换挡拨头产品加工质量的提升

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序言变速箱操纵系统里的换挡拨头产品（见图1）球头部位与导块凹槽配合比较紧密，以保证换挡的平顺及舒适。目前，我公司生产的该类产品坯料种类为精铸，其主要工艺流程为：车削外圆D1、镗花键孔D2→铣两端面T1、T2→拉花键孔→车削球头→铣槽→倒角、去毛刺→热处理[1]。车削球头部位时，以花键尺寸定位，一般预铸的球头单边留余量2mm。根据产品以往由于内花键孔对称中心的偏移过大，时常出现球头车削无余量的情况，现场的补救办法就是在球头补焊后再加工，不仅效率低，而且影响加工质量。图1换挡拨头产品2

原加工过程存在的问题在以往的拉削工序中，换挡拨头类产品由于花键拉削后，花键孔的对称中心相对毛坯理论中心偏离，导致后续以内花键定位车削球头的工序余量不足，产生许多不合格品。我公司加工换挡拨头的拉床为L6110，所用的花键拉刀柄部较小。目前，对刀找正方式为手工调整拉刀夹头螺纹联接部分并锁紧，由于此联接部分在机床内部，每次换产，找正拉夹具时，调试工人不便于察看是否对正，经常要站到机床上；锁紧时，操作使不上劲，既费时又不安全。3

控制花键中心对称的途径为了改善上述状况，对现有的拉花键工序进行系统分析。换挡拨头类产品需要以预铸球头部位定位找正后再进行拉削，影响对齿质量的原因主要有两方面：一是拉刀，二是工装夹具。一方面，拉刀的制作误差实际对工件的影响微乎其微，可以不予考虑。由于拉刀夹头的设计是以拉刀铣扁部分定位的，而铣扁的尺寸要求在一定公差范围内，为了保证每把拉刀都能装入拉刀夹头，夹头的定位部分留有一定的配合间隙。通过测量拉刀铣扁部分尺寸，现场观察拉刀夹头发现，装入多把拉刀后，配合间隙时大时小，大的时候拉刀能明显沿周向旋转，操作人员每次加工时，都要将拉刀往一侧旋转，并用手拧紧，才开动机床进行拉削，但在巨大的轴向拉削力下，刀具的旋转轴线会偏离静止对刀时的“理想”位置，其大小与刀具的锋利程度、切削用量等诸多因素有关，而方向却难以准确判定，是影响拉削的花键孔对称中心线不正的潜在因素。另一方面，拉夹具拉胎受工作台十字T形槽设计影响，限制了夹具装夹于拉床后的周向旋转。找到真正的原因，就可以有的放矢地解决问题了。3.1拉刀夹头工作原理L6110卧式拉床原带的拉刀夹头（见图2）主要由本体1、螺母2、弹簧３、套筒4、卡爪5、定位块6和定位销７组成，一般情况下，每一个拉刀夹头对应一个规格的拉刀柄部。其本体螺纹端联接于机床主轴端面螺纹孔，当拉刀柄部装入拉刀夹头本体导向φD孔内时，4个卡爪形成的圆孔夹紧拉刀柄部，并靠卡爪斜面与拉刀颈部斜面接触限位，用定位块限制拉刀削扁，防止拉刀工作时旋转而造成拉削形状不对称。换刀时，套筒向螺母方向压紧弹簧，卡爪松开拉刀柄部，并退到套筒内腔，离开拉刀颈部斜面，即可实现换刀。图2原拉刀夹头

1—本体2—螺母3—弹簧4—套筒5—卡爪6—定位块7—定位销3.2工艺可行性方案实施如何消除拉刀夹头和拉刀柄部铣扁部分的配合间隙，是实现拉削后花键中心相对毛坯对称的关键。经分析，原拉刀夹头通用性差，夹头T面直接接触拉刀铣扁部分，每把拉刀都有自己的制作公差，导致h尺寸与拉刀配合的间隙大小不一。一方面，可将限位块结构优化为可调整机构，拉刀将每次都被夹紧，消除了配合间隙。另一方面，对拉削夹具拉胎与工作台的连接结构进行更改。同时从两个方面考虑，拉削时就可以防止拉刀小角度径向旋转，满足拉削后花键相对毛坯中心和球头部位中心相对重合度良好。3.3新拉刀夹头结构设计将原拉刀夹头中定位块结构更改为弹性垫块（见图3）和调整垫块（见图4）。弹性垫块材料因选择采用65Mn弹簧钢，所以有一定的弹性间隙，通过配磨调整垫块，可以装配一定范围的拉刀柄部，弹性接触消除拉刀夹头与拉刀柄部间隙，并且在径向施加垂直于拉刀柄部削扁方向的作用力，更好地防止拉刀转动。新拉刀夹头结构如图5所示。

图3弹性垫块

图4调整垫块图5新拉刀夹头结构1—本体2—螺母3—弹簧4—套筒5—定位螺钉6—卡爪7—调整垫块8—弹性垫块9—螺钉3.4拉削夹具结构优化设计拉床工作台T形槽为“十字”方向开槽，一般的拉削夹具拉胎与工作台依靠连接孔连接。将拉胎连接孔优化为连接槽，可根据拉刀及加工件具体结构周向旋转调节。改善拉削夹具的通用性，将预定位部位V形机构设计为活动单元，根据不同的定位尺寸，移动V形机构，确定合适的理论位置后，用螺栓固定此预定位机构（见图6）。优化后的拉削夹具如图7所示。

图6预定位机构a）夹具结构示意

b）夹具三维图图7

优化后的拉削夹具1—调整垫板2—支撑块3—拉胎4—T形螺栓5—弹性挡圈6—衬套7—螺栓8—压缩弹簧9—限位V形块10—定位套11—内六角圆柱头螺钉12—六角头法兰面螺栓4

新工装、辅具使用效果验证通过小批量的换挡拨头产品加工，试制了80件毛坯，成品为78个，且不合格品非球头部分加工不合格，验证了拉刀快换夹头改进及拉夹具结构优化提高了产品加工质量，其方便快捷的操作赢得了操作人员的好评。5

结束语拉刀快换夹头的改进可缩短辅助时间，提高劳动生产率，易于保证加工精度，扩大机床的工艺范围，降低对操作人员的技术要求，减轻劳动强度。将对刀找正方式改为拉夹具调整，由于拉夹具是以止口定位的，而且在床身外侧，因此操作人员便于调整角度，且不影响拉削中心的