汽車變速箱閥體機加工工藝設(shè)計與研究

蔣榮期

（廣東文燦壓鑄股份有限公司，廣東 佛山 528241）

本文主要探討的是汽車變速箱閥體的機加工工藝設(shè)計方面的問題，在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，本文通過加工過程和走刀路徑的編程修改來調(diào)整與編制該變速閥閥體零件在機加工過程中遭遇的效率低，材料浪費和使用不合理等方面的問題，所以本文主要講述汽車變速箱閥體機加工工藝的設(shè)計，機床和刀具的選擇以及合理的加工工藝和走刀路線等內(nèi)容。要完成這樣的研究內(nèi)容，自然要對該變速箱閥體有足夠的了解與研究，譬如在汽車變速箱閥體的結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)規(guī)程等生產(chǎn)技術(shù)要求方面要有一定的理解和思考。

1 變速箱閥體的結(jié)構(gòu)工藝性分析

1.1 閥體的作用、結(jié)構(gòu)和特點

文中分析的汽車變速箱閥體是某企業(yè)設(shè)計并且開發(fā)和制造的由動力驅(qū)動，具有4個或4個以上車輪的非軌道承載的車輛自動變速系統(tǒng)的核心部件。各類汽車自動變速器最核心的關(guān)鍵部件就是電液控制模塊，電液控制模塊從根本上決定了自動變速箱是否先進(jìn)的問題。因為閥體是電液控制模塊最核心的載體。變速箱閥體是通過控制液壓油，借以控制汽車擋位的一個載體。汽車變速箱閥體是該變速箱的核心零部件之一，閥體零件直接影響變速箱的各項性能，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在室溫條件下，耐內(nèi)壓強度和力學(xué)性能要求方面均要承受較大負(fù)荷的零件。

1.2 材料的成分與閥體各表面質(zhì)量的分析

通過了解和學(xué)習(xí)，汽車變速箱閥體主要為鋁合金壓鑄件，是通過承載液壓油實現(xiàn)擋位轉(zhuǎn)換的重要零部件，對表面質(zhì)量和平面度要求較高，于是根據(jù)設(shè)計要求和生產(chǎn)條件等，采用適當(dāng)?shù)募庸どa(chǎn)工藝，首先必須使產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)到要求，并在保證產(chǎn)品質(zhì)量的大前提下，通過優(yōu)化其中的各個設(shè)計思路與工裝刀具的設(shè)計提高變速箱閥體的生產(chǎn)效率，縮短加工生產(chǎn)的時間，合理規(guī)劃生產(chǎn)的各個步驟和生產(chǎn)工藝的整體安排，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的效果。

1.3 重要尺寸分析

由于該變速箱閥體零件平面度會對變速箱閥體的使用性能產(chǎn)生一定影響，比如在配合性質(zhì)、耐內(nèi)壓強度、抗腐蝕性能、耐磨性、接觸剛度、力學(xué)性能、疲勞強度和穩(wěn)定性等方面，所以需要對該閥體的一些重要表面提出質(zhì)量要求。

同時，根據(jù)企業(yè)提供的關(guān)于該變速閥閥體產(chǎn)品的一些基本數(shù)據(jù)如下：

產(chǎn)品的最大外形尺寸：270×175×34

產(chǎn)品的成品重量：1．126kg

產(chǎn)品的成品體積：429846mm3

產(chǎn)品成品的面積：223680mm2

產(chǎn)品的硬度：＞74HBW

抗拉強度：Rm≥228MPa。

1.4 主要加工表面及要求

在通過對產(chǎn)品2D、3D圖的深刻了解、分析與研究后，關(guān)于主要加工表面和要求方面得出以下幾點：

（1）該變速箱閥體零件的外形尺寸為270×175×34，體形較大，為了能方便零件的裝夾并充分滿足加工設(shè)備的行程要求，我們選擇成單工位生產(chǎn)工裝夾具。

