一种长轴类零件加工工艺改进

2018-04-15张轲

商品与质量 2018年43期

张轲

北京中丽制机工程技术有限公司北京朝阳 100025

一种长轴类零件作为化纤纺丝设备的核心关键零部件，是一种长（1500mm左右）径（85mm）比大（在17：1左右）的轴类零件，技术要求两端轴头与中间轴同轴度不大于0.015mm，高速旋转10000r/min时残余不平衡量小于5gmm，表面电镀后粗糙度不大于Ra0.8。

图1 长轴套示意图

1 长轴类零件原工艺数据

（1）该轴材料选用40Cr，为常规中碳合金结构钢，性价比高，是机械制造业使用最广泛的钢之一。40Cr调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。钢的淬透性良好，水淬时可淬透到Ф28～60mm，油淬时可淬透到Ф15～40mm。切削性能好。

1.2 原工艺路线

正火→打两端中心孔→粗车中间外圆及两端轴头→调质→半精车中间外圆及两端轴头→去应力→精车中间外圆留磨量及两端面槽成→做两端面配重孔→精磨中间外圆成→电镀→修中心孔，精车两端轴留磨量→磨两端轴成。

1.3 加工效果

首次批量加工投产160件，前42件出现几乎全部出现动平衡不合格返修现象，甚至出现报废。

2 问题现状及分析

2.1 问题现状

经过对42件问题零件的加工数据进行归类分析，存在以下问题：（1）中间外圆跳动超过0.015mm的难以修复，基本报废。（2）两端轴头与中间轴同轴度小于0.005mm动平衡一次性合格通过，0.005-0.015mm的可以通过配重或去重修复，而超过0.015mm以上的需要校直修复。

2.2 问题原因初步分析

通过对于工艺路线及加工过程的实际进行分析，初步确定

（1）加工过程控制特别是精加工环节不够严谨精细。

（2）工艺路线不够合理。

（3）同轴度和外圆跳动是影响动平衡后质量的关键因素。

表1 40Cr调质后的力学性能

3 长轴类零件改进后工艺路线

（1）打两端中心孔→粗车中间外圆及两端轴头→调质→半精车中间外圆及两端轴头→去应力→修两端中心孔，精车中间外圆留磨量及两端面槽成→粗磨大外圆两端架子口→精车两端轴留磨量→做两端面配重孔→精磨中间外圆及两端轴头成→电镀。

（2）改进理由。①取消正火工艺。由于正火工艺在该轴加工过程中主要是改善切削性能，正火后仅仅一道粗车外圆加工，目的是去除氧化皮进行调质处理，而调质处理本身就改善了材料的切削性能，40Cr钢材本身具有较好的切削性能，所以取消正火工艺，减少加工工序，降低成本。②提前修两端中心孔。中心孔是该轴加工的主要基准，把修中心孔提前，能够更好保证后续加工相关几何尺寸的精度。③增加粗磨架子口工艺。原工艺利用精车后大外圆做基准车两端轴头及端面槽，而改后为粗磨架子口做基准，提高基准精度。④调整电镀的顺序。原工艺电镀后还有多工序机加工，电镀层的均匀性将影响到后续的加工精度，影响两端轴头和中间轴同轴度。改进后，这种影响将大大降低。⑤其他。改进了中心孔的型号选择，选择与工序更匹配的中心孔形式，更换了精度更高的顶尖，同样保证基准的精度。

3.3 改进效果

通过30件的小批量对新工艺进行试验验证，效果如下：(1)质量提升。30件动平衡一次性通过的在100%以上，95%中间外圆跳动小于0.015mm，两端轴头与中间轴同轴度小于0.005mm。同时减少由于电镀后再多次上机床加工带来的划伤、磕碰等质量问题。(2)效率提升。通过对电镀顺序的调整，保证工序平衡，外部电镀对车间生产组织的影响消失，部门整体效率提升。