汽车变速器自动合箱设备旋转拨叉疲劳寿命提升研究.pdf
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1、某汽车变速器生产线,自动合箱工位合箱过程中,依靠自动合箱设备旋转拨叉拨动壳体总成内差速器行星轴,使差速器齿轮与变速器液力变矩器壳体总成内齿圈旋转啮合进行合箱。由于拨叉结构和材质原因,拨叉频繁出现变形和断裂的情况,设备也频繁报警和合箱不成功,严重影响了制造质量和开动率,问题亟待解决。从拨叉结构和材质以及合箱程序等方面优化,来进行自动合箱设备旋转拨叉疲劳寿命提升研究和验证,通过改进,大大提升了拨叉疲劳寿命,降低了制造成本,提升了变速器制造质量和效率。关键词:变速器;旋转拨叉;断裂;疲劳寿命某汽车九速变速器在合箱工位采用旋转压机进行液力变扭器总成和变速器壳体总成合箱,在合箱过程中,自动合箱设备的旋转
2、拨叉与差速器的行星轴配合后拨动壳体总成上的差速器旋转后,差速器齿轮与变速器液力变扭器壳体总成内齿圈旋转啮合进行合箱。某生产线合箱工位变速器自动合箱设备如图1所示,该设备采用旋转压机边旋转边进行合箱。该工位频繁出现合箱不成功故障,即设备扭矩超载报警后停止在原位不动作,此时操作者进入设备内查看时会发现拨叉有变形或断裂问题,变形的拨叉会把差速器带起,断裂拨叉掉落到变速器腔体内会划伤变速器内腔,或者停留在油路里面引起换挡卡滞问题,如何防止拨叉变形断裂,提升拨叉疲劳寿命是亟待解决的问题。设备结构和工艺介绍变速器合箱的两个部分如图2所示,合箱时拨叉拨动变速器壳体总成上差速器边旋转边与变速器液力变扭器总成上
3、内齿圈啮合,变速器液力变扭器总成部分和变速器壳体总成部分装配在一起,则合箱成功。该9速变速器自动生产线共线生产了多种型号的变速器,差速器的行星轴结构分为十字轴和一字轴两种,拨叉形状配合两种行星轴拨差速器配合内齿圈旋转。自动合箱设备差速器及变速器差速器行星轴配合情况如图3所示。十字行星轴差速器和一字行星轴差速器如图4所示,分别对应不同型号的变速器。合箱工位主要动作顺序为机器人从AGV小车或备料滑台上取下液力变扭器壳体总成零件,机器人到达2023年 第 9 期 /微信号 auto195018特别策划|Special Plan图4十字行星轴差速器和一字行星轴差速器图3自动合箱设备差速器及变速器差速器
4、行星轴配合情况图2变速器合箱的两个部分图1 变速器自动合箱设备读码位进行读码比较,读码合格机器人到达机床放件位,机床三个摆爪气缸夹紧,机器人夹具气缸松开,机器人返回,工件到达挡料位,读写头读取信息,抬起定位气缸并锁紧,导向柱气缸伸出,升降压机到达预压装位置,判断机型后解锁装置横移气缸送进,驻车解锁气缸,旋转压机开始旋转,升降压机开始合箱,合箱成功或失败后机床摆爪气缸打开,推壳气缸伸出,推壳气缸返回,导向柱气缸返回,抬起定位气缸解锁,定位气缸落下,读写头写入工作信息,托盘放行。主要工艺过程为:变速器壳体总成托盘到位托盘到达工位读取RFID机器人自动从AGV小车上抓取变速器液力变扭器总成后并吸尘自
5、动扫描液力变扭器壳体总成和油泵二维码驱动手轴,旋转将停车爪从停车位置拉出自动合箱(变速器液力变扭器总成油泵油封衬套与壳体总成的离合器壳体轴通过导向芯轴配合在一起)若合箱失败,后挡料人工合箱托盘自动放行。拨叉断裂原因分析正常拨叉和在合箱过程中合箱报警后检查发现崩微信号 auto1950 /2023年 第 9 期19Special Plan|特别策划齿的拨叉如图5所示,该拨叉断口经分析发现为脆性断裂,未经过明显的变形直接就断裂了,而非经过大量变形累计后的韧性断裂,脆断时没有明显的伸长或弯曲,更无缩颈,也没有直径的增大及壁厚的减薄,断口的尺寸(如直径、厚度)比原始尺寸无明显变化,断口与主应力垂直,也
6、即与拨叉表面垂直,断口平齐12。拨叉材质为4Cr5MOSiV1(H13钢),实际硬度50HRC,该拨叉未经过回火处理,易在旋转和撞击差速器行星轴的情况下产生变形和脆性断裂,该批次拨叉寿命在几百次和几千次不等,很快就产生了断裂崩齿,拨叉断裂后影响变速器工位合箱成功率,大大影响了变速器制造质量和效率。理;二是拨叉与连接杆临时卡滞,缺少自由度导致拨叉额外受力导致断裂。改进方案及措施为了提升自动合箱设备旋转拨叉疲劳寿命,采用了以下几点改进方案和措施6 7:1)进行拨叉材质对比,优化拨叉热处理工艺,由4Cr5MOSiV1(H13钢)淬火更改为淬火后高温回火三次,热处理后硬度为4045HRC,增强拨叉的韧
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