（2）該變速箱閥體零件存在3個角度方向的加工，所以需要分成兩道工序加工。

（3）該變速箱閥體零件需要銑削的面的面積比較大且平面度比較高，需合理的選用面銑刀以提高加工效率，如下圖1。

1.5 工裝設(shè)備的選擇

（1）通過分析與比較，選用的op10和op20的CNC加工中心均為立式加工中心，以下是機床基本資料：

機床規(guī)格：Mazak-410

工作臺長度：X：900mm Y：410mm

機床行程：X：560mm Y：410mm

工作臺距刀架距離：630mm

圖1 閥體模型加工面（紅色部分）

工作臺槽距：125mm

刀柄要求：BT40

刀具容量：30+1

轉(zhuǎn)臺要求：回轉(zhuǎn)精度±0．01度

這是汽車變速箱閥體設(shè)計與研究的前提工藝分析，分析了工藝加工的步驟和方式，列舉了汽車變速箱閥體在機加工方面的基本信息和對工裝設(shè)備的選擇，即為走刀路徑的合理安排和加工工序的設(shè)計做了一定的準(zhǔn)備工作。

1.6 設(shè)計機加工工藝思路

根據(jù)實習(xí)處學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗和知識，下面對工件的定位和方法進(jìn)行初步確定和分析。

工序一采用圖2中⑤Y基準(zhǔn)孔與⑥D(zhuǎn)7．2毛坯孔浮動定位，以①②③3點毛坯定面，第④支撐剛輔助支撐，①②③3點反面杠桿缸夾緊杠桿缸。如圖2所示。

圖2

工序二采用如圖2中⑤W基準(zhǔn)孔與⑥B基準(zhǔn)孔定位，以①②③3點已加工的平面作為定面，第④點支撐剛輔助支撐，①②③3點反面杠桿缸夾緊杠桿缸。

1.7 工裝夾具的設(shè)計

該工件由于形狀較為復(fù)雜，溝壑凹槽較多，所以需要的夾具也較多。以下列出夾具總的工程圖和部分夾具工程圖。

圖3 新結(jié)構(gòu)刀具—PCD新型的鏜鉸一體刀

圖4 舊結(jié)構(gòu)刀具—PCD鉆鉸刀

1.8 刀具的選擇

在刀具的選擇與設(shè)計方面，根據(jù)汽車變速箱閥體機加工工藝設(shè)計與研究，對閥孔刀具做出PCD新型的鏜鉸一體刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計（圖3），比舊結(jié)構(gòu)刀具—PCD鉆鉸刀好斷屑（圖4）。

1.9 工藝工步加工方法

數(shù)控加工中選擇切削用量時，就是在保證加工質(zhì)量和耐用度的前提下，為機床的性能提供空間，提升刀具切削性能，切削效率高，成本低。

切削速度vc（mm/min）的選擇根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐用度選擇切削速度，可用經(jīng)驗公式計算，也可根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗在機床說明書允許的切削速度范圍內(nèi)查表選取或者參考有關(guān)切削用量手冊選用。切削速度vc確定后，按N=1000vc/πD計算出機床主軸轉(zhuǎn)速n，對有級變速的機床，按說明書手動選取和計算接近的轉(zhuǎn)速，并填入工藝卡中。

本章內(nèi)容主要是對汽車變速箱閥體的新型機加工工藝和細(xì)節(jié)方面進(jìn)行了深刻的解析，并且分析了加工工序的各個細(xì)節(jié)，完成了經(jīng)過改良設(shè)計后的機加工工序，并且計算了加工工時，對汽車變速箱閥體的機加工有著重大的意義。

2 結(jié)語

本次的汽車變速箱閥體加工工藝設(shè)計分為了以下幾個步驟。

（1）對汽車變速箱閥體機加工工藝分析與研究就是該課題的主體的學(xué)習(xí)，即對汽車變速箱閥體的功用和加工的初步了解，還有在實習(xí)處學(xué)習(xí)到的各個加工要求等。

（2）通過對工藝的分析和設(shè)計，得出了一定的結(jié)果。最終經(jīng)過對比和計算，該方案切實可行且對生產(chǎn)方面具有一定的參考意義。