變速箱離合器殼體鑄造工藝方法

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1、零件機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和方法等的工藝文件。它是在具體的生產(chǎn)條件下，將最合理或較合理的工藝過程，用圖表（或文字）的形式制成文本，用來指導(dǎo)生產(chǎn)、管理生產(chǎn)的文件。 一、機(jī)械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容及作用 工藝規(guī)程的內(nèi)容，一般有零件的加工工藝路線、各工序基本加工內(nèi)容、切削用量、工時定額及采用的機(jī)床和工藝裝備（刀具、夾具、量具、模具）等。 工藝規(guī)程的主要作用如下： 1．工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。合理的工藝規(guī)程是建立在正確的工藝原理和實(shí)踐基礎(chǔ)上的，是科學(xué)技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。因此，它是獲得合格產(chǎn)品的技術(shù)保證，一切生產(chǎn)和管理人員必須嚴(yán)格遵守。 2．工

2、藝規(guī)程是生產(chǎn)組織管理工作、計劃工作的依據(jù)。原材料的準(zhǔn)備、毛坯的制造、設(shè)備和工具的購置、專用工藝裝備的設(shè)計制造、勞動力的組織、生產(chǎn)進(jìn)度計劃的安排等工作都是依據(jù)工藝規(guī)程來進(jìn)行的。 3．工藝規(guī)程是新建或擴(kuò)建工廠或車間的基本資料。在新建擴(kuò)建或改造工廠或車間時，需依據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)類型及工藝規(guī)程來確定機(jī)床和設(shè)備的數(shù)量及種類，工人工種、數(shù)量及技術(shù)等級，車間面積及機(jī)床的布置等。 二、制定工藝規(guī)程的原則、原始資料 （一）制定工藝規(guī)程的原則 制定工藝規(guī)程的原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，以最快的速度、最少的勞動消耗和最低的費(fèi)用，可靠加工出符合設(shè)計圖紙要求的零件。同時，還應(yīng)在充分利用本企業(yè)現(xiàn)

3、有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能保證技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、并且有良好的勞動條件。 （二）制定工藝規(guī)程的原始資料 1．產(chǎn)品零件圖樣及裝配圖樣。零件圖樣標(biāo)明了零件的尺寸和形位精度以及其他技術(shù)要求，產(chǎn)品的裝配圖有助于了解零件在產(chǎn)品中的位置、作用，所以，它們是制定工藝規(guī)程的基礎(chǔ)。 2．產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。 3．產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 4．本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件，如機(jī)床設(shè)備、工藝裝備、工人技術(shù)水平及毛坯的制造生產(chǎn)能力等。 5．國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝資料。 三、制定工藝規(guī)程的步驟 （一）零件圖樣分析 零件圖樣分析的目的在于： 1．分析零件的技術(shù)要求，主要了解各加工表面的

4、精度要求、熱處理要求，找出主要表面并分析它與次要表面的位置關(guān)系，明確加工的難點(diǎn)及保證零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵，以便在加工時重點(diǎn)加以關(guān)注。 2．審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性是否合理，分析零件材料的選取是否合理。 （二）毛坯選擇 毛坯的選擇主要依據(jù)以下幾方面的因素： 1．零件的材料及機(jī)械性能 零件的材料一旦確定，毛坯的種類就大致確定了。例如材料為鑄鐵，就應(yīng)選鑄造毛坯；鋼質(zhì)材料的零件，一般可用型材；當(dāng)零件的機(jī)械性能要求較高時要用鍛造；有色金屬常用型材或鑄造毛坯。 2．零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸 例如，直徑相差不大的階梯軸零件可選用棒料作毛坯，直徑相差較大時，為節(jié)省材料，減少機(jī)械加工

5、量，可采用鍛造毛坯；尺寸較大的零件可采用自由鍛，形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)零件則不宜用自由鍛。對于箱體、支架等零件一般采用鑄造毛坯，大型設(shè)備的支架可采用焊接結(jié)構(gòu)。 3．生產(chǎn)類型 大量生產(chǎn)時，應(yīng)采用精度高、生產(chǎn)率高的毛坯制造方法，如機(jī)器造型、熔模鑄造、冷軋、冷拔、沖壓加工等。單件小批生產(chǎn)則采用木模手工造型、焊接、自由鍛等。 4．毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及技術(shù)水平以及通過外協(xié)獲得各種毛坯的可能性。 （三）擬訂工藝路線 1．定位基準(zhǔn)的選擇 正確選擇定位基準(zhǔn)，特別是主要的精基準(zhǔn)，對保證零件加工精度、合理安排加工順序起決定性的作用。所以，在擬定工藝路線時首先應(yīng)考慮選擇合適的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的選

