变速箱泵盖加工工艺开发及应用

曾定文 尚付成

摘要：通过研究变速箱泵盖薄壁零件的机加工工艺，解决了薄壁件加工易变形、高精度内外圆位置度等技术难点，关键尺寸过程能力满足要求，制造过程稳定，具备了大批量生产的条件。

关键词：变速箱泵盖;加工工艺;大批量生产

Transmission pump cover machining process development

Zeng Dingwen，Shang Fucheng

（CSR Qishuyan Institute Co.， Ltd， Changzhou， Jiangsu， 213011， China）

Abstract： This paper is studying on the transmission pump cover parts machining process， to solve the technical difficulties， such as machining of thin-walled parts easy to deformation， high precision circular position accuracy. The key dimensions of process capability can to meet the requirements， and manufacturing process is stable for the mass production.

Keywords： Transmission pump cover; Machining process; Mass production

变速箱要适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利的工况下（功率较高、油耗较低）工作，其功能在于改变传动比。变速箱泵盖是变速箱重要组成之一，具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点。但该产品刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量。变速箱泵盖大批量加工工艺问题一直是较难解决的，是业界越来越关心的话题。本文结合一款变速箱泵盖的加工工艺研究，解决其加工难点，以形成能适合大批量生产的加工工艺。

1.加工工艺难点分析

变速箱泵盖的结构及关键尺寸要求分别如图1、2所示，有以下3大工艺技术难点：

图 1  变速箱泵盖结构模型              图 2  变速箱泵盖关键尺寸图纸要求

（1）大平面薄壁件加工易变形问题。变速箱泵盖属于薄壁件，大平面处A面为功能面，属于客户装配区域，与密封元件相配合，产品最大平面达到直径约360mm的区域，最薄处小于4mm，平面度要求较高，加工过程极易变形。

（2）高精度内外圆位置度要求。由于变速箱泵盖内孔及外圆需要与减速器油泵轴相配合，对其尺寸及位置度要求较严。内外圆公差仅有+/-0.12mm，位置度满足≤0.04mm，对工艺装备提出了较高的要求。

（3）孔位加工内容较多，侧面轮廓要求高。大平面处有5个规格、35个孔系需要加工，加工过程中，有约2/5材料需去除，可能会对产品的精度造成较大影响。

2.工艺编排及试验设计

2.1 工艺方案初步设计

针对上述工艺设计难点，制定出不同的工艺方案，验证不同路线下，产品的加工精度和稳定性情况。由于产品精度要求及控制变形量的目的，制定出以下4种工艺方案，见表1：

表1  变速箱泵盖机加工工艺方案

序号

工序内容

OP10

OP20

OP30

OP40

OP50

方案1

粗精车A面

粗精车G基准

加工孔位

—

—

方案2

粗车A面

粗精车G基准

加工孔位

精车A面

—

方案3

粗车A面

粗精车G基准

精车A面

加工孔位

—

方案4

粗车A面

粗车G基准

加工孔位

精车A面

精车G基准

方案1：首先OP10粗精车A面，将零件A面完全加工到位，OP20工序粗精加工G基准，最后加工工件的孔位。

方案2：在粗加工A面的基础上，完成G基准的粗精加工。在完成孔位加工后，安排精车工序，最后完成对A平面的精加工。

方案3：在粗加工A面的基础上，完成G基准的粗精加工。在完成对A平面的精加工后，安排孔系的加工。

方案4：先后安排A面、G基准的粗加工，随后用粗加工的工艺基准定位，加工工件的孔位，最后分别实现精车A平面和G基准。

图 3  变速箱泵盖关键基准示意图

2.2 工艺方案比对

通过对比不同的工艺试验方案，得出如下结果：

（1）A平面粗精同时加工方案不可行。由于A平面在OP10精加工完成，在粗车G基准过程中，由于加工抗力较大，零件在定位面处发生变形，精加工的A面平面度达到0.2～0.3mm，超出产品精度要求。因此，方案1不可行。

