一種長軸類零件加工工藝改進

張軻

北京中麗制機工程技術有限公司 北京朝陽 100025

一種長軸類零件作為化纖紡絲設備的核心關鍵零部件，是一種長（1500mm左右）徑（85mm）比大（在17：1左右）的軸類零件，技術要求兩端軸頭與中間軸同軸度不大于0.015mm，高速旋轉10000r/min時殘余不平衡量小于5gmm，表面電鍍后粗糙度不大于Ra0.8。

圖1 長軸套示意圖

1 長軸類零件原工藝數據

（1）該軸材料選用40Cr，為常規中碳合金結構鋼，性價比高，是機械制造業使用最廣泛的鋼之一。40Cr調質處理后具有良好的綜合力學性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性。鋼的淬透性良好，水淬時可淬透到Ф28～60mm，油淬時可淬透到Ф15～40mm。切削性能好。

1.2 原工藝路線

正火→打兩端中心孔→粗車中間外圓及兩端軸頭→調質→半精車中間外圓及兩端軸頭→去應力→精車中間外圓留磨量及兩端面槽成→做兩端面配重孔→精磨中間外圓成→電鍍→修中心孔，精車兩端軸留磨量→磨兩端軸成。

1.3 加工效果

首次批量加工投產160件，前42件出現幾乎全部出現動平衡不合格返修現象，甚至出現報廢。

2 問題現狀及分析

2.1 問題現狀

經過對42件問題零件的加工數據進行歸類分析，存在以下問題：（1）中間外圓跳動超過0.015mm的難以修復，基本報廢。（2）兩端軸頭與中間軸同軸度小于0.005mm動平衡一次性合格通過，0.005-0.015mm的可以通過配重或去重修復，而超過0.015mm以上的需要校直修復。

2.2 問題原因初步分析

通過對于工藝路線及加工過程的實際進行分析，初步確定

（1）加工過程控制特別是精加工環節不夠嚴謹精細。

（2）工藝路線不夠合理。

（3）同軸度和外圓跳動是影響動平衡后質量的關鍵因素。

表1 40Cr調質后的力學性能

3 長軸類零件改進后工藝路線

（1）打兩端中心孔→粗車中間外圓及兩端軸頭→調質→半精車中間外圓及兩端軸頭→去應力→修兩端中心孔，精車中間外圓留磨量及兩端面槽成→粗磨大外圓兩端架子口→精車兩端軸留磨量→做兩端面配重孔→精磨中間外圓及兩端軸頭成→電鍍。

（2）改進理由。①取消正火工藝。由于正火工藝在該軸加工過程中主要是改善切削性能，正火后僅僅一道粗車外圓加工，目的是去除氧化皮進行調質處理，而調質處理本身就改善了材料的切削性能，40Cr鋼材本身具有較好的切削性能，所以取消正火工藝，減少加工工序，降低成本。②提前修兩端中心孔。中心孔是該軸加工的主要基準，把修中心孔提前，能夠更好保證后續加工相關幾何尺寸的精度。③增加粗磨架子口工藝。原工藝利用精車后大外圓做基準車兩端軸頭及端面槽，而改后為粗磨架子口做基準，提高基準精度。④調整電鍍的順序。原工藝電鍍后還有多工序機加工，電鍍層的均勻性將影響到后續的加工精度，影響兩端軸頭和中間軸同軸度。改進后，這種影響將大大降低。⑤其他。改進了中心孔的型號選擇，選擇與工序更匹配的中心孔形式，更換了精度更高的頂尖，同樣保證基準的精度。

3.3 改進效果

通過30件的小批量對新工藝進行試驗驗證，效果如下：(1)質量提升。30件動平衡一次性通過的在100%以上，95%中間外圓跳動小于0.015mm，兩端軸頭與中間軸同軸度小于0.005mm。同時減少由于電鍍后再多次上機床加工帶來的劃傷、磕碰等質量問題。(2)效率提升。通過對電鍍順序的調整，保證工序平衡，外部電鍍對車間生產組織的影響消失，部門整體效率提升。

4 結語

（1）正火工藝的取消并沒有影響該長軸類零件加工的切削性能。（2）中心孔是關鍵基準，中心孔的選擇和運用對產品質量影響極大。（3）同軸度和外圓跳動是影響該軸動平衡后質量的關鍵因素。