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1、2 0 0 5 年 1 O月 第 5 期 6 6 7 6 7 1 甘肃农业大学学报 J 0URNAL 0F GANS U AGRI C ULTURAL UNI VERS I TY 第 4 0卷 双 月 刊 MS A变速器壳体的加工工艺 赵春花， 曹致中， 张 炜， 魏宏安 ( 甘肃农 业大学工学 院， 甘肃 兰州 7 3 0 0 7 0 ) 摘要 ： 根据 MS A变速器壳体设计要求 ， 通过分 析其结构特 点 、 技 术要求 、 定位 基 准、 加 工方 法及余 量 ， 制定 了 MS A变速器壳体 加工工艺方案 。 关键词 ： 变速器壳体 ； 加工工艺 中图分类号 ： U 4 6 3 2
2、1 2 文献标识码 ： A 文章编号 ：1 0 0 3 4 3 1 5 ( 2 0 0 5 ) 0 5 0 6 6 7 0 5 Pr o c e s s i n g t e c h n o l o g y o f M S A g e a r - h o u s i n g Z HAO Ch u n - h u a ， CAO Zh i z h o n g ， Z HANG W e i ， W EI Ho n g a n ( Co l l e g e o f En g i n e e r i n g， Ga n s u Ag r i c u l t u r a l Un i v e r s i
3、t y， Ga n s u ，L a n z h o u 7 3 0 0 7 0， C h i n a ) Ab s t r a c t ：A c c or d i ng t o t he d e s i gn r e qu i r e me n t s o f M SA ge a r - ho us i ng，t he s t r uc t ur a l c ha r a c t e r i s t i c s， t e c hn i c a l s p e c i f i c a t i o n， po s i t i o na l da t ums，p r o c e s s i n g
4、 t e c hn ol og y， m e nt a l a l l owa n c e a nd p r o c e s s h a v e be e n a n a l y s e d t h r o u g h s y s t e ma t i c t h e o r y ， a n d t h e p r o c e s s i n g t e c h n o l o g i c a l s c h e me o f M S A g e a r - h o u s i n g Wa s dr a wn up Ke y wor d s ：ge a r - ho us i n g； pr
5、 o c e s s i ng t e c h no l o gy 1 概述 在汽车传动 中， 变速器是很重要的变速变扭机构， 其主要功能有 ： 改变传动 比， 使汽车获得一定的速度 和扭矩 ； 怠速状态 ， 前进或后退 ， 输出动力 。变速器的设计与制造水平直接影响整机的工作性能。 兰州齿轮厂二十世纪 9 O年代引进 日本 8 O年代五十铃 NP R变速器( MS A) ， 该变速器为全同步器， 中 心距 9 7 mm， 输入扭矩为 2 2 5 Nm， 适合于我国当前汽车制造水平。 自引进后 ， 对某些部件进行了改进和修 正， 并制定了 MS A变速器壳体加工工艺。 2 壳体 工艺分析 在变
