變速箱泵蓋加工工藝開發及應用

曾定文 尚付成

摘要：通過研究變速箱泵蓋薄壁零件的機加工工藝，解決了薄壁件加工易變形、高精度內外圓位置度等技術難點，關鍵尺寸過程能力滿足要求，制造過程穩定，具備了大批量生產的條件。

關鍵詞：變速箱泵蓋;加工工藝;大批量生產

Transmission?pump?cover?machining?process?development

Zeng?Dingwen，Shang?Fucheng

（CSR?Qishuyan?Institute?Co.，?Ltd，?Changzhou，?Jiangsu，?213011，?China）

Abstract：?This?paper?is?studying?on?the?transmission?pump?cover?parts?machining?process，?to?solve?the?technical?difficulties，?such?as?machining?of?thin-walled?parts?easy?to?deformation，?high?precision?circular?position?accuracy.?The?key?dimensions?of?process?capability?can?to?meet?the?requirements，?and?manufacturing?process?is?stable?for?the?mass?production.

Keywords：?Transmission?pump?cover;?Machining?process;?Mass?production

變速箱要適應經常變化的行駛條件，同時使發動機在有利的工況下（功率較高、油耗較低）工作，其功能在于改變傳動比。變速箱泵蓋是變速箱重要組成之一，具有重量輕、節約材料、結構緊湊等特點。但該產品剛性差、強度弱，在加工中極容易變形，不易保證零件的加工質量。變速箱泵蓋大批量加工工藝問題一直是較難解決的，是業界越來越關心的話題。本文結合一款變速箱泵蓋的加工工藝研究，解決其加工難點，以形成能適合大批量生產的加工工藝。

1.加工工藝難點分析

變速箱泵蓋的結構及關鍵尺寸要求分別如圖1、2所示，有以下3大工藝技術難點：

圖?1??變速箱泵蓋結構模型??????????????圖?2??變速箱泵蓋關鍵尺寸圖紙要求

（1）大平面薄壁件加工易變形問題。變速箱泵蓋屬于薄壁件，大平面處A面為功能面，屬于客戶裝配區域，與密封元件相配合，產品最大平面達到直徑約360mm的區域，最薄處小于4mm，平面度要求較高，加工過程極易變形。

（2）高精度內外圓位置度要求。由于變速箱泵蓋內孔及外圓需要與減速器油泵軸相配合，對其尺寸及位置度要求較嚴。內外圓公差僅有+/-0.12mm，位置度滿足≤0.04mm，對工藝裝備提出了較高的要求。

（3）孔位加工內容較多，側面輪廓要求高。大平面處有5個規格、35個孔系需要加工，加工過程中，有約2/5材料需去除，可能會對產品的精度造成較大影響。

2.工藝編排及試驗設計

2.1?工藝方案初步設計

針對上述工藝設計難點，制定出不同的工藝方案，驗證不同路線下，產品的加工精度和穩定性情況。由于產品精度要求及控制變形量的目的，制定出以下4種工藝方案，見表1：

表1??變速箱泵蓋機加工工藝方案

序號

工序內容

OP10

OP20

OP30

OP40

OP50

方案1

粗精車A面

粗精車G基準

加工孔位

—

—

方案2

粗車A面

粗精車G基準

加工孔位

精車A面

—

方案3

粗車A面

粗精車G基準

精車A面

加工孔位

—

方案4

粗車A面

粗車G基準

加工孔位

精車A面

精車G基準

方案1：首先OP10粗精車A面，將零件A面完全加工到位，OP20工序粗精加工G基準，最后加工工件的孔位。

方案2：在粗加工A面的基礎上，完成G基準的粗精加工。在完成孔位加工后，安排精車工序，最后完成對A平面的精加工。

方案3：在粗加工A面的基礎上，完成G基準的粗精加工。在完成對A平面的精加工后，安排孔系的加工。

方案4：先后安排A面、G基準的粗加工，隨后用粗加工的工藝基準定位，加工工件的孔位，最后分別實現精車A平面和G基準。

圖?3??變速箱泵蓋關鍵基準示意圖

2.2?工藝方案比對

通過對比不同的工藝試驗方案，得出如下結果：

（1）A平面粗精同時加工方案不可行。由于A平面在OP10精加工完成，在粗車G基準過程中，由于加工抗力較大，零件在定位面處發生變形，精加工的A面平面度達到0.2～0.3mm，超出產品精度要求。因此，方案1不可行。

