变速箱壳体的加工研究与应用

郑家勇 郝凯敏

摘 要：箱体类是机器和部件的基础零件，是由轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。本文主要对变速箱箱体的加工工艺进行了具体分析。

关键词：变速箱壳体；加工；应用

1箱体选材

箱体类零件包括机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、发动机缸体等等，可以将其按照结构形式的不同分为两类，分别为整体式和分离式。整体式箱体是根据整体进行铸造和加工的，因此具有一定的加工难度，但同时也具备较高的装配精度。分离式箱体可以分别进行制造，以便加工和装配，但这种方法会增加装配工作量。箱体类零件的作用是支撑其他零件，因此具有较强的结构刚度和较为复杂的结构形状。在使用过程中，主要承受静载荷和应力不大的动载荷，因此应当具备较好的铸造性能和减震性。

2变速箱箱体的加工工艺

2.1表面加工方法

箱体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铣床和牛头刨床上进行，而大件主要平面的加工则主要在龙门刨床和铣床上进行。刨削具有成本低廉、结构简单、操作方便等优势，但生产效率较低，因此在大批量的生产过程中主要采用铣削的方式进行。同时，当大批量生产时，又对精度有较高要求时，可以采取磨削的方式进行。当生产批量较大或为保证平面间的相互位置精度，可采用组合铣削和组合磨削。

箱体孔系的加工，对于直径小于30mm的孔，一般不铸出，可采用钻-扩（或半精镗）-铰（或精镗）的方案。对于已铸出的孔，可采用粗镗-半精镗-精镗（用浮动镗刀片）的方案。由于主轴轴承孔精度和表面质量要求比其余轴孔高，所以，在精镗后，还要用浮动镗刀片进行精细镗。对于箱体上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滚压等工艺方法。

2.2拟定工艺过程的原则

2.2.1先面后孔的加工顺序

箱体的主要表面是由平面和孔组成的，在具体加工过程中，应当遵守先加工平面，后加工孔的主要顺序。因为主要平面是箱体往机器上的装配基准，先加工主要平面后加工孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除因基准不重合而引起的误差。另外，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样，可为孔的加工提供稳定可靠的定位基准，并且加工平面时切去了铸件的硬皮和凹凸不平，对后续孔的加工有益，可以方便调整刀具，同时还能够减少钻头引偏和崩刃现象发生。

2.2.2粗精加工分阶段进行

粗精加工分阶段进行具有一定原则。对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。通过分阶段，能够防治将粗加工导致的内应力、切削力等影响加工精度，同时还能夠帮助设备的科学选择等[1]。

粗、精加工阶段的分别进行，会增加机床、夹具的数量，同时还会导致安装次数增加，导致成本提高。因此对于没有较高精度要求的小批量生产常常将两者混合进行，同时也需要采取相应措施减少变形现象的出现。比如，给工件足够的冷却时间、多次走刀进行精加工等。

2.3定位基准的选择

为了满足变速箱壳体的精度需求，选择合适的定位基准至关重要。在定位基准的选择过程中，需要保证支撑孔的加工余量均匀，同时还需要保证零件与箱壁有一定间隙。所以通常利用变速箱的主要支撑孔作为定位基准。即以变速箱壳体的输入轴和输出轴的支撑孔作为粗基准，让前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支撑孔定位限制的第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面，因此，使用精基准定位加工主要支撑孔时，需要保证孔加工余量均匀，由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的，因此孔的余量均匀也就直接保证了孔与箱壁的相对位置。

对于变速箱壳体的加工，必须按照正确的基准定位的选择方法进行选择，参照上述的加工工艺进行逐步加工，以保证变速箱壳体的工艺精度和配合精度。而对于壳体材料性能、力学性能、承载能力、使用寿命等，还要参照变速箱具体使用情况来确定。

3变速箱壳体加工夹具的设计

基床夹具可以按照使用范围分为组合夹具、随行夹具、专用夹具、通用夹具、通用可调夹具和成组夹具五种类型，其工作原理基本相同。夹具的作用是有效保证加工质量，并扩大机床工艺范围实现劳动生产率的增加，同时能够有效降低成本。夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制定之后按照某一工序的具体要求进行的。制定工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排削方便，操作安全、省力和制造、维修方便等为衡量指标。

3.1铣床夹具

铣床夹具也是常用的夹具，主要用于加工平面、键槽、缺口、花键以及成型表面等。由于铣削加工的切削时间较短，因而单件加工时的辅助时间相对地就显得长了。因此，降低辅助时间，是设计铣床夹具时要考虑的主要问题之一。

由于铣削过程中，夹具大都与工作台一起进给运动，而铣床夹具的整体结构又常常取决于铣削加工的进给方式。因此，常按不同的进给方式将铣床夹具分为直线进给式、圆周进给方式和仿行进给方式三种类型[2]。根据工件的结构特点和对生产效率的不同要求，可按先后加工，平行加工，或平行-先后加工的方式设计夹具。

3.2钻床夹具

钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。主要分为以下五种。第一，固定式钻模。该钻模在使用时能够固定位置，并且具有较高的加工精度，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔。第二，回转式钻模。该钻模上配备了分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。第三，翻转式钻模。主要用于不同表面的孔系的加工。该钻模的应用可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10kg为宜。第四，盖板式钻模。该钻模的定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10kg。第五，滑柱式钻模。滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。

3.3镗床夹具

镗床夹具（简称镗模）也是常用的夹具，主要用于孔的加工。主要用于箱体、支架等类工件的精密孔系加工，其位置精度一般可达±0.02—0.05[3]。镗模和钻模一样，被加工孔系的位置精度是靠专门的引导元件—镗套引导镗杆来保证的，所以采用镗模后，镗孔的精度不受机床精度的影响。这样，在缺乏镗床的情况下，可以通过使用专用镗模来扩大车床、钻床的工艺范围进行镗孔加工。因此，镗模在不同的生产类型中被广泛使用。

参考文献：

[1]史维娜.变速箱壳体的数控加工工艺分析[J].内燃机与配件，2019（04）：98-100.

[2]张亚娟.浅谈提升变速箱壳体产能的加工方法[J].中国战略新兴产业，2018（12）：183.

[3]丁兆福，翁晓明，姬腾飞，武倩倩.浅析变速箱壳体设计与工艺结合[J].汽车实用技术，2015（09）：4-6.