6、擇方法見第一章。 2．零件表面加工工藝方案的選擇 由于表面的要求（尺寸、形狀、表面質(zhì)量、機(jī)械性能等）不同，往往同一表面的加工需采用多種加工方法完成。某種表面采用各種加工方法所組成的加工順序稱為表面加工工藝方案。 3．加工階段的劃分 對于那些加工質(zhì)量要求高或比較復(fù)雜的零件，通常將整個工藝路線劃分為以下幾個階段： （1）粗加工階段 主要任務(wù)是切除毛坯的大部分余量，并制出精基準(zhǔn)。該階段的關(guān)鍵問題是如何提高生產(chǎn)率。 （2）半精加工階段 任務(wù)是減小粗加工留下的誤差，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，同時完成零件上各次要表面的加工。 （3）精加工階段 任務(wù)是保證各主要表面達(dá)到圖樣規(guī)定要求。這

7、一階段的主要問題是如何保證加工質(zhì)量。 （4）光整加工階段 主要任務(wù)是減小表面粗糙度值和進(jìn)一步提高精度。 劃分加工階段的好處是按先粗后精的順序進(jìn)行機(jī)械加工，可以合理的分配加工余量以及合理的選擇切削用量，充分發(fā)揮粗加工機(jī)床的效率，長期保持精加工機(jī)床的精度，并減少工件在加工過程中的變形，避免精加工表面受到損傷；粗精加工分開，還便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，同時有利于安排熱處理工序。 4．加工順序的安排 加工順序的安排對保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本都有重要作用，是擬定工藝路線的關(guān)鍵之一?？砂聪铝性瓌t進(jìn)行。 （1）切削加工順序的安排 1）先粗后精 先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精

8、加工。 2）先主后次 先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、緊固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。 3）先面后孔 對于箱體、支架、連桿、底座等零件，其主要表面的加工順序是先加工用作定位的平面和孔的端面的加工，然后再加工孔。 4）先基準(zhǔn)后其它 即選作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)在一開始的工序中就加工出來，以便為后續(xù)工序的加工提供定位精基準(zhǔn)。 （2）熱處理工序的安排 零件加工過程中的熱處理按應(yīng)用目的，大致可分為預(yù)備熱處理和最終熱處理。 預(yù)備熱處理 預(yù)備熱處理的目的是改善機(jī)械性能、消除內(nèi)應(yīng)力、為最終熱處理作準(zhǔn)備，它包括退火、正火、調(diào)質(zhì)和時效處理。鑄件和鍛件，為了

9、消除毛坯制造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，改善機(jī)械加工性能，在機(jī)械加工前應(yīng)進(jìn)行退火或正火處理；對大而復(fù)雜的鑄造毛坯件（如機(jī)架、床身等）及剛度較差的精密零件（如精密絲杠），需在粗加工之前及粗加工與半精加工之間安排多次時效處理；調(diào)質(zhì)處理的目的是獲得均勻細(xì)致的索氏體組織，為零件的最終熱處理作好組織準(zhǔn)備，同時它也可以作為最終熱處理，使零件獲得良好的綜合機(jī)械性能，一般安排在粗加工之后進(jìn)行。 最終熱處理 最終熱處理的目的主要是為了提高零件材料的硬度及耐磨性，它包括淬火、滲碳及氮化等。淬火及滲碳淬火通常安排在半精加工之后、精加工之前進(jìn)行；氮化處理由于變形較小，通常安排在精加工之后。 （3）輔助工序的安排

10、輔助工序包括：檢驗(yàn)、清洗、去毛刺、防銹、去磁及平衡去重等。其中檢驗(yàn)是最主要的、也是必不可少的輔助工序，零件加工過程中除了安排工序自檢之外，還應(yīng)在下列場合安排檢驗(yàn)工序： 1）粗加工全部結(jié)束之后、精加工之前； 2）工件轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出車間前后； 3）重要工序加工前后； 4）全部加工工序完成后。 四、工藝文件的編制 零件的機(jī)械加工工藝過程確定之后，應(yīng)將有關(guān)內(nèi)容填寫在工藝卡片上，這些工藝卡片總稱為工藝文件。生產(chǎn)中常用的工藝文件有下列三種形式： （1）機(jī)械加工工藝過程卡片 是以工序?yàn)閱挝?，簡要說明零件整個加工工藝過程的一種工藝文件，其內(nèi)容包括工序號、工序名稱、工序內(nèi)容、加工車間、設(shè)備及