（2）G基準粗精加工可同時進行。在粗車A平面后，試驗G基準的粗精加工安排在同一工序進行。由于后續進行A平面的精車加工，G基準的粗精加工合并在一起對成品的平面度影響較小。方案2、3可行。方案4將A平面和G基準的粗精加工分別分開，從設計上更好的保證了零件平面度及加工精度，從控制變形上看，方案4可行。

（3）孔位須在A平面精加工后加工。主要有以下3方面的因素：首先，孔位使用粗加工的A平面定位，易造成孔位加工時面輪廓度超差。其次，孔位的加工后再安排精車A平面，因工件孔位眾多，斷續切削嚴重，刀具磨損塊，對A平面的平面度造成較大的影響。最后，為消除孔位加工可能對A面平面度的影響，在工裝夾具上設計大平面定位、廣泛使用液壓輔助支撐，使加工孔系時工件的變形在可接受的范圍內，不影響成品的質量。

2.3?工藝參數設計

在方案設計的基礎上，充分考慮加工過程中對零件變形的影響，從工藝、刀具、工裝等各個過程的設計，防止變速箱泵蓋的加工變形，滿足變速箱泵蓋功能面高精度要求，保證生產過程的穩定性。

（1）大端面先粗后精，安排專門精車工序。通過合理安排工藝，利用粗車、精車工序保證零件大平面的平面度，減少工藝過程對零件平面度的影響。

（2）保證夾具剛性，采用輔助支撐和大平面定位。夾具設計時，優化車床、加工中心工裝結構，保證剛性，廣泛使用液壓輔助支撐及大面定位，實現在切削過程中對零件的可靠支持。分析加工過程因素，從夾持壓力，零件可能的變形點處著手，減少裝夾對工件的影響。

（3）優化加工刀具順序及走刀路徑。從精車刀選型至槍鉆的應用，合理布置加工順序及走刀路徑，減少加工過程中的抗力，消除對變形的影響，提高加工效率。

（4）安排內孔及A基準一起加工，保證高精度內外圓位置度要求。在工藝設計時，安排內孔外圓一個工序加工，保證±0.012mm的尺寸公差。同時利用外圓及端面定位，消除系統誤差。采用外圓G基準定位，使用斜拉式卡盤，卡爪盤圓<0.008mm，保證定位的準確性。

（5）合理加工余量控制，保證刀具加工壽命。加工過程中，控制加工余量等工藝參數，保證端面20絲，直徑單邊30絲的加工余量，兼顧刀具壽命和工件加工質量，保證生產的可持續性。

3.驗證結果

通過實際的大批量加工驗證，設計的工藝路線可行，變速箱泵蓋關鍵尺寸穩定，平面度、高精度內外圓位置度等要求滿足圖紙要求，解決了零件易變形的難題。

（1）平面度數據能滿足要求。采用方案3的加工路線，如圖4所示，精車后的A面平面度基本上小于0.08mm，滿足0.125mm的平面度要求。關鍵過程能力Cpk達到1.95，生產過程穩定。

圖?4??變速箱泵蓋A面平面度過程能力數據

（2）位置度數據能滿足要求。在安排A面和內孔同時加工，保證定位及評價基準的統一，使變速箱泵蓋內外圓的位置端滿足0.04AG的要求。圖5、6為關鍵內外圓的位置度0.04AG的過程能力數據，Cpk≧1.67，過程能力滿足客戶要求。

圖?5??泵蓋外圓位置度0.04AG過程能力數據???圖?6泵蓋內孔位置度0.04AG過程能力數據

4.結束語

本文通過變速箱泵蓋加工工藝開發及應用，研究了薄壁零件的機加工工藝，解決了薄壁件加工易變形、高精度內外圓位置度等技術難點，關鍵尺寸過程能力滿足要求，制造過程穩定，具備了大批量生產的條件，為開發薄壁產品奠定了堅實基礎。

參考文獻：

[1]陳宏鈞.機械加工工藝設計員手冊[M].北京：機械工業出版社，2009.52-57.

[2]陳芳.淺談薄壁件加工工藝[J].吉林省教育學院學報，2009（05）.