（机械工程专业论文）提高FIAT拨叉机械加工成品率的研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 中国第一拖拉机股份有限公司是我国农机行业的特大型拖拉机生产企业，是生产大 中马力履带拖拉机的专业生产厂家。八十年代初同意大利f i a t 公司合作开发了f i a t 8 0 - - 9 0 中马力轮式拖拉机。产品投放市场后，受到了国内外广大用户的极大欢迎。但是， 随着市场投放量的增加，f i a t 轮式拖拉机暴露出严重的质量问题。其中因f i a t 拖拉 机传动箱中的换挡拨叉的质量问题而引起的整机行进中的脱档、乱挡是较为突出的问 题，造成了产品的大量维修，甚至退货，严重影响了企业的效益和声望，制约了企业的 进一步发展。经研究分析，造成脱档、乱挡的主要原因是由于换挡拨叉存在较大的加工 误差。 本论文通过对一拖股份公司引进的意大利f i a t 拖拉机现行拨叉零件的加工工艺方 案分析，发现该工艺过程是利用普通设备及传统的加工方法家里工艺流程。该工艺流程 过分依赖了传统工装夹具对零件定位加工的作用，零件加工过程中多次重复、反复定位 装夹，流水作业。现行的工艺方案只提高了零件加工的生产效率，而忽略了零件的加工 质量和装配性能。按照现行的工艺方案加工出的零件加工成型后是依靠人工的冷校来保 证零件的形状精度和位置尺寸。由于零件在加工过程中的反复定位和冷笑，造成零件超 差严重。即使冷校后合格的零件，在储存和运输过程中会出现弹性恢复造成新的变形。 在装机使用后，由于受力作用变形会更严重，严重影响了拖拉机的装配质量和使用性能。 本论文针对现行工艺方案影响零件质量的主要因素，收集实际生产中相关原始数 据，依据产品质量的统计观点和控制图理论，利用直方图、x r 控制图理论进行加工 误差分析，发现现行的工艺方案在加工过程中存在影响零件加工质量的异常因素。论文 通过其中的某一主要因素利用数理统计和控制图理论分析得出，现行的工艺方案工序能 力严重不足，从而造成加工出的零件超差严重。论文分析了现行工艺方案影响零件质量 的若干因素，并针对企业实际提出了可行的改进措施，并制定了新的工艺方案，解决了 长期困扰企业工程技术人员的技术难题，对生产实际有一定的指导意义。 关键词：脱档、乱挡变速拨叉加 ：误差新e 艺 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t c h i n an o 1t r a c t o rc o r p o r a t i o nl t d 1 0 c a t e di nl u o y a n gi s0 1 1 1 c o u n t r y su n u s u a l l yl a r g e e n t e r p r i s e i nt h ef i e l do ff a r mm a c h i n e r ym a n u f a c t u r i n g ，a n di sas p e c i a l i z e d p l a n t f o r p r o d u c i n gl a r g ea n dm e d i u mh o r s e p o w e rc r a w l e rt r a c t o r s i tj o i n e df o r c ei nt h ee a r l y1 9 8 0 s w i t hf i a tc o m p a n yo fi t a l yt o d e v e l o pt h ew h e e l e dm e d i u mh o r s e p o w e rf i a t8 0 9 0 t r a c t o r s a f t e rt h ep r o d u c tw a sp u ti n t om a r k e t ，i tr e c e i v e dg r e a tw e l c o m e w i t ht h ei n c r e a s i n g n u m b e ro ft h i sm o d e lo c c u p y i n gt h em a r k e t , h o w e v e r , t h i st y r e - w h e e l e df i a t p r o d u c th a s e x p o s e ds o m es e r i o u sq u a l i t yp r o b l e m s ，a m o n gw h i c ht h ec o m p a r a t i v e l yw o r s ti st h e t e m p o r a r yg e a rd i s c o n n e c t i o no rd i s o r d e r e dg e a rc o n n e c t i o nc a u s e db yt h ep o o rq u a l i t yo ft h e g e a r - s h i f td e c l u t c hs h i f ts h a f ti nt h eg e a rb o x ，w h i c hi nt u r nh a sb