11、工藝裝備、各工序時間定額等，其格式見表2-9。在單件小批生產(chǎn)中，常以這種卡片直接指導(dǎo)生產(chǎn)。 表2-9 機(jī)械加工工藝過程卡片 （2）機(jī)械加工工序卡片 是針對每道工序所編制的、用來具體指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)的工藝文件。它通過工序簡圖詳細(xì)說明了該工序的加工內(nèi)容、尺寸及公差、定位基準(zhǔn)、裝夾方式、刀具的形狀及其位置等，并注明切削用量、工步內(nèi)容及工時等。工序卡片多用于大批大量生產(chǎn)中，每個工序都要有工序卡片。 成批生產(chǎn)中的主要零件，或一般零件的關(guān)鍵工序，有時也要有工序卡片。 （3）機(jī)械加工工藝（綜合）卡片 是以工序?yàn)閱挝?，比較詳細(xì)的說明零件加工工藝過程的一種工藝文件，簡稱工藝卡。它不但包含了工藝過

12、程卡片的內(nèi)容，而且詳細(xì)說明了每一工序的工位及工步的工作內(nèi)容，對于復(fù)雜工序，還要繪出工序簡圖，標(biāo)注工序尺寸及公差等。機(jī)械加工工藝卡片是用來指導(dǎo)工人生產(chǎn)和幫助技術(shù)管理人員掌握整個加工過程的主要技術(shù)文件，常用于成批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)中比較重要的零件。 箱類零件加工   圖1   交叉孔的工藝性   離合器、變速器等箱體類零件的加工精度，形位精度要求比較高，加工比較復(fù)雜。本文主要介紹箱體類零件的加工工藝方案，刀具的影響及一些疑難問題的解決方法。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求 1、箱體類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 箱體零件外形基本上是封閉

13、式的多面體，又分成整體式和組合式兩種。箱體壁薄且厚薄不均，箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系。箱體上的加工面主要是大量的平面，此外還有許多精度要求較高的軸承孔和精度要求較低的緊固用孔。 2、箱體類零件的技術(shù)要求 軸承孔的尺寸精度，形狀精度，位置精度及表面粗糙度都有嚴(yán)格要求。此外，為滿足箱體加工中的定位需要及箱體與機(jī)器總裝要求，箱體的裝配基準(zhǔn)面與加工中的定位基準(zhǔn)面有一定的平面度和表面粗糙度要求，各軸承孔與裝配基準(zhǔn)面之間也有一定距離尺寸精度和要求。 毛坯和材料的選擇 1、毛坯的選擇 毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝，設(shè)備及成本，而且極大地影響零件機(jī)械加工的工藝過程、原材料和切削工具的消

14、耗、切削加工的勞動生產(chǎn)率及零件的制造周期，因此要選擇合適的毛坯材料及制造方法。 2、材料的選擇 （1）一般箱體零件的材料常采用鑄鐵，因?yàn)殍T鐵具有容易成型、切削性能好、價格低廉以及較好的吸振性等優(yōu)點(diǎn)。鑄鐵的牌號，根據(jù)需要可選用HT200～HT250。一般機(jī)床的箱體、汽車變速器、離合器殼體的通常采用HT200。毛坯余量視鑄件批量而定，當(dāng)批量不大時，毛坯余量較大。而大批大量生產(chǎn)時，通常毛坯余量可適當(dāng)減少。 （2）在某些特定的條件下，為了減輕重量，一些汽車的變速器、離合器殼體通常采用鎂鋁合金。鋁合金的特點(diǎn)是：硬度低，導(dǎo)熱性好，適于高速切削，但熔點(diǎn)低，在切削加工中容易產(chǎn)生積屑瘤，使被加工零件的尺寸

