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汽車變速器(驅(qū)動橋)目前采用手動換擋型式匹配發(fā)動機排量為0.8-1.5L，搭載于經(jīng)濟型轎車上。制造技術(shù)主要涉及核心零件(軸及齒輪、殼體)生產(chǎn)，裝配總成、試驗檢測等工藝過程。
根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計要求軸及齒輪零件加工工藝流程采用的是鍛造制坯→正火→車加工→滾l插齒→剃齒→熱處理→磨加工→修整，熱后齒部不再加工。這種流程適宜于大批且生產(chǎn)的模式?？疾靽鴥?nèi)汽車變速器(驅(qū)動橋)生產(chǎn)廠家了解到在同等級別的產(chǎn)品中，軸及齒輪零件加工也基本上是這種模式如唐山愛信齒輪有限公司、上海汽車齒輪總廠、杭州依維柯汽車變速器有限公司、北京MOBIS變速器有限公司等。殼體類零件加工既有采用由組合機床、專機等設(shè)備組成的剛性生產(chǎn)線又有采用以加工中心組成的柔性生產(chǎn)線。
1.1 軸及齒輪零件加工工藝
(1)鍛造制坯：熱模鍛仍然是汽車齒輪件廣泛使用的毛坯鍛造工藝。近年來，楔橫軋技術(shù)在軸類加工上得到了大量推廣。這項技術(shù)特別適合為比較復(fù)雜的階梯軸類制坯，它不僅精度較高、后序加工余量小而且生產(chǎn)效率高。公司從2002年開始與山東萊蕪楔橫軋廠進r藝協(xié)作，幾年來已實現(xiàn)了大批量生產(chǎn)?，F(xiàn)在所生產(chǎn)的軸件皆采用這項技術(shù)制坯。
(2)正火：這一工藝的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度和為最終熱處理做組織準備，以有效地減少熱處理變形。公司所用齒輪鋼的材料通常為20CrMnTi-般的正火由于受人員、設(shè)備和環(huán)境的影響比較大使得工件冷卻速度和冷卻的均勻性難以控制，造成硬度散差大，金相組織不均勻，直接影響機加工和最終熱處理：使得熱變形大而無規(guī)律零件質(zhì)量無法控制。為此，采用等溫正火工藝。實踐證明采用這種等溫正火有效地改變了一般正火的弊端產(chǎn)品質(zhì)里穩(wěn)定可靠。
(3)車加工：為了滿足高精度齒輪加工的定位要求齒坯的加工全部采用數(shù)控車床，使用機械夾固不重磨車刀，實現(xiàn)了在一次裝夾下孔徑、端面及外徑加工同步完成既保證了內(nèi)孔與端面的垂直度要求，又保證了大批級齒坯生產(chǎn)的尺寸離散小。從而提高了齒坯精度確保了后序齒輪的加工質(zhì)量另外，數(shù)控車床加工的高效率還大大減少了設(shè)備數(shù)量，經(jīng)濟性好。
(4)滾/插齒：加工齒部所用設(shè)備仍大t采用普通滾齒機和插齒機，雖然調(diào)整維護方便，但生產(chǎn)效率較低若完成較大產(chǎn)能需要多機同時生產(chǎn)，隨著涂層技術(shù)的發(fā)展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍可方便地進行經(jīng)過涂鍍的刀具能夠明顯地提高耐用度一般能提高90%以上有效地減少了換刀次數(shù)和刃磨時間效益顯著。目前，這項技術(shù)已在公司推廣。
(5)剃齒：徑向剃齒技術(shù)以其效率高，設(shè)計齒形，齒向的修形要求易于實現(xiàn)的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于大批量汽車齒輪生產(chǎn)中。公司自，1995年技術(shù)改造購進意大利公司專用徑向剃齒機以來，在這項技術(shù)上已經(jīng)應(yīng)用成熟加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
(6)熱處理：汽車齒輪要求滲碳淬火以保證其設(shè)計要求的良好機械性能，對于熱后不再進行磨齒加工的產(chǎn)品穩(wěn)定可靠的熱處理設(shè)備是必不可缺的，公司引進的是德國勞易公司的連續(xù)滲碳淬火生產(chǎn)線，獲得了滿意的熱處理效果。
