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(shù)

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(wěn)定等材料在汽車行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其加工制造一直存在變形不易控制、加工周期長(zhǎng)、加工成本高等難點(diǎn)。本文針對(duì)一種典型的高精度、板類零件，介紹了一種優(yōu)化的加工工藝技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)該類零件的高效加工，保證加工質(zhì)量，縮短加工周期，降低加工成本。

關(guān)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(dòng)力公司配套企業(yè)，承擔(dān)變速箱中間板項(xiàng)目制造，該項(xiàng)目系國(guó)產(chǎn)化配套項(xiàng)目，中間板產(chǎn)品在德國(guó)制造質(zhì)量合格率僅70%左右。

高精度、薄壁腔體類零件在汽車行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，質(zhì)量要求高。同時(shí)，該類零件的一個(gè)顯著生產(chǎn)特點(diǎn)是品種多、批量小，甚至是單件生產(chǎn)。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)模式?jīng)Q定了其制造技術(shù)一直處于不成熟狀態(tài)，加工制造一直存在加工周期長(zhǎng)、加工成本高、加工精度不易控制等難點(diǎn)。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(chǔ)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(shù)、刀具選用等多方面進(jìn)行優(yōu)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(nèi)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(diǎn)。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(nèi)的殘余應(yīng)力、切削力和切削熱產(chǎn)生的應(yīng)力以及工件裝夾產(chǎn)生的應(yīng)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(yīng)力更易于使工件產(chǎn)生變形，同時(shí)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(chǎn)生變形，兩孔中心距超差，是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵所在。此外由于采用傳統(tǒng)工藝裝夾，造成加工工藝周期較長(zhǎng)，因此裝夾方式的選擇也是十分的重要和關(guān)鍵。

2　制造工藝技術(shù)

2.1工藝流程設(shè)計(jì)

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(chǎn)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(chǎn)生變形，兩孔中心距達(dá)不到技術(shù)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(jìn)行，首先加工一大孔，進(jìn)行壓裝一個(gè)大襯套，而后以已以壓裝大襯套的孔定位加工另一個(gè)大孔，再壓裝另一個(gè)大襯套，但由于中間板為鋁合金材料，在壓裝過程中還有產(chǎn)生較小變形的發(fā)生，中間板的產(chǎn)品加工質(zhì)量往往不盡人意，質(zhì)量不易保證，且工序多，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，成本高。

圖1

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

下面針對(duì)中間板工藝做具體分析。

針對(duì)圖1所示中間板制造工藝性，我們?cè)O(shè)計(jì)了優(yōu)化的加工工藝流程（見圖2），與傳統(tǒng)工藝流程相比（圖3），優(yōu)化后的工藝流程去除了銑工藝臺(tái)階和分兩次精加工工序，避免了多次的裝夾，程序設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)，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(yōu)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(nèi)的殘余應(yīng)力和加工應(yīng)力為主要目的，銑削工序?yàn)榧庸すに嚺_(tái)階定位面，為數(shù)控加工提供初始的工藝基準(zhǔn)。

針對(duì)圖2優(yōu)化加工工藝流程，針對(duì)鍛造毛坯進(jìn)行調(diào)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(gè)工藝臺(tái)階去除，進(jìn)而減少普通銑臺(tái)階定位面工序，作為工藝壓邊定位。并對(duì)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(zhǔn)。熱處理工序去除毛坯內(nèi)殘余應(yīng)力，消除毛坯應(yīng)力對(duì)工件變形的影響。 兩襯套孔在數(shù)控加工中心上一次性同時(shí)精加工,兩大襯套在壓裝工序中進(jìn)行一次作業(yè),減少了后續(xù)的二次裝夾,減少了二次裝夾的定位其準(zhǔn)不穩(wěn)定性,同時(shí)減少一次周轉(zhuǎn),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(shù)