r o u g h ta b o u tg r e a tq u a n t i t y o fr e p a i rw o r k ，o re v e nw o r s e ，g o o d sr c j e c t i o n , a n dh a ss e r i o u s l ya f f e c t e dt h ee f f i c i e n c ya n d r e p u t a t i o no ft h ee n t e r p r i s ea n dh a sa l s ol i m i t e dt h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to ft h ee n t e r p r i s e t h r o u g ht h er e s e a r c ha n da n a l y s i s ，t h ef l a wo ft h ep a r tm e n t i o n e da b o v ei st 0b ea t t r i b u t e dt o t h ei n a c c u r a t ep r o c e s s i n g t h i sp a p e r ，b ya n a l y z i n gt h et e c h n o l o g i c a lp r o c e s s i n gp l a no ft h ed e c l u t c hs h i f ta c c e s s o r y d e s i g n e db yt h ei t a l i a nf i a tt r a c t o rt h a ti si n 仕o d u c e db yc h i n an o 1t r a c t o rc o r p o r a t i o n l t d ，d i s c o v e r st h a tt h ep r o c e s s i n gc o u r s ea p p l i e di nt h em a n u f a c t u r i n gd e p e n d so nt h e c o m m o ne q u i p m e n t sa n dt r a d i t i o n a l p r o c e s s i n gt e c h n o l o g y t h i sp r o c e s s i n g c o u r s e e x c e s s i v e l ys t i c k st ot h ec o n v e n t i o n a la s s e m b l i n gc l a m pt os t a b l i z et h ew o r k p i e c el o c a t i o nf o r p r o c e s s i n g ，a n dr e p e a mt ol o c a t ea n dc l a m pi nt h ew a yo fp i p e l i n i n g t h i sm a n u f a c t u r i n g m e t h o dj u s to n l yr a i s e st h ee f f i c i e n c yo fp r o d u c t i o n ，b u tn e g l e c t st h ep r o c e s s i n gq u a l i t ya n d a s s e m b l ep e r f o r m a n c e t h es h a p ep r e c i s i o na n dp o s i t i o nd i m e n s i o no ft h ea c c e s s o r yi s g u a r a n t e e db ym a n u a l l yc o l da d j u s t m e n ti n l i n ew i t ht h ec u r r e n tt e c h n o l o g y h o w e v e r , b e c a u s eo ft h er e p e a t e dl o c a t i o na n dc o l da d j u s t m e n td u r i n gt h ep r o c e s s i n gc o u r s e ，e r r o r so f a c c e s s o r ya r es e r i o u s e v e ni ft h ea c c e s s o r yi sq u a l i f i e da f t e rt h ec o l da d j u s t m e n t ，t h e a c c e s s o r yw i l l b es u b j e c t e dt oan e wd i s t o r t i o nc a u s e db ye l a s t i cr e s t o r a t i o nd u r i n gt h e t r a n s p o r t a t i o n f u