精沖技術(shù)在汽車換擋撥叉中的應(yīng)用與發(fā)展

文／楊靜剛，代群·武漢迪克精沖有限公司

精沖技術(shù)在汽車換擋撥叉中的應(yīng)用與發(fā)展

文／楊靜剛，代群·武漢迪克精沖有限公司

撥叉零件是汽車變速箱的重要構(gòu)件之一，傳統(tǒng)的撥叉大部分是采用精密鑄造工藝進行制造的，隨著精沖技術(shù)的發(fā)展，精沖技術(shù)以其固有的技術(shù)優(yōu)點開始逐步替代傳統(tǒng)工藝。

精沖是在普沖的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的一種精密沖壓加工工藝，是一種高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的綠色制造技術(shù)，目前正得到越來越廣泛的應(yīng)用。精沖技術(shù)為消費者提供了節(jié)能、環(huán)保、高品質(zhì)和可靠的產(chǎn)品，在促進社會可持續(xù)發(fā)展方面做出了貢獻，同時也展現(xiàn)了創(chuàng)新在技術(shù)發(fā)展過程中起到的巨大的推動作用。

精沖技術(shù)的產(chǎn)生

1921年，德國人FritzSchiess在Lichtensteig自己的家庭作坊里，開始設(shè)計和制造試驗性的液壓沖裁裝置，并進行了一些簡單零件的成功試沖。1922年2月，F(xiàn)ritzSchiess申請“金屬零件液壓沖裁裝置”的德國專利，并于1923年3月將它公諸于世，精沖技術(shù)從此誕生。隨后它被推廣到瑞士、法國、英國和美國等地。

最初，精沖技術(shù)主要是秘密地使用于德國、瑞士的鐘表工業(yè)等領(lǐng)域，隨著時代的發(fā)展，精沖技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，20世紀(jì)90年代，這種節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保的技術(shù)在汽車行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

精沖技術(shù)從發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)接近百年了，大致可分為以下3個時期。

⑴秘密期：1923～1956年，主要應(yīng)用在鐘表、打字機、紡織機械等行業(yè)。

⑵普及期：1957～1979年，主要應(yīng)用在機械、儀器儀表、照相機、電子、小五金、家電等行業(yè)。

⑶發(fā)展期：1980年至今，主要應(yīng)用在汽車、摩托車和計算機等行業(yè)。

精沖技術(shù)發(fā)展的歷史是斷續(xù)前進的，近30年的發(fā)展才是連續(xù)而快速的，從而出現(xiàn)了美好的前景。精沖件也由薄板到中厚板，從平面精沖到三維成形，由簡單到復(fù)雜，由小型到大型。下面本文就從汽車變速箱換擋撥叉機構(gòu)的演變過程來闡述精沖技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

精沖技術(shù)的應(yīng)用

在捷達(dá)轎車換擋撥叉中的應(yīng)用

撥叉零件是汽車變速箱的重要構(gòu)件之一，廣泛應(yīng)用于汽車的傳動變速系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的撥叉大部分是采用精密鑄造工藝進行制造的，隨著精沖技術(shù)的發(fā)展，精沖技術(shù)以其固有的技術(shù)優(yōu)點開始逐步替代傳統(tǒng)工藝（圖1），在汽車零部件領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用，其中精沖撥叉在捷達(dá)轎車變速箱中得到了較早的應(yīng)用。

圖1?lián)懿嬗蓚鹘y(tǒng)的鑄造工藝制造轉(zhuǎn)向精沖制造

一汽-大眾1995年引進的捷達(dá)轎車換擋撥叉機構(gòu)（圖2）全部采用精沖零件，具體情況如下。

⑴零件數(shù)量：7種精沖零件。

⑵零件材料：C35、08Al。

⑶材料厚度：4～6mm。

⑷零件尺寸：最大為150mm。

⑸精沖設(shè)備：300～400t。

⑹精沖工藝：壓印、鐓擠、壓彎、精沖落料。

⑺模具形式：精沖級進模具。

⑻零件特點：采用沖壓工藝取代傳統(tǒng)的鑄造工藝，零件實現(xiàn)了輕量化，尺寸精度和表面質(zhì)量都有所改善。

圖2捷達(dá)轎車的換擋撥叉機構(gòu)

⑼工藝特點：精沖工藝與其他沖壓工藝相結(jié)合完成零件的制造，取代傳統(tǒng)的鑄造工藝。

⑽需要改進點：在零件設(shè)計方面沒有充分發(fā)揮精沖技術(shù)的優(yōu)勢，大部分零件無法在精沖機上完成全部成形工序，需要精沖與彎曲等其他沖壓成形工藝相結(jié)合，工序比較長。

捷達(dá)轎車換擋撥叉機構(gòu)的零件如圖3所示。其中，圖3a、b采用了壓印、鐓擠、壓彎、精沖落料等工序，圖3c采用了壓彎、精沖落料等工序。

圖3捷達(dá)轎車換擋撥叉機構(gòu)的零件

圖4寶來手動變速箱換擋撥叉機構(gòu)

在寶來手動變速箱換擋撥叉中的應(yīng)用

寶來轎車上所使用的手動變速箱是德國大眾新一代轎車平臺采用的MQ變速箱，于2001年引入中國市場，換擋機構(gòu)將換擋方式由原來的滑動換擋改進為軸承轉(zhuǎn)動方式，減小了換擋力。