15、精度和表面粗糙度受到影響。此外，使用鋁合金材料時，如果對精度高,表面粗糙度要求低，則只能采用精鏜和精銑而不能采用磨削加工，因此加工鋁合金的刀具應(yīng)刃磨的很鋒利、光潔，這樣可避免形成積屑瘤。鋁合金的熱膨脹系數(shù)大，零件切削時溫度升高而尺寸增大，切削后溫度降低尺寸減小。含銅量從0.5%～5.65%的鋁合金，在固體晶粒的周圍有脆性化合物CuAl2，這組合金較硬，較脆且韌性較低，因此具有良好的可切削性。但若材料含硅量高，殼體含硅量達(dá)8.0％～9.5%，由于硅元素具有磨料作用，所以刀具也易磨損。   結(jié)構(gòu)工藝分析 1、箱體零件的基本孔可分為通孔、階梯孔、盲孔和交叉孔等幾類。其中以通孔的工

16、藝性為最好，特別是孔的長度L與孔徑D之比L/D≤1~1.5的短圓柱孔，工藝性最好。當(dāng)L/D＞5時，稱為深孔，當(dāng)深孔的精度和光潔度要求較高時，加工就比較困難。階梯孔的工藝性較差。若兩孔的孔徑相差很大，而其中小孔又很小時，工藝性就更差。盲孔的工藝性最差，因此，在箱體零件上，常將盲孔鉆通而改成階梯孔，以改善其工藝性。 2、箱體的內(nèi)端面加工比較困難，如果結(jié)構(gòu)上要求必須加工時，應(yīng)盡可能使內(nèi)端面的尺寸小于刀具需穿過之孔加工前的直徑。 變速器殼體加工工藝過程分析 1、工藝性分析 變速器殼體為薄壁型復(fù)雜殼體，關(guān)鍵孔位置度要求很高，在產(chǎn)量小時，可采用加工中心分體加工，具有互換性，有利于裝配及生產(chǎn)管理，對

17、于大批量生產(chǎn)，應(yīng)采用自動線進(jìn)行加工。 (1)工藝路線的安排 變速箱殼體要求加工的表面很多。在這些加工表面中，孔系加工精度是工藝關(guān)鍵問題。在工藝路線的安排中應(yīng)注意以下問題： ①先面后孔的加工工藝順序：從加工難度上看，平面比孔容易加工。先加工平面，把鑄件表面的凸凹不平切除，保證平面的平面度，提供穩(wěn)定可靠的定位基準(zhǔn)，對后序孔的加工有利，可減少鉆頭引偏和崩刃現(xiàn)象，對刀調(diào)整也比較方便。對于孔的加工和保證孔的加工精度都是有利的。 ②粗精加工分開的工藝原則：對于剛性差、批量較大且要求精度高的殼體，一般要粗精分開進(jìn)行，即在主要平面和各軸承孔的粗加工之后再進(jìn)行主要平面和各軸承孔的精加工。這樣，可以消除由

18、粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、切削熱和夾緊力對加工精度的影響。 ③熱處理的合理安排：材料為鑄鐵的變速箱箱體類零件，由于外形復(fù)雜，壁厚不勻，鑄造時形成較大內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)將毛坯經(jīng)人工時效處理以消除粗加工后因內(nèi)應(yīng)力的重新分布和粗加工本身所造成的內(nèi)應(yīng)力的影響，進(jìn)一步提高箱體加工精度的穩(wěn)定性。 ⑵殼體定位基準(zhǔn)的選擇 殼體定位基準(zhǔn)的選擇直接關(guān)系到殼體平面之間，孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準(zhǔn)時，首先要遵守“基準(zhǔn)重合”和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，同時必須考慮生產(chǎn)批量的大小，生產(chǎn)設(shè)備，特別是夾具的選用等因素。 ①粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)的作用主要是決定不加工面與加工面的位置關(guān)系，以及保證加工面

19、的余量均勻。殼體類零件上一般有幾個主要的大孔為粗基準(zhǔn)。為了便于裝夾和保證各部位加工余量一致，也有鑄出粗基準(zhǔn)的，在毛坯上要求預(yù)鑄粗基準(zhǔn)，有利于大批量生產(chǎn)時保證加工產(chǎn)品的一致性。 ②精基準(zhǔn)的選擇：殼體類零件精基準(zhǔn)的選擇一般為“一面兩孔”，即以基準(zhǔn)面和定位銷孔(一般為工藝孔)定位，有利于保證各軸承孔的尺寸和位置精度，并且，工件裝卸方便，減少了輔助時間，有利于提高生產(chǎn)率。 ⑶ 殼體主要表面的加工 ① 平面加工：殼體的主要平面是裝配基準(zhǔn)，并且是加工時的定位基準(zhǔn)，所以，應(yīng)有較高的平面度和較低的表面粗糙度。 ②軸承孔的加工：殼體軸承孔本身的尺寸精度、形狀精度要求很高，表面粗糙度要求很低。否則，將影響

