副变速拨叉的工艺设计

张彩珠

（广东省韶关市技师学院，广东 韶关 512026）

0 引言

副变速拨叉在拖拉机结构当中属于小零件，但它却是拖拉机变速系统当中的一个重要的零件，副变速拨叉结构强度较弱且形状不规则，由于生产工艺不完善，废、次品率很高。产品质量一直不稳定，无法达到设计要求。

1 原加工工艺存在的问题

如图1，副变速拨叉是一种复杂结构件，它的材料采用ZG45 钢制造，韧性很好，不易折断，但极易变形。在制造过程中，由于工序安排不合理，且切削与装夹时对零件施加了不适当的外力，极易使零件尺寸变得不稳定。

图1 副变速拨叉

副变速拨叉的原加工工艺流程：粗校→粗、精车孔→车另一端面→铣叉口→拨平面→钻孔→钻小孔→铣顶面→铣槽→校正拨叉脚→粗铣拨叉脚→精铣叉脚→精校拨叉脚。

旧工艺存在的主要问题有：1）叉脚板面与孔的垂直度难以保证。2）两脚厚度不一致而超差，造成废品率很高，可达10%～20%。3）部分零件完工后隔天去测量会产生回弹，产生大量的次品。4）部分拨叉装机后挂挡不顺，质量难以稳定。5）叉脚平面磨损较快，不耐用。

2 新工艺的安排

针对上述问题，对副变速拨叉的加工工艺进行了重新设计，新的副变速拨叉工序的加工工艺流程为：粗校→扩孔→倒角→拉孔→车端面→铣叉口→刨平面→钻孔→钻小孔→铣顶面→铣槽→校正拨叉脚→铣叉脚→热处理（高频淬火）→精校拨叉脚→磨叉脚。

具体的工序安排如下：

1）粗校。将加工毛坯按图纸上的标准尺寸用校正夹具校验其上的轮廓线，以确保走刀有足够的加工余量，对轮廓线出入较大的位置，易造成加工走刀时出现废品情况，要重新勾划毛坯轮廓线，使其满足下一道加工工艺要求，副变速拨叉毛坯粗校的关键部位是叉脚，因此对毛坯叉脚校正一定要在允许精度范围之内以确保满足下道加工工艺的要求。粗校加工见图2。

2）扩孔。用车孔夹具将加工零件固定在六角车床上，用φ14.4 的麻花钻按图纸标注尺寸位置扩一个φ14.5的孔，扩孔时由工艺手册查得切削速度v＝28.5 m/min，故主轴转速n＝1 000v/πd＝630 r/min，走刀量s为0.35 mm/r，吃刀深度为1.2 mm，扩孔后用塞规进行检测，看孔径是否达到图纸要求。车端面时由工艺手册查得切削速度v＝24.5 m/min，走刀量为0.2 mm/r，吃刀深度为0.5 mm，按图纸进行车端面，保证端面至叉脚筋板平面为4.5 mm。车好端面后，将端面的一端倒1×45°角。选用防锈乳化油冷却。扩孔加工见图3。

3）倒角。用钻床将φ14.5 孔的另一端用φ19 的钻头，按520 r/min 左右转速，将孔口倒2.5×45°的角。倒角加工见图4。

图2 粗校工序加工图

图3 扩孔工序加工图

图4 倒角工序加工图

图5 拉孔工序加工图

5）车端面。利用车平面夹具将零件固定，保证端面至叉脚筋板的距离4 mm，由工艺手册查得，选择主轴转速为800r/min 左右，走刀量为0.15 mm/r，吃刀深度为0.5 mm，将M 面加工到图纸要求并倒1×45°角。同理，利用相同夹具，按主轴转 速700～800 r/min，走刀量0.15 mm/r，吃刀深度1 mm，将长度为22 的N 平面加工达到图纸要求并倒1×45°角。加工好后的M 面和N 面都要用0-300/0.02 游标高度尺进行校验是否达到工艺要求。选用防锈乳化油冷却。车端面加工见图6。

6）铣叉口。用专用铣拨叉叉口夹具将零件固定，选用80×8 型三面刃铣刀，由于拨叉脚强度较弱，切削速度和切削用量应选小值。选择切削速度为20～25 m/min，走刀量为0.9 mm/r，吃刀深度1 mm，将拨叉的叉口铣至图纸要求，并用0-125/0.02游标卡尺对加工工件进行检测，看其是否满足图纸尺寸精度范围。选用防锈乳化油冷却。铣叉口加工见图7。

7）刨平面。由于该处为铸造水口位置，端面不平易造成φ9.5H13 孔偏斜超差，由工艺手册查得切削速度为24m/min，走刀量为0.5 mm/r，吃刀深度由余量决定，保证35 尺寸。加工完后用0-125/0.02 游标卡尺检验平面是否达到产品工艺要求。刨平面加工见图8。