r t h e r m o r e ，t h i sd i s t o r t i o nw i l lb e c o m ew o r s ei fi ti si m p a c t e db yt h ee x t e r i o r f o r c ed u r i n gt h eo p e r a t i o na f t e rt h ea s s e m b l i n gw o r k ，w h i c hs e r i o u s l ya f f e c t st h ea s s e m b l i n g q u a l i t ya n dt h ef u n c t i o no ft i l ep r o d u c t i i 华中科技大学顽士学位论文 b vt h cw a yo ff o c u s i n go nt h ee s s e n t i a lf a c t o r sa f f e c t i n gt h eq u a l i t yo fa c c e s s o r y t h a ti s m a n u f a c t u r e da c c o r d i n gt ot h ep r e s e n tt e c h n o l o 西c a lp r o c e s s i n gp l a n ，b a s e do nt h es t a t i s t i c a l d a t aa n dt h et h e o r yo fc o n t r o l l i n gp r o g r a mo ft h eq u a l i t yo ft h ep r o d u c t s ，a n dm a k i n gu s eo f t h es t r a i g h t - s q u a r ec h a r ta n dx rc o n t r o l l i n gc h a r tt oa n a l y z et h ep r o c e s s i n ge r r o r s ，t h e a u t h o ro ft h i sp a p e rh a sd i s c o v e r e ds o m ea b n o r m a lf a c t o r st h a ta f f e c tt h ep r o c e s s i n gq u a l i t y d u r i n gt h ep r o c e s s i n gc o u r s ei na c c o r d a n c ew i t ht h ec u r r e n tp r o c e s s i n gp l a n t h ep a p e r , b y p h y s i c a l s t a t i s t i c sa n dt h e o r e t i c a la n a l y s i so ft h ec o n t r o l l i n gc h a r to fo n eo ft h em a j o r e l e m e n t s ，d r a w so u tac o n c l u s i o nt h a tt h et e c h n o l o g i c a lp r o c e s s i n ga b i l i t yo ft h ec u r r e n tp l a n i ss e r i o u s l yd e f i c i e n t ，w h i c hc a u s e st h ee x c e s s i v ee l t o r sw h i l ep r o c e s s i n gt h ea c c e s s o r y t h i s p a p e ra n a l y z e ss o m ef a c t o r st h a ta f f e c tt h eq u a l i t yo fa c c e s s o r yi nl i n ew i t ht h ec u r r e n t t e c h n o l o g i c a lp l a na n dp u t sf o r w a r ds o m er e l i a b l em e a s u r e sf o ri m p r o v e m e n t w i t hr e g a r dt o t h ep r a c t i c a ls i t u a t i o no ft h ee n t e r p r i s e ，d e v i s e ss o m en e ww o r k m a n s h i pp l a n sa n dh a ss o t v e d t h et e c h n i c a lp r o b l e m st h a tp u z z l e dt h et e c h n i c i a n sf o ra g e s t h ep a p e rh a ss i g n i f i c a n c ef o r g u i d i n gt h ea c t u a lp r