20、軸承與孔的配合精度，使軸的回轉(zhuǎn)精度下降，也易使傳動件(如齒輪)產(chǎn)生震動和噪聲。由于軸承孔的精度比其它孔精度高，表面粗糙度比其它孔低，故應(yīng)在其它孔加工后再單獨(dú)進(jìn)行軸承孔的加工。 ③孔系加工：殼體的孔系，是有位置精度要求的各軸承孔的總和，其中有平行孔系和同軸孔系兩類。平行孔系主要技術(shù)要求是各平行孔中心線之間以及孔中心線與基準(zhǔn)面之間的尺寸精度和平行精度。同軸孔系主要要求各孔的同軸度。 2、加工刀具的選擇 在選擇刀具的形式和構(gòu)造時，應(yīng)當(dāng)考慮下列幾項(xiàng)主要因素： （1）生產(chǎn)性質(zhì)：生產(chǎn)的批量影響著刀具的選擇。例如，在大量生產(chǎn)時采用特殊刀具可能是合算的，而在單件或成批生產(chǎn)時一般選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。 （2）

21、機(jī)床類型：刀具類型(鉆車刀或銑刀)的選擇決定于完成某種工序所選用的機(jī)床類型。在機(jī)床上能保證工件及刀具系統(tǒng)剛性好的條件下，允許采用高生產(chǎn)率的刀具。 （3）工藝方案：不同的加工方案可采用不同類型的刀具，例如孔的加工可采用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、擠刀，也可用鏜刀來進(jìn)行加工。 （4）工件的尺寸及外形：影響刀具的尺寸及構(gòu)造的選擇。 （5）加工表面的粗糙度：影響刀具構(gòu)造和切削用量。 （6）加工精度：影響精加工刀具類型和構(gòu)造的選擇。例如，孔的最后加工依據(jù)孔的精度可以用鉆，擴(kuò)孔鉆，鉸刀，鏜刀來加工。 （7）刀具材料：與工件的加工精度，硬度以及加工的經(jīng)濟(jì)性等有關(guān)。 加工過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象 1、利用加工中

22、心對變速箱殼體的孔系進(jìn)行加工時，由于加工過程中重復(fù)定位，使得孔位置尺寸有離散性。組合機(jī)床加工時，孔位置尺寸有一致性。因此，大批量生產(chǎn)時，孔系加工應(yīng)采用組合機(jī)床。 2、考慮加工中心的生產(chǎn)節(jié)拍較長，孔系加工應(yīng)采用復(fù)合鏜刀。 3、孔內(nèi)端倒角工藝性較差，采用加工中心加工時，程序設(shè)定定點(diǎn)停刀可以保證。 4、重型車離合器殼體與發(fā)動機(jī)配合的直口精度受分離叉軸孔的影響，一般情況下加工完分離叉軸孔后進(jìn)行與發(fā)動機(jī)配合直口的精加工，以消除加工分離叉軸孔所引起的變形。 5、輕型車變速箱殼體、離合器殼體因結(jié)構(gòu)原因，孔系加工一般多在加工中心采用調(diào)頭鏜法加工，避免一個方向能加工完的孔調(diào)頭去加工。 6、變速箱上蓋互鎖銷孔常為細(xì)長孔，加工時孔易偏斜，這就要求毛坯精度高以避免鉆頭打滑。 7、變速箱上蓋是典型的薄壁型箱體類件，易產(chǎn)生變形，使與變速器殼體的配合面平面度超差，因此，當(dāng)日進(jìn)入生產(chǎn)線的毛坯必須完全加工成成品。因?yàn)閮Υ孢^程中，成品變形后與變速器殼體的平面度超差，與變速器殼體裝配后可以消除這種變形。 結(jié)束語 本文論述的工藝方法是對我廠生產(chǎn)的CA5-16系列、CA5-21G系列、CA5-23系列、CA5-38系列、CA5-75系列、CA7-90系列變速器殼體、離合器殼體加工方法的總結(jié)，希望能對技術(shù)人員有所幫助