防變形裝夾技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)薄壁零件高效加工的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)防變形裝夾的關(guān)鍵是裝夾時(shí)確保零件基準(zhǔn)面與工作臺(tái)面或夾具基準(zhǔn)面自然、致密貼合，零件基準(zhǔn)面多點(diǎn)均勻受力緊固。這種裝夾對(duì)零件基準(zhǔn)面平面度提出了更高的要求。

前面提到傳統(tǒng)工藝裝夾采用3個(gè)工藝臺(tái)階定位,前期須針對(duì)臺(tái)階定位面進(jìn)行粗加工,保證定位基準(zhǔn)穩(wěn)定。如果不對(duì)工藝臺(tái)階進(jìn)行定位平面加工，由于鍛造毛坯三臺(tái)階平面定位面較小，定位不可靠，增加一道工序，同時(shí)后續(xù)加工完成后還要去除3個(gè)工藝臺(tái)階，前后多了兩道工序，加工周期增加,同時(shí)增加加工成本。現(xiàn)對(duì)中間毛坯采取其中一孔按圖示要求進(jìn)行毛坯鍛壓，以其為基準(zhǔn)進(jìn)行定位壓裝，定位壓裝面增大，同時(shí)由于壓裝力支點(diǎn)在中心位置，受力均勻，解決了以前工藝用3個(gè)臺(tái)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(dá)不到技術(shù)要求0.03MM，兩孔同時(shí)加工零件變形量大，達(dá)不到產(chǎn)品技術(shù)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(shí)避免對(duì)零件工藝臺(tái)階加工及加工時(shí)產(chǎn)生的顫振，保證工件的加工精度和表面質(zhì)量，是加工中間板的關(guān)鍵點(diǎn)所在。

在銑削中間板加工底面時(shí)，我們采用了中心孔預(yù)先鍛出壓裝臺(tái)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(wú)法保證加工時(shí)中心區(qū)域的可靠裝夾，如果不采取特殊的工藝措施和手段，中心區(qū)域在加工是時(shí)會(huì)顫振，影響工件尺寸精度和表面質(zhì)量。針對(duì)該零件的特點(diǎn)，我們采取了從兩側(cè)逐漸擴(kuò)散、對(duì)稱加工的刀具軌跡。每次粗加工底面后，精加工前，對(duì)壓板螺栓進(jìn)行預(yù)松并從新以適當(dāng)?shù)牧丶訅?，使得加工后剛性較弱的中心區(qū)域恢復(fù)自由狀態(tài)，與等高塊支承塊緊密貼合，避免工件中心區(qū)域翹曲變形和振動(dòng)影響工件加工尺寸精度和表面質(zhì)量。

通過采取上述的工藝措施和工藝手段，如高速銑削時(shí)的工序安排、走刀路線、切削參數(shù)優(yōu)化、裝夾方式等，加工出的零件可以滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)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(jié)論

對(duì)于高精度薄壁、腔體類零件，實(shí)現(xiàn)高效、高精度加工的關(guān)鍵有叁點(diǎn)：一是采用高速切削加工技術(shù)，高速切削加工具有低切削力、低切削溫度、高效率的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)免時(shí)效一次加工成型工藝流程，縮短加工周期的關(guān)鍵；二是選用合適的防變形裝夾技術(shù)，減少或避免由于裝夾變形產(chǎn)生的尺寸精度誤差和表面質(zhì)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(jié)構(gòu)不斷變化，但基本形成了圖2所示的高速切削加工優(yōu)化工藝流程。三是針對(duì)薄壁件的變形特點(diǎn)，在變形的反方向上采取預(yù)變形抵消壓裝襯套后帶來(lái)的產(chǎn)品塑性變形。同時(shí)，根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)，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(shù)優(yōu)化、裝夾方式等，基本上可以滿足現(xiàn)有同類零件的設(shè)計(jì)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(shù),2006(01).

[2]艾興等.高速切削加工技術(shù)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2003.10.P2-5.

作者簡(jiǎn)介：王文翔（1963-），男，江西南昌人，工程師，研究方向：機(jī)械制造。

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