變速箱殼體的加工研究與應(yīng)用

鄭家勇 郝凱敏

摘 要：箱體類是機器和部件的基礎(chǔ)零件，是由軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運動或動力。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機器或部件的精度、性能和壽命。本文主要對變速箱箱體的加工工藝進(jìn)行了具體分析。

關(guān)鍵詞：變速箱殼體；加工；應(yīng)用

1箱體選材

箱體類零件包括機床主軸箱、機床進(jìn)給箱、變速箱體、發(fā)動機缸體等等，可以將其按照結(jié)構(gòu)形式的不同分為兩類，分別為整體式和分離式。整體式箱體是根據(jù)整體進(jìn)行鑄造和加工的，因此具有一定的加工難度，但同時也具備較高的裝配精度。分離式箱體可以分別進(jìn)行制造，以便加工和裝配，但這種方法會增加裝配工作量。箱體類零件的作用是支撐其他零件，因此具有較強的結(jié)構(gòu)剛度和較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀。在使用過程中，主要承受靜載荷和應(yīng)力不大的動載荷，因此應(yīng)當(dāng)具備較好的鑄造性能和減震性。

2變速箱箱體的加工工藝

2.1表面加工方法

箱體表面包括平面和孔系。其中，中小件主要平面的加工主要在普通銑床和牛頭刨床上進(jìn)行，而大件主要平面的加工則主要在龍門刨床和銑床上進(jìn)行。刨削具有成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等優(yōu)勢，但生產(chǎn)效率較低，因此在大批量的生產(chǎn)過程中主要采用銑削的方式進(jìn)行。同時，當(dāng)大批量生產(chǎn)時，又對精度有較高要求時，可以采取磨削的方式進(jìn)行。當(dāng)生產(chǎn)批量較大或為保證平面間的相互位置精度，可采用組合銑削和組合磨削。

箱體孔系的加工，對于直徑小于30mm的孔，一般不鑄出，可采用鉆-擴（或半精鏜）-鉸（或精鏜）的方案。對于已鑄出的孔，可采用粗鏜-半精鏜-精鏜（用浮動鏜刀片）的方案。由于主軸軸承孔精度和表面質(zhì)量要求比其余軸孔高，所以，在精鏜后，還要用浮動鏜刀片進(jìn)行精細(xì)鏜。對于箱體上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滾壓等工藝方法。

2.2擬定工藝過程的原則

2.2.1先面后孔的加工順序

箱體的主要表面是由平面和孔組成的，在具體加工過程中，應(yīng)當(dāng)遵守先加工平面，后加工孔的主要順序。因為主要平面是箱體往機器上的裝配基準(zhǔn)，先加工主要平面后加工孔，使定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，從而消除因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。另外，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣，可為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的定位基準(zhǔn)，并且加工平面時切去了鑄件的硬皮和凹凸不平，對后續(xù)孔的加工有益，可以方便調(diào)整刀具，同時還能夠減少鉆頭引偏和崩刃現(xiàn)象發(fā)生。

2.2.2粗精加工分階段進(jìn)行

粗精加工分階段進(jìn)行具有一定原則。對于剛性差、批量較大、要求精度較高的箱體，一般要粗、精加工分開進(jìn)行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再進(jìn)行主要平面和各支承孔的精加工。通過分階段，能夠防治將粗加工導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力、切削力等影響加工精度，同時還能夠幫助設(shè)備的科學(xué)選擇等[1]。

粗、精加工階段的分別進(jìn)行，會增加機床、夾具的數(shù)量，同時還會導(dǎo)致安裝次數(shù)增加，導(dǎo)致成本提高。因此對于沒有較高精度要求的小批量生產(chǎn)常常將兩者混合進(jìn)行，同時也需要采取相應(yīng)措施減少變形現(xiàn)象的出現(xiàn)。比如，給工件足夠的冷卻時間、多次走刀進(jìn)行精加工等。

2.3定位基準(zhǔn)的選擇

為了滿足變速箱殼體的精度需求，選擇合適的定位基準(zhǔn)至關(guān)重要。在定位基準(zhǔn)的選擇過程中，需要保證支撐孔的加工余量均勻，同時還需要保證零件與箱壁有一定間隙。所以通常利用變速箱的主要支撐孔作為定位基準(zhǔn)。即以變速箱殼體的輸入軸和輸出軸的支撐孔作為粗基準(zhǔn)，讓前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準(zhǔn)以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支撐孔定位限制的第五個自由度。由于是以孔作為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面，因此，使用精基準(zhǔn)定位加工主要支撐孔時，需要保證孔加工余量均勻，由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的，因此孔的余量均勻也就直接保證了孔與箱壁的相對位置。

