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        變速器加工工藝知識-殼體、軸、齒輪

           信息來源:時間:2020-03-29 19:37:36
          現狀描述:
        目前,汽車變速器主要是采用手動換擋型式,匹配發動機排量為 0.8-1.8L,搭載于經濟型轎車上。隨著近今年的發展,逐步往自動換檔型發展。變速器主要涉及核心零件軸及齒輪、殼體的生產、總成裝配、試驗檢測等過程在公司內進行。
        第一部分:齒輪、軸類零件
        1. 齒輪工藝流程簡介:
        齒輪一般有兩種結構:
        根據不同結構要求.齒輪零件加工主要工藝流程采用的是鍛造制坯→正火→精車加工→插齒→倒尖角→滾齒→剃齒→(焊接)→熱處理→磨加工→對嚙修整。
        熱后齒部一般不再加工,除了主減從齒或顧客要求磨齒的零件。
        2. 軸類工藝流程簡介:
        輸入軸:鍛造制坯→正火→精車加工→搓齒→鉆孔→插齒→倒尖角→滾齒→剃齒→熱處理→磨加工→對嚙修整。
        輸出軸:鍛造制坯→正火→精車加工→搓齒滾齒→剃齒→熱處理→磨加工→對嚙修整。
        3.具體工藝流程簡介:
        詳細介紹如下:
        (1)鍛造制坯:熱模鍛是汽車齒輪件廣泛使用的毛坯鍛造工藝。以前較廣泛采用的是熱鍛和冷擠壓的毛坯,近年來,楔橫軋技術在軸類加工上得到了大量推廣。這項技術特別適合為比較復雜的階梯軸類制坯,它不僅精度較高、后序加工余量小而且生產效率高。比如我公司生產的H331.6A 及 H319.5A 的軸類毛坯就是采用楔橫軋,現在已逐步實現了批量生產。
        (2)正火:這一工藝的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度和為最終熱處理做組織準備,以有效地減少熱處理變形。公司所用齒輪鋼的材料通常為20CrMnTi(H)及 20MnCr5,一般的正火由于受人員、設備和環境的影響比較大,使得工件冷卻速度和冷卻的均勻性難以控制,造成硬度散差大,金相組織不均勻,直接影響機加工和最終熱處理;使得熱變形大而無規律,零件質量無法控制,對刀具的磨損也較大,尤其對搓齒這種受力大的工序更是明顯。為此,采用等溫正火工藝。實踐證明,采用這種等溫正火有效地改變了一般正火的弊端,產品質量穩定可靠。
        (3)精車加工:為了滿足高精度齒輪加工的定位要求.齒坯的精車加工全部采用數控車床.齒輪先進行內孔和定位端面的加工,然后另一端面及外徑加工同步完成。既保證了內孔與定位端面的垂直度要求,又保證了大批量齒坯生產的尺寸離散小。從而提高了齒坯精度,確保了后序齒輪的加工質量。另外,數控車床加工的高效率還大大減少了設備數量,經濟性好。軸類零件加工的定位基準和裝夾主要有以下三種方式:○1 以工件的中心孔定位:在軸的加工中,零件各外圓表面、端面的同軸度,端面對旋轉軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項目,這些表面的設計基準一般都是軸的中心線,若用兩中心孔定位,符合基準重合的原則。
