拖拉机弯杆壳体工艺研究

拖拉机弯杆壳体工艺研究

党彦犁  ,张继魁 ,董宇杰

第一拖拉机股份有限公司大拖公司

摘要：弯杆是实现拖拉机力调节的主要传感部件，他通过自身的弯曲，通过摇臂及立杆将变形转化为位移，从而形成控制信号作用在拖拉机分配器上，使拖拉机在耕作时遇到阻力突然增大时能够控制提升器自动上升，阻力减小后控制提升器自动下降。从而实现了拖拉机的力调节作用，配合位控制，也可实现力、位综合控制。 在加工中出现如下问题：加工三层孔，在第二层孔出口为半壁切削，在第二层孔、第三层入口处为毛坯面，加工时孔易偏；同时有一个φ17孔和此第二层孔十字交叉，且其交叉轴线不重合，加工时刀具摆动大易产生偏移，且此转轴孔加工深度达到300mm，易造成该孔上下两部分尺寸精度及同轴度超差。2、加工过程中开档面的加工是在卧式加工中心上从侧面进刀加工，由于受夹具等影响，刀具悬伸较长造成尺寸加工时不稳定。3、弯杆壳体由于两端加长82.5mm, 轴承孔孔径为￠42，选用的刀杆细长，加工时刀具易振，两端面轴承孔同轴度易超差。因此，针对上述问题进行工艺分析及改进，显得尤为重要。

关键词：弯杆 传感部件    力调节

一、背景和意义

拖拉机力调节弯杆保护机构需要批量生产，100马力以上拖拉机也正在研制此结构，因此分析研究此结构弯杆壳体的加工工艺，提升工艺能力，顺应市场的发展需求。该项目将通过排查弯杆壳体零件现有的实际加工情况，收集整理加工中存在的问题，从工艺、工装和机床等方面进行综合分析，重新梳理零件加工工艺流程，学习借鉴机械加工方面的一些新技术、新工艺，制定工艺工装改进方案，满足此类结构弯杆壳体加工要求。

项目实施（实例）

1、1、加工转轴孔此序工艺为传统工艺，加工设备安排在摇臂钻床，采用普通高速钢刀具加工，其加工工艺为：钻孔￠19.2通（第一层隔板）—粗铰￠19.7+0.05 0通（第一层隔板）--在第二层隔板上钻中心孔—钻孔￠13.5—铰阶梯孔￠14（+0.059 +0.016）/￠20（+0.053 +0.02）。但由于此零件的结构所限，无法在各层孔之间安放导向套造成由于钻头细长，刚性差，加工时易弯曲和震动；每加工大约1～2倍直径的深度必须退刀排屑，表面粗糙度差，特别是加工至与前序的￠17孔垂直相交处时，由于交叉轴线不重合相距14mm，有大约15mm左右的交汇区，钻头通过该交汇点时，由于断续切削的作用，使￠19.2钻头产生较大偏移且旋转起来摆动太大，采用￠19.7+0.05 0铰刀不能很好的修正，有时孔会出现椭圆，后续采用该孔做定位孔钻下部￠14孔时也随之偏移，造成￠14（+0.059 +0.016）/￠20（+0.053 +0.02）孔尺寸精度及同轴度超差。

2、其加工两端轴承孔设备安排在卧式双面组合镗床，由于机床陈旧精度丧失，造成两端轴承孔同轴度超差。

在安排SZ804.56D.101弯杆壳体工艺时，结合原80/90弯杆壳体工艺问题，采用新工艺、新刀具、新设备等制定了加工转轴孔及两端轴承孔柔性加工工艺，具体工艺方案如下：

转轴孔的加工：

1. 加工工艺分析：此工艺难点在于加工的￠14（+0.059 +0.016）、￠20（+0.053 +0.02）孔和其同轴度￠0.08，特别是孔￠14（+0.059 +0.016）×293.5长径比L/D为21；在机械加工中，一般孔的长径比L/D大于5时称为深孔，特别是当长径比L/D介于5～50时，采用普通设备、工装和高速钢刀具已无法满足零件精度要求。近几年，随着我厂数控加工设备的不断引进，我们通过对这些设备技术参数分析，考虑使用先进的刀具，配以相应的工装在此数控加工设备加工，从而保证加工质量。

2. 工序分析：

材料：QT45-33-15，铸件。加工此孔前已加工完成下列工序：粗精铣顶面——粗精铣接合面——钻铰定位销孔及螺钉过孔。

3、加工工步安排：

①、钻引导孔￠19.72（+0.02 +0.008）×30（第一层通）

②、以引导孔￠19.72（+0.029 +0.008）定位，钻￠19.7（+0.029 +0.008）×279，

③、以￠19.7（+0.029 +0.008）×279为引导孔，钻底部￠13.7（+0.029 +0.008）×293.5.