6、速器壳体加工 中， 将壳体材料 由压铸铝改为灰铁 HT2 0 0 ， 并对 内腔 、 壁厚等一些尺寸进行修改 ， 具 体尺寸见图 1 L I 。 壳体是变速器的基础件， 轴、 齿轮及前后盖均安装在壳体上 ， 因此， 壳体应具有较高 的尺寸精度、 形位精 度和较小的表面粗糙度 ， 才能保证整个变速器的正常运转， 实现设计要求 2 。MS A变速器壳体的主要尺寸 精度 、 形位公差、 表面粗糙度等一些技术要求见表 1 E 妇 ( 表中所列仅为主要表面与孔的加工要求) 。 作者简介 ：赵春花 ( 1 9 7 2 一) 女 ， 甘肃武威人 ， 硕士 ， 现从事机械方 面教学和研究。 资助基金 ：奶业及
7、节水农业重大科技专项课题 ， 优质饲草高效生产关键技术研究与产业化开发。 收稿 日期 ：2 0 0 5 0 3 2 6 维普资讯 http:/ 6 6 8 甘 肃 农 业 大 学 学 报 _L l 0 0 5 p 0 05 口 _ D L i h 一l 6 6 0 1 0 矗 n 1 l J l 口l 0 05 I h 6 。 。i j f I u l u ： 。 蛹 c 一 0 1 0 0J6 l I l l I f ； 壹 l 鸯 _ 熏 日 卿 J 6 l I I I l l 已 ， ， l 1 、 0 7 5 J6 _ 1 = 1 0 一 叶 一 十 二 ， 一一一 | - 登 一一一
8、 堇 冠 1 0 臼 n P I I I J 0 0 5 一 暑 = = 暮 二I J 一一 【 l j 0 0 5 p I 、 E t - ； 。 t Qo - r _ 、 l 2 0 ：p上兰 L一 - 1 O口0 r r 葛 I 7自 4 n n 4 1 n n I 1 4 nn 1 16 7 n o I岂 5 。 。 弓 一一 一1 高 O 5 r 1 广 ， 、， i ： 一 1 口 J ： j I ： 一 二 一 r ，_ 嚣 ： 一 一 ： ， J ； 。 一 b ： 釜 耄 一 ： 。 l ： 2 1 O ： 8 芎 瞄 一 墨 囊 蚺 s = = 喜 罔l ： L 南 j ：
9、 、 声 一 图 1 MS A变 速 器 壳体 图 Fi g 1 The gr ap h of M SA g ea r - h ous i n g 2 1 结构特 点及 技术 要 求 壳体是变速器的基础件 ， 变速器 的装配在很大程度上取决于壳体 的加工精度。MS A壳体是不规则箱 体 ， 加工面为断续平面和内表 面 ， 顶平面与上 盖安装误差要求很小 ， 四个主要轴承孔 尺寸不等， 精度等级 I T6 ， 并要求具有较小的同轴度误差。另外， 这种变速器设计紧凑， 齿轮与壳体 间隙较小 ， 安装倒档惰轮处外 壳呈圆弧密闭状态 ， 给加工造成一定困难 ， 总之， 该壳体的结构特点决定了工艺的难度
10、 。如果壳体加工达不 到要求， 则装配困难 ， 使变速器无法正常工作 。 从技术要求方面看， 尺寸精度最高 I T6 ， 平面度、 平行度、 垂直度均为 0 0 5 mm， 表面粗糙度最高 1 6 ， 螺 纹精度 6 H。 表 1 MS A变速器壳体 的主要尺寸精度 、 形位公差、 表 面粗糙度 Ta b 1 Th e m a i n s i z e a c c u r a c y l o r m t o l e r a n c e s a n d s u r I a c e s mo o t h o f M S A g e a r - h o u s i n g 维普资讯 http:/ 第
11、5期 赵春 花等 ： MS A变速器壳体 的加工工艺 2 2定位基 准 孔系产品加工精度要求高， 为使壳体工件定位稳定可靠 ， 需选一个较大 的平面作为统一的定位基 准。 精基准的选择有以下两种。 六点定位 ： 该方法简单易行， 装卸方便 ， 但此法受毛坯精度变化的极大限制， 二次装夹定位误差大 ， 在工 序多的情况下达不到加工要求 ， 而且与设计 、 装配基准不重合。 一 面两销定位 ： 该方法定位精度高， 而且稳定可靠， 二次装 夹可控制误差 ， 与设计 、 装配基准重合 ， 易标 准化 ， 便于组织生产与流水作业 ， 缺点是装卸不便 。 根据精度和稳定性要求 ， 经 比较 ， 选择后一种