(7)磨加工：主要是對經(jīng)過熱處理的齒輪內(nèi)孔、端面、軸的外徑等部分的精加工以提高尺寸精度和形位精度。齒輪加工采用節(jié)圓夾具定位夾緊能有效保證齒部與安裝攀準的加工精度獲得滿意的產(chǎn)品質(zhì)量。
(8)修整：這是變速驅(qū)動橋齒輪裝配前對齒部進行磕碰毛刺的檢查清理以消除它們在裝配后引起的噪聲異響。通過單對嚙合聽聲音或在綜合檢查儀上觀察嚙合偏差來完成。
1.2 殼體類零件加工工藝
公司生產(chǎn)的變速器中殼體零件有離合器殼、變速器殼和差速器殼。離合器殼，變速器殼是承重零件，一般采用壓鑄鋁合金經(jīng)專用模具壓鑄而成，外形不規(guī)則較復(fù)雜，一般工藝流程是銑結(jié)合面一加工工藝孔和連接孔，粗撞軸承孔、精撞軸承孔和定位銷孔、清洗、泄漏試驗檢測。當(dāng)前使用兩條由組合機床、專機組成的剛性生產(chǎn)線和兩條以加工中心為主組成的柔性生產(chǎn)線。這4條生產(chǎn)線年生產(chǎn)能力達到22萬件。其中兩條剛性生產(chǎn)線產(chǎn)能達到12萬件，但只能加工兩種殼體。差速器殼是運動零件，所用材料一般為球墨鑄鐵外形似球內(nèi)外表面都需要機加工，一般工藝流程是半精加工一端一精加工另一端一精加工一端一加工工藝孔及連接孔一加工內(nèi)球面一清洗一檢驗。
2 變速器發(fā)展趨勢
現(xiàn)在市場上的變速器細分為5類手動變速器(MT)，手動自動一體變速器(AMT)，無級變速器(CVT)、雙離合器變速器(DCT)和自動變速器(AT)，各自都有不同的優(yōu)勢。國內(nèi)外的汽車制造與銷售數(shù)據(jù)顯示人們對汽車駕乘的舒適性越來越重視。在歐洲市場，原本是手動變速器的市場，不斷被自動變速器占領(lǐng)。如在英國，現(xiàn)在裝配自動變速器的汽車占汽車總量的15%。而5年前，這個數(shù)字是13.5%。日前，世界著名的變速器制造商——德國ZF公司預(yù)測說到2012年，北美市場出售的汽車中將只有6%是手動擋2013年歐洲變速器市場上，配備手動自動一體的變速器將占20%，可以預(yù)見帶有自動功能變速器的汽車是未來市場的主導(dǎo)產(chǎn)品發(fā)展和掌握自動變速器制造技術(shù)是追趕世界變速器制造潮流的方向。而優(yōu)先開發(fā)手動自動一體變速器具有技術(shù)上的延續(xù)性，對我國來說具有更大的優(yōu)勢。
AMT是在M下基礎(chǔ)上增加ASCS自動換擋控制系統(tǒng)組成的。ASCS由微控制器控制的執(zhí)行機構(gòu)(液壓氣壓或電機)組成以電控液壓(氣壓)或電機機構(gòu)代替人力控制離合器和選換擋機構(gòu)實現(xiàn)自動變速功能。AMT具有自動換擋的功能能大幅提高離合器、同步器壽命(先進的AM下技術(shù)還可實現(xiàn)無離合器和無同步器下的自動換擋)和行車安全性且保留了傳統(tǒng)有級機械變速器傳動效率高、體積小、機構(gòu)簡單、使用可靠，易于制造、成本低燃油消耗少和維護與使用費用低等優(yōu)點特別適合我國國情。目前公司AMT項目正在按計劃實施。
3 制造技術(shù)發(fā)展趨勢
3.1 新技術(shù)新工藝不斷得到應(yīng)用
隨著全球能源及原材料價格的不斷上漲，汽車銷售價格的下降，要求汽車變速器(驅(qū)動橋)向著體積小質(zhì)量輕、承載能力大、結(jié)構(gòu)緊湊上發(fā)展。這就要求零件設(shè)計結(jié)構(gòu)機械性能也要相應(yīng)有所改變，向著小巧緊湊高強度，高剛性方向改進，進而也要求有新技術(shù)新工藝來保證能夠制造出來。
如圖1所示設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)，中間的結(jié)合齒圈采用一般的切削加工是無法實現(xiàn)的通?？紤]將齒體與結(jié)合圈分兩部分(圖中虛線為分界線)分別加工出來，然后通過花鍵過盈壓裝連接成一體這不僅使工序增多，增加加工成本，而且有時受結(jié)構(gòu)限制花鍵是無法加工出來的(本例即為花鍵無法加工)，所以必須尋求新的工藝技術(shù)支持。因此，齒輪焊接與整體精鍛新工藝應(yīng)運而生。另外，軸類的冷擠壓制胚，熱處理后應(yīng)用強力噴丸工藝進行齒面強化等都是近年來國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用的新技術(shù)。
