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浅谈拨叉零件加工工艺的改进

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摘要:本文就拨叉零件的结构特点进行了介绍,阐释了传统加工工艺的弊端,说明了定位基准选择与确定的原则,介绍了拨叉零件加工的工艺路线,详细分析了新加工工艺的设计思路和改进后的加工流程,文章具有一定的参考价值。

关键词:拨叉零件;加工工艺;结构特点;设计思路;加工流程

1结构特点

图1给出了拨叉零件的工艺简图。该拨叉结构为薄壁三叉型,其一端为用于滑杆联接的圆柱形的凸台(即滑杆孔),另一端为用于拨动滑动齿轮或是波动啮合套的拨叉叉口。在Fiat拖拉机的变速箱滑杆孔上还设置有弹簧销孔用于确保拨叉和滑杆位置的正确以及连接的顺利实现,该弹簧销孔的型号为Φ5H12。

2加工工艺分析

拨叉零件的材料为45钢,其毛坯的硬度为217HB—255HB,叉口表面进行淬火的硬度为52HRC—57HRC。该拨叉零件刚性较差,受力后十分容易产生弹性变形,且其加工基准能够选择的范围较小,采用传统的工艺对其进行加工不仅需要大量依赖于加工者的经验进行调整,从而保证拨叉的尺寸精度,而且此方法生产的拨叉合格率通常较低,劳动效率也不高,对于拖拉机的装配以及使用性能的有效发挥都极为不利。

3定位基准的选择与确定

3.1选择粗基准

(1)在对粗基准进行选择的时候通常将加工表面作为零件加工的粗基准。将加工表面作为零件加工的粗基准可以有效保证加工面和不加工面相互位置之间的关系精度。若是在工件的表面存在多个表面不需要进行加工处理,那么应当将与加工表面相互位置精度要求较高的表面作为零件加工的粗基准,这样不仅可以减少装夹次数,还有利于保证壁厚均匀和加工零件外形的对称。

(2)应当把加工余量要求均匀的重要表面作为零件加工的粗基准。比如,在机床上,其床身导轨面通常是余量要求均匀的重要表面,所以,在进行零件加工的时候应当把导轨面作为加工的粗基准。

(3)对于加工余量最小的表面,也应将其作为零件加工的粗基准,从而充分保证此面具有足够的加工余量。

(4)在选择粗基准的时候,应尽量将光洁平整且面积足够大的表面作为零件加工的粗基准。这样才能够保证加工时能够准确定位,且工件夹紧可靠。特别要注意的是,对于具有毛刺、飞边、冒口以及浇口的表面,应尽量避开,必要时要需经过初加工才能将其作为粗基准。

3.2确定粗基准

零件加工粗基准的选择和确定需要遵守基准重合、基准统一以及互为基准三大原则。所谓基准重合,就是指将零件的设计基准作为定位基准。遵守基准重合原则可以有效避免因为定位基准和设计基准不统一以及存在的误差所造成的基准不重合误差。所谓基准统一,就是指要有统一的定位基准。遵守基准统一原则一方面可以有效保证加工零件各个表面之间的位置精度,从而消除因为基准转换引起的加工误差。同时,采用统一的定位基准可以使得各个工序所使用的夹具较为统一,因此,其可以大大减轻夹具的设计与制造工作。所谓互为基准,就是说在进行加工的时候有时可以把两个被加工面互相作为精基准进行反复加工。

4拟订工艺路线

拨叉零件加工的第一道工序是加工出统一的基准。简单说就是首先要以孔和面为参考定位粗加工和精加工拨叉底面大头孔上平面。在此基础上应以粗精分开、先面后孔为原则进行后续加工工作。具体的工艺路线如下:

(1)对工序进行合理的组合。在拨叉零件加工方法确定之后,应当按照零件的结构特点、生产零件的类型、机床设备的实际状况以及零件加工的技术要求等方面的具体情况合理确定工序数。需要注意的是,在对工序数进行确定的时候应当遵循工序分散原则和工序集中原则。

