變速箱泵蓋加工工藝開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

曾定文 尚付成

摘要：通過(guò)研究變速箱泵蓋薄壁零件的機(jī)加工工藝，解決了薄壁件加工易變形、高精度內(nèi)外圓位置度等技術(shù)難點(diǎn)，關(guān)鍵尺寸過(guò)程能力滿足要求，制造過(guò)程穩(wěn)定，具備了大批量生產(chǎn)的條件。

關(guān)鍵詞：變速箱泵蓋;加工工藝;大批量生產(chǎn)

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(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)比。變速箱泵蓋是變速箱重要組成之一，具有重量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。但該產(chǎn)品剛性差、強(qiáng)度弱，在加工中極容易變形，不易保證零件的加工質(zhì)量。變速箱泵蓋大批量加工工藝問(wèn)題一直是較難解決的，是業(yè)界越來(lái)越關(guān)心的話題。本文結(jié)合一款變速箱泵蓋的加工工藝研究，解決其加工難點(diǎn)，以形成能適合大批量生產(chǎn)的加工工藝。

1.加工工藝難點(diǎn)分析

變速箱泵蓋的結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵尺寸要求分別如圖1、2所示，有以下3大工藝技術(shù)難點(diǎn)：

圖?1??變速箱泵蓋結(jié)構(gòu)模型??????????????圖?2??變速箱泵蓋關(guān)鍵尺寸圖紙要求

（1）大平面薄壁件加工易變形問(wèn)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(qū)域，與密封元件相配合，產(chǎn)品最大平面達(dá)到直徑約360mm的區(qū)域，最薄處小于4mm，平面度要求較高，加工過(guò)程極易變形。

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

（3）孔位加工內(nèi)容較多，側(cè)面輪廓要求高。大平面處有5個(gè)規(guī)格、35個(gè)孔系需要加工，加工過(guò)程中，有約2/5材料需去除，可能會(huì)對(duì)產(chǎn)品的精度造成較大影響。

2.工藝編排及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1?工藝方案初步設(shè)計(jì)

針對(duì)上述工藝設(shè)計(jì)難點(diǎn)，制定出不同的工藝方案，驗(yàn)證不同路線下，產(chǎn)品的加工精度和穩(wěn)定性情況。由于產(chǎn)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(jiàn)表1：

表1??變速箱泵蓋機(jī)加工工藝方案

序號(hào)

工序內(nèi)容

OP10

OP20

OP30

OP40

OP50

方案1

粗精車(chē)A面

粗精車(chē)G基準(zhǔn)

加工孔位

—

—

方案2

粗車(chē)A面

粗精車(chē)G基準(zhǔn)

加工孔位

精車(chē)A面

—

方案3

粗車(chē)A面

粗精車(chē)G基準(zhǔn)

精車(chē)A面

加工孔位

—

方案4

粗車(chē)A面

粗車(chē)G基準(zhǔn)

加工孔位

精車(chē)A面

精車(chē)G基準(zhǔn)

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

方案2：在粗加工A面的基礎(chǔ)上，完成G基準(zhǔn)的粗精加工。在完成孔位加工后，安排精車(chē)工序，最后完成對(duì)A平面的精加工。

方案3：在粗加工A面的基礎(chǔ)上，完成G基準(zhǔn)的粗精加工。在完成對(duì)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(zhǔn)的粗加工，隨后用粗加工的工藝基準(zhǔn)定位，加工工件的孔位，最后分別實(shí)現(xiàn)精車(chē)A平面和G基準(zhǔn)。

圖?3??變速箱泵蓋關(guān)鍵基準(zhǔn)示意圖

2.2?工藝方案比對(duì)

通過(guò)對(duì)比不同的工藝試驗(yàn)方案，得出如下結(jié)果：

（1）A平面粗精同時(shí)加工方案不可行。由于A平面在OP10精加工完成，在粗車(chē)G基準(zhǔn)過(guò)程中，由于加工抗力較大，零件在定位面處發(fā)生變形，精加工的A面平面度達(dá)到0.2～0.3mm，超出產(chǎn)品精度要求。因此，方案1不可行。