(1)齒輪焊接與整體精鍛
圖2為整體精鍛齒輪與焊接結(jié)構(gòu)齒輪(結(jié)構(gòu)見圖11。可以看出使用齒輪焊接與整體精鍛技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上可去掉機加工用退刀槽，該部尺寸既可留做增加齒寬以提高齒部強度，也可直接省去減小整體設(shè)計尺寸，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。整體鍛造工藝獲得的齒部加工精度依賴于模具加工精度目前關(guān)鍵成型模具還要依賴進口，且一套模具只能用于一種零件。前期投入較大工藝的適用范圍窄只適于大批量的生產(chǎn)，焊接工藝比整體鍛造技術(shù)更加靈活通用性強能夠適應(yīng)多品種生產(chǎn)加工成本也更低。當(dāng)然，一般的焊接工藝由于熱影響區(qū)的緣故使焊后零件變形較大，且無法控制，是無法滿足齒輪加工要求的。只有電子束焊與激光焊接技術(shù)能夠適應(yīng)。這兩種技術(shù)由于焊后熱影響區(qū)很小，對于齒輪加工精度幾乎沒有影響。焊后牢靠且焊縫美觀。近年來，隨著激光技術(shù)的發(fā)展國內(nèi)在激光焊接技術(shù)方面的研究已從試驗研究階段進入生產(chǎn)應(yīng)用階段，并開始走向成熟。公司于2004年底購進一臺兩年多生產(chǎn)了20萬件。激光焊接技術(shù)比電子束焊易于操作，具有更多優(yōu)勢應(yīng)用前景更加廣闊。
(2)軸類的冷擠制坯技術(shù)
在歐美，日本等汽車工業(yè)發(fā)達的國家軸類零件的冷擠制坯技術(shù)在上世紀90年代已得到廣泛應(yīng)用，這不僅能實現(xiàn)少無切削加工節(jié)約金屬材料，降低加工成本而且零件機械強度表面粗糙度顯著降低。隨著我國鍛造技術(shù)的發(fā)展和汽車工業(yè)的要求，這項技術(shù)已經(jīng)由試驗研發(fā)階段開始進入生產(chǎn)應(yīng)用階段，并在上海汽車齒輪總廠已經(jīng)得到應(yīng)用，杭州依維柯汽車變速器有限公司正在小批應(yīng)用。我公司正與天海同步器公司合作開發(fā)這項技術(shù)。
3.2 高速高效‘環(huán)保的設(shè)備不斷應(yīng)用
滾齒設(shè)備采用數(shù)控多軸聯(lián)動控制制，不僅加工精度高而且調(diào)蘭便。特別是干式滾齒機的應(yīng)用現(xiàn)了齒輪加工的高速高效和環(huán)」一個典型的例子是使用干式滾齒氣工模數(shù)2mm、外徑240mm，齒厚30mm的差速器齒圈僅需425而普通滾齒機一般需要3min，可有效減少機床數(shù)量工藝流程更簡潔便千實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。
殼體類零件加工隨著高速加工中心(主軸工作轉(zhuǎn)速在10000r/min以上)的應(yīng)用，使得柔性生產(chǎn)單元效率更上一層。如對差速器殼的加工，若使用數(shù)控設(shè)備僅需6臺便可實現(xiàn)10萬件l年生產(chǎn)能力。
另外，隨著人們對汽車駕乘舒適性的要求不斷提高以及AT與AMT的發(fā)展，促使齒輪本身的制造水平不斷提高，因而對于檢測設(shè)備、刀具刃磨和熱處理也提出了更高的要求，需要更高季度的設(shè)備來支持。
3.3 CAD/CAE/CAM一體化應(yīng)用
控制的數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用大大提高了制造水平。而由計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算機輔助工程分析(CAE)、計算機輔助制造計(CAM)形成一體化能有效縮短產(chǎn)品開發(fā)周期.同時實現(xiàn)了工藝與裝備的數(shù)控化和網(wǎng)絡(luò)化為進一步實現(xiàn)敏捷制造打下基礎(chǔ)。
（轉(zhuǎn)載）
