撥叉零件加工工藝的改進(jìn)

張立偉 劉月勝 王順 戴玉瑤

摘 要：本文就撥叉零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，闡釋了傳統(tǒng)加工工藝的弊端，說明了定位基準(zhǔn)選擇與確定的原則，介紹了撥叉零件加工的工藝路線，詳細(xì)分析了新加工工藝的設(shè)計(jì)思路和改進(jìn)后的加工流程，文章具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：撥叉零件；加工工藝；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；設(shè)計(jì)思路；加工流程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.014

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

圖1給出了撥叉零件的工藝簡圖。該撥叉結(jié)構(gòu)為薄壁三叉型，其一端為用于滑桿聯(lián)接的圓柱形的凸臺（即滑桿孔），另一端為用于撥動滑動齒輪或是波動嚙合套的撥叉叉口。在Fiat拖拉機(jī)的變速箱滑桿孔上還設(shè)置有彈簧銷孔用于確保撥叉和滑桿位置的正確以及連接的順利實(shí)現(xiàn)，該彈簧銷孔的型號為Φ5H12。

2 加工工藝分析

撥叉零件的材料為45鋼，其毛坯的硬度為217 HB—255 HB， 叉口表面進(jìn)行淬火的硬度為52 HRC—57HRC。該撥叉零件剛性較差，受力后十分容易產(chǎn)生彈性變形，且其加工基準(zhǔn)能夠選擇的范圍較小，采用傳統(tǒng)的工藝對其進(jìn)行加工不僅需要大量依賴于加工者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，從而保證撥叉的尺寸精度，而且此方法生產(chǎn)的撥叉合格率通常較低，勞動效率也不高，對于拖拉機(jī)的裝配以及使用性能的有效發(fā)揮都極為不利。

3 定位基準(zhǔn)的選擇與確定

3.1 選擇粗基準(zhǔn)

（1）在對粗基準(zhǔn)進(jìn)行選擇的時候通常將加工表面作為零件加工的粗基準(zhǔn)。將加工表面作為零件加工的粗基準(zhǔn)可以有效保證加工面和不加工面相互位置之間的關(guān)系精度。若是在工件的表面存在多個表面不需要進(jìn)行加工處理，那么應(yīng)當(dāng)將與加工表面相互位置精度要求較高的表面作為零件加工的粗基準(zhǔn)，這樣不僅可以減少裝夾次數(shù)，還有利于保證壁厚均勻和加工零件外形的對稱。

（2）應(yīng)當(dāng)把加工余量要求均勻的重要表面作為零件加工的粗基準(zhǔn)。比如，在機(jī)床上，其床身導(dǎo)軌面通常是余量要求均勻的重要表面，所以，在進(jìn)行零件加工的時候應(yīng)當(dāng)把導(dǎo)軌面作為加工的粗基準(zhǔn)。

（3）對于加工余量最小的表面，也應(yīng)將其作為零件加工的粗基準(zhǔn)，從而充分保證此面具有足夠的加工余量。

（4）在選擇粗基準(zhǔn)的時候，應(yīng)盡量將光潔平整且面積足夠大的表面作為零件加工的粗基準(zhǔn)。這樣才能夠保證加工時能夠準(zhǔn)確定位，且工件夾緊可靠。特別要注意的是，對于具有毛刺、飛邊、冒口以及澆口的表面，應(yīng)盡量避開，必要時要需經(jīng)過初加工才能將其作為粗基準(zhǔn)。

3.2 確定粗基準(zhǔn)

零件加工粗基準(zhǔn)的選擇和確定需要遵守基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一以及互為基準(zhǔn)三大原則。所謂基準(zhǔn)重合，就是指將零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。遵守基準(zhǔn)重合原則可以有效避免因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不統(tǒng)一以及存在的誤差所造成的基準(zhǔn)不重合誤差。所謂基準(zhǔn)統(tǒng)一，就是指要有統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一原則一方面可以有效保證加工零件各個表面之間的位置精度，從而消除因?yàn)榛鶞?zhǔn)轉(zhuǎn)換引起的加工誤差。同時，采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)可以使得各個工序所使用的夾具較為統(tǒng)一，因此，其可以大大減輕夾具的設(shè)計(jì)與制造工作。所謂互為基準(zhǔn)，就是說在進(jìn)行加工的時候有時可以把兩個被加工面互相作為精基準(zhǔn)進(jìn)行反復(fù)加工。

4 擬訂工藝路線

撥叉零件加工的第一道工序是加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。簡單說就是首先要以孔和面為參考定位粗加工和精加工撥叉底面大頭孔上平面。在此基礎(chǔ)上應(yīng)以粗精分開、先面后孔為原則進(jìn)行后續(xù)加工工作。具體的工藝路線如下：

（1）對工序進(jìn)行合理的組合。在撥叉零件加工方法確定之后，應(yīng)當(dāng)按照零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)零件的類型、機(jī)床設(shè)備的實(shí)際狀況以及零件加工的技術(shù)要求等方面的具體情況合理確定工序數(shù)。需要注意的是，在對工序數(shù)進(jìn)行確定的時候應(yīng)當(dāng)遵循工序分散原則和工序集中原則。

（2）合理劃分零件加工階段。由于撥叉零件對加工質(zhì)量的要求通常較高，因此可以把整個加工過程劃分為粗加工階段、半精加工階段以及精加工階段三大步驟。在粗加工階段主要需要把絕大部分多余的金屬切去，從而為半精加工和精加工提供定位基準(zhǔn)，并為進(jìn)一步進(jìn)行精加工創(chuàng)造良好的條件。在半精加工階段主要是完成次要面的加工工作，同時還要為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，從而有效保證零件加工面具有合適的加工余量。在精加工階段，需要將工件上剩余的少量加工余量切除，從而保證零件具有要求的形狀精度和位置精度。