图6 车端面工序加工图

图7 铣叉口工序加工图

8）钻孔。采用钻孔专用夹具在立钻上钻φ9.5H13 孔。选用φ9.5 麻花钻。选择参数为：切削速度16 m/min，走刀量为0.22 mm/r，吃刀深度为4.25 mm。重点保证φ0.2 mm的位置度要求。φ9.5H13 孔钻好后，用φ13.75～φ15.25 型可调铰刀，去除φ15H9 孔内毛剌，完成后在专用心轴座上用0-300/0.02 游标高度尺检测位置度。选用防锈乳化油冷却。钻孔加工见图9。

图8 刨平面工序加工图

图9 钻孔工序加工图

9）钻小孔。采用专用钻夹具固定零件，用φ3 钻头在台钻上钻φ3 小孔。选择主轴转速2 000 r/min，走刀量为0.1 mm/r，吃刀深度1.5 mm。加工后去毛剌。钻小孔加工见图10。

10）铣顶面。采用铣槽夹具固定工件，用80×8 型三面刃铣刀，选择切削速度为20～35 m/min，走刀量为0.54 mm/r，吃刀深度为1 mm，在万能铣床铣顶上两平面，保证170-0.043尺寸。去毛剌后，用0-125/0.02游标卡尺检测其是否达到图纸尺寸要求。选用防锈乳化油冷却。铣顶面加工见图11。

11）铣槽。用铣槽夹具在万能铣床上固定零件，采用80×8 型三面刃铣刀铣8 mm 宽槽，由工艺手册查得：切削速度为20～35 m/min，走刀量为0.54 mm/r，吃刀深度为6.74 mm。铣好后用0-125/0.02 游标卡尺检测加工工艺是否满足图纸标准精度要求。选用防锈乳化油冷却。铣槽加工见图12。

图10 钻小孔工序加工图

图11 铣顶面工序加工图

12）校正。校正拨叉脚到要求位置，校正精度用0-300/0.02 游标卡尺来检测，看其是否满足工艺要求。校正加工见图13。

13）铣拨叉。用专用夹具将零件固定，采用100×10 三面刃铣刀将拨叉脚侧面尺寸铣至6.1+0.10，由工艺手册查得：切削速度为20～35 m/min，走刀量为0.54 mm/r，吃刀深度为1 mm，两侧面铣好后用0-125/0.02 游标卡尺寸检测其精度是否达到工艺要求，叉脚两侧面铣好后，根据图纸标准尺寸将相关4 处按0.7×45°倒好角，去掉相关毛剌，最后用0-300/0.02 游标卡尺检测是否满足工艺要求。选用防锈乳化油冷却。铣拨叉加工见图14。

图12 铣槽工序加工图

图13 校正工序加工图

图14 铣叉脚工序加工图

14）热处理。改进了原设计，增加了一道高频淬火工艺。通过这样高频淬火工艺处理了以后，硬度达到42～45HRC，增加了零件的使用寿命。

图15 校正工序加工图

15）校正。将拨叉脚校正到图纸上标注尺寸工艺要求，用 0 -300/0.02游标卡尺和精度为±0.4 百 分表进行校正检测。校正加工见图15。

16）磨叉脚。利用磨叉面夹具固定好工件，借助GB60ZR2ABW150×15×32 型砂轮将拨叉脚的M 面和N面磨好，选择主轴转速1 160 r/min，吃刀深度0.04 mm。磨叉脚加工见图16。

图16 磨叉脚工序加工图

3 新旧工艺对比

从新旧工序加工工艺流程中可看出，新工艺把旧工序的粗、精车孔改为扩孔、拉孔、车端面，总工时没变。但由于新工艺采用拉刀这种定尺刀具，极好地保证了孔尺寸的一致性，而后工序多是采用孔作为定位基准，所以定位的准确度得到了提高。由于该处是铸造水口，把拨φ18平面改为刨平面，保证了平面平整。把精铣平面改为磨叉脚平面，旧工艺的精铣工序由于切削力较大，只好采用端面为基准，由于与设计基准不重合，误差较大，且旧工艺精铣时铣削力较大，叉脚振动大，易造成两脚厚度不一致而使拨叉报废，这是产生废品的主要根源。为解决振动问题旧工艺采用附加定位夹紧固定的办法处理，但由于受力方向不合理，许多零件加工完成后产生回弹，造成许多次品。新工艺改为以φ9.5 孔为基准，使设计基准与工艺基准重合消除了基准转换的误差，由于把精铣工序改为磨削，加工时两脚受力均匀，则消除了上述问题。针对不耐用的问题，增加了一道高频热处理叉脚工序。新旧工艺的主要差别和优缺点比较总结见表1。

表1 副变速拨叉新旧工艺对照表

4 结论

通过对副变速拨叉工艺的改进，使产品质量得到了明显的改善；很好地解决了产品加工质量不稳定，废品率高的问题；增加高频热处理工艺，使产品寿命得到显著的提高；通过专用夹具的改进，提高了生产效率；通过生产的验证证明，该套工艺应用于大批量生产中是成功的。

［1］赵如福.金属机械加工工艺人员手册［M］.上海：上海科学技术出版社，2006.

［2］张益芳.金属切削手册［M］.上海：上海料学技术出版社，2011.