80-140馬力拖拉機(jī)撥叉類零件工藝改進(jìn)分析

車展展，張金輝，王兵華

（第一拖拉機(jī)股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003）

80-140馬力拖拉機(jī)撥叉類零件工藝改進(jìn)分析

車展展，張金輝，王兵華

（第一拖拉機(jī)股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003）

拖拉機(jī)撥叉類零件是在變速箱中通過(guò)與變速手柄相連，撥動(dòng)中間變速輪，改變拖拉機(jī)輸入/輸出轉(zhuǎn)速比實(shí)現(xiàn)各檔位間自由轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵零件。由于其獨(dú)特的外形構(gòu)造特點(diǎn)決定了在切削加工中，容易發(fā)生受夾持力產(chǎn)生變形，零件尺寸不穩(wěn)定的情況。通過(guò)比較分析，改善加工工藝，解決撥叉類零件在切削加工中的加工難題，提升產(chǎn)品品質(zhì)、提高加工效益。

拖拉機(jī)；變速箱；夾持力；工藝加工；撥叉類零件

隨著國(guó)家對(duì)“三農(nóng)”的高度重視以及各項(xiàng)支農(nóng)、惠農(nóng)政策的落實(shí)和農(nóng)民收入的增加，農(nóng)機(jī)作業(yè)的普遍使用具備了一定經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程明顯加快?！笆濉币?guī)劃要求要加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐，近幾年拖拉機(jī)行業(yè)隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展需求，不斷對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，產(chǎn)品大型化、品種多樣化趨勢(shì)明顯，主機(jī)產(chǎn)品對(duì)撥叉的要求在不斷的提高。新材料，新技術(shù)的撥叉產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，為撥叉行業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間。為此，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向，立足于公司內(nèi)部撥叉資源平臺(tái)和外部市場(chǎng)需求，打造好拖拉機(jī)的撥叉生產(chǎn)就愈發(fā)重要。

1 撥叉在履帶拖拉機(jī)上的主要作用

以東方紅-C1202橡膠履帶拖拉機(jī)為例，主機(jī)有6個(gè)前進(jìn)擋和2個(gè)倒退檔，需要根據(jù)負(fù)荷變化情況，通過(guò)變速箱合理的選擇工作速度。變速箱內(nèi)有4根軸，動(dòng)力由第一軸輸入，一檔、二檔、三檔、四檔、五檔經(jīng)過(guò)一對(duì)齒輪傳動(dòng)，將動(dòng)力經(jīng)第二軸輸出到后橋。六檔經(jīng)過(guò)三隊(duì)齒輪傳動(dòng)，將動(dòng)力經(jīng)第二軸出處到后橋。

圖1 撥叉類零件裝配示意圖

倒一檔、二檔經(jīng)過(guò)兩對(duì)齒輪傳動(dòng)，將動(dòng)力經(jīng)第二軸輸出到后橋。撥叉是與變速手柄相連，撥動(dòng)中間變速輪，改變拖拉機(jī)輸入/輸出轉(zhuǎn)速比實(shí)現(xiàn)各檔位間自由轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵零件。

2 技術(shù)方案

2.1 加工工藝分析

撥叉類零件由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性，可以歸類于薄壁懸伸件類零件。毛坯類型以精鑄、鍛造、焊接三大方式為主，材質(zhì)也多以鑄鋼、45鋼以及GrMn合金為主。由于其特性特點(diǎn)決定了在切削加工中，容易出現(xiàn)裝夾變形，零件尺寸不穩(wěn)定的情況。在實(shí)際的生產(chǎn)中，毛坯及在制品變形量大、裝夾定位難度大、相互關(guān)系尺寸超差等問(wèn)題一直影響著撥叉的成品率。

圖2 撥叉類零件結(jié)構(gòu)示意圖

以東方紅-C1202橡膠履帶拖拉機(jī)的一種撥叉零件為例，毛坯種類為鍛造件，工件材質(zhì)為45鋼，加工工藝流程如下：毛坯校正——銑一側(cè)兩叉口面和一圓臺(tái)面、鉆鉸孔、倒角——校正，插口側(cè)面平面度——銑另一側(cè)面插口面和一圓臺(tái)面倒角，鏜兩圓弧面并倒角——車D16孔端面——半成品檢驗(yàn)——熱處理——拉孔——銑小凸臺(tái)——校正叉口側(cè)面對(duì)孔中心線垂直度——鉆小孔——孔倒角——去毛刺，清洗打標(biāo)識(shí)——磷化——檢驗(yàn)——掛架。