（2）G基准粗精加工可同时进行。在粗车A平面后，试验G基准的粗精加工安排在同一工序进行。由于后续进行A平面的精车加工，G基准的粗精加工合并在一起对成品的平面度影响较小。方案2、3可行。方案4将A平面和G基准的粗精加工分别分开，从设计上更好的保证了零件平面度及加工精度，从控制变形上看，方案4可行。

（3）孔位须在A平面精加工后加工。主要有以下3方面的因素：首先，孔位使用粗加工的A平面定位，易造成孔位加工时面轮廓度超差。其次，孔位的加工后再安排精车A平面，因工件孔位众多，断续切削严重，刀具磨损块，对A平面的平面度造成较大的影响。最后，为消除孔位加工可能对A面平面度的影响，在工装夹具上设计大平面定位、广泛使用液压辅助支撑，使加工孔系时工件的变形在可接受的范围内，不影响成品的质量。

2.3 工艺参数设计

在方案设计的基础上，充分考虑加工过程中对零件变形的影响，从工艺、刀具、工装等各个过程的设计，防止变速箱泵盖的加工变形，满足变速箱泵盖功能面高精度要求，保证生产过程的稳定性。

（1）大端面先粗后精，安排专门精车工序。通过合理安排工艺，利用粗车、精车工序保证零件大平面的平面度，减少工艺过程对零件平面度的影响。

（2）保证夹具刚性，采用辅助支撑和大平面定位。夹具设计时，优化车床、加工中心工装结构，保证刚性，广泛使用液压辅助支撑及大面定位，实现在切削过程中对零件的可靠支持。分析加工过程因素，从夹持压力，零件可能的变形点处着手，减少装夹对工件的影响。

（3）优化加工刀具顺序及走刀路径。从精车刀选型至枪钻的应用，合理布置加工顺序及走刀路径，减少加工过程中的抗力，消除对变形的影响，提高加工效率。

（4）安排内孔及A基准一起加工，保证高精度内外圆位置度要求。在工艺设计时，安排内孔外圆一个工序加工，保证±0.012mm的尺寸公差。同时利用外圆及端面定位，消除系统误差。采用外圆G基准定位，使用斜拉式卡盘，卡爪盘圆<0.008mm，保证定位的准确性。

（5）合理加工余量控制，保证刀具加工寿命。加工过程中，控制加工余量等工艺参数，保证端面20丝，直径单边30丝的加工余量，兼顾刀具寿命和工件加工质量，保证生产的可持续性。

3.验证结果

通过实际的大批量加工验证，设计的工艺路线可行，变速箱泵盖关键尺寸稳定，平面度、高精度内外圆位置度等要求满足图纸要求，解决了零件易变形的难题。

（1）平面度数据能满足要求。采用方案3的加工路线，如图4所示，精车后的A面平面度基本上小于0.08mm，满足0.125mm的平面度要求。关键过程能力Cpk达到1.95，生产过程稳定。

图 4  变速箱泵盖A面平面度过程能力数据

（2）位置度数据能满足要求。在安排A面和内孔同时加工，保证定位及评价基准的统一，使变速箱泵盖内外圆的位置端满足0.04AG的要求。图5、6为关键内外圆的位置度0.04AG的过程能力数据，Cpk≧1.67，过程能力满足客户要求。

图 5  泵盖外圆位置度0.04AG过程能力数据   图 6泵盖内孔位置度0.04AG过程能力数据

4.结束语

本文通过变速箱泵盖加工工艺开发及应用，研究了薄壁零件的机加工工艺，解决了薄壁件加工易变形、高精度内外圆位置度等技术难点，关键尺寸过程能力满足要求，制造过程稳定，具备了大批量生产的条件，为开发薄壁产品奠定了坚实基础。

参考文献：

[1]陈宏钧.机械加工工艺设计员手册[M].北京：机械工业出版社，2009.52-57.

[2]陈芳.浅谈薄壁件加工工艺[J].吉林省教育学院学报，2009（05）.