汽車變速箱中間板制造工藝技術

王文翔(南昌洪都汽車配件有限公司,南昌　330024)

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汽車變速箱中間板制造工藝技術

王文翔
(南昌洪都汽車配件有限公司,南昌330024)

摘 要:高精度、重量輕、性能穩定等材料在汽車行業應用越來越廣泛，其加工制造一直存在變形不易控制、加工周期長、加工成本高等難點。本文針對一種典型的高精度、板類零件，介紹了一種優化的加工工藝技術，應用該技術可以實現該類零件的高效加工，保證加工質量，縮短加工周期，降低加工成本。

關鍵詞:鋁合金6063；高速加工；裝配變形；撥出力5000N-10000N

0　引言

我司做為格特克（南昌）動力公司配套企業，承擔變速箱中間板項目制造，該項目系國產化配套項目，中間板產品在德國制造質量合格率僅70%左右。

高精度、薄壁腔體類零件在汽車行業的應用越來越廣泛，質量要求高。同時，該類零件的一個顯著生產特點是品種多、批量小，甚至是單件生產。這種結構特點和生產模式決定了其制造技術一直處于不成熟狀態，加工制造一直存在加工周期長、加工成本高、加工精度不易控制等難點。高精度、薄壁腔體類零件金屬切除量大、工件壁薄、剛性低，加工中需要解決的主要問題是控制和減小變形，在此基礎上，希望盡可能提高切削效率、縮短加工周期。需要從工件裝夾、工序安排、走刀路線、切削用量參數、刀具選用等多方面進行優化。

1　工藝性分析

變速箱中間板零件（見圖1），截面尺寸235mm×180mm,厚14mm，腔體中間兩裝配孔φ76.965、φ73.935，內腔尺寸公差0.019和位置尺寸精度82±0.04mm、16.5±0.03mm，襯套壓裝力5000N—10000N，由鋁錠整體鍛加工而成。

該中間板為典型的高精度、薄壁類零件，具有薄壁、高精度、低剛性特點。加工中需要解決的主要問題是控制和減小變形。影響和造成工件加工變形的主要因素是毛坯內的殘余應力、切削力和切削熱產生的應力以及工件裝夾產生的應力和變形等。由于薄壁零件本身的剛性較差，加工后殘余的各種應力更易于使工件產生變形，同時中間板需裝配襯套，且襯套撥出力不小于5000N—10000N ，壓入襯套后，由于壓裝力很大，使零件產生變形，兩孔中心距超差，是影響產品質量的關鍵所在。此外由于采用傳統工藝裝夾，造成加工工藝周期較長，因此裝夾方式的選擇也是十分的重要和關鍵。

2　制造工藝技術

2.1工藝流程設計

中間板材料為鋁合金6063，塑料變性較大。通常在中間板的加工過程中,由于產品中需裝配襯套,襯套的撥出力不小于5000N—10000N，壓入襯套后，由于壓裝力須大于10000N，致使零件壓裝兩大襯套后產生變形，兩孔中心距達不到技術81.972±0.04要求。為了避免中間板在裝配過程中的壓裝變形，加工工藝路線通常選用圖示2工藝路線進行，首先加工一大孔，進行壓裝一個大襯套，而后以已以壓裝大襯套的孔定位加工另一個大孔，再壓裝另一個大襯套，但由于中間板為鋁合金材料，在壓裝過程中還有產生較小變形的發生，中間板的產品加工質量往往不盡人意，質量不易保證，且工序多，費工費時，成本高。

圖1

針對中間板為鋁合金6063，塑性變形大等特點，針對這一情況，通過多次試驗,提出對中間板產品采用特殊的加工工藝方法，在兩孔中心聯線方向上采取多切除一部分空間基材,使中間板產生變形方向上留出一部分空間，正好抵消壓裝大襯套產生的抵抗力從而保證壓裝兩個大襯套產生的變形進行相互疊加抵消，從而使兩孔中心距保證在81.972±0.02之內，產品合格率在99.9%，過程能力指數得到充分保證。

下面針對中間板工藝做具體分析。

針對圖1所示中間板制造工藝性，我們設計了優化的加工工藝流程（見圖2），與傳統工藝流程相比（圖3），優化后的工藝流程去除了銑工藝臺階和分兩次精加工工序，避免了多次的裝夾，程序設計和工裝設計，可大大的縮短加工周期，提高加工效率，降低加工成本。采用圖2所示優化工藝流程，加工周期可縮短50%以上,。

