对于开发完成将要投入生产的新产品，其生产准备主要经历以下几个过程：产品市场需求纲领的确定；投产项目预算；厂房平面布置图（包括切屑存放处）和五气动能消耗量的预算；加工工艺方案的确定；所需加工设备及辅助设备的选型；设备方案会审及设备预验收；设备到货安装调试及终验收；整线启动试生产；生产线批量生产合格产品。
以下以我公司五挡手动变速器壳体生产线规划为例，介绍其主要生产准备过程，并重点介绍加工工艺方案及其设备选型。
机加工艺及相关设备
在产品的前期生产准备过程中选择加工方法，主要应从产品本身的结构、产品的工艺性、生命周期以及年生产纲领等几个方面进行考虑。
箱体类零件的加工一般有分散工序和集中工序两种加工方法。分散工序主要用于产品需求量比较大、产品比较稳定且产品生命周期比较长的情况。集中工序主要用于新开发的产品，产品年纲领不是很大，还需要进一步更新，或者用在小批量、多品种且易更换夹具的生产线中。
由于整车产品更新换代比较快，我公司五挡手动变速器壳体生产线项目采用了集中加工工序，以便于后期产品更新时只更换夹具就能继续生产，为企业后期发展节省投资。
1.机加设备
根据我公司五挡手动变速器壳体产品的形位公差、尺寸公差精度要求以及外形，我们选择卧式加工中心进行加工。通过对主要参数进行综合考虑，并对产品的工艺性进行分析之后，我们最终选择了StarragHeckert公司的CWK400 D卧式加工中心并联布线（见图1）。
图1 并联布线的机加线采用了Starrag Heckert公司的CWK400 D卧式加工中心
CWK400 D卧式加工中心是双托盘、单主轴和单工作台的加工中心，鉴于变速器壳体是不规则外形的箱体，所以我们把两个平行的大平面的粗、精加工以及两个平面上孔系的粗、精加工都在一个工序上加工完成（OP10工序），其他的周边孔系在另一个工序上完成（OP20工序），这样，工件在经过两次装夹定位及其加工后就能完成所有部位的加工。
由于是集中工序的加工模式，所以我们采用了并联的布线方式，这样，在产品以后扩产的时候只需根据节拍增加设备和夹具，而且这种集中工序批量生产以后，车间的物流非常顺畅——在每两个设备之间放置一个毛坯的仓储笼，加工完的工件经过辊道进入清洗机、试漏机等后续辅助设备，然后把合格工件放入合格件仓储笼送入装配线。
2.夹具
由于采用了带双托盘的卧式加工中心，所以在两个夹具上能够完成产品的所有加工任务。
考虑到加工节拍、加工的一致性以及工人的劳动强度，我们选择了液压夹具。液压夹具的结构形状相对比较多，常用的有整体焊接式和整体框架式。
在与夹具厂家一起进行初步设计的阶段，我们主要考虑了夹具对刀原点与图纸中设计原点尺寸的对应关系，并要求铭牌上注明其X、Y、Z三个方向相对尺寸，便于在调试设备的时候确定刀具的基准位置；夹具上设置了压力检测口，方便调试和观测工作压力的状况；由于产品的毛坯是铝合金压铸出来的，所以夹具的夹紧压力应适应铸铝壳体夹紧要求，顺序阀等选择的工作压力应与系统压力相匹配，并在夹具上标明壳体夹紧所需系统压力的大小；夹具上的两个定位销的位置公差控制在±0.01mm之内，夹具体底面平面度控制在0.02mm；OP20工序用于精基准的定位面及两个销孔定位，夹紧后采用了气密检测，保证工件的准确定位以及夹紧；夹具结构应保证排屑顺畅，无积屑区域和死角，夹具基座紧固螺栓孔需加装整体防护盖板；所有夹具体均采用发蓝处理，夹具外露油管应尽可能加装防护罩。图2、图3所示分别为OP10、OP20工序的夹具。nextpage
图2 OP10工序的夹具
图3 OP20工序的夹具
3.刀具
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用刀柄及少量专用刀柄。
数控刀具的类型有多种，从结构上来看，随着数控机床对刀具耐用、稳定、易调以及可换等的要求不断提升，近几年，机夹式可转位刀具得到了广泛的应用，在数量上达到了整个数控刀具的30%～40%，金属切除量则占总数的80%～90%。对于粗加工或者要求不高加工部位的刀具，我们采用的也是机夹式可转位刀具。对于精加工刀具，我们采用了整体焊接式刀具来满足精度要求。
我公司变速器壳体产品的所有大面都需经过粗、精加工。对于粗加工刀具的材料，我们把PCD（人造金刚石）和硬质合金材料进行了多方面对比，从耐用度、加工质量和使用寿命几个方面重点考虑，最终选择了PCD。对于精加工的面及孔系，我们全部采用了PCD材料的刀具来完成。
在所有精度要求比较高的孔加工的选择中，对于定位销孔这种孔径比较小、精度要求比较高的孔，我们采用先平刃钻、后PCD刀具铰的工艺方法来满足工艺要求。对于轴承孔那种孔径比较大、精度要求比较高的孔，我采用了先高复合镗刀粗加工、后低复合镗刀精加工的办法，这样既能节省刀具数量，又能满足孔的尺寸精度、表面粗糙度和形状位置的精度要求。对于丝锥，由于我们采用切削方式加工螺纹，经过比对参考，最终选择了硬质合金丝锥。