12、定位方法。 精基准选定后 ， 就要选用为加工精基准用的粗基准 ， 应考虑的问题是： 1 ) 轴承孔是最主要的表面， 所选粗基准应保证孔的加工余量基本均匀 ； 2 ) 要保证齿轮与壳体不发生空间干涉 。 为满足以上要求 ， 根据生产条件 ， 采用三轴孔定位铣大面 ， 六点定位钻 一铰两孔。 2 3工艺 方法 壳体的加工面有平面加工方法和孔加工方法 。 2 3 1 平面加工方法壳体几个主要大平面表面粗糙度为 3 2 ， 平面度 0 0 5 ， 两侧面与基准线 P的垂直度 0 0 5 。根据这些要求 ， 宜选用粗铣一精铣平面， 故采用大平面、 两侧面、 取力孔窗 口等用立铣、 卧铣加工， 在 精镗孔
13、时 ， 还可精铣一个侧面， 以保证该面与轴孔的垂直度公差 。值得研究的是 ， 倒档惰轮挡距小平面的加 工 ， 该平面为圆弧面 + 4 4 ， 表面粗糙度 1 6 ， 中间为 2 2 H7的孔， 此平面位于壳体 内半封闭状态， 在没有专用 设备的情况下， 加工相当困难 。本工艺采用在倒档惰轮轴孔加工完毕后 ， 以一面两孔定位， 利用可插卸式单 刀铣， 先将刀杆伸进 9 2 2孔 ， 装进刀头后再进行切削 ， 以达到图纸要求。 2 3 2 孔加 工方法孔的加工主要是四个轴承孔和一个倒档惰轮轴孔 ， 最高公差等级 I T6 5 ， 两轴线平行 度 0 0 5 mm， 表面粗糙度 1 6 ， 中心距公
14、差均为 0 0 5 mm， 轴线与两侧面有 0 0 5的垂直度要求。要达到这 些要求， 确定它们的加工方法， 需先考虑一面两销 的定位误差 图 2所示为工件两销孔的尺寸精度与定位 时销与孔 间的 间隙产 生 的转 角误 差 A 0 。 工件中心距 L g： Lg 一 2 4 5 0 5 +1 6 7 5 5 一2 9 6 8 5 4 mm Lg i 一 2 4 4 9 5 + 1 6 7 4 5 一2 9 6 7 1 5 mm 所 以 L g =2 9 6 7 8 5 0 0 6 9 mm 两定位销中心距公称尺寸 L 应 ： L =L g ， 且夹具两销间中心距公 差取工 件公差 的 1 3
15、， 故 ： L z 一2 9 6 7 8 5 0 0 2 3 5 mm 夹具两定位销一为销 圆销 d ， 一为菱形销 d ， d 一 1 0 0 0 3一 声 9 9 7 mm， 公 差 带 取 g 6 ， 这 样 ： d 一 声 9 9 7 0 ： 8 髓一声 1 O 8 ： 攒 mm 确定菱形销 d ， 中心距补偿量( d 的最小 间隙) 一A L x +A L g - ：0 0 6 9 +0 0 2 3 5 一寺 0 0 0 5 0 0 9 mm 菱形销园柱部分宽取 6 =3 mm， 与孔的最小间隙 A z 一 2 e b 一 图2 工件两销孔定位误差 Fi g 2 Th e l o c
16、 a t i n g a c c u r a c y o f t WO l oc a t i on p i n ho l e s 维普资讯 http:/ 6 7 0 甘 肃 农 业 大 学 学 报 一0 0 5 4 mm( D2 为工件孔最小直径) ， 所以 d 2 9 9 7 0 0 5 4 =9 9 2 mm， 公差带取 h 6 。 这样 ， d 2 9 9 2 0_ o - 0 1 1 一 0 o - 0- 0 9 01 。 mm 当 d ， d z 尺寸确定后 ， 可以计算两销定位的转角误差 e ， 两销 的最大间隙 、 。 分别为： 1 一 1 0 0 05 9 95 6 0 0 4
17、9 m m ； 2 一 1 0 0 05 9 9 0 9 0 09 6 mm 一t g - 1 ( 坐 坠) 一t g - ( ) =0 o 1 4 口 ( 5 0 4 ” ) 因此 ， 由 反映到壳体总长两端轴孔的不同轴度、 轴与侧面的不垂直度误差将 为： 3 3 0 5 t g 一 0 0 8l m m 这样 ， 若镗孔从两侧分别进行 时， 通过两次装夹， 产品的同轴度、 侧面与轴线的垂直度、 两轴线的平行度 都难 以得到保证 ， 会 出现这样 的情况 ， 即当夹具两销 中心距与 工件两孔 中心距愈吻合时 ， 转角误差反而加 大 ， 而吻合度较差时， 转角误差反而减少 。 因此 ， 对应的