o d u c t i o no ft h ee n t e r p r i s e k e y w o r d s ：t e m p o r a r i l yd i s c o n n e c t i o n o fg e a r s ；d i s o r d e r e dc o n n e c t i o no fg e a r s ；s p e e d c h a n g i n gd e c l u t c hs h i f t ；p r o c e s s i n ge r r o r ；n e wt e c h n i q u e i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人雨 集体，均己在文中以明确方式标明。本人 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：立7 0 歹多 日删：2 0 0 5 年弘月z 2 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，邮；学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子i ；叵允许论文被查阅和借阅本人授权华中科 技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权数。 本论文属于 不保密团。 ( 请在以上方框内打“ ，”) 学位论文作者签名岁_ i 一形指导教师签名：乡计z 摊 日期：2 0 0 5 年年月p 2 日 日期：2 0 0 5 年乒月日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 课题来源、目的和意义 1绪论 本论文题目的来源是中国第一拖拉机股份有限公司技术部下达的科技攻关项目： 提高f i a t 拨叉类零件加工精度。 拨叉类零件的加工精度较低这一问题长期以来困扰着企业的工程技术人员。 中国第一拖拉机股份有限公司( 简称一拖公司) 是我国农机行业的特大型拖拉机生 产企业，是生产大中马力的履带拖拉机的专业生产厂家，新中国的第一台拖拉机就是在 这里生产的。该企业是“二、五”期间国家重点投资，在洛阳建设的十大企业之一。历 史悠久，技术力量雄厚，但工艺设备相对老化，机械加工多数沿用的是传统工艺。改革 开放阻来，为了适应市场机制，参与国际竞争，八十年代初同意大利f i a t 公司合作开 发了f i a t 8 0 _ 9 0 和东方红1 0 0 4 1 2 0 4 中马力轮式拖拉机。产品投放市场后，受到了国 内外广大用户的极大欢迎。产品先后出口到朝鲜、秘鲁等二十多个国家和地区。但随着 市场投放量的增加，f i a t 轮式拖拉机暴露出严重质量问题。其中因传动箱中的换挡拨 叉质量问题而引起的整机行进中的脱档、乱挡，以及拨叉因受非正常力引起的早期磨损 是较为突出的问题，造成了产品的大量维修甚至退货，严重影响了企业的效益和声望。 哥此，集团公司领导决定以提高拨叉类零件精度为突破口，切实提高f i a t 拖拉机的产 品质量，争取以自身质量优势，价格优势，以及舒适可靠的使用性能，能够在国内外的 陋拉机市场竞争中立于不败之地。 i 2 课题要解决的内容、关键技术 2 1 课题要解决的内容 一拖公司目前的情况是f i a t 拨叉零件，毛坯采用锻造件。由于零件结构复杂、尺 寸较大，毛坯出来以后就存在较大的变形，要选择合适的基准面都较为困难。拨叉加工 采用传统设备和传统工艺方法。零件加工成型后依靠人工冷校来保证形状精度和位置尺 华中科技大学硕士学位论文 寸。由于零件加工过程中的反复定位和冷校，造成零件超差严重。冷校后合格的零件， 在储存和运输过程中也会出现弹性恢复而造成新的变形。同时在装机使用后，由于受力 的作用变形会更严重，严重影响了拖拉机的装配质量和使用性能。据现场检验，拨叉加 工一次合格率仅3 0 左右，冷校后零件的合格率也只有5 0 - 6 0 之间。拨叉零件的加工 精度达不到要求是引起拖拉机脱档、乱档的主要原因，已严重制约了产品质量的保证和 销售市场的开发。 针对公司目前现状，为保证效益，公司领导给课题组下达如下攻关目标： 1 ) 生产能力：满足年装车3 0 0 0 台需要。 2 ) 质量能力：叉口侧面对1 6 ：裟衄孔垂直度不大于o 1 姗： , s g - ”m m 孔对1 6 嚣器衄孔位置度不大于中o i m m ； 帖“m m 孔轴线对叉口侧面的距离不超过图纸规定尺寸；最终产品合格 率达到8 0 - 9 0 。 3 ) 技术水平：国内领先( 杜绝由拨叉引起的乱档、脱档问题) 。 1 2 2 关键技术 1 ) 对现行拨叉零件的加工工艺方案进行分析，说明存在影响零件加工质量的因素；收 集现场实际生产中有关零件质量的若干原始数据； 3 ) 依据产品质量的统计观点和控制图理论，利用直方图、；r 控制图进行加工误差 分析，找出现行工艺方案下影响加工质量的主要因素： 4 ) 完善新工艺，修改或重新制造、调试新工装。 1 3 国内外技术发展概况 国际上，随着制造技术的发展，拖拉机拨叉类零件的设计和制造也发生了较大的变 化。自9 0 年代起，拖拉机拨叉类零件的设计也由过去传统的整体式向组合式发展。