辅助工艺及设备
1.清洗
我们采用了步进通过式的清洗方案（见图4），并采用大流量射流清洗和定点定位清洗工艺，对壳体各面、螺栓孔、油道孔和过孔等进行清洗。清洗步骤主要有：自动上料→大流量喷淋→定点定位清洗→浪涌式清洗→热风吹干→真空干燥→冷却通道→工件输出。nextpage
图4 采用步进通过式的清洗工位
在清洗工位上，我们重点考虑的是每个清洗点的布置，以及工件在清洗机内抬起步伐输送的时候工件保证稳定，绝对不能掉件。
为了保证清洁度，清洗液的温度必须控制在一定的范围之内,所以我们采用了清洗机开动前电加热清洗液的方法，清洗液从室温加热到50℃时间不超过60min，清洗温度20～50℃且温度可调，清洗后的下料工件温度为室温±5℃，这样可以保证工件在进入试漏工序时温度变化不是很大。清洗之后工件表面不允许有拉毛、磕碰及变形，工件表面及型腔、孔系不允许存在水渍等。
更换清洗液和清理水箱时，污液采用上排方式（配备排液泵），排液时间要求不大于半小时。清洗机采用整体全封闭防护以降低噪音，保持外观整洁美观；清洗机还采用了对开式维修门，方便维修和保养，清洗机顶部设有安全防护栏和维修用的扶梯。设温度超限报警功能，且设置提前加热时间控制装置，实现正常工作前提前开始加热功能。
2.试漏
试漏分为干试和水试，干试的目的主要是检测产品是否合格，水试的目的主要是对不合格产品的漏点进行查找，以便对产品进行修补。干试和水试可以集中在一台设备上做，也可以分开做，但是一台设备上做，水试的时候观测不方便，也可能造成生产线不干净或有水沾到生产线上，所以我们最终采取了干试和水试分开的方法。
整个测试经过以下几个工艺过程：手动上料→双手启动→气检（推拉至检测工位→夹紧→封堵→充气→平衡→检测→排气→解除封堵→解除压紧）→（合格→打合格符号→下料）/（不合格→下料→水检查找漏点）→手动下料。
对于干试设备，我们采取气液增压缸和气缸为原动力对密封部位进行夹紧和封堵。密封方式为线性密封，封堵可靠，不产生体积变化和不稳定情况。密封件一般为线型聚胺酯橡胶件或丁腈橡胶，密封件要求更换方便，快捷，且使用寿命3个月以上。因测漏机需检测部件容积较大，为保证生产节拍，测漏系统配有旁路快速充气系统，通过零泄漏切换阀连接到检测气路中，在仪器充气时快速充气系统对被检工件进行快速充气，充气结束后经过平衡然后对工件进行检测，检测结束后开阀，对工件中的气体进行快速排放。测漏机可以对合格件和不合格件进行判别、提示和报警，合格工件则绿灯亮，不合格工件则红灯亮。
试漏设备还具备气源压力低自动报警、连续测漏不合格报警以及各种工况下的互锁及安全保护功能。
壳体试漏机为干式定量气密性检测设备，试漏结束后对试漏合格工件打上合格标记；不合格品报警，操作人员下料进行水检找出漏点，返厂进行补漏处理。
质量检测
在选择测量设备的时候，我们主要考虑了以下几个方面：测量设备的精度必须满足要求，而且测量设备必须比被测工件至少高一个精度等级；测量设备必须操作方便，能够确保现场员工使用起来顺手；测量设备必须稳定，能够保证测量的一致性；选择生产线在线量检具，检测节拍必须满足我们的质量保证节拍要求。
经过对变速器壳体进行工艺分析之后，我确定了尺寸公差采用在线专用检具，由于尺寸公差与刀具和机床都有关系，刀具对尺寸公差影响最大，不同阶段刀具的不同磨损程度加工出来的孔径是不一样的，所以我们必须在线检测来控制质量，也可以对刀具进行质量控制，当刀具磨损严重或者损坏的时候便于随时发现更换。
对于形状位置公差，基本上只与机床的精度有关系，其产品的纲领也不是很大，所以我最终选择了三坐标作为形状位置公差的检具。在线的尺寸公差量检具主要包括电子塞规（测量精度等级比较高的孔系）、通止规（精度等级比较低的孔系）、螺纹塞规和高度规等。由于气候、车间环境和工人操作规范等因素，螺纹塞规和通止规的手柄经常出现生锈现象，有时候螺纹塞规的螺纹部分也会出现生锈情况。由于这种情况发生的频率比较高，我经过现场跟踪后发现这些情况主要是由于工人操作后把水沾或涂在了量具的手柄上。工人操作完之后没有及时的把量具放入量具摆放盒（南方的天气比较湿润），也会导致量检具的手柄出现生锈。最后我和量检具厂家经过沟通之后把这些量具做成分体式，手柄部分采用经过处理的铝合金材料，这样既减轻了量具的重量也解决了生锈问题。
结语
综上所述，我公司五挡手动变速器壳体机加生产线的规划及实际应用为奇瑞公司箱体类零件的生产准备积累了经验。在生产准备过程中，我们的机加生产线选择了集中工序加工形式，可以通过更换夹具实现多品种单线生产，为公司今后的发展节约了投资。
在实际生产运行过程中，通过正确地选择刀具及其切屑参数，正确地对设备及夹具进行维护保养，并按规划中设定的检测项目及周期进行检测，在一年多的生产过程中，产品的加工合格率一直都在99%以上，产品质量稳定，实现了原定的规划目标。