該工藝為經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的半柔性化生產(chǎn)線加工工藝，特點(diǎn)是更換零件品種的調(diào)整周期較短，部分關(guān)鍵工藝尺寸較穩(wěn)定，但由于涉及的工序較長(zhǎng)、涉及加工內(nèi)容較多、設(shè)備種類較復(fù)雜以及熱處理、磷化等，實(shí)際一次成品率僅有80%左右。嚴(yán)重影響新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，制約著經(jīng)濟(jì)效益的擴(kuò)大化。

2.2 加工難點(diǎn)分析及解決方案

（1）毛坯因素方面。撥叉相關(guān)的毛坯材質(zhì)，金屬金相、毛坯外形尺寸、余量以及應(yīng)力消除、探傷等方面需控制嚴(yán)格到位。除了毛坯各類檢驗(yàn)外，還需要通過(guò)檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)應(yīng)力變形分析，在加工前使毛坯處于一個(gè)較好的應(yīng)力釋放后狀態(tài)，在加工時(shí)盡量減少可造成撥叉懸臂變形的機(jī)械力，通過(guò)適當(dāng)校正解決工件變形問(wèn)題。

（2）精基準(zhǔn)定位與產(chǎn)生方式方面。由于撥叉屬于薄壁懸臂件，在加工中容易產(chǎn)生機(jī)械變形和自身應(yīng)力變形，因此在加工中應(yīng)充分考慮其結(jié)構(gòu)特性，盡可能少的對(duì)其施加可產(chǎn)生勢(shì)能儲(chǔ)蓄變化的外作用力。利用工件剛性較好的圓柱部位作為主定位作用力施加方向，叉口懸伸部位作為輔助定位方向。另外對(duì)于關(guān)鍵的位置尺寸關(guān)系，通過(guò)多次加工、多次修正，最后確定加工尺寸。

具體實(shí)施為：①按圖紙要求先加工出以圓柱精定位的基準(zhǔn)尺寸滑桿孔；②利用滑桿孔定位，通過(guò)叉口懸臂面和圓柱端面2個(gè)毛坯平面首次限位，加工圓柱底面，再利用圓柱地面端面和叉口懸臂面限位加工圓柱端面；③利用滑桿孔定位圓柱底面做定位基準(zhǔn)和主要壓緊力作用部位，叉口懸臂面平面限位懸臂做輔助壓緊力作用部位，進(jìn)行綜合尺寸加工。通過(guò)兩次撥叉懸臂部位定位壓緊和圓柱部位上主壓緊力的作用，最終實(shí)現(xiàn)保證在作用力主要集中產(chǎn)生的綜合尺寸加工過(guò)程中，盡可能少的減少對(duì)造成工件機(jī)械變形力的施加。

（3）滑桿孔和側(cè)面小孔加工方面。對(duì)撥叉滑桿孔的加工，可以放在撥叉綜合加工工序前，通過(guò)鉆底孔（或擴(kuò)孔）、拉孔兩道工序來(lái)提高加工效率和精度尺寸，在撥叉經(jīng)過(guò)熱處理后再對(duì)滑桿孔進(jìn)行珩磨或拉孔進(jìn)行關(guān)鍵孔尺寸修正。對(duì)于側(cè)面小孔的加工，在撥叉經(jīng)過(guò)熱處理并校正后，利用鉆孔夾具鉆底孔、倒角、利用鉸孔夾具鉸孔同時(shí)加工出小孔的最終位置尺寸三步實(shí)施。

（4）倒角和毛刺飛邊清理。此類問(wèn)題雖小確實(shí)影響整體加工尺寸的關(guān)鍵。嚴(yán)格要求各工序間的處理情況，并安排專門工序進(jìn)行熱處理前工件的倒角和毛刺處理，量化要求清理標(biāo)準(zhǔn)尺寸加強(qiáng)工序加工標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控，杜絕因工序分散所引起的監(jiān)管不到位情況的發(fā)生。

（5）工件校正與檢測(cè)方面。撥叉的檢驗(yàn)校正伴隨工件加工的每道工序，毛坯加工前校正檢測(cè)，綜合加工前檢測(cè)校正，銑削槽/平面前檢測(cè)校正，熱處理前檢測(cè)校正，鉆小孔前檢測(cè)校正，珩磨滑桿孔后檢測(cè)校正以及交成品前檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)員、檢測(cè)手段與加工手段相輔保證監(jiān)控并保證主要形位尺寸的變形量在可控范圍內(nèi)。

