80-140马力拖拉机拨叉类零件工艺改进分析

车展展，张金辉，王兵华

（第一拖拉机股份有限公司，河南 洛阳 471003）

80-140马力拖拉机拨叉类零件工艺改进分析

车展展，张金辉，王兵华

（第一拖拉机股份有限公司，河南 洛阳 471003）

拖拉机拨叉类零件是在变速箱中通过与变速手柄相连，拨动中间变速轮，改变拖拉机输入/输出转速比实现各档位间自由转换的关键零件。由于其独特的外形构造特点决定了在切削加工中，容易发生受夹持力产生变形，零件尺寸不稳定的情况。通过比较分析，改善加工工艺，解决拨叉类零件在切削加工中的加工难题，提升产品品质、提高加工效益。

拖拉机；变速箱；夹持力；工艺加工；拨叉类零件

随着国家对“三农”的高度重视以及各项支农、惠农政策的落实和农民收入的增加，农机作业的普遍使用具备了一定经济基础，农机产业化的进程明显加快。“十三五”规划要求要加快农业现代化步伐，近几年拖拉机行业随着农业现代化的发展需求，不断对产品结构进行调整，产品大型化、品种多样化趋势明显，主机产品对拨叉的要求在不断的提高。新材料，新技术的拨叉产品应运而生，为拨叉行业的发展提供了广阔的市场发展空间。为此，根据产品结构调整的方向，立足于公司内部拨叉资源平台和外部市场需求，打造好拖拉机的拨叉生产就愈发重要。

1 拨叉在履带拖拉机上的主要作用

以东方红-C1202橡胶履带拖拉机为例，主机有6个前进挡和2个倒退档，需要根据负荷变化情况，通过变速箱合理的选择工作速度。变速箱内有4根轴，动力由第一轴输入，一档、二档、三档、四档、五档经过一对齿轮传动，将动力经第二轴输出到后桥。六档经过三队齿轮传动，将动力经第二轴出处到后桥。

图1 拨叉类零件装配示意图

倒一档、二档经过两对齿轮传动，将动力经第二轴输出到后桥。拨叉是与变速手柄相连，拨动中间变速轮，改变拖拉机输入/输出转速比实现各档位间自由转换的关键零件。

2 技术方案

2.1 加工工艺分析

拨叉类零件由于其独特的结构特性，可以归类于薄壁悬伸件类零件。毛坯类型以精铸、锻造、焊接三大方式为主，材质也多以铸钢、45钢以及GrMn合金为主。由于其特性特点决定了在切削加工中，容易出现装夹变形，零件尺寸不稳定的情况。在实际的生产中，毛坯及在制品变形量大、装夹定位难度大、相互关系尺寸超差等问题一直影响着拨叉的成品率。

图2 拨叉类零件结构示意图

以东方红-C1202橡胶履带拖拉机的一种拨叉零件为例，毛坯种类为锻造件，工件材质为45钢，加工工艺流程如下：毛坯校正——铣一侧两叉口面和一圆台面、钻铰孔、倒角——校正，插口侧面平面度——铣另一侧面插口面和一圆台面倒角，镗两圆弧面并倒角——车D16孔端面——半成品检验——热处理——拉孔——铣小凸台——校正叉口侧面对孔中心线垂直度——钻小孔——孔倒角——去毛刺，清洗打标识——磷化——检验——挂架。

该工艺为经过改进后的半柔性化生产线加工工艺，特点是更换零件品种的调整周期较短，部分关键工艺尺寸较稳定，但由于涉及的工序较长、涉及加工内容较多、设备种类较复杂以及热处理、磷化等，实际一次成品率仅有80%左右。严重影响新产品的开发，制约着经济效益的扩大化。

2.2 加工难点分析及解决方案

（1）毛坯因素方面。拨叉相关的毛坯材质，金属金相、毛坯外形尺寸、余量以及应力消除、探伤等方面需控制严格到位。除了毛坯各类检验外，还需要通过检验设备进行相关应力变形分析，在加工前使毛坯处于一个较好的应力释放后状态，在加工时尽量减少可造成拨叉悬臂变形的机械力，通过适当校正解决工件变形问题。

（2）精基准定位与产生方式方面。由于拨叉属于薄壁悬臂件，在加工中容易产生机械变形和自身应力变形，因此在加工中应充分考虑其结构特性，尽可能少的对其施加可产生势能储蓄变化的外作用力。利用工件刚性较好的圆柱部位作为主定位作用力施加方向，叉口悬伸部位作为辅助定位方向。另外对于关键的位置尺寸关系，通过多次加工、多次修正，最后确定加工尺寸。