在圖2和圖3所示工藝中，熱處理工序以去除毛坯內的殘余應力和加工應力為主要目的，銑削工序為加工工藝臺階定位面，為數控加工提供初始的工藝基準。

針對圖2優化加工工藝流程，針對鍛造毛坯進行調整，將兩襯套大孔按圖示要求鍛造，并事先鍛出粗定位孔，這樣就將3個工藝臺階去除，進而減少普通銑臺階定位面工序，作為工藝壓邊定位。并對粗定位的毛坯孔及平面度提出了較高的要求（孔的園度0.25,平面度0.08），為下道工序提供工藝基準。熱處理工序去除毛坯內殘余應力，消除毛坯應力對工件變形的影響。 兩襯套孔在數控加工中心上一次性同時精加工,兩大襯套在壓裝工序中進行一次作業,減少了后續的二次裝夾,減少了二次裝夾的定位其準不穩定性,同時減少一次周轉,縮短工藝流程。鉗工裝配壓裝襯套,去除所有毛刺。

圖2

2.2防變形裝夾技術

防變形裝夾技術也是實現薄壁零件高效加工的關鍵，實現防變形裝夾的關鍵是裝夾時確保零件基準面與工作臺面或夾具基準面自然、致密貼合，零件基準面多點均勻受力緊固。這種裝夾對零件基準面平面度提出了更高的要求。

前面提到傳統工藝裝夾采用3個工藝臺階定位,前期須針對臺階定位面進行粗加工,保證定位基準穩定。如果不對工藝臺階進行定位平面加工，由于鍛造毛坯三臺階平面定位面較小，定位不可靠，增加一道工序，同時后續加工完成后還要去除3個工藝臺階，前后多了兩道工序，加工周期增加,同時增加加工成本。現對中間毛坯采取其中一孔按圖示要求進行毛坯鍛壓，以其為基準進行定位壓裝，定位壓裝面增大，同時由于壓裝力支點在中心位置，受力均勻，解決了以前工藝用3個臺階定位壓力不平衡，造成零件壓裝變形，致使銑底平面后平面度達不到技術要求0.03MM，兩孔同時加工零件變形量大，達不到產品技術尺寸要求，位置度超差。選擇何種裝夾方式，有效的減少裝夾變形，同時避免對零件工藝臺階加工及加工時產生的顫振，保證工件的加工精度和表面質量，是加工中間板的關鍵點所在。

在銑削中間板加工底面時，我們采用了中心孔預先鍛出壓裝臺階，搭壓板裝夾。由于零件截面尺寸較大壁薄，僅靠四周搭壓板無法保證加工時中心區域的可靠裝夾，如果不采取特殊的工藝措施和手段，中心區域在加工是時會顫振，影響工件尺寸精度和表面質量。針對該零件的特點，我們采取了從兩側逐漸擴散、對稱加工的刀具軌跡。每次粗加工底面后，精加工前，對壓板螺栓進行預松并從新以適當的力矩加壓，使得加工后剛性較弱的中心區域恢復自由狀態，與等高塊支承塊緊密貼合，避免工件中心區域翹曲變形和振動影響工件加工尺寸精度和表面質量。

通過采取上述的工藝措施和工藝手段，如高速銑削時的工序安排、走刀路線、切削參數優化、裝夾方式等，加工出的零件可以滿足設計要求。實踐證明，圖2所示的工藝流程，可以大大的縮短上述薄壁零件的加工周期，降低加工成本。

3　結論

對于高精度薄壁、腔體類零件，實現高效、高精度加工的關鍵有叁點：一是采用高速切削加工技術，高速切削加工具有低切削力、低切削溫度、高效率的特點，是實現免時效一次加工成型工藝流程，縮短加工周期的關鍵；二是選用合適的防變形裝夾技術，減少或避免由于裝夾變形產生的尺寸精度誤差和表面質量損失。我們目前所用的高精度、薄壁腔體類零件，品種多、批量小，且零件結構不斷變化，但基本形成了圖2所示的高速切削加工優化工藝流程。三是針對薄壁件的變形特點，在變形的反方向上采取預變形抵消壓裝襯套后帶來的產品塑性變形。同時，根據零件的具體結構，采取不同的工藝措施及手段，如工序安排、走刀路線、切削參數優化、裝夾方式等，基本上可以滿足現有同類零件的設計制造需求。

參考資料：

[1]朱春臨等.平板裂縫天線的精密制造[J].電子工藝技術,2006(01).

[2]艾興等.高速切削加工技術[M].北京:國防工業出版社,2003.10.P2-5.

作者簡介：王文翔（1963-），男，江西南昌人，工程師，研究方向：機械制造。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.024