UNICASE——由住友公司创造并广泛应用于精密蜗轮减速器制造领域的术语——指的是一体铸造的壳体，其输入轴承座、输出轴承座、齿轮啮合腔和安装底座均集成在一个整体铸件中，并作为一个整体进行加工。传统的替代方案是分体式壳体，由两到三个独立的铸件在分型线处用螺栓连接而成。两种设计的结构差异远不止制造细节所体现的那样，它会影响最终蜗轮减速器的刚度、对准精度、振动特性和使用寿命经济性。下文将量化这些工程上的权衡取舍，并阐明 UNICASE 规范在哪些方面使其 12-25% 的成本溢价物有所值。

 

什么是 UNICASE？——它与分体式住宅有何不同？

UNICASE蜗轮减速器壳体采用整体铸造工艺，然后在数控夹具上进行加工。该夹具可固定整个壳体，并在一次装夹中完成所有轴承座、油封孔、安装面和检修口的加工。最终的几何精度使得所有功能面都共享一个共同的参考系，精度在数控机床的重复加工范围内，通常为±5-10 µm。分体式壳体则通过铸造两个半壳体，分别进行单独装夹加工，然后将它们螺栓连接，从而实现相同的轴承座。螺栓连接会引入来自三个独立来源的对准误差：每个铸件的装夹参考系、分型线垫片的压缩以及螺栓扭矩分布。

传统的分体式设计在20世纪80年代之前一直是工程领域的标准做法，因为它简化了铸造工艺（零件更小，型芯更少），并且便于装配。随着数控加工中心尺寸的增大，能够一次性装夹完成整个蜗轮减速器壳体的加工，以及铸造型芯精度的提高，无需使用分型面即可获得高质量的整体式铸件，UNICASE工艺才变得实用起来。如今，权衡的关键不再是技术能力——两种工艺都可行——而是不同应用领域中成本效益的优化。

住友、SEW、邦飞利和韩国永力均提供UNICASE蜗轮减速器设计，以及在部分机架尺寸范围内采用传统分体式壳体的减速器。价格溢价因制造商和机架尺寸而异，但通常高于同等规格的分体式壳体减速器，价格区间为12-25%。溢价是否值得取决于应用的工况等级、被驱动设备的对准精度以及噪声/振动限制范围。

分体式房屋问题——对准和刚度损失

分体式壳体组件存在两个整体式设计通过结构设计消除的工程缺陷。第一个缺陷是轴承座对准。由于每个壳体半体均在各自的数控机床上加工，上半壳体的轴承孔只能通过分型面基准面与下半壳体的轴承孔进行参考——而该基准面会将垫片压缩公差和螺栓扭矩变化带入装配测量中。典型的中置式分体壳体蜗轮减速器输入输出轴承座之间的同心度现场测量值在±40-80 µm范围内；而同等规格的UNICASE减速器则在±15-25 µm范围内。

30-50 µm 的误差至关重要，因为蜗轮减速器的啮合要求蜗杆轴线与轮轴轴线在典型节圆直径下垂直度误差在 100 µm 以内。60 µm 的轴承对准误差会消耗超过一半的可用对准余量（未考虑任何安装因素）。剩余的余量必须用于补偿热膨胀、底板平面度、联轴器平行度和其他现场公差。UNICASE 本质上是将壳体内的对准余量返还给制造商，从而为安装因素留出更多空间。

第二个折衷方案是框架刚度。螺栓连接的分型线接头在齿轮啮合反作用力的作用下会发生挠曲，因为垫片会被压缩，而螺栓会发生弹性拉伸。整体式铸件则没有这种接头——在相同的载荷工况下，轴承座处的挠曲量减少了30-45%，这使得齿轮啮合接触面始终居中，并降低了整个运行范围内的动态激励。

UNICASE 制造——单铸单体工艺

UNICASE的生产始于铸造厂。模具必须将整个壳体（包括内部空腔，即齿轮啮合腔）一体成型，采用砂芯或消失模铸造，铸造完成后去除砂芯或消失模。铸件整体冷却，残余应力均匀分布在整个装配体上，而不是集中在分型面界面处，最终以单个工件的形式送至机加工车间。在铸造厂，UNICASE蜗轮减速器铸件的质量验证采用渗透探伤检测关键表面，并采用超声波检测轴承座区域以检测内部缺陷。

加工在四轴或五轴卧式数控加工中心上进行，壳体固定在旋转工作台上。该装置旋转至每个轴承孔、油封腔、安装面和定位销孔的位置——所有位置均以同一基准框架为参考。现代加工中心的加工重复性通常为±5-10 µm，这设定了UNICASE对准规范的下限。加工后检验确认同心度、平行度和垂直度，然后对壳体进行清洗、喷漆或阳极氧化处理，最后运送至装配厂。