如 美国江笛儿机械公司生产的i d 一1 0 0 轮式拖拉机，其拨叉采用组合式，拨叉的拨动部 分采用精铸件，以拨块的形势加工成形，而叉口部分采用中碳合金钢板，由数控切割机 切割而成，然后由平面磨床磨出形状和平面精度极高的部件，最后用数控电铆接机床将 2 华中科技大学硕士学位论文 拨块和叉口部分监控、测试焊接在一起，其成品精度极高。 意大利f i a t 公司的拨叉加工则采用整体加工法。对拨叉类零件先加工出一个大的 主要基础面，然后用之定位在卧式数控加工中心上一次加工成型，可保证其设计精度。 加工中心是一种功能较全的数控机床，它集铣削、钻削、铰削、镗削、攻螺纹和切 螺纹与一身，使其具有多种工艺手段，适宜于加工形状复杂，加工内容多，要求较高， 需要多种类型的普通机床和众多的工艺装备，且经多次装夹和调整才能完成加工的零 件。加工中心适合于加工拨叉这一类外形不规则的零件。该类零件要点、线、面、多工 位混合加工，在普通机床上只能采取工序分散的原则加t ，需要工装较多，周期较长。 而利用加工中心多工位点、线、面混合加工的特点，可以完成大部分甚至全部工序内 容。与普通机床加工相比，加工拨叉类零件加工中心具有如下显著特点： 1 ) 力工精度高在加工中心上加工，其工序高度集中，一次装夹，即可加工出零件 大部分甚至全部表面，避免了零件多次装夹所产生的装夹误差，因此，加工表面之间能 获得较高的相互位置精度。同时，加工中心多采用半闭环，甚至全闭环的位置补偿功能， 有较高的定位精度和重复定位精度，在加工过程中产生的误差能及时得到补尝，与普通 机床相比，可获得较高的尺寸精度。 2 ) 精度稳定整个加工过程由程序自动控制，不受操作者人为因素的影响，同时， 没有凸轮、靠模等硬件，省去了制造和使用中磨损等所造成的误差，加上机床的位置补 偿功能和较高的定位精度和重复定位精度，加工出的零件尺寸一致性好。 3 ) 效率高一次装夹能完成较多表面的加工，减少了多次装夹零件所需的辅助时 间。同时，减少了零件在机床与机床之间的周转次数和运输工作量。 4 ) 表面质量好加工中心主轴转速和各轴进给量均是无级调速，有的甚至具有自适 应控制功能，能随刀具和零件材质及刀具参数的变化，把切削参数调整到最佳数值，从 而提高了各加工表面的质量。 在国内，我们先后对开封宏达拨叉集团：天津拖拉机厂；上海拖拉机厂以及沈阳拖 拉机厂的拨叉生产工艺进行了考察。其拨叉的设计都是采用精密铸造件，刚性较差，工 艺、加工设备落后，完全是依靠人工校正( 冷砸) 来保证零件加工精度，合格率较低， 劳动强度大。由于冷校后零件材料内部组织处于不稳定状态，如再进行n - v 或使用中受 3 华中科技大学硕士学位论文 力，就又会发生新的变形，故精度波动较高。 一拖公司目前情况是f i a t 拨叉零件，毛坯采用锻造件，由于零件结构复杂、尺寸 较大，故毛坯出来以后就存在较大的变形，要选择合适的基准面都较为困难。拨叉加工 采用传统的设备和工艺方法。零件加工成型后依靠人工的冷校来保证形状精度和位置尺 寸。由于零件加工过程中的反复定位和冷校，造成零件超差严重。冷校后合格的零件在 储存和运输过程中会出现弹性恢复造成新的变形。在装机使用后，由于受力作用变形会 更严重，严重影响了拖拉机的装配质量和使用性能。据现场检验，拨叉加工一次合格率 3 0 左右，冷校后零件的合格率也只有5 0 - 6 0 之间。拨叉零件的加工精度达不到要求 是引起拖拉机脱档、乱档的主要原因，已严重制约了产品质量的保证和销售市场的开发。 1 4 本课题完成的主要工作 针对现场拨叉零件加工的实际情况，本论文做了以下工作： 1 ) 对现场拨叉零件的加工工艺进行分析； 2 ) 依据产品质量的统计观点和控制图理论，分析说明存在较大的加工误差： 3 】详尽的分析了误差产生的原因； 4 ) 针对误差产生的原因，提出了减小误差的新工艺方案。 华中科技大学硕士学位论文 2f l a t 拨叉的功用与结构及现行工艺流程 2 1 功能与结构 2 1 1 拨叉类零件结构特点 拨叉的作用是在拖拉机传动箱或变速箱中，利用操作手柄，拨动拨块将滑杆的往复 运动，通过变速拨叉传递给变速齿轮，从而达到齿轮副的啮合转换，以达到变速的目的 如图2 - 1 。很显然，若拨叉存在较大误差，在滑杆移动一个位置时，很可能拨叉拨动变 速齿轮不能正确到位，不能正确啮合，就会出现脱档、乱档现象。 图2 - i 变速箱变速原理图 受滑杆与齿轮轮毂的距离( 即变速拨叉的工作距离) ，以及齿轮箱位置空间的限制， 拨叉类零件在设计时，一般多采用薄壁三叉型结构的设计特点( 如图2 2 ) 。 华中科技大学硕士学位论文 图2 - 2 拨叉零件图 拨叉结构的一头是与滑杆连接的滑杆孔，而另一头则是拨动滑动齿轮的拨叉口。同 时为了保证拨叉与滑杆的相对位置和正确连接，在滑杆孔上设计有巾5 m m 的弹簧销孔。 2 1 2 关键技术质量要求、技术难点 根据拨叉在变速箱中的工作情况及齿轮变速的实际和技术要求，对拨叉类零件而 言，为了达到理想的使用效果，其滑杆孔与拨叉头部两平面的垂直度( 要求o 1 0 r a m 的垂 直度允差) ；拨叉滑杆孔与销孔的位置度( 要求巾o 1 0 m m 的位置度允差) ；两叉1 ：3 的共面 华中科技大学硕士学位论文 ( 要求平面度o 1 0 m m 允差) ；叉口两端面的平行度( 要求o 0 3 m m 的平行度允差) 则 决定了拨叉零件的形、位精度。