
3、 油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。
4、 大。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。
三、曲轴箱加工工艺分析
箱体类零件的精度对箱体内零部件的装配精度有决定性影响，它的质量，将直接影响着整机的使用性能、工作精度和寿命。本题所涉及的曲轴箱零件是一种典型的、相对复杂的、加工技术要求较高的箱体类零件。曲轴箱箱盖、箱体主要加工部分是分割面、轴承孔、缸孔、通孔和螺纹孔。其中轴承孔及箱盖上缸孔要在箱盖、箱体合箱后再进行镗孔及铣削端面的加工。其结构有多种孔、面，而且要求都相对较高。曲轴箱的分割面与轴承孔，箱盖左右两侧缸孔精度要求较高，因此在安排工艺过程中，就需要把各主要表面及孔的粗精加工工序分开。
四、曲轴箱材料
1、背景
随着环境保护规则的强化和能源的日益紧张，汽车轻量化研究越来越重要，不断研究新材料
、新工艺、新结构，以达到汽车轻量化以成为各汽车行业的当务之急。
汽车轻量化后的优点：
（1） 从驾驶方面讲：加速性提高，稳定性、噪音、震动方面有所改善。
（2） 从安全性考虑：碰撞时惯性小，制动距离小，碰撞时塑性材料对人体的冲击性小。
发动机曲轴考虑到上述背景和现在科学水平，汽车的轻量化途径主要有：小型化，发展小排量汽车；结构的合理化，汽车及零部件的优化设计；轻量化材料的应用。
而发动机作为汽车的重要零件，也应考虑轻量化的问题，这就对发动机的箱体材料有了新的要求。
2、箱体材料
    曲轴箱箱体材料选材的主要出发点是：高强度，优良的热疲劳性能，轻量化。
在工作中，它除了要承受气体压力和运动部件产生的惯性力作用外，还要受到诸如汽缸盖螺
栓等连接件安装时产生的预紧应力，侧推力引起的使机体产生摇摆振动和弯曲作用的颠覆力矩，对多缸机来说，还要受到上述各力构成的空间力和力矩的作用。因此，要求机体有足够的强度和刚度来保证机体的可靠性和寿命。
（1） 对于汽油发动机
轿车的汽油发动机曲轴箱箱体材料，基本上已经由铝合金材料取代了以往的灰铸铁，目前国际的发展方向是进一步用镁合金取代铝合金。
    较先进的事宝马6缸镁铝复合发动机缸体，缸体及钢芯部分为AlSi17Cu4Mg铝合金，外壁与基座为 AJ62镁合金。复合缸体中镁合金重18公 斤。与铸铁缸体比较，铝缸体减重幅度约26％，而镁铝复合缸体可达44％。 2005年宝马3系列、5系列和7系列，以 及2006年上市的Z4Roadster和Z4Coupe 均已采用这种镁铝复合缸体的发动机
（2） 对于柴油发动机
现在是用蠕墨铸铁取代灰铸铁和合金灰铸铁，其发展方向是用轻合金取代蠕墨铸铁。
梅塞德斯－奔驰公司最近成功开发出了世界第一台全铝3升直喷式柴油机，并投入了批量生产。铝合金缸体的重量较铸铁减少了35公斤，其它铝零件还有缸盖、缸盖罩、水泵活塞、油底壳 、加压分配器等。其功率密度达0.97千瓦／公斤，较原设计提高 了20％。
3、对比选材
为使箱体的结构稳定性，在工作时减少震动以提高加工精度，考虑到铸铁有：（1）稳定，不易变形；（2）抗震性，吸收震动波的优点，所以一些箱体一般采用铸钢材料。常用材料为灰铸铁，为了保证曲轴箱箱体有足够的强度和耐磨性，故在选材上定位为HT-25-47，GB976-67铜钼合金铸造，其化学成分如下表：
 
作为一种发动机新材料,蠕墨铸铁与普通灰口铸铁相比，抗拉强度提高了约75 % ,弹性模量增
加近40 % ,疲劳强度几乎是灰口铸铁的2倍,用蠕墨铸铁取代灰口铸铁生产的发动机缸体至少可减轻重量10 % ,同时大大降低了疲劳变形和柴油机的污染物排放量。国外已在大功率柴油机发动机件上普遍采用蠕墨铸铁材料。它具备接近球墨铸铁的强度,有类似普通灰铸铁的防振、导热能力及铸造性能,而又较普通灰铸铁有更好的塑性和耐疲劳性能。