對于變速箱殼體的加工，必須按照正確的基準(zhǔn)定位的選擇方法進(jìn)行選擇，參照上述的加工工藝進(jìn)行逐步加工，以保證變速箱殼體的工藝精度和配合精度。而對于殼體材料性能、力學(xué)性能、承載能力、使用壽命等，還要參照變速箱具體使用情況來確定。

3變速箱殼體加工夾具的設(shè)計

基床夾具可以按照使用范圍分為組合夾具、隨行夾具、專用夾具、通用夾具、通用可調(diào)夾具和成組夾具五種類型，其工作原理基本相同。夾具的作用是有效保證加工質(zhì)量，并擴大機床工藝范圍實現(xiàn)勞動生產(chǎn)率的增加，同時能夠有效降低成本。夾具設(shè)計一般是在零件的機械加工工藝過程制定之后按照某一工序的具體要求進(jìn)行的。制定工藝過程，應(yīng)充分考慮夾具實現(xiàn)的可能性，而設(shè)計夾具時，如確有必要也可以對工藝過程提出修改意見。夾具設(shè)計質(zhì)量的高低，應(yīng)以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本低，排削方便，操作安全、省力和制造、維修方便等為衡量指標(biāo)。

3.1銑床夾具

銑床夾具也是常用的夾具，主要用于加工平面、鍵槽、缺口、花鍵以及成型表面等。由于銑削加工的切削時間較短，因而單件加工時的輔助時間相對地就顯得長了。因此，降低輔助時間，是設(shè)計銑床夾具時要考慮的主要問題之一。

由于銑削過程中，夾具大都與工作臺一起進(jìn)給運動，而銑床夾具的整體結(jié)構(gòu)又常常取決于銑削加工的進(jìn)給方式。因此，常按不同的進(jìn)給方式將銑床夾具分為直線進(jìn)給式、圓周進(jìn)給方式和仿行進(jìn)給方式三種類型[2]。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點和對生產(chǎn)效率的不同要求，可按先后加工，平行加工，或平行-先后加工的方式設(shè)計夾具。

3.2鉆床夾具

鉆床夾具簡稱鉆模，主要用于加工孔及螺紋。它主要由鉆套、鉆模板、定位及夾緊裝置夾具體組成。主要分為以下五種。第一，固定式鉆模。該鉆模在使用時能夠固定位置，并且具有較高的加工精度，主要用于立式鉆床上加工直徑較大的單孔或搖臂鉆床加工平行孔。第二，回轉(zhuǎn)式鉆模。該鉆模上配備了分度裝置，因此可以在工件上加工出若干個繞軸線分布的軸向或徑向孔系。第三，翻轉(zhuǎn)式鉆模。主要用于不同表面的孔系的加工。該鉆模的應(yīng)用可以減少安裝次數(shù)，提高被加工孔的位置精度。其結(jié)構(gòu)較簡單，加工鉆模一般手工進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，所以夾具及工件應(yīng)小于10kg為宜。第四，蓋板式鉆模。該鉆模的定位元件和夾緊裝置直接裝在鉆模板上。鉆模板在工件上裝夾，適合于體積大而笨重的工件上的小孔加工。夾具、結(jié)構(gòu)簡單輕便，易清除切屑；但是每次夾具需從工件上裝卸，較費時，故此鉆模的質(zhì)量一般不宜超過10kg。第五，滑柱式鉆模?；姐@模是帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具。這種鉆模有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、動作迅速、制造周期短的優(yōu)點，生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。

3.3鏜床夾具

鏜床夾具（簡稱鏜模）也是常用的夾具，主要用于孔的加工。主要用于箱體、支架等類工件的精密孔系加工，其位置精度一般可達(dá)±0.02—0.05[3]。鏜模和鉆模一樣，被加工孔系的位置精度是靠專門的引導(dǎo)元件—鏜套引導(dǎo)鏜桿來保證的，所以采用鏜模后，鏜孔的精度不受機床精度的影響。這樣，在缺乏鏜床的情況下，可以通過使用專用鏜模來擴大車床、鉆床的工藝范圍進(jìn)行鏜孔加工。因此，鏜模在不同的生產(chǎn)類型中被廣泛使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]史維娜.變速箱殼體的數(shù)控加工工藝分析[J].內(nèi)燃機與配件，2019（04）：98-100.

[2]張亞娟.淺談提升變速箱殼體產(chǎn)能的加工方法[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018（12）：183.

[3]丁兆福，翁曉明，姬騰飛，武倩倩.淺析變速箱殼體設(shè)計與工藝結(jié)合[J].汽車實用技術(shù)，2015（09）：4-6.