變速箱上蓋撥叉孔的工藝設(shè)計

張體軍 王 波

徐州凱爾農(nóng)業(yè)裝備股份有限公司一直致力于拖拉機的研發(fā)和制造，其產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計、單元式布局，通過柴油機、變速箱、分動箱、中間箱等將動力傳遞出去。下面介紹的上蓋是該公司新研發(fā)的組合機械式變速箱的換擋機構(gòu)殼體。組合式變速箱是將變速箱、分動箱、中間箱三箱設(shè)計為一體的一種新型結(jié)構(gòu)。

上蓋設(shè)計了撥叉組件，且撥叉孔為不連續(xù)的深孔，由于蓋類零件厚度較薄，空間位置有限，撥叉孔徑小，間距近，精度高，加之?dāng)嗬m(xù)深孔結(jié)構(gòu)，使撥叉孔成為加工的關(guān)鍵。圖 1為該公司組合式變速箱上蓋結(jié)構(gòu)簡圖，平行的三個撥叉孔均為斷續(xù)孔。孔徑Φ如果采用通用鉆床加工，工藝復(fù)雜，加工困難，效率低，且斷續(xù)深孔的同軸度難以保證。根據(jù)這一特點和產(chǎn)品類型，初步確定在小批量生產(chǎn)時采用臥式加工中心加工。通過對上蓋撥叉孔的工藝分析、試加工，確定較為合理的工藝方案。

1 設(shè)計要求

圖 1所示的上蓋材料為HT 250，時效處理后材料硬度HB 180～240，端面上設(shè)計有三個與底面平行的撥叉孔，其中一個孔為三段不連續(xù)的同軸孔，兩個為兩段不連續(xù)的同軸孔，且不是通孔?？讖匠叽缇圈?，同軸度Φ0.04，孔軸線到基準(zhǔn)面的尺寸精度為25 mm?？椎谋砻娲植诙葹镽a1.6 um?？咨?95.5 mm，長徑比18.5:1，屬于深孔。平行的三個孔距尺寸公差36±0.1。孔端為Ф20±0.05止口。

2 工藝性分析

（1）由于孔徑小，通孔長295.5 mm，考慮刀具剛性不足問題，擬采用臥加旋轉(zhuǎn)工作臺，調(diào)頭進行定心鉆、鉆、擴、鉸四工位加工。由于孔深不連續(xù)，且內(nèi)端孔的側(cè)面為毛面，對鉆頭的定位性差，鉆頭在鑄件毛面位置容易被引偏，造成孔的同軸度和孔到基面及兩孔間的尺寸精度不易保證。因此在鉆孔前加中心鉆定心工序。

圖 1 上蓋結(jié)構(gòu)簡圖

（2）Φ20±0.05止口是為了加裝密封蓋板而設(shè)計的定位孔。精度要求不高，根據(jù)封板尺寸，公差可以放到Φ，表面粗糙度為Ra6.3 um。

（3）定位問題：為保證撥叉孔的加工精度，利用前道工序加工好的兩定位銷孔Φ10H8，采用一面兩銷（一個圓柱銷，一個削邊銷）定位，限制六個自由度。實現(xiàn)工件完全定位。