        中心孔不僅是車削時的定為基準,也是其它加工工序的定位基準和檢驗基準,又符合基準統一原則。當采用兩中心孔定位時,還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個外圓和端面?!? 以外圓和中心孔作為定位基準(一夾一頂):用兩中心孔定位雖然定心精度高,但剛性差,尤其是加工較重的工件時不夠穩固,切削用量也不能太大。粗加工時,為了提高零件的剛度,可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準來加工。這種定位方法能承受較大的切削力矩,是軸類零件最常見的一種定位方法。 ○3 以兩外圓表面作為定位基準:在加工空心軸的內孔時,(例如:機床上莫氏錐度的內孔加工),不能采用中心孔作為定位基準,可用軸的兩外圓表面作為定位基準。當工件是機床主軸時,常以兩支撐軸頸(裝配基準)為定位基準,可保證錐孔相對支撐軸頸的同軸度要求,消除基準不重合而引起的誤差。 公司常用的數控車有PUMA230、PUMA240 等。
        圖 1(PUMA240)
        (4)搓/滾/插齒:加工齒部所用設備仍大量采用普通滾齒機和插齒機,雖然調整維護方便,但生產效率較低,若完成較大產能需要多機同時生產。隨著涂層技術的發展,滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍可方便地進行.經過涂鍍的刀具能夠明顯地提高耐用度,一般能提高 90%以上,有效地減少了換刀次數和刃磨時間,效益顯著。目前,這項技術已在公司推廣。對于花鍵的加工,為解決插齒效率低的問題,可以采用搓齒進行加工,效率大大提高,加工一檔花鍵需要 10s-30s的時間。加工的插齒設備主要有德國 Gleason-Pfauter 插齒機、南京 YS5120CNC等,滾齒設備主要有日本 KASHIFUJI 數控滾齒機、重慶 YS3118 五軸數控滾齒機、YKX3132 數控滾齒機等,滾齒設備主要有德國 EXCELLO 搓齒機和日本 KASHIFUJI搓齒機等。
        圖 2(Gleason-Pfauter)
        (5)剃齒:徑向剃齒技術以其效率高,設計齒形、齒向的修形要求易于實現的優勢被廣泛應用于大批量汽車齒輪生產中。齒形、齒向對汽車的噪音影響是較大的,通過對其修形和反扭曲修正可降低變速器的傳動噪音。
        (6)熱處理:汽車齒輪要求滲碳淬火.以保證其設計要求的良好機械性能。對于熱后不再進行磨齒加工的產品,穩定可靠的熱處理設備是必不可缺的。我公司采用的是奧地利 AICHELIN 多用爐。隨著現在汽車廠家對零部件質量意識的提高,我公司逐步對剃齒零件按原材料爐號進行提前熱處理試驗,以預防由于原材料的每爐的不一致性而導致熱處理異常變形的質量缺陷。這樣的控制方法在一些汽車零部件廠家逐漸地推廣實施。
        圖 3(AICHELIN 多用爐)
        (7)磨加工:金屬磨削的實質是工件被磨削的金屬表層,在無數磨粒瞬間的擠壓,摩擦作用下生產變形,而后轉為磨屑,并形成光潔表示的過程。主要是對經過熱處理的齒輪內孔。端面、軸的外徑等部分的精加工,以提高尺寸精度和形位精度。齒輪加工采用節圓夾具定位夾緊,能有效保證齒部與安裝基準的加工精度,獲得滿意的產品質量。磨削精度通常達到 IT6~IT7 公差等級,表示粗糙度可達Ra1.25~0.16um,當顧客對粗糙度有特殊要求時,比如 C514 齒輪錐面粗糙度為Ra0.45~0.75um,此時一般選用粒度為 54-60 的砂輪來磨削達到要求。我們對輸
        入軸裝油封的外圓處采用了拋光工藝,提高工件的表面粗糙度,保證了油封的壽命。主要的磨加工設備有德國 BUDERUS、意大利 MORARA、瑞士 STUDER、北京數控磨床等。
        圖 4(BUDERUS 磨床)