18、加工方法应有两种 ： 一是提高工件两销孔 的尺寸精度和 中心距精度 ， 以获得小的转角误 差 ； 二是从单侧一次装头 ， 一次精镗双孔。第一种方法虽可使工件精度提高 ， 但加工困难 ， 不经济， 夹具制造 有困难 ， 第二种方法可行 。 所以， 四轴承孔 的加工方法是 ： 粗扩一半精一精镗 ， 其中半精镗、 精镗从单侧用两刀头一次镗成。 倒档惰轮轴孔 的加工方法是： 钻一扩一 复合铰。 根据现有设备情况 ， 孔的加工在坐标镗床上进行， 其它孔、 螺孔在摇臂钻床上利用 回转钻模两次完成底 孔加工， 最后分别攻丝( 机攻) 。 2 3 3 加工阶段的划分壳体主要表面的要求较高 ， 应根据以下原则啪
19、 ： 即先粗后精 ， 先基准后一般 ， 先平 面后孔 ， 先主要表面后次要表面。可初步安排壳体加工工艺方法如下 ： 精基准的加工： a粗铣大平面 ， 精铣大平面； b钻 、 铰大平面两定位销孔 ， 附带钻大平 面螺纹孔。当侧面 毛坯余量不稳定时， 可加一粗铣侧面( 毛基准) 。 主要表面( 轴孔) 的加工： a粗铣两侧面； b粗扩 四轴孔； c半精镗， 精镗四轴孔； d精铣侧面； e 钻、 扩， 复合 铰倒档惰轮四轴孔 。 次要表面( 轴孔) 的加工： a取总长； b 铣倒档惰轮档距 ； c铣窗 口； d铣其余 螺纹底孔及过油孔、 拆卸孔 ， 附带锪若干小平面。 由于轴孔系零件的加工 中废 品
20、率较一般工序高， 因此， 须把它们的精加工放在次要表面加工前进行 ， 这 样可以避免由于轴孔系精加工出现废 品而使次要表面加工的工时白白浪费。 2 4 加工余量与工序的确定 8 2 4 1 加工余量毛坯 ： 铸件精 度为国标 I T9级( 暂时低 于 9级) ， 各大平 面， 铸造孔 的单 边余量 均为 4 mm； 由于壳体外形尺寸较大 ， 故平面精加工余量为 l mm； 主要孔的半精镗 ， 精镗单边余量为 0 5 mm； 倒档 惰轮孔的精铰单边余量为 0 1 mm， 扩孔单边余量为 0 4 mm； 其余孔基本一次钻成 。 2 4 2 工序 间尺寸公差的确定 工序尺寸公差可由各工序的经济精度来
21、确定 ： 粗铣、 粗扩的尺寸公差均按 I TI 2级来考虑， 精加工后尺寸公差达到图纸要求。 轴孔 ： J S 6 、 J S 7 ， H； 钻孔 ： 夺 d + 3 ： 3 ； 螺纹精度 ： 6 H 3 结论 根据 以上 4个方面的分析计算 ， 所制定 的加工工艺具有 ： 1 ) 所选精基准合理 ， 理论计算准确 ， 经结构分析后定位可靠。 维普资讯 http:/ 第 5期 赵春花等 ： MS A变速器壳体的加工工艺 6 7 1 2 ) 工艺基本稳定 ， 各工序加工出的工件均达到了工序要求。 3 ) 工艺特点结合了现有设备现状 的实际情况。 4 ) 壳体质量达到了产品设计要求 ， 所装配的
22、MS A变速器通过了台架和道路实验 。 参考文献 1 兰州汽车齿轮厂技术科 MS A变速器零件图册 z 1 9 9 5 2 武晓丽 现代 工程 图学 M 兰州 ： 甘肃教育 出版社 2 0 0 1 3 陈队志， 吴庆记 机械制造基础工艺设计 M 兰州 ： 甘肃教育 出版社 ， 2 0 0 1 4 蔡春源， 蒋尊贤 李 白治 机械设计手册 M 吉林 ： 辽宁科学技术 出版社 ， 1 9 9 0 5 吴庆记 金属工艺实践 M 兰州大学 出版社 ， 1 9 9 9 6 廖念钊 ， 古莹巷 ， 莫雨松 ， 等 互换性 与技术测量 M 中国计量出版社 1 9 9 0 7 荆长生 机械制造 工艺学 M 西安 ： 西北工业大学 出版社 ， 1 9 9 7 8 孙本绪 机械加工余量手册 M 北京 ： 国防工业 出版社 ， 1 9 9 9 维普资讯 http:/