寶來手動變速箱換擋撥叉機構(gòu)如圖4所示，其精沖技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)了精沖技術(shù)的發(fā)展，材料板厚越來越厚，從單獨平面精沖到復(fù)合三維成形件，由簡單到復(fù)雜，由小型件到大型件。寶來手動變速箱換擋撥叉機構(gòu)精沖零件的具體情況如下。

⑴零件數(shù)量：10多種精沖零件。

⑵零件材料：C35、S460MC、S420MC、StW22、235JR。

⑶材料厚度：4～12mm。

⑷零件尺寸：最大為450mm。

⑸精沖設(shè)備：300～880t。

⑹精沖工藝：壓印、鐓倒角、引苞、鐓擠、壓彎、精沖落料。

⑺模具形式：大型精沖級進模具（最大840mm×840mm）。

⑻零件特點：將原撥叉通過滑動來傳遞換擋力，改進為通過軸承轉(zhuǎn)動傳遞換擋力，有效降低了力的傳遞過程中的損失，并巧妙運用杠桿原理，使換擋更加輕便。零件在設(shè)計的時候，利用精沖技術(shù)的優(yōu)點，實現(xiàn)零件高效、高質(zhì)量的生產(chǎn)。

⑼工藝特點：大多數(shù)零件可以實現(xiàn)精沖一次生產(chǎn)完成，不需要后續(xù)再加工，將壓印、鐓倒角、引苞、鐓擠、壓彎、精沖落料等工藝集成入一副大型精沖級進模具中（最多達(dá)到了7步工步），并能對厚達(dá)12mm的零件或尺寸達(dá)450mm的零件進行精沖加工。

⑽需要改進點：大型精沖級進模具對模具的制造精度、模具材料、表面處理有了更高的要求，造成模具制造成本、維護成本大幅度提高。

寶來手動變速箱換擋撥叉機構(gòu)的零件如圖5所示。其中，圖5a復(fù)合了壓印、鐓倒角、壓彎、精沖落料等工序，圖5b復(fù)合了反切、壓彎、精沖落料等工序，圖5c復(fù)合了壓印、鐓擠、壓彎、擠苞、精沖落料等工序。

圖5寶來手動變速箱換擋撥叉機構(gòu)的零件

在邁騰自動變速箱換擋撥叉中的應(yīng)用

目前在邁騰轎車上使用的大眾最新技術(shù)的DCT雙離合器DQ自動變速箱，它所采用的精沖撥叉（圖6）在單個精沖件的結(jié)構(gòu)上比MQ系列要簡單，因為隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，如激光焊接，模塊化撥叉功能的實現(xiàn)不用完全依靠結(jié)構(gòu)復(fù)雜的精沖件，而是可以將多個結(jié)構(gòu)簡單的精沖零件，通過激光焊接等技術(shù)，將其組合成滿足功能要求的模塊，這樣對精沖設(shè)備和模具的要求就降低了。邁騰自動變速箱換擋撥叉機構(gòu)精沖零件的具體情況如下。

圖6邁騰自動變速箱換擋撥叉機構(gòu)

⑴零件數(shù)量：10多種精沖零件。

⑵零件材料：C35、16MnCr5等。

圖7邁騰自動變速箱換擋撥叉機構(gòu)的零件

⑶材料厚度：4～6mm。

⑷零件尺寸：最大260mm。

⑸精沖設(shè)備：300～880t。

⑹精沖工藝：壓印、鐓倒角、鐓擠、壓彎、精沖落料。

⑺模具形式：大型精沖級進模具。

⑻零件特點：由于自動變速器的自動執(zhí)行的需要，零件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，單純的采用精沖技術(shù)，是無法實現(xiàn)零件的制造的，將精沖技術(shù)與其他先進制造技術(shù)相結(jié)合，是這一時期撥叉零件的特點。

⑼工藝特點：精沖技術(shù)與激光焊接技術(shù)的結(jié)合。

⑽需要改進點：精沖技術(shù)如何與激光焊接技術(shù)有機地結(jié)合起來，來滿足更高性能、更高質(zhì)量、更低成本的需求，是接下來需要重點解決的問題。

邁騰自動變速箱換擋撥叉機構(gòu)的零件如圖7所示。

精沖技術(shù)的市場前景和發(fā)展趨勢

一方面，精沖技術(shù)的發(fā)展將會使越來越多的不可能變成可能，使用精沖技術(shù)可以高效、高質(zhì)量地生產(chǎn)形狀更加復(fù)雜、尺寸更加精密的零件。另一方面，隨著精沖技術(shù)和越來越多的其他先進制造技術(shù)的結(jié)合，會進一步拓展精沖技術(shù)應(yīng)用的深度和廣度，精沖這種綠色制造技術(shù)在汽車行業(yè)有著非常光明的市場前景，目前正呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢。

結(jié)束語

隨著中國汽車工業(yè)進入大發(fā)展時期，對在汽車行業(yè)有著廣泛應(yīng)用的精沖技術(shù)來說，這將是一次非常難得的機會，精沖行業(yè)面臨著進入中國汽車時代的挑戰(zhàn)，也面臨著技術(shù)和人才的挑戰(zhàn)，不過我們相信勇于實踐、有著無限創(chuàng)造力的中國企業(yè)家和工程技術(shù)人員，一定會讓我們的精沖行業(yè)乘風(fēng)破浪、開拓前進!