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自动变速箱加工工艺与夹具制作

一、自动变速箱加工工艺概述

自动变速箱作为汽车传动系统的核心部件，其加工质量直接关系到整车的动力性、经济性和舒适性。其内部结构复杂，包含众多精密零件，如壳体、齿轮、轴类、行星排、离合器毂等，这些零件的材料特性、结构形状和精度要求各不相同，因此加工工艺呈现出多样性和高难度的特点。

（一）变速箱零件的典型特点与加工要求

变速箱零件普遍具有以下特点：

1.材料多样且性能要求高：壳体多采用高强度铝合金，追求轻量化与刚性；齿轮、轴类则多采用优质合金结构钢，需经热处理以获得良好的耐磨性和疲劳强度。

2.结构复杂，形位公差要求严：壳体类零件往往具有复杂的内腔、多孔系、精密的轴承座孔及定位销孔，其位置度、平行度、垂直度等形位公差要求极高，直接影响装配精度和传动效率。齿轮则有高精度的齿形、齿向、周节累积误差等要求。

3.加工工序繁多，工艺链长：从毛坯到成品，需经过铸造/锻造、热处理、粗加工、半精加工、精加工、表面处理等多个环节，各环节相互影响，需严格控制。

（二）核心零件加工工艺要点

1.壳体类零件（如变速箱壳体、离合器壳体）

壳体加工是变速箱制造的关键环节，其加工质量对后续装配及整机性能影响重大。

*毛坯处理：铝合金壳体多采用高压铸造，需进行时效处理以消除内应力、稳定尺寸。铸造后需进行抛丸、清砂，去除毛刺飞边。

*基准选择：遵循“基准统一”原则，通常选择壳体的底面和两个工艺销孔作为统一的定位基准，以保证各加工面和孔系的相对位置精度。

*主要加工工序：

*粗加工：采用高速铣床或加工中心，对平面、主要孔系进行粗铣、粗镗，快速去除大部分余量。此阶段需注意控制切削参数，避免过大切削力导致工件变形。

*半精加工与精加工：重点孔系（如轴承孔）通常采用镗削加工，利用精密镗头或专用镗刀保证孔径精度、圆度、圆柱度及孔系之间的同轴度、平行度。平面精加工多采用端铣，保证平面度和表面粗糙度。对于复杂的孔系和型腔，数控加工中心凭借其高柔性和高精度成为首选。

*攻丝与去毛刺：大量的螺纹孔需进行攻丝，对于高精度螺纹，可采用刚性攻丝或浮动攻丝。所有加工完成后，需进行彻底的去毛刺和清洗，确保无残留切屑。

2.齿轮类零件（如太阳轮、行星轮、齿圈、换挡齿轮）

齿轮是传递运动和动力的关键零件，其加工精度直接影响变速箱的传动平稳性、噪声和寿命。

*毛坯与预处理：多为锻件，材质常为20CrMnTi等合金渗碳钢。锻造后进行正火处理，改善切削性能。

*齿坯加工：包括车削内孔、外圆、端面，保证基准面精度。对于带轴齿轮，需加工轴颈等部位。

*齿形加工：

*滚齿/插齿：粗加工或半精加工常用方法，效率较高。滚齿适用于直齿、斜齿圆柱齿轮；插齿适用于内齿轮、多联齿轮及齿条等。

*剃齿/珩齿：用于淬硬前的半精加工，提高齿形精度和表面质量，为后续精加工做准备。

*磨齿：对于精度要求高（如6级及以上）的齿轮，在渗碳淬火后需进行磨齿精加工，以修正热处理变形，获得极高的齿形精度、齿向精度和表面光洁度。磨齿效率相对较低，成本较高。

*热处理：主要为渗碳淬火，提高齿面硬度和耐磨性，心部保持韧性。

*内孔精加工：热处理后，齿轮内孔常需进行磨削或珩磨，以恢复和保证内孔精度及其与齿面的同轴度。

3.轴类零件（如输入轴、输出轴、行星架轴）

轴类零件主要起支撑传动件和传递扭矩的作用，其加工重点在于各轴颈的尺寸精度、形状精度、位置精度以及表面粗糙度。

*毛坯：多为圆棒料或锻件，根据强度要求选择。

*加工路线：通常遵循“粗车-半精车-精车-热处理-粗磨-精磨”的路线。

*关键工序：

*中心孔加工：作为后续加工的定位基准，其质量至关重要，需保证圆度和两端中心孔的同轴度。

*外圆磨削：各轴颈的最终精加工工序，保证尺寸精度、圆柱度及表面粗糙度。对于有台阶、沟槽的复杂轴类，需使用万能外圆磨床或专用磨床。

*键槽加工：一般在半精车后、热处理前进行，采用插削或铣削。

*螺纹加工：轴端螺纹通常在精车或磨削后加工。

4.行星排零件（如行星架）

行星架的结构刚性和行星轮轴孔的位置精度对行星传动的平稳性影响很大。

*加工难点：行星轮轴孔（或轴）在圆周上的均布性、与基准面的垂直度或平行度要求高。

*工艺要点：常采用数控镗铣床或加工中心进行加工，利用分度头或数控转台保证孔系的分度精度。对于轴孔与端面的垂直度，需采用专用刀具或镗模保证。

二、夹具制作

在自动变速箱零件的加工过程中，夹具是保证产品质量、提高生产效率、降低劳动强度的重要工艺装备。一个设计合理、制作精良的夹具，能够稳定可靠地定位和夹紧工件，确保在加工过程中工件相对于刀具和机床保持正确的位置。

（一）夹具