同时设计人员为了确保挡位和齿轮位置的正确对应，往 往将拨叉类零件的叉口平面到耷5 销子孔的尺寸精度设计的较高( 1 3 7 5 + 0 1 m m ) 。这样 在工艺设计和零件加工中如何保证这些尺寸精度和形状、位置精度，就是拨叉类零件加 工的关键技术问题，同时也是相对技术难点问题。 2 2 工艺性分析 拨叉类零件属于薄壁型零件，形状复杂而不规则。零件的装配基准为滑杆孔，其加 工精度要求高，同时与工作面( 叉口两侧面) 要求有较高的位置精度，另外叉口两侧面 也有较高的相互位置精度要求。该类零件在加工和使用过程中都要重点考虑零件的变形 问题。设计人员为了提高零件抗变形的能力，在壁的一侧设计有一定高度的加强筋，从 而使该类零件没有一个较为平整的基面可用来做为粗基准，所以给精基准的加工带来了 较大困难。另外，拨叉叉口的设计基准往往采用拨叉另一头的滑杆孔，两者距离较远。 且在加工定位时往往要相互依赖。因此，在加工制造过程中，一方面受薄壁件受力变形 的影响，另一方面，又因两者距离较远，定位面又极小，定位精度受到严重影响，定位 的准确性很差。再加上设计时为了保证拨叉的准确安装和使用性能可靠，滑杆孔与叉口 平面的垂直度；由5 销子孔与叉1 ：1 侧面的位置尺寸、精度要求往往较高。从而使这些关键 的质量要求很难保证。传统的加工方法，主要是依靠加工成型后的反复多次冷校来满足 图纸的设计要求，工人劳动强度大，质量极不稳定，严重制约了变速箱产品质量的提高。 2 3 现行的工艺流程 5 序：钻工艺孔+ 1 3 ( 工序简图如图2 3 ) 该工序是以拨叉滑杆头部的一个端面和另一端外廓为粗基准，在立式钻床上钻工艺 孔妒1 3 p ”m i l l ，为该零件后续的加工准备了一个精基准孔。 华中科技大学硕士学位论文 图2 - 35 序工序简图 1 0 序：铣叉m ( t 序简图如图2 - 4 ) 该工序以夺1 3 工艺孔、叉口一外廓为基准，在卧式铣床上铣叉口，保证尺寸： 1 2 2 5 篇嚣m i l l ，并保证尺寸：5 6 + - - 0 1 5 r a m ，1 7 6 0 2 r a m ，2 0 0 2 0 ( 夹具保证) 。 图2 _ 41 0 序工序简图 譬 1 5 序：粗磨叉口一侧面和, h 3 孔端面( 工序简图如图2 5 ) 该工序以叉口另一侧面和夺1 3 - r 艺孔定位，磨叉口侧面和i b l 3 工艺孔端面，保证尺 华中科技大学硕士学位论文 5 。= = = = = = = = = = ；= = = = = = = = = = = = = = j 2 2 2 2 。2 2 2 2 2 2 2 2 5 。一 计2 4 0 2 5 m m 。采用圆台平面立式磨床加工完成。该磨床生产效率高，但磨削精度差， 适用于粗加工。 图2 - 51 5 序工序简图 2 0 序：粗磨叉口另一侧面( 工序简图如图2 - 6 ) 该工序以叉口一侧面定位，磨叉口另一侧面，保证尺寸i l y o _ o f o m m 。 图2 - 62 0 序工序简图 2 5 序：热处理 该工序采用叉口两侧面高频感应淬火及整体回火，以提高叉口两侧面材料的硬度和 耐磨性，以及减小零件内部残余应力和改善材料切削加工性能。 3 0 序：扩、铰+ 1 6 孔( 工序简图如图2 - ：7 ) 以孔端面、叉口内侧面，孔另一端外廓为定位基准扩孔十1 5 7 、铰孔+ 1 6 焉篇咖。 9 华中科技大学硕士学位论文 图2 73 0 序工序简图 3 5 序：精磨叉口一侧面和0 1 6 孔端面( 工序简图如图2 - 8 ) 本工序以叉口另一侧面和m 1 6 孔为定位基准，磨叉口侧面和币1 6 孑l 端面，保证尺寸 1 1 1 0 1 m m ，及叉口侧面和m 1 6 孔端面平面度o 1 0 m m 的要求。 图2 - 83 5 序工序简图 4 0 序：精磨叉口另- - n 面( 工序简图如图2 - 9 ) 本工序以己磨过的叉口侧面和孔端面为定位基准，精磨叉口另一侧面，保证尺寸 1 0 5 - 一0 1 2 m m ，两侧面平行度0 0 3 m m 。平面度0 1 m m 。 一纠匿 一耍坠 华中科技大学硕士学位论文 图2 - 94 0 序工序简图 4 5 序：在叉口两侧面和底面交接处倒角( 工序简图如图2 一l o ) 本工序以手工形式在叉口侧面和底面交接处倒角o 8 4 5 0 ( 四处) 。 b 图2 1 04 5 序工序简图 5 0 序：审1 6 孔两端倒角( 工序筒图如图2 - 1 1 ) 本工序以m 1 6 孔和孔的一端面定位，分别在巾1 6 孑l 两端倒l x 4 5 0 角。 华中科技大学硕士学位论文 笔箬二、莎一。 图2 - 1 l5 0 序工序简图 5 5 序：冷校e ( i 序简图如图2 一1 2 ) 本工序校正m 1 6 孔对叉口两侧面的垂直度，n e 误差 o i o m m 。 图2 1 25 5 序工序简图 6 0 序：钻夺5 孔( 工序简图如图2 一1 3 ) 本工序以夺1 6 孔、叉子一侧面、叉子内侧面为定位基准，钻孔m 5 2 m m 。保证 3 0 9 o 1 m m ，位置度女0 1 0 m m 。 