中轮拖分动箱壳体新产品工艺性提升

郭磊 陈少卿 胡伟 王晓伟 张凯

摘 要：分动箱壳体是四驱拖拉机底盘总成上的一个关键重要零件，加工及装配精度要求较为严格。传统的加工工艺方案，操作工经常需要根据实际加工情况调整不同批次毛坯的定位点，换线成本高，调试难度大并且粗加工定位方式的一致性较差导致后序加工产生孔偏、壁薄，废品率居高不下。通过优化工件定位基准、压紧点以及重新设计工装夹具，使得该零件的加工质量提高，操作工劳动强度降低。

关键词：粗定位方式；劳动强度；生产节拍；高性能刀具

分动箱壳体是中轮拖产品的关重件，我单位由原来双路线改为全部自制以来，工艺部面临以下几点加工难点：

（1）5序毛坯粗定位方式不能保证后序加工精度以及产品性能；

（2）新产品种类多迭代速度快，产品结构变化大，传统加工工艺难以保证尺寸精度；

（3）生产节拍不均匀，在仅有一台立式加工中心和一台卧式加工中心的情况下，新产品5序加工效率低，难以保证10序产能。

1 工艺方案分析

1.1 原5序定位方式工艺方案分析

原有定位方式为零件结合面背面以及结合面外廓，如图1：

该定位方式存在以下问题：

（1）结合面外轮廓为铸造分型面表面质量差，定位一致性难以保证，造成10序加工孔偏壁薄甚至撞刀等现象；

（2）结合面背面为四点定位，零件一角必然悬空，产品要求平面度为0.05mm，铣削平面时难以达到产品图要求。

1.2 改进工艺方案分析

新工艺方案中5序定位方式改为轴承孔、轴承孔端面以及壳体外侧，如图2：采用新的定位方式，避免定位方式放置在铸造分型面上，并且取消了结合面背面3点定位方式，在大批量生产过程中，保证零件定位一致性好，加工尺寸稳定，有效降低产品加工过程中的次品率。

2 装夹方式效率提升

本单位加工分动箱壳体零件时，采用1人多机模式，一名操作工根据工艺安排，同时操作一台立式加工中心和一台卧式加工中心，由于卧式加工中心为双工作台，1号工作台进行装夹操作，2号工作台进行零件加工，所以卧加操作工的辅助装夹时间并不计算在生产节拍内，而5序立式加工中心为单工作台，因此5序生产节拍=辅助时间+机动时间，原来5序工装夹具操作繁琐，定位准确性差，导致5序加工节拍长，成为瓶颈工序，严重影响均衡生产

原有装夹方式如图3所示：

操作工操作步骤为：

放置零件—旋紧压板1—旋紧压板2—旋紧压板3—安装横压板4—旋紧横压板；

改进后夹具如图4所示：

操作工操作步骤为：

放置零件—旋转压紧锥销—旋紧螺钉；

生产节拍对比：改进前装夹辅助时间为8min，改进后装夹付诸实践为3min，机动时间不变同为8min，经改进后，5序加工节拍由原来的16分钟提升至11分钟，效率提升46%，而原有工艺由于装夹及调整零件位置操作繁琐，因此造成5序整体节拍成为瓶颈工序，单班生产仅为32件，经改进夹具后，班产可达到40件，并且操作简便定位快速，劳动强度大大降低，为高产月生产提供了强有力的保证。

3 插铣刀与快进给铣刀的应用

由于拖拉机马力段不断上沿，新产品层出不穷，传统分动箱结构难以保证产品强度，产品改型后虽然结构强度得到提升，但是对加工工艺提出了不小的挑战，对比传统与现代分动箱结构，如图所示：

新产品MK554分动箱壳体开档变窄，而分动箱“耳朵”高度增加，无论是进口还是国产刀具商，都无法提供出具有高刚性的立铣刀或是玉米铣刀，现场实际加工出现让刀现象，以及加工效率低等问题；为保证车间现场生产及产品质量，决定采用快进给铣刀和插铣刀两种方案同时进行；

3.1 插铣刀方案

针对MK554机型，由于开档较窄，采用Φ25插铣刀进行开粗，再用Φ25立铣刀进行精加工方案，粗加工余量为2.5mm，留给精加工余量为0.5～1mm，如图5-1和图5-2所示，

插铣刀采用G81代码编程，类似钻削模式，金属去除率极高，原Φ25立铣刀粗加工方案，转速n=500，进给速度Vf=80mm/min，而插铣刀粗加工方案转速n=1280，进给速度Vf=1100mm/min，切削时间由原来0.97min减少到0.64min，经验证，插铣刀加工效率大幅提升，保证了5序生产节拍，避免5序成为瓶颈工序。

3.2 快进给铣刀方案

针对MK804G，由于分动箱“耳朵”结构为锥形，采用插铣刀方式走刀次数会大幅增加效率不高，因此经研究决定选用Φ42快进给铣刀（如图6），在编写加工程序时运用宏程序代码进行分层铣削，走刀路径（如图7）所示，快进给铣刀采用加工方式为小切深高进给方式，Φ42铣刀进给速度高达4000mm/min，在保证切削过程刚性的前提下，通过进给速度的提升，弥补走刀路径过长造成的节拍损失，因此，此方案满足了生产节拍的要求并且保证了加工质量。

对比两种新式刀具，他们共同的特点通过减小径向切削力来保证开档宽度尺寸精度；当加工任务要求较高的金属去除率以及刀具轴向长度较大时（铣削大凹蔷或深槽），采用以上两种刀具可以得到较高的加工稳定性，相对于传统侧铣法有较大的优势。

4 推广应用情况和后续改进

新分动箱工艺极大的降低了劳动强度，并且在保证产品精度的情况下保证了生产效率，为主机装车生产提供了有力保证，此方案以MK804G新产品调试为契机，已推广到SK、SG等系列产品上，为企业创造了巨大的经济效益，是非常值得推广应用的。

参考文献

[1]王晓伟，张凯，章学慧，等.中轮拖差速器壳体线工艺研究[J].拖拉机与农用运输车， 2016，（2）：56-58.

[2]加志东，仝亚伟，张宾，等.中轮拖传动系壳体制造工艺方案探索[J].拖拉机与农用运输车， 2016，（4）：46-48.

（作者单位：第一拖拉機股份有限公司 第四拖装配厂）