5 新加工工藝設(shè)計(jì)思路與流程

針對傳統(tǒng)工藝以及撥叉零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在加工時可以從以下幾方面入手：

（1）為了有效提高零部件加工的剛度并有效降低毛坯誤差復(fù)映現(xiàn)象帶來的影響程度，可以適當(dāng)選擇合適的輔助支撐。如果毛坯的定位面不平整，那么在定位夾緊時產(chǎn)生的誤差就容易復(fù)映到加工的過程中，有時還可能導(dǎo)致過定位現(xiàn)象出現(xiàn)。所以，適當(dāng)采用相應(yīng)的輔助支撐對于提高加工精度具有重要的意義。

（2）為了盡可能減少甚至避免切削力給加工帶來的影響，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提高相應(yīng)夾具的剛性。在撥叉零件加工的新工藝中用銑替代了傳統(tǒng)的粗磨，這使得加工的效率大幅度提升。經(jīng)實(shí)踐表明，剛性好的夾具對于減少切削力給加工帶來的影響成效顯著。

（3）對于工件位置的精度而言，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減少對工件裝夾的次數(shù)，從而有效降低裝夾誤差給加工帶來的影響。撥叉零件加工工藝

改進(jìn)中極為重要的內(nèi)容就是要盡可能解決重復(fù)定位以及粗基準(zhǔn)多次使用等方面的問題，從而盡量保證工件的基準(zhǔn)精度能夠充分滿足下一道工序的需要。新加工工藝要求撥叉零件的加工最好采用工序集的方式，也就是說，對于工件加工的工序而言，應(yīng)當(dāng)盡可能使得每道工序中對工件進(jìn)行一次裝夾就能夠完成工序涉及的所有內(nèi)容，從而有效降低因?yàn)榛鶞?zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的加工工藝誤差。

（4）在對夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候應(yīng)當(dāng)特別注意定位點(diǎn)以及壓緊點(diǎn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。由于撥叉鍛件的毛坯可以看做是薄壁彈性鋼板，其鋼板本身通常是曲折而不平的，若是將其一點(diǎn)進(jìn)行壓緊，那么通常鋼板的一個面都受到了約束。同時，對于定位點(diǎn)而言，其必須與壓板的壓緊點(diǎn)相對應(yīng)，并且接觸的面積也要選擇適當(dāng)，只有這樣才可能保證定位有效可靠，才能夠充分避免因?yàn)閵A緊力的作用而在工件定位夾緊面上出現(xiàn)的變形以及因?yàn)槎ㄎ稽c(diǎn)區(qū)域的不平整而讓夾具壓板受到壓迫產(chǎn)生工件的彈性變形量。

（5）因?yàn)閭鹘y(tǒng)加工工藝中的眾多工序通常需要大量依靠經(jīng)驗(yàn)對加工過程作出相應(yīng)的調(diào)整，因此，傳統(tǒng)加工工藝得到的工件加工質(zhì)量的好壞很大程度上依賴于人的經(jīng)驗(yàn)。加工人員的操作水平及其工作的態(tài)度與情緒都很可能影響工件加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。為了減少甚至避免人為因素給工件加工質(zhì)量帶來的影響，可以選擇采用數(shù)控加工技術(shù)，從而全面提升撥叉零件加工的質(zhì)量與效率。數(shù)控加工技術(shù)主要是通過事先編制好的系統(tǒng)軟件和程序來實(shí)現(xiàn)工件的加工，其不僅能夠有效保證加工尺寸的穩(wěn)定性，而且數(shù)控系統(tǒng)可以對刀具進(jìn)行自動選擇與更換，可以自動選擇合適的刀具進(jìn)給量以及主軸的轉(zhuǎn)動速度。并且數(shù)控機(jī)床可以嚴(yán)格按照已經(jīng)設(shè)置好的程序?qū)ぜ煌庸げ课贿M(jìn)行銑、鉆、鏜、鉸以及攻絲等處理。由此可見，數(shù)控加工技術(shù)不僅能夠減少人為因素的影響，而且對于提高生產(chǎn)效率具有重要的意義。

圖1零件加工采用的新工藝流程為：

05序：對毛坯進(jìn)行校正。

10序：采用立式加工中心機(jī)床進(jìn)行以及下加工處理：

（1）銑兩叉口面以及一圓臺面；

（2）鏜Φ90兩圓弧面；

（3）鉆Φ15.4孔；

（4）鏜Φ16孔同時進(jìn)行倒角處理；

（5）將夾具進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)，銑另一側(cè)兩叉口面以及一圓臺面， 同時進(jìn)行倒角處理。

15序：將毛刺去除并清理好鐵屑。

20序：熱處理。

25序：銑小凸臺，鉆Φ5孔，注意保證尺寸15.3±0.1和位置度Φ0.10。

30序：進(jìn)行磷化處理。

35序：對工件進(jìn)行校正。

35J序：最后進(jìn)行檢驗(yàn)。

6 結(jié)論

經(jīng)實(shí)踐表明，采用改進(jìn)后的加工工藝生產(chǎn)的撥叉零件不僅合格率達(dá)到了98%，而且，大大改善了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減輕了加工工人的負(fù)擔(dān)。由此可見，改進(jìn)后的加工工藝不僅有助于保證整機(jī)裝配的順利進(jìn)行和拖拉機(jī)使用性能的充分發(fā)揮，而且有利于企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

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