④、铰￠14（+0.059 +0.016）/￠20（+0.053 +0.02）孔

4、刀具的选用：

工步1：选择硬质合金钻头￠19.72×106，直接在零件的实体上钻孔，保证其尺寸公差用于后续导向。

工步2选用自带导向平头带尖钻头：双刃带，平头带尖的钻尖形式使钻头在加工过程中能够自导向和自定心，此钻尖形式保证了刀具在切削毛坯面时能够很好地起到自定心的作用，180°切削刃使刀具如铣刀一般，在单边切削时避免了加工时的刀具振动。双刃带结构使钻头在切削时起导向，挤压作用，保证了孔的直线度和光洁度。

工步3：选用带导向体的硬质合金钻头配液压高精强力刀柄，在刀柄与刀头之间的刀杆上设有与刀头等径的导向体，导向体是在刀杆的外缘面上间隔设有6个直线状的导向条，用已加工的孔自导向，实现不用导向套加工长孔，同时导向体可吸收在切削过程中产生的力和振动，大大提高了孔的同轴度及精度。

工步4：采用自带导向的六刃复合硬质合金铰刀配液压高精强力刀柄，用已加工的孔作为导向，￠14（+0.059 +0.016）和￠20（+0.053 +0.02）复合的铰刀保证两孔的同轴度及尺寸公差。

5.加工机床的选择：

根据刀具的使用要求，必须要求机床带内冷，具有一定的压力，切屑液通过钻头中内冷孔送到切削区域内，进行强制冷却、润滑并帮助排屑，故我们采用卧式加工中心NH6300DGC，此机床具备以上功能。

6.工装的选择：

分析此零件的结构，可采用一面两销定位，从侧面压紧，但由于此零件的结构所限，无法在各层孔之间安放导向套，需在加工深孔前先加工出导向孔。

两端轴承孔的加工：

1、加工机床的选择：

根据零件精度及同轴度要求，必须要求机床带内冷，具有一定的压力进行强制冷却，同时要求机床工作台回转精度高，卧式加工中心NH6300DGC具备以上功能；另根据工序集中原则，将本工序和加工转轴孔工序安排在同一台卧式加工中心上加工。

2、刀具的选用：

选择先进的￠42防震精镗刀，其包括：C3-390.58-50040主刀柄、C3-R825A-FAB208A接杆、R825A-AF11STUP06T1A防震精镗刀刀卡、TPMT090204-KF3215刀片，保证轴承孔同轴度。

开档面的加工：

和原80/90弯杆壳体工艺不同的是：SZ804.56D.101弯杆壳体工艺增加了铣两端开档面，原试制时工艺安排在卧式加工中心上从侧面进刀加工，由于受夹具等影响，刀具悬伸较长造成尺寸加工时不稳定。新工艺在安排此序加工时，分析产品装配结构此开档面加工精度低，将此序安排在立式铣床上加工，重新设计工装，采用￠35立铣刀加工，现加工尺寸稳定。

通过采取以上工艺改进方案，SZ804.56D.101弯杆壳体目前加工质量稳定，转轴孔￠14（+0.059 +0.016）、￠20（+0.053 +0.02）尺寸精度及位置度精度、轴承孔￠420 -0.025尺寸精度及位置度精度合格率由原来60%提高至90%，并已经批量用于生产。

三、推广应用前景及后续改进

项目实施后，拖拉机弯杆壳体转轴孔￠14（+0.059 +0.016）、￠20（+0.053 +0.02）尺寸精度及位置度精度、轴承孔￠420 -0.025尺寸精度及位置度精度合格率由原来60%提高至90%。同时掌握此类结构弯杆壳体加工方面的先进工艺技术，为后续100以上机型力调节弯杆保护机构的开发研制提供加工工艺方面的借鉴。