        (8) 磨齒:采用磨齒加工的齒輪具有低傳動噪音、高傳動效率和長使用壽命的優點?,F在,隨著磨齒機的效率的逐漸提高,砂輪性能也更好,高額成本得以大幅下降。由此,磨齒加工已開始大規模應用于汽車齒輪加工中,而且已達到普遍應用的程度。而且由于磨齒加工能去掉熱處理畸變,因此許多齒輪箱均使用磨削齒輪,以更好地控制傳動空程和噪音。磨齒加工工藝在整個齒輪行業中已基本成熟并在快速增長。主要的磨齒加工設備有美國 Gleason-245TWG、德國KAPP300X 等。
        圖 5(Gleason-245TWG)
        (9)對嚙修整:這是變速驅動橋齒輪裝配前對齒部進行磕碰毛刺的檢查清理,以消除它們在裝配后引起的噪聲異響。通過單對嚙合聽聲音或在綜合檢查儀上觀察嚙合偏差來完成。也多采用的是自動對嚙儀來檢查毛刺、中心距、跳動。
        第二部分:殼體類零件
        1.現狀描述:
        我公司生產的變速器中殼體零件有離合器殼、變速器殼。離合器殼、變速器殼是承重零件,一般采用壓鑄鋁合金經專用模具壓鑄而成,外形不規則較復雜。
        2.工藝流程及控制方法:
        1)工藝流程:箱體類工件具有以下幾個特點:一是加工內容多,需頻繁更換機床、刀具;二是加工精度要求高,采用普通機床加工質量難以保證,且由工藝流程長,周轉次數多,生產效率難以提高;三是形狀復雜,且大部分為薄壁殼體,工件剛度差,較難裝夾。以離合器殼體為例,一般具有軸承孔、倒檔軸孔及二個大平面、定位銷孔和合箱螺孔等,加工尺寸上百個,精度高的一般都在IT6-IT9 級,表面粗糙度為 Ra0.8-3.2um,平面度、平行度為 0.05-0.1mm,垂直度0.01-0.02mm,同軸度、位置度 0.05mm 等。一般工藝流程是銑結合面→加工工藝
        孔和連接孔→粗鏜軸承孔→精鏜軸承孔和定位銷孔→清洗→泄漏試驗檢測。
        2)加工設備:殼體類零件的加工設備主要分為兩大類:組合機床和加工中心。傳統的殼體加工生產線往往由組合機床構成的,為了加工一個零件需要 20多道工序,大量的加工設備只是為了保證有限的產品種類,這種情況適合于單一品種大批量的殼體生產。針對目前汽車市場需求的逐漸多樣化和產品更新換代的特點,組合機床生產線已經不能滿足要求,取而代之的將是以加工中心為主的柔性生產線。加工中心有加工精度高、加工范圍廣以及一次裝夾能完成多面加工的特性,已被大量采用。加工中心分為立式和臥室兩種。立式加工中心適宜加工內容集中在同一個方向上的零件,臥式加工中心適合加工內容在不同方向上的零件,特別是需圍轉加工且同軸度較高的零件,兩者的加工費用基本在 1:2 左右。
        3)控制方法:
        夾具方面:變速器殼體的加工工序以采用“立式加工中心加工 10#工序+立式式加工中心加工 20#工序+臥式加工中心加工 30#工序”為例,需要三套加工中心夾具,其中 10#采用毛坯定位和支撐,20#、30#一般采用一面兩銷定位。壓鑄鋁殼體的加工余量不大,一般為 0.8-1.2mm,在夾具設計過程中首先要考慮定位的準確性,其次是夾緊的位置必須是支撐的對應位置,避免工件的夾緊變形,還要考慮刀具干涉、操作靈活、多件一夾、快速切換等因素。刀具方面:在汽車零部件制造成本中,刀具成本占總成本的 3%-5%,但是能夠通過提高加工效率來達到影響總成本的 20%-30%。模塊式結構的復合刀具具有精度較高,刀柄可重復使用,庫存量少等特點,被廣泛采用,它可以大幅度縮短加工時間,提高勞動效率。因此,在精度要求不高、標準刀具能夠達到比較好的加工效果時盡量采用標準刀具,降低庫存,提高互換性。同時,對于大批量
        生產的零件,精度要求又高的零件采用先進的非非標復合刀具更能提高加工精度和生產效率。

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