MKY13100导轨的工艺设计及制造

陈晓伟

(天水星火机床有限责任公司，甘肃天水 741024)

1 引言

MKY13100油田工具磨床是天水星火机床有限责任公司与英国客商联合开发设计的新产品，导轨是其中一个重要零件，直线度、平面度、垂直度及粗糙度等技术要求非常高，开始考虑到加工难度，委托南方某公司代为加工，装配后发现其水平面内的直线度、平面度及垂直面内的直线度、平面度超差0.025 mm，达不到技术要求，经分析认定为内应力造成工件扭曲变形。该零件如图1所示。

图1 导轨

2 存在的问题

该件材料为38CrMoAlA，热处理状态为正火，最后整体氮化。氮化层深0.5 mm，该件虽然是整体采购，费用为每件4.5万元。关键是到厂安装后发现工件扭曲变形，达不到技术要求。虽然多次进行返修，但氮化层已经磨没，硬度达不到技术要求。既影响了工期，又造成了巨大的经济损失。

为此，公司决定由分厂自行加工，必须按期保证质量完成任务。对图纸工艺进行了认真的研究和分析，该工件长3510 mm，宽105 mm。厚度41 mm属于典型的细长杆件加工。在加工过程中工件易变形，而造成废品。因此合理安排工艺流程，如何消除加工变形，消除工件的内应力引起的变形就成为制造该件的关键。

3 工艺流程设计及制造

(1)毛坯锻件成形，并加热到550°～580°之间，保温6～8 h，缓慢冷却，以消除锻件的残余应力。

(2)机械加工工艺设计

铣［1］:①单边留5 mm，粗铣B基准面达Ra6.3;②以B基准面为基准，找正工件，留5 mm量，粗铣C基面，达Ra6.3;③以B面、C面找正在0.06 mm 内，铣3 510×105×41面至3 520×115×51，达Ra6.3。

镗:在一端105×41端面上钻、攻一个M16×40的吊装螺纹孔，(热处理用)。

热处理［2］:将工件悬挂在炉内，进行正火处理［1］。目的是提高硬度，改善切削性能，细化组织。消除残余内应力。

铣:①以C面为基准，调平或垫实工件，B面找正，留1.5 mm余量。半精铣41上面，105左面达Ra6.3;②以已加工完的41上面为基准，105左面拉表找正在0.06 mm内，留1.5mm余量。半精铣B、C基准面。保持41 mm×105 mm尺寸为44 mm×108 mm，分别铣3 510两面至3513。

磨［1］:①以 C 面为基准，B 面拉表找正在 0.06 mm内，留1mm余量，半精磨41上平面、105左面，达Ra3.2。保证B、C面垂直在0.05 mm内;②以已加工面为基准，找正，磨C、B面达Ra3.2。保持41×105为 105×43，平行度、垂直度达 0.05 mm 内。

热处理:将工件悬挂在炉内，加热到580°～610°进行高温时效［1］，保温4～5 h，自然冷却。目的是进一步消除残余内应力，减少变形。

磨:①以C面为基准，B面拉表找正在0.06 mm内，单边留0.6 mm余量，半精磨41上平面，105左面达Ra1.6;②以已加工面为基准找正在0.4 mm内，半精磨 B、C 基面。保持 41×105为 106.×42.，Ra1.6。

镗:以C面为基准，B面拉表找正在0.04mm/全长内，夹紧工件，半精铣、精铣3100两端面，粗糙度达Ra1.6 以下。

热处理:将工件悬挂在炉内，加热到380°～400°进行低温时效［1］，保温7～8 h，自然冷却。目的是进一步消除残余内应力，减少变形。

磨:①首先将磨床工作台半精磨在0.01 mm内，并用水平仪检测达要求;②以C面为基准，B面拉表找正在0.06 mm内。单边留0.15 mm余量，精磨41上平面，105左面达Ra1.6;③以已加工面为基准拉表找正在0.04 mm以内，精磨B、C基准面达Ra1.6。保持105±0.05×41±0.05为105.3±0.05×41.2±0.05。保持平行度及垂直度达图纸要求。

检:用平台及弯尺检查四面0.04 mm塞尺不入，垂直度达0.02 mm。

镗:①以C面为基准，B面拉表找正在0.04 mm/全长内，夹紧，精铣3 510两端面至尺寸达要求;②以B面为基准，C面拉表找正在0.04 mm/全长，跑坐标分别钻、铰34-φ11.5/φ18.5H7 孔，保证位置精度达要求。

钳:用油石打磨平各部毛刺，并清洗干净各部。

检:用平尺检四周各面0.04 mm塞尺不入。

热处理:淡化处理，提高表面硬度和耐磨性。

磨:采用无火花磨削［1］。①将磨床工作台精磨在0.01 mm内，检测达要求;②以C面为基准，精磨C基准达要求;③以C面为基准，精磨C面至尺寸达要求;④以105±0.02左面为基准，保证尺寸C面垂直，精磨B面至尺寸，达要求;⑤以B面为基准保证对C面垂直，精磨105±0.02左面至尺寸、达要求。⑥检测各项并做好记录。

4 结语

按照我们设计的流程和步骤，我们先期加工了四件，经检验完全达到图纸要求，装配后一次交检合格。解决了公司生产难题，按期完成了公司交给的任务，保证了生产周期，并为分厂节约了60%的资金，受到英国客户的好评。目前已完成该导轨20件，未发现质量问题。实践证明了我们设计的工艺流程及方法切实可行，彻底解决了加工中的技术问题，使产品质量得到了保障。

［1］ 王先奎.机械工艺手册［M］.北京:机械工业出版社，2007.

［2］ 郑明新.工程材料［M］.北京:清华大学出版社，1984.