1 2 华中科技大学硕士学位论文 图2 1 36 0 序工序简图 6 5 序：铣塔子平面( 工序简图如图2 - 1 4 ) 该工序以$ 1 6 孔、叉口内侧面、巾1 6 孔一端面定位铣塔子平面，保证尺寸1 9 1 。2 m m 。 图2 1 46 5 序工序简图 华中科技大学顽士学位论文 序：铣槽( 工序简图如图2 - 1 5 ) 本工序以m 1 6 孔、孔端面、叉口内侧面定位铣槽，保证尺寸1 3 5 + 。+ 0 3 。5 ，m m ，1 5 0 - 0 2 m l n ， 2 0 _ + 0 i m m ，( 5 6 m m ，2 0 。，3 0 0 + 3 0 。由夹具保证) 。 图2 1 57 0 序工序简图 7 5 序：槽两边倒角( 工序简图如图2 - 1 6 ) 手工在槽两边及前端倒1 4 5 0 角3 处。 r 1 f i l jj 玎_ 4 r _ 一一- _ 一一。一 十一 。j 。“。一。1 。1 4 。一 、一、j 图2 1 67 5 序工序简图 1 4 华中科技大学硕士学位论文 8 0 序：去毛刺、清洗：去各部毛刺，清洗吹净 检验：孔径4 1 6 ：篙m i l l ；+ 5 2 f i l m ；叉口尺寸1 2 2 5 川+ 0 3 9 4 5 5 i i l i n ：槽宽1 3 5 + t 0 0 3 0 5 5 m l t l ：叉口 厚度1 0 5 裂m m ；孔距3 0 9 o 1 m m ；槽位2 0 o 1 m m ，1 5 脚n ；线尺寸 1 9 0 n ，n 2 1 t l ，1 7 6 o 2 m m ，5 6 o 1 5 m m ：垂直度0 1 0 m m ：平面度0 1 0 m m ： 位置度0 1 0 m m 。 5 华中科技大学硕士学位论文 3f l a t 拔叉机械加工成品率的影晌因素分析 j 1 拨叉零件主要技术要求 拨叉零件结构复杂、刚性差，技术要求高，加工时应注意正确选择定位基准和夹紧 力的大小、方向、作用点。要使定位面和夹紧点靠近加工面：夹紧力大小与方向要适当， 必要时增加辅助支承以辅助夹紧，并合理选择加工方法和安排加工顺序。 拨又零件主要加工表面为：内孔由1 6 h 8 为设计基准和装配基准，表面粗糙度r 丑 值3 2 9 m 。叉口侧面( 双边) 为主要工作面，尺寸为1 0 - 口- 0 2 1 m m 。表面粗糙度r a 值 1 印m ，平面度为0 1 姗，对内孔的垂直度0 1 r a t a ，叉脚壁薄( 仅6 5 m m ) ，刚性差，易 变形。小孔_ 4 , s r n 2 ，表面粗糙度r a 值3 2 i t m ，与叉脚侧面距离3 0 + 9 o 1 m m 并与内孔 对称度0 i m m ，其他加工面还有叉脚内侧面1 2 2 5 d i l ，凹槽1 3 5 等基l l l l - f l 等。 3 2 拨叉零件定位基准合理选择 定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素，内孔d p l 6 h 8 是拨叉零件的设计基准 和装配基准，加工精度要求较高。叉口工作面对该孔中心有较高的垂直度要求，应选择 , 1 6 h 8 孔为精基准，限制零件四个自由度，符合基准重合原则。拨叉零件结构复杂、壁 薄刚性差、加工面多，选择左侧面限制零件移动自由度，符合基准统一原则。且定位可 靠，操作简单方便。但钻4 , 5 a 1 2 小孔的工序( 设计尺寸为3 0 。9 o 1 m m ) ，精度要求较高， 且对拨叉工作性能影响较大，故该工序应按基准重合原则选择叉口右侧面为精基准，以 避免基准不重合误差的影响。又脚内侧面距离基准孔远定位简单方便，用以限制零件 转动自由度。 选择基准孔的外圆作为粗基准，可保证不加工的外圆与内孔壁厚均匀。选择叉口左 侧面为粗基准限制零件移动自由度，可使不加工的叉脚面( 厚度6 5 r a m ) 与叉脚加工面 ( 厚度1 0 5 m m ) 两侧对称不干涉。选择叉脚外侧面为粗基准限制零件转动自由度，方 便又可靠。 1 6 华中科技大学硕士学位论文 3 现行工艺流程误差分析 5 序：钻工艺孔由1 3 缺点：i ) 因该零件结构复杂，毛坯又采用锻件，故零件热变形较大。在加工该工 艺孔时，粗基准定位不可靠，造成+ 1 3 工艺孔加工后与选作粗基准的滑杆头平面垂直度 不高，而影响其它形体要素的加工定位。 2 ) 因为毛坯变形严重，误差较大。本工序的定位基准没有选用叉口侧面， 加工后巾1 3i l 与叉口侧面的垂直度误差较大，为以后m 1 3 孔与叉口侧面联合定位精度留 下隐患。 1 0 序：铣叉口 该工序的定位方案选用的是上工序加工过的m 1 3 工艺孔和叉口毛坯侧面以及零件外 廓。由于上工序没有保证m 1 3 工艺孔与叉口侧面的垂直度，故本工序的定位精度难以保 证，会存在较大的定位误差：同时夹紧后零件会发生较大变形，加工完成后由于零件变 形的恢复会破坏加工精度，造成零件超差严重。 1 5 序：粗磨又口一侧面和巾1 3 孔端面 该工序加工所存在的误差主要有：所采用的定位方式为过定位，而此时零件叉口平 面与由1 3 工艺孑l 轴线垂直度误差较大，并b 1 3 工艺孔的公差值( 0 2 7 r a m ) 较大，可能 造成零件底面接触不良，夹紧后零件会产生较大变形：定位间隙过大会加大磨削平面与 十1 3 工艺孔轴线垂直度的误差；加工完成后零件变形的恢复会造成又口侧面和由1 3 工艺 孔端面平行度误差较大，给以后工序的加工埋下隐患。 