工艺设计对游车大钩用导向键变形量的影响

李凡 程传静 党华甫 王同鹏 高志盎

（南阳二机石油装备集团股份有限公司，河南南阳 473000）

工艺设计对游车大钩用导向键变形量的影响

李凡 程传静 党华甫 王同鹏 高志盎

（南阳二机石油装备集团股份有限公司，河南南阳 473000）

导向键是游车大钩的重要零件之一，在使用中起到滑动导向和传递扭矩的重要作用。但在实际生产过程中，经常因热处理变形导致装配失败。基于此，通过改变导向键的工艺路线和加工方案，选用不同的热处理方案，以期探索出变形量小且能够保证装配精度和质量的工艺设计方案。

导向键；工艺方案；游车大钩

导向键是游车大钩的重要零件之一，在使用中起到滑动导向和传递扭矩的重要作用。游车大钩的导向键断面采用燕尾形，且要求工作面全加工；装配和使用时，对工件的形位公差要求比较严格。工艺试验之前的实际生产过程中，经常出现因热处理变形引起的形位公差超差，导致装配失败的情况发生。

机械产品零件的工艺路线作为零件加工制造的指导文件，是连接零件设计与制造的桥梁［1］，合理的路线安排与合理的热处理工艺对产品的质量及成本起重要作用。如何通过工艺路线的合理安排与热处理手段的正确选择，满足零件制造的经济性、合理性。本文通过改变导向键的工艺路线和加工方案，选用不同的热处理方案，以期探索出变形量小且能够保证装配精度和质量的工艺设计方案。

1 工艺方案及优缺点

1.1 工艺方案1

使用锻造毛坯经过正火处理后，按照图纸尺寸加工成活，经热处理盐浴淬火，达到预期硬度要求。

1.1.1 工艺路线。锻造-热（正火）-机加-热（淬火）-装。

1.1.2 优点。工序简单，加工容易，制造成本低。

1.1.3 缺点。淬火后有变形，存在不合格零件频繁出现的问题。

1.2 工艺方案2

使用锻造毛坯经过正火处理后，铣成长方体毛坯（燕尾部分不加工，其余各面留余量），经热处理盐浴淬火，达到预期硬度要求，最后按照图纸尺寸加工成活。

1.2.1 工艺路线。锻造-热（正火）-机加-热（盐浴淬火）-机加-装。

1.2.2 优点。最后成型能保证硬度，能保证形位公差。

1.2.3 缺点。淬火后加工，硬度高，刀具磨损快，经济性差。

1.3 工艺方案3

使用锻造毛坯经过正火处理后，按照图纸尺寸加工成活，经热处理感应淬火，达到预期硬度要求。

1.3.1 工艺路线。锻造-热（正火）-机加-热（感应淬火）-装。

1.3.2 优点。工序简单，加工容易，制造成本低，感应淬火硬度高，变形量小。

1.3.3 缺点。变形量在公差要求范围内，装配过程中可能出现选配问题。

2 试验方法

2.1 试样A

①用45#钢锻造成毛坯；②热处理，正火处理；③将毛坯按照导向键尺寸公差加工成型；④在台车炉加热后进行整体淬火，淬火介质为NaCl溶液；⑤装配。

2.2 试样B

①用45#钢锻造成毛坯；②热处理，正火处理；③加工成长方体毛坯176×275×18；④在台车炉里加热后进行整体淬火，淬火介质为NaCl溶液；⑤将导向键按照尺寸公差加工成型；⑥装配。

2.3 试样C

①用45#钢锻造成毛坯；②热处理，正火处理；③将毛坯按照导向键尺寸公差加工成型；④感应淬火，淬火介质为水；⑤装配。

2.4 热处理设备及检测仪器

2.4.1 热处理设备。用RT-105KW台车炉进行加热，用KGPS160-8中频感应设备进行感应淬火。

2.4.2 形位公差检测仪器。MODEL5124三坐标测量仪测试，测量导向键的燕尾工作面的平面度。

3 结果与分析

3.1 淬火后硬度

经过3种方案处理后，导向键的硬度见表1。

表1 淬火后试样的硬度

由表1可以看出，3个试样淬火后，导向键的硬度均满足要求。A、B试样的经过整体淬火，淬火介质为NaCl溶液，由于B试样在淬火前有加工余量，淬火后又经过加工，因此B试样的硬度略低于A试样。C试样的淬火介质为水，由于C试样淬火前已加工成型，没有经过加工，同时C试样是感应淬火，因此C试样淬火后的硬度较高。

3.2 淬火后的平面度检测结果

用三坐标测量仪测量导向键的平面度，结果如图1所示。

图1 导向键的平面度

试样A加工成型后进行整体淬火，淬火介质为NaCl溶液，由于淬火介质冷却速度较快，且淬火后没有经过加工修正变形，因此变形较大，平面度公差超出误差范围，影响装配；试样B留有加工余量，淬火后经过磨床以及线切割加工，变形经过修正，因此试样B的平面度公差误差范围内，不影响装配；试样C加工成型后进行感应淬火，虽然淬火后没有经过加工修正变形，但是由于感应淬火加热时间短，淬火后变形较小。

综合来看，试样C的平面度公差在误差范围内，不影响装配。试样B和试样C虽然都满足装配要求，但是，一方面试样B在生产过程中工序较多，周转成本高；另一方面试样B整体淬火后变形较大，硬度较高，加工效率低，对刀具的损伤较大。

4 结论

①试样整体淬火后变形量较大，不能满足装配要求，需二次转机加工通过磨削加工修正试样变形量；淬火后工件表面硬度提高，提升制造难度；二次周转、加工，增加了生产成本。

②感应淬火加热时间短，淬火后试样变形小，一次加工成活，可以满足装配要求。感应淬火不仅能满足装配要求，在一定程度上降低了生产成本。

［1］李春磊，莫蓉，常智勇，等.综合考虑零件工艺设计经验和制造稳定性的工艺路线决策［J］.计算机辅助设计与图形学学报，2015（12）：2384-2391.

Influence of Process Design on the Deformation of the Guide Key for Traveling Block Hook

Li FanCheng ChuanjingDang HuafuWang TongpengGao Zhiang
（RG Petro-machinery Group Co.Ltd.，Nanyang Henan 473000）

Guide key is one of the important parts of the hook,which plays an important role in the use of sliding guide and transfer torque.But in the actual production process,the assembly failure is often caused by heat treatment deformation.Based on this,by changing the process route and processing program of the guide key,different heat treatment schemes were selected,in order to explore the process design scheme of small deformation and can ensure the accuracy and quality of the assembly.

guide key；process scheme；hook hook

TE923

A

1003-5168（2016）11-0070-02

2016-10-21

李凡（1985-），女，硕士，研究方向：机械制造材料学。