2.3 改進(jìn)后加工工藝方案

①毛坯校正。對(duì)所收到的撥叉毛坯進(jìn)行相關(guān)形位尺寸檢驗(yàn)并校正，可溝通毛坯廠商通過(guò)引進(jìn)靜壓試驗(yàn)、去應(yīng)力釋放等手段提高毛坯質(zhì)量。②鉆滑桿孔底孔/擴(kuò)孔。通過(guò)撥叉毛坯粗定位加工滑桿孔底孔。③拉削滑桿孔。精加工滑桿孔至尺寸，使其可作為定位精基準(zhǔn)。④車削滑桿孔端面并倒角。通過(guò)滑桿孔定位、工件叉口附近的叉腿面限位加工平面使其具備作為后續(xù)加工尺寸“一面一孔”定位的要求。⑤校正。通過(guò)滑桿孔和圓柱平面校正叉口平面，使其平面誤差量滿足加工要求。⑥銑削叉口平面。通過(guò)“一面一孔”定位外形限位、工件叉口附近的叉腿面限位銑削出叉口面精尺寸。⑦銑削叉口內(nèi)側(cè)面。通過(guò)“一面一孔”定位外形限位、工件叉口面限位銑削出叉口內(nèi)側(cè)精尺寸。⑧校正、去毛刺。用砂輪機(jī)對(duì)工件外形輪轂進(jìn)行倒角去毛刺處理，通過(guò)形位檢驗(yàn)夾具，檢驗(yàn)校正撥叉滑桿孔和叉口相關(guān)形位尺寸。⑨熱處理。⑩拉修/珩磨滑桿孔。通過(guò)設(shè)備對(duì)滑桿孔進(jìn)行修正并提高光潔度。11校正。通過(guò)形位檢驗(yàn)夾具，檢驗(yàn)校正撥叉滑桿孔和叉口相關(guān)形位尺寸，校正叉口變形量。12鉆小孔底孔。通過(guò)綜合夾具鉆小孔底孔。13小孔倒角。通過(guò)滑桿孔和平面定位對(duì)小孔上下孔口倒角。14鉸小孔。通過(guò)綜合夾具鉸削小孔至尺寸，經(jīng)綜合夾具對(duì)小孔位置進(jìn)行修正并提高光潔度。15檢驗(yàn)、校正、防銹處理并掛架。通過(guò)綜合檢驗(yàn)夾具對(duì)已加工零件進(jìn)行綜合檢驗(yàn)、校正，進(jìn)行防銹處理并掛架。

3 效益分析

隨著農(nóng)用機(jī)械的發(fā)展以及拖拉機(jī)主機(jī)品種的逐年增多，撥叉需求品種也在逐年增加，按照中型拖拉機(jī)4萬(wàn)臺(tái)/年、小型拖拉機(jī)2萬(wàn)臺(tái)/年的生產(chǎn)需求，撥叉的用量大約32萬(wàn)件左右，產(chǎn)值約為2000萬(wàn)，邊利約600余萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

撥叉類零件雖然外形很小，但在拖拉機(jī)等主機(jī)產(chǎn)品上的作用既關(guān)鍵又重要，特別是隨著新式變速箱和國(guó)三發(fā)動(dòng)機(jī)的推廣與應(yīng)用。原有加工工藝的改良與改進(jìn)，以及如何通過(guò)新技術(shù)、新工藝應(yīng)用改善并提高產(chǎn)品質(zhì)量十分重要。目前噴鉬技術(shù)的發(fā)展對(duì)于解決撥叉類零件熱處理中的變形問(wèn)題非常有幫助。經(jīng)噴鉬處理的撥叉插口面硬度可達(dá)68HRC以上，對(duì)撥叉工件的變形量影響更小，可以更進(jìn)一步提升產(chǎn)品加工品質(zhì)。

［1］王寶璽.汽車拖拉機(jī)制造工藝學(xué)（第二版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

［2］王先奎.機(jī)械制造工藝學(xué)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

［3］濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［4］郭丹.拖拉機(jī)、柴油機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

Process Analysis of 80-140 Horse Tractor's Fork Parts

CHE Zhan-zhan，ZHANG Jin-hui，WANG Bing-hua（First Tractor Co.,Ltd.，Luoyang，Henan 471003，China）

The tractor fork parts are key parts thatare freely connected in the gearbox by changing the input/output speed ratio of the tractorby connecting the shiftwheelwith the shifthandle.Because of itsunique shape and shape characteristicsof the decision in the cutting process，itisprone to deformation by the clamping force，partsof the size of the situation.Through comparative analysis，to improve the processing technology and to solve the fork parts in the cutting processing problems can improve productquality and processing efficiency.

tractor;gearbox；clamping force；processprocessing；fork classparts

S219.06

A

2095-980X（2017）05-0081-02

2017-04-23

車展展（1984-），男，河南靈寶人，工程師，主要研究方向：主機(jī)總成、傳動(dòng)系零件的工藝。