汽车桥壳机加工工艺及设备分析

2022-09-12

随着我国汽车市场的不断扩展, 汽车零部件项目 (尤其是发动机、车桥、车架等汽车关键零部件) 将在今后的汽车工程建设项目市场上占据相当重要的地位。本文针对车桥机械加工中的重点——桥壳零件的加工工艺, 结合生产设备等方面进行分析和总结。桥壳一般是指驱动桥总成的壳体, 如后桥壳及带前驱动的前壳壳。由主减速器壳和半轴套管组成, 其内部用来安装主减速器、差速器和半轴等, 其外部通过悬架与车架相连, 两端安装制动底板并连接车轮, 承受悬架和车轮传来的各种作用力和力矩。

1 桥壳的结构形式和特点

桥壳结构的形式基本可分为整体式和分段式两大类。整体式桥壳中部为一环形空心的主减速器壳体, 两端压入半轴套管。主减速器、差速器先装入主减速器壳内, 再将主减速器壳以止口定位并用螺钉固定在前端面上。整体式桥壳除铸造式外, 还有中段铸造压入钢管式及钢板冲压焊接等形式。

分段式桥壳多为冲焊桥壳, 一般分为两段, 由螺栓将两段连成一体。它由主减速器壳、盖、两个半轴套管及凸缘盘等组成。分段式桥壳长度大大减少, 因而所有的设备和工艺装备都可大为减少, 加工也可简化。缺点是分段之后刚性较差, 维修拆检主减速器时, 必须把整个驱动桥从汽车上拆下来, 很不方便, 现只用于中型以下的载重汽车和小客车, 使用范围已经很小。

整体式桥壳铸造桥壳多采用可锻铸铁、球墨铸铁或铸钢, 制造成本低, 毛坯质量稳定, 但是在产品改型过程中必须改变铸造模具, 过程比较复杂。冲焊桥壳的制造成本高, 但其重量轻, 毛坯精度高, 加工余量小, 桥壳部分是由钢板冲压而成, 所以强度好, 而且采用焊接形式, 产品改型方便, 缺点是刚性差, 对毛坯焊接质量要求很高, 在焊接过程中容易产生缺陷, 引起质量问题。

2 桥壳机械加工工艺分析

整体桥壳加工的传统工艺流程为先粗车和半精车两端轴颈及凸缘作为以后工序的定位基准, 再加工琵琶形部分及其它部分的平面孔和螺孔等, 然后加工两端轴颈上的螺纹、键槽和花键等, 最后精磨两端轴颈的外圆。冲焊桥壳加工时也有把精磨两端轴颈的工序提前到加工琵琶孔之前, 以作为后序加工的定位基准。下面就铸造和冲焊两种整体桥壳的加工工艺做具体的分析。

2.1 铸造桥壳加工工艺

产品举例分析:某B公司重卡铸造车桥, 采用轮边减速器作为二级减速, 传递速比大, 主减速器尺寸小, 具有轮间和桥间双重闭锁功能, 主减速比和轮边速比可按需要进行改变。车桥承载能力强, 适用于重型卡车, 工程机械和中高档客车, 加装Haldex刹车间隙自动调节臂, ABS防抱死系统,

工艺流程 (生产纲领为双班7万/年) :

铣板簧面、钻镗孔 (立式加工中心) -铣面钻镗孔攻丝 (卧式加工中心) -铣琵琶面 (专用数控铣床) -钻琵琶面孔、攻丝 (专用组合钻) -铣面、钻孔、攻丝 (立式加工中心) --粗镗半轴套管孔 (组合镗床) -车两端法兰及止口 (中间驱动数控车床) -精镗半轴套管孔 (组合镗床) -铣板簧背面、钻锪孔 (专机) -法兰面钻孔、攻丝 (组合钻床) -铣推力杆支座面 (专用铣床) -钻孔、攻丝 (专用钻床) -钻孔 (摇臂钻床) -清洗 (桥壳专用清洗机) -压装 (感应复式压力机) -焊防扭孔 (电焊机) -精车两端法兰及止口 (数控桥壳车床) -最终检验

2.2 冲焊桥壳加工工艺

产品举例分析:某M公司单级冲焊驱动桥, 采用冲焊桥壳及全套进口的欧洲准双曲线齿轮式单级主减速器总成, 主传动小速比配置, 大扭矩输出, 全浮式半轴经表面热处理后抗扭强度大, 心部柔韧可耐疲劳冲击, 产品可采用自动间隙调整臂, 选装ABS防报死系统等, 主要用于大型客车、载货车、工程车等。

工艺流程 (生产纲领为双班4万/年) 。

车两端面, 镗两端内孔 (卧式双面精镗孔锪端面组合机床) ——粗、精车两端轴径及螺纹 (数控车床) ——精磨两端轴径 (数控磨床) ——铣琵琶孔及端面, 钻攻大平面和背面的孔, 铣两端键槽 (立式加工中心) ——清洗 (桥壳专用清洗机) ——综合检测。

在冲焊桥壳加工工艺过程中传统工艺是把精磨两端轴径外圆放到最后一道工序加工, 这样可以保证两端轴径外圆的表面光洁度, 因为之前其被当做定位基准多次装夹, 两端轴径外圆受到一定的破坏。当工艺流程短、工序比较集中而且装夹次数少时, 可以把精磨两端轴径外圆放到加工琵琶孔之前, 而且在后面工序不再加工该处, 这样的优点是以精磨过的两端外圆定位加工可以更好的保证轴径与面之间的位置公差, 加工精度高, 但是在输送和装夹过程中要做好保护措施。

3 桥壳机械加工生产线设备的选用

车桥零部件加工生产线设备的选用是根据生产纲领与产品特点来决定的, 部分加工工序可采用柔性工艺方案, 以适应多品种共线生产。生产线除了传统的直线型布置外也可为模块化单元布置, 便于分期分步实施。

桥壳大批量生产一般采用数控加工机床和专机进行组线。下面介绍一些应用于重卡冲焊桥壳生产线的典型设备:

PU MA-600 L数控车削中心加工内容为粗、精车两端各部外圆及圆弧、外螺纹、法兰盘止口及端面;滚压外圆及R12圆弧表面, 利用两端孔内倒角定位。该设备主要用于重载和断续加工, 能够保持长期的精度和表面粗糙度, 最大切削直径900mm, 最大工件长度3200mm。

ACE-V950立式加工中心可以加工超大工件, 用于加工琵琶形部分, 加工内容为铣大端面、铣轴承孔端面、铣二台面、粗精镗孔、铣刀检验缺口、钻螺纹底孔并倒角、攻螺纹、铣槽, 轴向以法兰盘外端面定位, 径向以两端外圆定位, 通过第四轴实现调整角度, 在工件的中部设置支撑和定位点。该设备三轴联动并带第四伺服轴, 三个轴向的导轨均采用箱式导轨, 三轴电机均采用FANUC电机, 具有高的刚性和精度, X/Y/Z轴行程为2500/950/850mm。

H235数控端面外圆磨床在桥壳两端半精车外圆、车外螺纹后进行磨削两端外圆及圆弧。 (两端外圆调头磨削) 。机床采用西门子840D数控系统分别控制砂轮架的进给、工作台的移动和头架主轴的转动。在一次安装工件条件下, 完成外圆及端面的自动循环磨削。最大回转直径630mm, 最大磨削长度1000mm, 可磨工件直径50mm~500mm。