2 0 序：粗磨叉口另一侧面 为了保证零件叉口的厚度要求和两侧面平行度要求，根据前面工序加工存在的问 题，本工序加工时定位基准没有选用耷1 3 工艺孔轴线，只采用了已粗磨过的叉口另一侧 面定位，在短台平面磨床上加工，因此，加工后零件的形体延续了1 5 序的形状、位置 误差。再加上两叉口定位面在平面内的共面存在误差，造成定的定位误差，影响了两 1 7 华中科技大学硕士学位论文 i 。；2 = = = 2 2 4 2 5 2 。2 2 2 2 2 = 5 2 2 。2 。2 5 2 2 2 2 2 2 ；2 2 2 2 2 2 4 2 2 2 2 。5 2 2 2 2 2 = 曼口两侧平面加工后的平行度。 2 5 序：热处理 零件热处理有热变形，再加上操作过程中的堆放挤压及残余应力释放，造成零件有 较大的变形。为消除该变形安排了冷校加工，从而造成零件内应力增加。加工后零件的 内应力重新分布，会进一步加大零件变形。 3 0 序：扩、铰4 , 1 6 孔 本工序是为后续工序提供精基准。虽然提高了孑l 的尺寸精度和表面质量，对以后工 序采用该孔定位时减小了定位间隙和定位误差。但由于前面工序存在的问题，本工序加 工同样存在，没有提高零件的形、位误差，造成以后精加工工序的定位精度不高，必然 对零件的船工精度产生较大和宣接的影响。 3 5 序：精磨叉口一侧面和t l l 6 孔端面 3 0 序对6 1 3 工艺孔进行了精加工，会使孔的定位精度提高，但整个定位方式仍属过 定位。咖1 3 孔与叉口侧面的较大垂直度误差，仍会影响定位精度和夹紧后零件的变形a 加工完成后，零件变形的恢复将影响叉口侧面与巾1 6 孔端面的平面度和叉口两侧面的平 行度，鉴于此，精磨前应校正零件，消除零件变形，提高零件形状、位置精度。 4 0 序：精磨叉口另一侧面 此工序用已精磨过的叉口侧面定位定位可靠，同时符合“基准重含”原则，可保 证叉口两侧面的平行，但与巾1 6 孔的垂直度误差依然存在需要在以后工序增加冷校工 序。 5 5 序：冷校正 冷校是在常温下将已有变形的零件，在变形的相反方向加力，使零件反向弯曲，产 生塑性变形，原变形越大所需反向力越大。由前述分析可知，零件变形引起的垂直度误 差较大，校正工作量和难度都较大。另外，冷校后零件虽然减小了变形，但在零件两部 华中科技大学硕士学位论文 釜产生很大残余应力，使内部组织处于不稳定状态，后续工序的加工又会产生新的变形。 一般情况下，重要、精密的零件不允许进行冷校。所以这里安排的冷校工序应仔细操作。 6 0 序：钻m 5 孔 本工序技术要求严格，其加工尺寸直接影响零件的整机装配性能。由5 孔位置度关系 着拨叉与滑杆连接的准确性。3 0 9 o 1 m m 尺寸是滑杆的自锁槽与滑动齿轮轮槽之间的 设计位置，是决定换档齿轮是否到位的关键因素。 其工艺方法：保证3 0 9 0 1 m m 尺寸用叉口端面定位，保i i e , 5 孔位置度是t 刍牵1 6 孔 和叉口平面定位。但由于前述分析的叉口端面与m 1 6 孔垂直度误差较大，同时定位时m 1 6 孔与定位销之间存在一定间隙，都会影响定位精度，故3 0 9 o 1 m m 尺寸很难保证。再 加上夹紧时, 1 6 孔处零件的倾斜，会沿零件长度方向在叉口处放大，以及叉口侧面的平 面度，都会严重影响3 0 9 0 1 m m 尺寸的保证。 从该工艺过程看，该工艺是针对一拖公司六种拨叉按成组技术制订的，利用普通设 备及传统的加工方法建立的工艺流程。该工艺过程过分依赖了工装夹具对零件定位j i - r 的作用，多次重复、反复定位装夹，流水作业。只提高了生产效率，而忽略了零件的加 工质量和装配性能，造成整机存在质量缺陷，应利用先进的工艺方法及制造设备对工艺 过程进行改造。 华中科技大学硕士学位论文 4f l a t 拨叉关键工序的机械j j d _ t _ 质量的统计分析 4 1 机械加工质量的相关统计分析方法 产品质量豹统计观点是现代质量管理的一个基本观点。传统质量管理与现代质量管 理的一个重要差别就在于后者引入了产品质量的统计观点。它包括下列内容： 1 认识到产品质量的变异性。产品质量是操作人员( m a n ) 在一定的环境 ( e n v i r o n m e n t ) 中，运用机器设备( m a c h i n e ) ，按照规定的操作方法( m e t h o d ) ，对原材料 0 以a t e 再a 1 ) 力工制造出来的。换言之，产品质量是在一定的4 m 1 e ( 或简称人、机、料、 法、环) 的条件下制造出来的。由于这些质量因素在生产过程中不可能保持不变，故产 品质量由于受到一系列客观存在的因素的影响而在生产过程中不停地变化着。这就是产 品质量的变异性。 2 可以掌握产品质量变异的统计规律性。产品质量的变异是具有统计规律性的。 在生产正常的情况下，对产品质量的变异经过大量调查与分析后，可以应用概率论与数 理统计方法，来精确地找出产品质量变异的幅度，以及不同大小的变异幅度出现的可能 性，即找出产品质量的分布。这就是产品质量变异的统计规律。 4 ，2