AT 变速箱核心零部件多力源精冲

文／赵培振，陈水金，陆松·聊城市博源节能有限公司

AT 变速箱由液力变矩器、离合器、行星齿轮机构、液压控制系统等构成，装配在绝大多数自动挡车型上。变速箱挡位数量是衡量其技术含量的标准之一，一般家用汽车以5 挡或6 挡居多，豪车则对更多挡位的自动变速箱青睐有加，如奔驰C 型轿车、宝马系列等车型配备了8/9 挡自动变速箱。

离合器活塞平衡系统作为AT 变速箱的重要组成部分，其作用有：抵消离合器作用在活塞上的离心力；实现更快地离合器控制，缩短换挡时间；协助离合器回位弹簧更快地释放离合器；增加换挡过程中的油压缓冲(蓄压功能)。离合器活塞平衡系统的核心零部件是平衡板(图1)，本文针对平衡板的模具结构设计和工艺制定做了详细介绍。

平衡板结构

该平衡板结构及尺寸如图2 所示。

⑴材料为HC280LA 冷轧板，料厚4.5mm。

⑵平衡板由带齿中心孔、3 个台阶面、6 个小孔、反面6 个带齿半冲孔组成。

⑶带齿中心孔、小孔至凸台齿位置度需要保证在0.08mm 以内，台阶高度公差0 ～0.05mm。为了保证带齿中心孔、小孔至凸台齿位置度，需要一次成形才能保证产品精度，在一个工位上要同时保证3 个结构的尺寸要求。

半冲孔工艺分析

⑴工艺原理。

半冲孔工艺原理：在三个力的作用下，使金属向另一个方向移动，而剪切区不产生破坏，是一种直接加工带凸台零件的精冲工艺。半冲孔冲压如图3 所示，由于金属的位错与滑移，剪切区产生冷作硬化，且抗拉强度提高，材料组织也发生变化。

⑵工艺要求。

1)底孔等于或小于凸台直径，剪切区无裂纹出现。

2)体积V1(孔层挤入部分)约等于1.2 倍V2(材料挤出部分)，如图4 所示。

3)在毛刺侧的凸台，要求使用复式精冲模。

4)在塌角侧的凸台，要求使用带回程凸模的复式精冲模，或连续复合精冲模。

5)在砂带磨削时，零件相互无卡着的障碍。

6)在沉孔根部倒R 或C 角，增加凸台强度。

工序制定

工艺分析

加工工序如图5 所示，采用精冲复合成形工艺，用连续复合模加工，料条由左往右送料实现连续生产，其工艺顺序如下。

第一工序：冲定位孔和半冲孔凸起台阶2 处。

第二工序：冲带齿中心孔、小孔和6 个带齿凸台。

第三工序：冲外形和φ149.3mm 的台阶，同时注意防止台阶和中心孔变形。

工艺特点

由于该零件结构带有多个台阶及反面凸齿，成形位置较多，分多次冲压尺寸很难保证，因此，常规3个力源显然是不够的，需要利用精冲机第4、5、6力源。第4 力源负责成形半冲孔台阶，第5 力源负责成形带齿凸台和带齿中心孔，第6 力源负责φ149.3mm 台阶成形。

⑴成形过程。

凸模采用固定式，凹模采用浮动式结构。冲压过程中，凹模板使用(第4 力源)上辅助油压，凹模板V-ring 夹持材料，主油缸由下向上成形，同时第4力源释放力量往后移动，冲压小孔利用机台反压力顶出。冲压带齿中心孔与6 处带齿凸台采用第5 力源完成，同步保护前步台阶高度，保证不变形，外形落料同时成形φ149.3mm 台阶。采用第6 力源顶出以及反压力支撑，保证平面度及尺寸，最后料条顶出，精冲过程结束。

⑵第4 ～6 力源在半冲孔及下料中的应用。

精冲过程中三向力相互配合完成下料和冲孔，同时采用辅助油压第4 ～6 力源完成单个或多个半冲孔；传统工艺至少需要6 工位才能实现，且无法保证尺寸，该工艺只需要1 个工位即可同时完成多个半冲孔，而且能够保证产品位置度、圆度和尺寸精度。

如图6 所示，精冲机液压油经油路传到油压活塞缸中，传力到模具中进行压力顶出和压料。油缸需要安装安全阀，防止因油压过大或油压不稳定喷出油物造成人员受伤；检查螺钉是否安装牢固，增加保护措施，防止意外松动；保持油压缸内腔清洁，否则安装的传感器可能因活塞卡滞而损坏。

如图7 所示，冲压过程中托料板4 与下模板5 夹持原材料，主油缸由下往上实现外形落料，同时半冲孔3 由上往下成形，半冲孔顶出7 利用辅助油压缸力源支撑凸出台阶进行保护，负责产品的压料顶出功能。外形冲头采用螺栓加等高套筒组合式结构实现冲头浮动，满足冲头需要夹持材料的效果并负责冲外形，实现一个冲头两种作用。

半冲孔与外形冲压过程中有一段高度差，也就是沉头深度，即图7 中的X，所以在设计传力杆长度时，需要考虑顶杆X 及下顶出S-X 高度差。模具结构设计中追加保护，已成形的凸台和孔，要求比较严格的尺寸都需要保护，不能受模具侧向力，尤其是剪切过程材料流动不可控的因素都需要保护起来，再利用设备辅助油压的方式，按先后顺序完成成形、剪切。

⑶模具细节处理。

1)模具2 处凸台间隙单边为0.1mm，若半冲孔间隙过小，会额外增加阻力，成形力会大大增加，冲头容易崩裂；若间隙过大，会导致台阶塌角过大。因此在6 个齿形半冲孔部位采用变间隙设计，齿顶和齿尖单边间隙0.3mm，其他部位单边间隙0.2mm，可避免出现凸模刃口崩刃现象。

2)第4 ～6 力源模内油压缸方式需要匹配合适密封圈，使用专用工具安装，加工精度需要控制，防止漏油的可能性。凸凹模材料可以使用S390，所有冲头和凹模采用流体抛光设备进行抛光处理，粗糙度达到Ra0.2μm 以下，确认没有问题后再进行涂层和装配使用。

结束语

精冲半冲孔工艺是压凸工艺，是零件局部区域相对其周边区域的直线位移，从而使材料在剪切区不发生破坏，本文平衡板在半冲孔的基板上追加两个半冲孔，考虑精冲模具结构与精冲设备局限性，模具只有3 个工位，且1 个工位完成多个复杂工艺，保证尺寸稳定性与一致性。

精冲机多个力源起到关键作用，其中每个独立成形部分都应具有单独可调的压力，用来辅助模具压料，顶料，保护模具尺寸，满足平衡板加工需求。