（2）G基準(zhǔn)粗精加工可同時(shí)進(jìn)行。在粗車(chē)A平面后，試驗(yàn)G基準(zhǔn)的粗精加工安排在同一工序進(jìn)行。由于后續(xù)進(jìn)行A平面的精車(chē)加工，G基準(zhǔn)的粗精加工合并在一起對(duì)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(zhǔn)的粗精加工分別分開(kāi)，從設(shè)計(jì)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(shí)面輪廓度超差。其次，孔位的加工后再安排精車(chē)A平面，因工件孔位眾多，斷續(xù)切削嚴(yán)重，刀具磨損塊，對(duì)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(duì)A面平面度的影響，在工裝夾具上設(shè)計(jì)大平面定位、廣泛使用液壓輔助支撐，使加工孔系時(shí)工件的變形在可接受的范圍內(nèi)，不影響成品的質(zhì)量。

2.3?工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

在方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，充分考慮加工過(guò)程中對(duì)零件變形的影響，從工藝、刀具、工裝等各個(gè)過(guò)程的設(shè)計(jì)，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(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。

（1）大端面先粗后精，安排專門(mén)精車(chē)工序。通過(guò)合理安排工藝，利用粗車(chē)、精車(chē)工序保證零件大平面的平面度，減少工藝過(guò)程對(duì)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(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)化車(chē)床、加工中心工裝結(jié)構(gòu)，保證剛性，廣泛使用液壓輔助支撐及大面定位，實(shí)現(xiàn)在切削過(guò)程中對(duì)零件的可靠支持。分析加工過(guò)程因素，從夾持壓力，零件可能的變形點(diǎn)處著手，減少裝夾對(duì)工件的影響。

（3）優(yōu)化加工刀具順序及走刀路徑。從精車(chē)刀選型至槍鉆的應(yīng)用，合理布置加工順序及走刀路徑，減少加工過(guò)程中的抗力，消除對(duì)變形的影響，提高加工效率。

（4）安排內(nèi)孔及A基準(zhǔn)一起加工，保證高精度內(nèi)外圓位置度要求。在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，安排內(nèi)孔外圓一個(gè)工序加工，保證±0.012mm的尺寸公差。同時(shí)利用外圓及端面定位，消除系統(tǒng)誤差。采用外圓G基準(zhǔn)定位，使用斜拉式卡盤(pán)，卡爪盤(pán)圓<0.008mm，保證定位的準(zhǔn)確性。

（5）合理加工余量控制，保證刀具加工壽命。加工過(guò)程中，控制加工余量等工藝參數(shù)，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(zhì)量，保證生產(chǎn)的可持續(xù)性。

3.驗(yàn)證結(jié)果

通過(guò)實(shí)際的大批量加工驗(yàn)證，設(shè)計(jì)的工藝路線可行，變速箱泵蓋關(guān)鍵尺寸穩(wěn)定，平面度、高精度內(nèi)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(shù)據(jù)能滿足要求。采用方案3的加工路線，如圖4所示，精車(chē)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(guān)鍵過(guò)程能力Cpk達(dá)到1.95，生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定。

圖?4??變速箱泵蓋A面平面度過(guò)程能力數(shù)據(jù)

（2）位置度數(shù)據(jù)能滿足要求。在安排A面和內(nèi)孔同時(shí)加工，保證定位及評(píng)價(jià)基準(zhǔn)的統(tǒng)一，使變速箱泵蓋內(nèi)外圓的位置端滿足0.04AG的要求。圖5、6為關(guān)鍵內(nèi)外圓的位置度0.04AG的過(guò)程能力數(shù)據(jù)，Cpk≧1.67，過(guò)程能力滿足客戶要求。

圖?5??泵蓋外圓位置度0.04AG過(guò)程能力數(shù)據(jù)???圖?6泵蓋內(nèi)孔位置度0.04AG過(guò)程能力數(shù)據(jù)

4.結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)變速箱泵蓋加工工藝開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，研究了薄壁零件的機(jī)加工工藝，解決了薄壁件加工易變形、高精度內(nèi)外圓位置度等技術(shù)難點(diǎn)，關(guān)鍵尺寸過(guò)程能力滿足要求，制造過(guò)程穩(wěn)定，具備了大批量生產(chǎn)的條件，為開(kāi)發(fā)薄壁產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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