下面是关于蠕墨铸铁与灰铸铁的一些性能对比。
牌号和机械性能
与灰铸铁、铝合金的性能对比
与灰铸铁的疲劳强度对比
批量生产采用蠕墨铸铁的发动机
应用效果1-减重
应用效果2-降低缸筒变形
应用效果3-改善NVH
注：汽车的噪声（Noise）、振动（Vibration）、声振粗糙度（Harshness）统称为汽车的NVH特性，是衡量汽车设计及制造质量的一个重要因素。
考虑国内目前的科技水平，本次设计中选择灰铸铁作为箱体材料。
五、曲轴箱毛坯的铸造
箱体来零件一般采用铸造毛坯的方法，铸造是比较经济的毛坯成形方法，特别是对于形状复杂的零件，更能显示出它的经济性。
（1） 灰铸铁砂型铸造
箱体类零件一般常采用砂型铸造的办法。
砂型铸造的优点：
1、可以铸造外形和内腔十分复杂的毛坯；
2、适用性广，从几百克到几百吨的铸件都可以；
3、原材料来源广泛，成本低廉；
4、铸件形状与零件尺寸比较接近，减少切削加工余量。
            缺点：
1、 工序较多，一些工序质量难以保证；
2、 质量不稳定，容易形成废品；
3、 铸件中容易出现缩孔和气孔，性能不如锻件，因此对于承载较大载荷的重要零件一般不用铸件。
（2）消失模铸造
        消失模铸造的基本原理是采用与所需铸件形状完全相同的泡沫塑料模添加合金缩水率后代替铸模进行造型,泡沫模样不取出呈实体铸型,浇入金属液使其汽化形成铸件。与传统的砂型铸造相比,消失模铸造具有许多优点,从而得到了广泛应用。
        在过去的二十世纪八十年代,美国就已经运用消失模铸造工艺来生产汽车发动机缸体缸盖,以提高发动机的整体性能来提升其汽车工业的国际竞争力,并取得了成功。
              目前国内外在柴油机和汽油机发动机缸体的泡沫模型的结构工艺设计上有较大差异,从分片方案到模片的工艺处理均不尽相同。欧美国家在分片方案上多采用自缸盖结合面至油底壳面水平切分。与之配套的模片工艺处理较大的地方是将曲轴箱沿起模方向进行局部封实和镂空处理。亚洲一些国家的发动机缸体消失模工艺方案大致可以归结为两种类型:以日本为代表的外形整体制模内部镶嵌缸套式工艺和以中国为代表的水平分型与竖直分型相结合工艺。
注：具体参见参考文1《消失模铸造技术和研究和应用》
消失模铸造与传统的砂型铸造的比较：
1、 消失模铸造不需要分型和下芯子，所以特别适用于几何形状复杂、传统铸造难以完成的箱体类、壳体类铸件、筒管类铸件。  　
2、 消失模铸用干砂埋模型，可反复使用，工业垃圾少，成本明显降低。  　
3、 消失模铸造没有飞边毛刺，清理工时可以减少80%以上。  　
4、 消失模铸造可以一线多用，不仅可以做铸铁、球铁，还可以同时做铸钢件，所以转项灵活，适用范围广。  　
5、 消失模铸造不仅适用批量大的铸造件，进行机械化操作，也适用于批量小的产品手工拼接模型。  　
6、 消失模铸造如果投资到位，可以实现空中无尘，地面无砂，劳动强度低，做业环境好，将以男工为主的行业变成了以女工为主的行业。  　
7、 消失模铸造取消了造型工序，有一定文化水平的人，经过短时间的培训就可以成为熟练的工人，所以，特别适用技术力量缺乏的地区和企业。  　
8、 消失模铸造适合铸，干砂埋型脱砂容易，在某些材质的铸件还可以根据用途进行余热处理。  　
9、 消失模铸造不仅适用于中小件，更适用做大型铸件，如：机床床身、大口径管件，大型冷冲模件，大型矿山设备配件等，因为模型制作周期短、成本低、生产周期也短，所以特别受到好评。