一、叉车概述
叉车是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆，国际标准化组织 ISO/TC 110 将其称为工业车辆，常用于仓储大型物件的运输，通常使用燃油机或者电池驱动。
叉车在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军，广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济各部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备。自行式叉车出现于 1917 年，我国从 20 世纪 50 年代初开始制造叉车。随着我国经济的快速发展，大部分企业的物料搬运已经脱离了原始的人工搬运，取而代之的是以叉车为主的机械化搬运。因此，近年来，我国的叉车技术得到快速发展。
二、叉车变速器
叉车变速器概述与分类
叉车变速器将来自发动机的动力，通过机械或液力传动传递到驱动桥上，其功用是改变发动机的转矩和转速，并保持发动机在最有利的工况范围内工作，以满足车辆在各种工况下的行驶和牵引特性要求。
叉车变速器按动力形式分为内燃动力传动、电力传动;按发动机形式，分为汽油动力传动、柴油动力传动、液化气动力传动;按结构形式分为机械传动、液力传动、静压传动。
变速器的功用
在内燃机驱动的车辆传动系统中，变速器的功用有以下 3 点：
1)改变内燃机至驱动车轮之间的传动比，从而改变车辆的驱动力和行驶速度以适应各种行驶工况的需要;
2)使车辆能后退行驶;
3)切断内燃机至驱动车轮的动力传递，以便于内燃机无载起动，便于车辆短暂停歇时使内燃机不熄火而怠速运转。
对变速器的要求
叉车对变速器的性能具有以下要求：
1)应具有适宜的挡数及合理传动比，使车辆具有良好的牵引性和经济性;
2)应具有合理的后退挡数。对于叉车、单斗装载机来说，由于后退的使用频率几乎与前进相当，应具有基本相同的前进和后退挡数;
3)换挡应轻便，无冲击，以减轻驾驶员的劳动强度，提高劳动生产率;
4)传动效率高，工作可靠，噪声小，寿命长;
5)结构和制造简单，质量轻，轴向尺寸小，维修方便。
机械变速器组成及动力传递路线
机械变速器主要由 1 根主动轴、1 根输出轴、1 根主轴及 1 根惰轮轴组成。每根轴上都有一种或几种不同齿数的齿轮，齿轮通过主轴上的两组啮合套式的同步器，利用换挡手柄进行换挡，由输出轴通过低速齿轮和差速器及半轴，将发动机的动力传递到驱动轮上。空挡位置时，主动轴的动力通过常啮合的输入齿轮、双联齿轮传递到高速齿轮和低速齿轮上，但由于操作速度和换挡的方向，啮合套处于空挡位置上，主轴输出齿轮和输出轴就不会转动，所以动力也不能输出。动力传递路线为：主动轴—输入齿轮—双联齿轮—高速或低速挡齿轮—同步器—主轴—同步器—倒挡齿轮或前进挡齿轮—输出齿轮—输出轴，实现动力输出。
三、3 t 机械变速器箱体加工分析
立式车床 1 序
3 t 机械变速器箱体的加工过程包含以下 3 个关键工序。
(1)在立式车床上，利用专用夹具以毛坯底部的两个孔(Φ105、Φ45)为基准进行定位，精确校正工件上端面 4 个轴承座安装台阶的外圆部位圆心，确保上下圆心误差控制在 1 mm 以内。
(2)使用专用压板在 125 mm 轴承孔位置进行压紧，若出现偏差，则通过侧面调整螺栓进行再次校正。完成这些装夹校正工作后，进入立车工序的加工阶段。此阶段首先利用端面外圆车刀对外圆 Φ338、Φ395 法兰面进行粗车加工，随后反车加工 Φ395 法兰面的反面。
(3)换外圆端面精车刀进行精加工。待 Φ338 和 Φ395 的外圆及端面加工尺寸均符合要求后，拆卸工件，完成第一工序。
需要注意的是，立车工序的主要任务是在毛坯校正后(考虑铸造变形)进行法兰面的粗加工，为后续工序的定位装夹提供基准，因此，其加工质量直接关联到后续卧式加工的整体质量。
卧式加工中心 2 序
卧式加工中心 2 序示意图如图 1 所示，该工序采用机械变速器专用高精度、高强度夹具，以立式车床工序加工后的 Φ338 外圆及法兰面端面为定位基准，精确校正轴承座安装平台的高度，确保变速器加工过程中保持正确的装夹状态，随后，通过各位置压板进行压紧。本工序涉及 54 处孔和 14 处平面的加工，共需使用 30 把加工刀具，整个加工过程耗时 42′22″。
卧式加工中心 3 序
卧式加工中心 3 序示意图如图 2 所示，此工序为机械变速器金属加工的最终环节。采用专用的高精度夹具，确保产品各尺寸及形位公差满足要求。利用两处定位，即10 销孔和上道工序加工的窗口平面，精确调整各夹具支撑点，确保产品装夹的强度和刚性。随后，严格按照压紧顺序和力度要求，压紧各处压板，以控制压紧力对产品变形的影响。完成装夹后，再对剩余的 45 处孔和 8 处平面进行加工，整个工序耗时 42′51″。
四、加工刀具设计
加工刀具的设计要求使用 BT50 刀柄、标准刀片，不能缩短刀具使用寿命，确保变速器箱体的加工质量，不能使设备负载过大，不能降低设备稳定性及使用寿命。根据以上要求设计了 6 把组合刀具，刀具设计如图 3 所示。
在对加工刀具进行组合设计后，进行可行性分析，经过讨论和评估，最终选择图 3(a)～(f)这 6 把非标组合刀具。通过与加工人员的沟通研讨，初步预估，使用这 6 把组合刀具后，预计将提高变速器箱体加工时间为 19 min/件，单台设备日产能预计提升约 18%。样刀交付后，对其进行了精度测试，结果显示精度符合设计要求。通过优化，将原卧式加工中心工序上所需的 67 把刀具减少至 56 把，共减少了 11 把刀具。这一改进不仅提高了加工效率，还降低了成本。
经过对刀具的试加工测试(见图 4)，刀具切削表现稳定，机床主轴负载适中。产品加工质量稳定，换刀次数减少，加工效率得到得到有效提升。同时，刀具数量的减少也降低了使用成本。
五、结论
本文研究了 3 t 内燃叉车机械变速器箱体的加工过程，针对加工效率低，资源占用时间长的问题，提出刀具优化组合与共用调整的策略。通过优化，将多道工序中使用的粗精镗刀及倒角锪孔刀具进行了有效整合，设计了 6 把复合粗镗刀，减少了刀具数量和换刀次数。最终，卧式加工中心的刀具数量从 67 把减少至 56 把，换刀次数相应减少 11 次，加工效率提升了 20.95%，大大降低了刀具 使用成本。这一研究为内燃叉车机械变速器箱体加工提供了有效的刀具优化方案，有助于提升加工效率和降低加工成本。
参考文献略.