变速箱换挡导块如何加工？

浙江万里扬股份有限公司
蓝健 张裕强 孙宇伦



一、加工中出现的问题

换挡导块是汽车变速箱中的一个重要零件，其典型零件尺寸如图1所示。长期以来，该类产品工艺中的首先两序加工内孔、定位面常采用立式钻床扩孔，再用车床平定位端面及孔口倒角，然后再拉内孔。



某供应商的机加工典型工艺中，首先进行的工序为：扩孔→车定位面及倒角→拉孔，共使用加工设备3台，需操作人员3人。其中扩孔、车定位面及倒角工序由于工时较拉孔长，经常出现产能不足、加班赶货的现象。扩孔工序采用的是立式钻床配普通麻花钻，以外圆毛坯面定位夹紧，加工时存在孔偏大、偏位的现象，当后道工序再以外圆毛坯面定位夹紧车定位面及倒角时，夹紧点容易发生偏差，导致车出的定位面与底孔垂直度差，进而出现拉孔工序无法将孔完全拉出的现象。

二、工艺改进方案

针对前述工艺缺陷，采用数控车床进行工艺改进，投入液压工装与刀具后，改扩孔为车底孔，同时将车定位面和两端面倒角一并完成，相比原先工艺零件一次装夹完成两道工序，一方面提高了拉前底孔的稳定性，另一方面极大地提高了拉前底孔与定位面的垂直度，完全消除了因此造成的拉孔无法加工出的问题。工艺改进后的工序为：车底孔→平端面及倒角→拉孔。

1、数控车床液压夹具的设计

根据产品结构，一端靠紧，以φ26mm毛坯外圆定位夹紧，设计出数控车床夹具，如图2所示。通过液压系统工作带动联接拉杆前后运动，进而带动活动拉杆运动，实现压爪和V形压块对导块工件的夹紧和松开。夹具主体中充满机油，保证各活动件充分润滑。顶块对工件的毛坯端面进行限位，堵头防止切屑进入主体。设计排屑孔的作用是透空使工件可以实现内倒角。



1.联接螺栓 2.联接拉杆 3.主体 4.活动拉杆 5.压爪 6.V形压块 7.顶块 8.堵头

2、刀具的选用
根据本工序需完成的工作，即平端面、车底孔、内倒角和外倒角，选用的刀具为内孔车刀（见图3）。



导块的材料为ZG310-570，选用泰珂洛的内孔TAC车刀，具体型号为：刀杆A12M-STFPR1102-D140，配套的刀片型号TPMT110208PM T6130。

3、切削参数的计算与选用
参考金属切削手册，留拉孔余量0.6mm，故内孔车至φ（15.5±0.1）mm。

根据厂家提供的刀具样本上给出的参考参数：vc=60～150m/min，切深ap=1～3mm，进给量f=0.07～0.3mm/r，结合设备的自身状态，选定vc=70m/min，计算转速n＝1 000vc/（πd）＝1 000×70/（3.14×15.5）≈1 400（r/min），f取0.2mm/r，内孔毛坯底孔约为φ14.5mm，ap取0.5mm。

三、夹具、刀具的安装和生产调试

1、夹具、刀具的安装

将制作完成的夹具安装至车床上，安装时注意不要磕碰，安装完成后对夹具的端面跳动、径向跳动进行检测，检测跳动不大于0.05mm的视为合格，可投入使用。刀杆安装在相应的刀位上，根据工件的长度预留合适的加工空间。对刀杆的安装高度进行复检，确定刀尖和主轴中心在同一高度上，用百分表对刀杆上母线和侧母线进行复检，若跳动较大，利用垫片进行调整，将跳动控制在0.03mm以内。

2、编写加工程序

绘制走刀轨迹如图4所示，其中实线表示切削轨迹。



根据走刀轨迹编写加工程序如下：
G99；
M03 S01；
M08；
T03；
G0 X15.8 Z3；
G1 Z-39 F0.2；
U1 Z-39；
U-1.6；
X14.5；
G0 Z-1.7；
G1 X15 F0.2；
Z0 X18；
X29 F0.1；
G0 Z120；
M09；
M05；
M30；
完成对程序的检查后进行试加工，根据实际工况再对加工程序进行优化。

四、经济效益对比分析

由于机物料消耗难以统计，本次改进涉及的几道工序机物料消耗不多，故经济效益主要从人工、电耗和设备几方面计算单件成本的降低（见附表）。
工艺改进前后成本对比