拨叉加工工艺设计的文献综述

拨叉的机械工艺加工
摘要：从拨叉的热处理和热处理方法的改进、表面缺陷、加具设计、基本工序和公时的计算来研究拨叉的工艺性能。

关键词：拨叉；热处理；夹具；工序计算
1、拨叉的材料
拨叉常用的材料主要有三种，即铸钢、锻钢和压铸铝合金。

为节约能源，实现产品的轻量化，在结构和强度允许的条件下应优先选择压铸铝合金拨叉。

但铝拨叉要满足设计的强度及刚度要求，有时需要增大体积，增加壁厚。

目前国内外变速器内部空间的设计越来越紧凑，为避免空间干涉，有时又必须采用钢制拨叉，即在铝拨叉不能满足设计要求时，选用钢拨叉。

2、拨叉材料的热处理
2.1、拨叉的淬火工艺
变速箱拨叉某换档导块用热轧酸洗球化退火钢带S45C，要求两叉口局部淬火，表面硬度≥53HRC，不允许有裂纹存在。

但是在生产过程中会出现表面硬度不均匀，产生裂纹。

而影响高频淬火硬度、淬火区域、裂纹的主要因素是淬火方式，因此采用自动化技术，避免人工因素干扰同时感应器的铜管要做成方形。

2.2、热处理工艺的装备
加热炉采用滴注式可控气氛，用甲醇裂解气为载气、丙酮裂解气做富化气。

气氛及碳势温度等参数的控制采用富士电机公司生产的“双通道数字程序控制器”控制，温控元件采用电子调控器对炉温实施PID 无触点连续调节。

碳势的检测采用日本进口的CO2气体红外线分析系统，红外仪输出的直流信号和热电偶输出信号一起输入程序控制器，由数字模型转为对应的碳势直流信号，并与设定的碳势比较。

通过ON-OFF PID控制方法，控制富化气电磁阀的通断时间，达到控制碳势的目的。

3、拨叉材料热处理的改进
保持高频感应加热设备直流电压在10500v-11000v之间"调整好设备阳流流比为6比1，将高频感应加热设备、感应圈、继电器、电磁阀等按要求进行连接"。

将加热时间继电器时间调整为1.06S喷水冷却时间继电器时间调为1.5S接通脚踏开关；当拨叉被加热1.06S后电器自动断开停止加热，喷淋水管立即喷水1.5S后，电磁阀随之断电关水，将拨叉取出。

为使拨叉减少应力，细化晶粒，拨叉淬火后2h内应进行油浴低温回火（回火温度180度，保温时间60min）。

检测时将拨叉淬火部位沿断面剖切开并磨光再滴以5%的硝酸酒精溶液，可见其横断面1-2mm深的两表面层为黑色，此即淬火层；中间部分是灰色，为软层，或在400倍显微镜下可判断其表层为针状马氏体，心部为索氏体及铁素体组织。

综上所述，利用先进自动控制手段对拨叉进行热处理，使热处理质量稳定可靠，从而保证拨叉的综合质量。

本装置受电压波动影响较大，工作时要避开其它设备用电高峰或加装稳压器。

4、拨叉的表面缺陷
拨叉的表面缺陷包括宏观的、化学成分的以及金相等方面，下面从宏观来说下拨叉表面的缺陷。

返回的异议样品形貌见图1, 箭头所指即为裂纹, 图中圆饼体用于加工同心孔, 用于装配光杆轴拨动零件运动, 圆饼体中央的凸起部分为合模锻压后的留余, 俗称连皮, 其厚度约6mm。

在冲切连皮后存有飞边, 面上有明显的砂轮打磨痕迹。

锻压连皮是在型模锻压中, 中间区金属被挤压而流向两侧成型区的通道, 同时又是两侧型腔金属被压实、充满的保证。

图中可见, 裂纹沿中间分型面( 即连皮区) 约呈45度对称分布, 其中右侧的裂纹已伸展开, 仅有较
浅的凹痕, 表层的氧化皮已脱落, 可见金属
色泽, 左侧裂纹缝隙较窄, 被氧化皮、污物
所填充, 不可见底。

拨叉两边的同一部位均
有类似裂纹形态。

用户生产的基本工艺流程为: 冷剪下料→
加热→合模锻压→冲切连皮→修磨→喷丸→探伤。

缺陷发生在喷丸工序之后, 在垂直于缺陷的方向取样进行金相分析, 在拨叉柄部取一块做非金属夹杂物分析, 另取一块做化学成分分析。

5、拨叉的相关夹具的设计
5.1、拨叉的钻径向孔成组夹具
成组夹具的设计过程包括零件的分类、零件的分组、成组夹具结构的设计、正确的定位和定位误差的分析，同时还要包括加紧力的计算和加紧方向的选择。

这些都是在夹具设计中应该做到的内容。

5.2、拨叉两平面磨削夹具的设计
磨削夹具时利用钻模板和销钉来对拨叉进行定位的，在设计磨削夹具时应注意的事项有：（1）设计合理，结构紧凑设计时根据磁力吸盘的实际长度尺寸，将心轴合理布局使每个拨叉之间既有合理的间隙又能尽可能多地安装零件，使得可以一次磨削4个拨叉。

而且零件的安装和取下都非常方便，省时省力，调整时仅需要拧一下螺母即可。

（2）应用范围较广只要拨叉内孔相同、大小近似，高度不同时仅需调整螺母即可满足使用该夹具进行加工，但心轴不可太长，否则降低刚性，增加与底面的垂直度偏差，从而造成不能保证工件拨脚两平面与内孔中心线的垂直度要求。

（3）使用要求及注意事项该夹具精度较高，不用时应妥善保管，尤其是底面和心轴不能够磕碰，并应在用完后擦洗干净涂上全损耗系统用油以免锈蚀。

遵循了上述的要求，设计出来夹具既省时又省力，在生产效率方面大大的提高了。

6、拨叉的工序公时的计算
以CA6140拨叉的基本加工工序工序一、二计算为例。

工序一：以φ40外圆表面为基准粗车车右端面
（1）已知长度方向的加工余量为2mm故分二次加工（粗
车和半精车）。

长度加工公差IT12级。

粗加工余量为1.5mm。

（2）进给量ƒ=0.6-0.8mm/r。

取ƒ=0.7mm/r。

（3）计算切削速度
按《切削简明手册》表1.11 ，灰铸铁硬度182 ～199HBS, 背吃刀量p a
=1.5mm，进给量ƒ=0.8mm/r时查得：
切削速度V=75mm/min
（4）确定机床主轴转速Ns=1000Vc/πd=398 r/min由《实用机械制造工艺设计手册》查得CA6140主轴转速ｎ＝400r ／min所以实际切削速度V=
400x60x3.14/1000=75.4m/min
（5）切削工时Tm = L/nf=(30+2)/400x0.8=0.1min
工序二：以φ40外圆表面为基准钻Φ20mm孔
（1）确定进给量f
1) 按机床进给强度决定进给量：
根据《切削用量简明手册》表2.9 查得：f=0.75mm/r。

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-7
Z3040钻床进给量:取f=0.80mm/r。

2) 决定钻头磨钝标准及寿命根据《切削用量简明手册》表2.12，当d0 =20mm钻头最大磨损量取0.6寿命T=45min。

（2）切削速度
由《切削用量简明手册》表2.15 查得V=22 m/min
n=1000v/πd=1000x22/3.14x20=350.3 r/min
由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-6 取n=320 r/min
实际切削速度Vc =320x3.14x20/1000=20 m/min
（3）基本工时Tm =L/nf=(80+10) /320x0.62=0.45 min
7、参考文献
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