具体实施为：①按图纸要求先加工出以圆柱精定位的基准尺寸滑杆孔；②利用滑杆孔定位，通过叉口悬臂面和圆柱端面2个毛坯平面首次限位，加工圆柱底面，再利用圆柱地面端面和叉口悬臂面限位加工圆柱端面；③利用滑杆孔定位圆柱底面做定位基准和主要压紧力作用部位，叉口悬臂面平面限位悬臂做辅助压紧力作用部位，进行综合尺寸加工。通过两次拨叉悬臂部位定位压紧和圆柱部位上主压紧力的作用，最终实现保证在作用力主要集中产生的综合尺寸加工过程中，尽可能少的减少对造成工件机械变形力的施加。

（3）滑杆孔和侧面小孔加工方面。对拨叉滑杆孔的加工，可以放在拨叉综合加工工序前，通过钻底孔（或扩孔）、拉孔两道工序来提高加工效率和精度尺寸，在拨叉经过热处理后再对滑杆孔进行珩磨或拉孔进行关键孔尺寸修正。对于侧面小孔的加工，在拨叉经过热处理并校正后，利用钻孔夹具钻底孔、倒角、利用铰孔夹具铰孔同时加工出小孔的最终位置尺寸三步实施。

（4）倒角和毛刺飞边清理。此类问题虽小确实影响整体加工尺寸的关键。严格要求各工序间的处理情况，并安排专门工序进行热处理前工件的倒角和毛刺处理，量化要求清理标准尺寸加强工序加工标准监控，杜绝因工序分散所引起的监管不到位情况的发生。

（5）工件校正与检测方面。拨叉的检验校正伴随工件加工的每道工序，毛坯加工前校正检测，综合加工前检测校正，铣削槽/平面前检测校正，热处理前检测校正，钻小孔前检测校正，珩磨滑杆孔后检测校正以及交成品前检测。通过检测员、检测手段与加工手段相辅保证监控并保证主要形位尺寸的变形量在可控范围内。

2.3 改进后加工工艺方案

①毛坯校正。对所收到的拨叉毛坯进行相关形位尺寸检验并校正，可沟通毛坯厂商通过引进静压试验、去应力释放等手段提高毛坯质量。②钻滑杆孔底孔/扩孔。通过拨叉毛坯粗定位加工滑杆孔底孔。③拉削滑杆孔。精加工滑杆孔至尺寸，使其可作为定位精基准。④车削滑杆孔端面并倒角。通过滑杆孔定位、工件叉口附近的叉腿面限位加工平面使其具备作为后续加工尺寸“一面一孔”定位的要求。⑤校正。通过滑杆孔和圆柱平面校正叉口平面，使其平面误差量满足加工要求。⑥铣削叉口平面。通过“一面一孔”定位外形限位、工件叉口附近的叉腿面限位铣削出叉口面精尺寸。⑦铣削叉口内侧面。通过“一面一孔”定位外形限位、工件叉口面限位铣削出叉口内侧精尺寸。⑧校正、去毛刺。用砂轮机对工件外形轮毂进行倒角去毛刺处理，通过形位检验夹具，检验校正拨叉滑杆孔和叉口相关形位尺寸。⑨热处理。⑩拉修/珩磨滑杆孔。通过设备对滑杆孔进行修正并提高光洁度。11校正。通过形位检验夹具，检验校正拨叉滑杆孔和叉口相关形位尺寸，校正叉口变形量。12钻小孔底孔。通过综合夹具钻小孔底孔。13小孔倒角。通过滑杆孔和平面定位对小孔上下孔口倒角。14铰小孔。通过综合夹具铰削小孔至尺寸，经综合夹具对小孔位置进行修正并提高光洁度。15检验、校正、防锈处理并挂架。通过综合检验夹具对已加工零件进行综合检验、校正，进行防锈处理并挂架。

3 效益分析

随着农用机械的发展以及拖拉机主机品种的逐年增多，拨叉需求品种也在逐年增加，按照中型拖拉机4万台/年、小型拖拉机2万台/年的生产需求，拨叉的用量大约32万件左右，产值约为2000万，边利约600余万元。

4 结语

拨叉类零件虽然外形很小，但在拖拉机等主机产品上的作用既关键又重要，特别是随着新式变速箱和国三发动机的推广与应用。原有加工工艺的改良与改进，以及如何通过新技术、新工艺应用改善并提高产品质量十分重要。目前喷钼技术的发展对于解决拨叉类零件热处理中的变形问题非常有帮助。经喷钼处理的拨叉插口面硬度可达68HRC以上，对拨叉工件的变形量影响更小，可以更进一步提升产品加工品质。

［1］王宝玺.汽车拖拉机制造工艺学（第二版）［M］.北京：机械工业出版社，2000.

［2］王先奎.机械制造工艺学［M］.北京：机械工业出版社，1995.

［3］濮良贵，纪名刚.机械设计（第七版）［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［4］郭丹.拖拉机、柴油机设计标准手册［M］.北京：中国标准出版社，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

车展展（1984-），男，河南灵宝人，工程师，主要研究方向：主机总成、传动系零件的工艺。