3 加工方案的確定

3.1 刀具的選擇

為滿足工藝系統(tǒng)剛性，要求刀具的強度足夠高，否則加工出來孔系的同軸度滿足不了要求。鉆鉸類刀具有直柄和錐柄之分，為了減少夾持造成的偏差對加工精度的影響，在選擇刀具時盡量選擇能定心的錐柄刀具。鉆頭選擇時要考慮被加工孔的深度，且排銷長度要大于孔深，否則鐵銷不能及時排出，將影響切削進程及切削質(zhì)量。當(dāng)長徑比超過4:1時，要選取排屑較好且適合深孔加工的拋物線型鉆頭。斷續(xù)深孔可選用硬質(zhì)合金麻花鉆。在試加工時，曾經(jīng)采用鉆、粗精鉸工序，沒有擴孔工序，結(jié)果鉆鉸后孔徑經(jīng)過檢測偏差在0.3 mm以上。經(jīng)過分析增加了擴孔工序。因擴孔鉆導(dǎo)向性好，強度和剛性較麻花好，無橫刃，改善了切削條件。其刀刃一般在3～4個，能糾正任何預(yù)鉆孔的移位和同心度偏離，還可以改善鉆孔壁表面，有利于鉆較。鉸刀的選擇首先要考慮切削余量，余量不易留的太大或太小。切削余量太小，不易校正擴孔時殘留的變形和去除表皮殘留的缺陷，使鉸孔質(zhì)量達(dá)不到要求；切除余量過大，勢必加大刀刃的切削負(fù)荷，破壞切削過程中的穩(wěn)定性，且增加切削熱，使刀具的直徑膨脹，孔徑也隨著擴張，切削的形成呈撕裂狀態(tài)，造成加工表面粗糙。鉸削余量一般選擇在0.2～0.4 mm。

鉸刀公差極限確認(rèn)。當(dāng)孔的公差為IT時：①鉸刀直徑的上限尺寸等于孔的最大直徑減0.15IT，0.15IT的值應(yīng)圓整到0.001 mm的整倍數(shù)；②鉸刀直徑的下限尺寸等于鉸刀的最大直徑減0.35IT，0.35IT的值應(yīng)圓整到0.001 mm的整倍數(shù)。

當(dāng)孔的精度為H9時，IT=0.043 mm，孔的最大尺寸為16.043 mm，最小尺寸為16.0 mm。

鉸刀直徑上限尺寸=16.043-0.15IT=16.043-0.15×0.043（圓整為0.006）=16.037 mm。

鉸刀直徑下限尺寸=16.037-0.35IT=16.037-0.35×0.043（圓整為0.015）=16.022 mm。

根據(jù)以上分析最終選取了以下刀具：

（1）含鈷高速鋼TiN涂層加長定心鉆Φ12×90°×150；

（2）硬質(zhì)合金加長錐柄麻花鉆Φ15×260；

（3）HSS加長錐柄復(fù)合擴孔鉆Φ15.75×290；

3.2 工裝夾具

工裝夾具可以穩(wěn)定并保證工件的加工質(zhì)量，減少廢品率（工件可以更好地進入準(zhǔn)確位置，方便裝夾、定位），提高零件生產(chǎn)率，降低工人的勞動強度，可以擴大加工設(shè)備的工藝范圍,獲得較好的經(jīng)濟效益。在設(shè)計工裝夾具時要考慮夾緊三原則，確保在定位后不移動、不變形、不振動。使夾緊點盡量靠近加工面，并盡可能和支撐點對應(yīng)。圖 2夾具體以四個平頭支撐釘布置，以精銑的上蓋底面和兩定位銷進行定位。各定位釘位置應(yīng)盡量遠(yuǎn),以使工件定位可靠。為了消除重復(fù)定位，采用一短圓柱銷和一短削邊銷。定位銷與夾具體過渡配合連接，夾具體同向兩面一次裝夾上蓋4個，側(cè)面可以裝夾副箱上蓋。

圖 2 工裝夾具簡圖

4 結(jié)論

通過橋式測量機對上蓋兩邊孔進行了檢測，其軸線最大偏差在0.026 mm范圍內(nèi)，說明加工符合圖紙要求。為了減少檢驗成本，專門制作了檢驗芯軸對批量上蓋三聯(lián)孔進行檢測。

[1]王啟平.機械制造工藝學(xué)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.

[2]章玉麟.互換性與測量技術(shù)[M].中國林業(yè)出版社,1991.

[3]趙如福.金屬機械加工工藝人員手冊[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社,2006.

[4]國家標(biāo)準(zhǔn)《鉸刀特殊公差》GB/T4246-2004/ISO522:1975.