与分体式壳体制造相比，单壳体蜗轮减速器的成本溢价主要来自三个方面：更复杂的铸造工艺（更大的模具、用于内腔的砂芯、更高的铸造厂废品率）、更长的加工设置时间（完整的五轴加工，而非简单的三轴加工）以及更严格的检验要求。单壳体蜗轮减速器的良品率通常在 90-95% 之间，而分体式壳体则为 96-98%，废品率最终导致单价更高。

刚度优势量化——额定载荷下的挠度

UNICASE的刚度优势在齿轮啮合反作用载荷下的轴承座挠度方面体现得最为明显。下图展示了两种壳体结构下，等效框架蜗轮减速器在100%产品目录额定载荷下，输出轴承座的典型有限元预测挠度和台架测量挠度。

40-45% 的挠度减小量在不同机架尺寸下保持一致——分型线接头刚度损失大致与机架尺寸成正比，因此 UNICASE 的结构优势在整个产品系列中都得以保持。对于输出轴位置精度至关重要的应用（例如机床驱动、分度台、机器人轴），更低的挠度可直接转化为负载变化下更佳的定位重复性。

轴承座对准精度

每种设计所能达到的轴承座对准精度取决于三个误差源：机床重复性、设置参考质量和关节引起的不对中。UNICASE 完全消除了第三个误差源；其他两个误差源对两种架构的影响相同。以下摘要展示了中型蜗轮蜗杆减速器的典型对准性能，并详细分析了每个误差源。如需了解最能受益于 UNICASE 精度的匹配轴承对准蜗轮蜗杆组件，请参阅我们的 蜗杆和蜗轮对参考.

对于驱动精密旋转工作台、机床主轴或机器人轴的蜗轮减速器应用而言，40 µm 的更小对准精度可直接转化为更佳的齿轮啮合接触模式、更低的噪音排放和更长的轴承使用寿命。在额定目录载荷下运行且存在 60 µm 不对中偏差的蜗轮减速器轴承，其 L10 寿命较 20 µm UNICASE 对准精度缩短了 30-50%。

振动和声学改进

上述两项蜗轮减速器改进——更佳的轴承对准和更高的机架刚度——共同降低了整个运行速度范围内的振动。现场测量结果显示，UNICASE 蜗轮减速器在额定负载下的振动通常比同等工况下的分体式减速器低 4-7 dB，其中最大的差距集中在齿轮啮合基频附近，此时对准和刚度的组合最为关键。

声学性能的提升通常不如铝制外壳和铸铁外壳之间的差异（10-16 分贝）那样显而易见，但它与外壳材料的选择密切相关。UNICASE 铸铁蜗轮减速器兼具这两种优势，其现场噪声水平比同等功率和减速比的铝制分体式外壳减速器低 14-23 分贝。对于接近人员暴露限值或对声学敏感的环境，这种组合至关重要。

另一个优点是螺栓保持时间更长。蜗轮减速器的振动会逐渐使安装螺栓松动；振动越小，螺栓重新拧紧的间隔时间就越长。UNICASE 装置在重工业应用中，两次计划重新拧紧螺栓之间的运行时间通常为 8,000 至 12,000 小时，而分体式壳体的同类装置则需要 4,000 至 6,000 小时的间隔才能保持相同的安装完整性。

成本权衡——UNICASE何时能带来回报

12-25% UNICASE 的溢价是否划算取决于三个应用因素：驱动设备的对准灵敏度、振动限制范围和工作周期。以下示例展示了典型的韩国精密制造蜗轮减速器规格的成本回收计算——一台 5.5 kW 的 110 机架减速器驱动一台机床分度工作台，每年运行 8,000 小时。

对于精密应用的蜗轮减速器而言，UNICASE 的溢价很快就能收回成本。对于非关键工况下的蜗轮减速器应用（例如普通输送机、轻型搅拌机、对定位精度要求不高的包装分度器），仅凭维护成本的节省可能不足以弥补溢价——质量优势才是经济效益的关键；而对于不适用 UNICASE 的场合，分体式壳体仍然是最具成本效益的选择。

UNICASE规范的应用场景

上述工程和经济因素的综合考量，通常适用于八个韩国和亚洲应用领域，在这些领域中，选用 UNICASE 蜗轮减速器是合理的。浏览更多相关内容。 蜗轮减速器产品目录 适用于符合这些应用类别的尺寸的 UNICASE 框架。

UNICASE 蜗轮减速器常见问题解答

编辑：Cxm