(2)合理划分零件加工阶段。由于拨叉零件对加工质量的要求通常较高,因此可以把整个加工过程划分为粗加工阶段、半精加工阶段以及精加工阶段三大步骤。在粗加工阶段主要需要把绝大部分多余的金属切去,从而为半精加工和精加工提供定位基准,并为进一步进行精加工创造良好的条件。在半精加工阶段主要是完成次要面的加工工作,同时还要为主要表面的精加工做好准备,从而有效保证零件加工面具有合适的加工余量。在精加工阶段,需要将工件上剩余的少量加工余量切除,从而保证零件具有要求的形状精度和位置精度。

5新加工工艺设计思路与流程

针对传统工艺以及拨叉零件的结构特点,在加工时可以从以下几方面入手:

(1)为了有效提高零部件加工的刚度并有效降低毛坯误差复映现象带来的影响程度,可以适当选择合适的辅助支撑。如果毛坯的定位面不平整,那么在定位夹紧时产生的误差就容易复映到加工的过程中,有时还可能导致过定位现象出现。所以,适当采用相应的辅助支撑对于提高加工精度具有重要的意义。

(2)为了尽可能减少甚至避免切削力给加工带来的影响,应当适当提高相应夹具的刚性。在拨叉零件加工的新工艺中用铣替代了传统的粗磨,这使得加工的效率大幅度提升。经实践表明,刚性好的夹具对于减少切削力给加工带来的影响成效显著。

(3)对于工件位置的精度而言,应当适当减少对工件装夹的次数,从而有效降低装夹误差给加工带来的影响。拨叉零件加工工艺改进中极为重要的内容就是要尽可能解决重复定位以及粗基准多次使用等方面的问题,从而尽量保证工件的基准精度能够充分满足下一道工序的需要。新加工工艺要求拨叉零件的加工最好采用工序集的方式,也就是说,对于工件加工的工序而言,应当尽可能使得每道工序中对工件进行一次装夹就能够完成工序涉及的所有内容,从而有效降低因为基准转换带来的加工工艺误差。

(4)在对夹具进行设计的时候应当特别注意定位点以及压紧点设计的科学性与合理性。由于拨叉锻件的毛坯可以看做是薄壁弹性钢板,其钢板本身通常是曲折而不平的,若是将其一点进行压紧,那么通常钢板的一个面都受到了约束。同时,对于定位点而言,其必须与压板的压紧点相对应,并且接触的面积也要选择适当,只有这样才可能保证定位有效可靠,才能够充分避免因为夹紧力的作用而在工件定位夹紧面上出现的变形以及因为定位点区域的不平整而让夹具压板受到压迫产生工件的弹性变形量。

(5)因为传统加工工艺中的众多工序通常需要大量依靠经验对加工过程作出相应的调整,因此,传统加工工艺得到的工件加工质量的好坏很大程度上依赖于人的经验。加工人员的操作水平及其工作的态度与情绪都很可能影响工件加工质量的稳定性。为了减少甚至避免人为因素给工件加工质量带来的影响,可以选择采用数控加工技术,从而全面提升拨叉零件加工的质量与效率。数控加工技术主要是通过事先编制好的系统软件和程序来实现工件的加工,其不仅能够有效保证加工尺寸的稳定性,而且数控系统可以对刀具进行自动选择与更换,可以自动选择合适的刀具进给量以及主轴的转动速度。并且数控机床可以严格按照已经设置好的程序对工件不同加工部位进行铣、钻、镗、铰以及攻丝等处理。由此可见,数控加工技术不仅能够减少人为因素的影响,而且对于提高生产效率具有重要的意义。

6结论

经实践表明,采用改进后的加工工艺生产的拨叉零件不仅合格率达到了98%,而且,大大改善了产品的生产效率,减轻了加工工人的负担。由此可见,改进后的加工工艺不仅有助于保证整机装配的顺利进行和拖拉机使用性能的充分发挥,而且有利于企业创造更高的经济效益。

参考文献:

[1]王先逵.机械制造工艺学:上下册[M].北京:清华大学出版社,1989.

[2]李德庆,吴锡英.计算机辅助制造[M].北京:清华大学出版社,1992.

[3]赵志修.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,1985.

[4]孙大涌.先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2000.

作者:张立伟;刘月胜;王顺;戴玉瑶 单位:立讯精密工业(滁州)有限公司

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