量具專用高精度標準件工藝編制的探討

劉軍喆 呂 鵬 劉慶梅

(沈陽黎明航空發(fā)動機(集團）有限責任公司，遼寧 沈陽110043)

1 編制專用高精度標準件工藝路線原則

編制專用高精度標準件工藝路線應(yīng)遵守工藝的可行性、質(zhì)量的可靠性、費用的經(jīng)濟性。為此，具體要求做到正確、協(xié)調(diào)、完整和符合生產(chǎn)實際。工序內(nèi)容的編寫要突出控制重點，詞義要明朗肯定，圖文要清晰工整，并要貫徹國際規(guī)定。在保證滿足產(chǎn)品設(shè)計的要求下，付出最少的物化勞動。

2 編制專用高精度標準件工藝路線的主要依據(jù)

（1）產(chǎn)品的設(shè)計圖和相關(guān)的技術(shù)條件

（2）零件材料的技術(shù)條件和熱處理特性

（3）設(shè)備的性能數(shù)據(jù)

（4）現(xiàn)有的生產(chǎn)條件

（5）生產(chǎn)批量與生產(chǎn)周期

（6）工藝試驗結(jié)論與成熟的先進技術(shù)

（7）國家標準或企業(yè)標準

3 量具專用高精度標準件工藝編制

3.1 量具專用高精度標準件其工藝路線一般為：去出材料表面氧化皮→調(diào)質(zhì)→粗加工→熱處理工序（淬火、回火、人工時效、吹砂、發(fā)蘭）→半精加工→精加工（包括磨加工、研磨加工）

3.2 人工時效——在120～150℃進行24小時～36小時的時效處理，這樣可消除殘余內(nèi)應(yīng)力，增加標準件尺寸穩(wěn)定性而不降低其硬度，即目的是：穩(wěn)定標準件尺寸，減小變形。

3.3 需要外委加工及特種加工、加工質(zhì)量無把握，必須將有關(guān)技術(shù)問題落實，方可進行工藝編制。

3.4 代料原料：由于工藝及其它原因要代料的，允許性能好的材料代替性能差的材料。例如，用CrWMn材料代替T8A材料。

3.5 基準的選擇：

基準面以英文字母A、B、C……表示，但在圖紙上不允許字母重復(fù)表示多重含義，其表面粗糙度為0.2以上。最好將設(shè)計基準與測量基準重合，便于加工與檢測，減少檢測誤差。

4 量具專用高精度標準件對用鋼的性能要求

量具專用高精度標準件是用來檢測零件相關(guān)尺寸、角度及技術(shù)條件，其尺寸公差嚴，技術(shù)條件要求高。由于量具在使用過程中經(jīng)常受到工件的磨擦與碰撞，而量具本身又必須具備非常高的尺寸精確性和恒定性.因此要求具有以下性能：

（1）高硬度和高耐磨性.以此保證在長期使用中不被很快磨損，而失去其精度。

（2）高的尺寸穩(wěn)定性.以保證量具在使用和存放過程中保持其技術(shù)條件和尺寸的恒定。

（3）足夠的韌性.以保證量具在使用時不因偶然因素——碰撞而損壞。

（4）在特殊環(huán)境下具有抗腐蝕性。

5 常用量具用鋼

根據(jù)量具的種類及精度要求，量具可選用不同的鋼種：

（1）形狀簡單、精度要求不高的量具.可選用碳素工具鋼.如T10A、TllA。T12A。由于碳素工具鋼的淬透性低，尺寸大的量具采用水淬會引起較大的變形。因此.這類鋼只能制造尺寸小、形狀簡單、精度要求較低的卡尺、樣板、量規(guī)等量具。

（2）精度要求較高的量具（如塊規(guī)、塞規(guī)料通常選用高碳低合金工具鋼。如Cr2、CrMn、CrWMn及軸承鋼GCr15等。由于這類鋼是在高碳鋼中加入Cr、Mn、W等合金元素，故可以提高淬透性、減少淬火變形、提高鋼的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。

（3）對于形狀簡單、精度不高、使用中易受沖擊的量具，如簡單平樣板、卡規(guī)、直尺及大型量具，可采用滲碳鋼15、20、15Cr、20Cr等。但量具須經(jīng)滲碳、淬火及低溫回火后使用。經(jīng)上述處理后.表面具有高硬度、高耐磨性、心部保持足夠的韌性。也可采用中碳鋼50、55 60、65 制造量具.但須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理.再經(jīng)高頻淬火回火后使用.亦可保證量具的精度。

（4）在腐蝕條件下工作的量具可選用不銹鋼4Cr13、9Cr18制造.經(jīng)淬火、回火處理后可使其硬度達HRC56-58，同時可保證量具具有良好的耐腐蝕性和足夠的耐磨性。

6 量具專用高精度標準件用鋼的熱處理

量具專用高精度標準件用鋼熱處理的主要特點是：在保持高硬度與高耐磨性的前提下，盡量采取各種措施使標準件在長期使用中保持尺寸的穩(wěn)定及高耐磨性。量具高精度標準件在使用過程中隨時間延長而發(fā)生尺寸變化的現(xiàn)象稱為量具的時效效應(yīng)。這是因為.①用于制造量具的過共析鋼淬火后含有一定數(shù)量的殘余奧氏體，殘余奧氏體變?yōu)轳R氏體引起體積膨漲。②馬氏體在使用中繼續(xù)分解，正方度降低引起體積收縮。③殘余內(nèi)應(yīng)力的存在和重新分布，使彈性變形部分地轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃我鸪叽缱兓?。因此在量具的熱處理?應(yīng)針對上述原因采用如下熱處理措施：

（1）調(diào)質(zhì)處理。其目的是獲得回火索氏體組織，以減少淬火變形和提高機械加工的光潔度，穩(wěn)定內(nèi)部組織。

（2）淬火和低溫回火。量具鋼為過共析鋼.通常采用不完全淬火加低溫回火處理，在保證硬度的前提下，盡量降低淬火溫度并進行預(yù)熱，以減少加熱和冷卻過程中的溫差及淬火應(yīng)力。量具的淬火方式為油冷（20℃～30℃）不宜采用分級淬火和等溫淬火.只有在特殊情況下才予以考慮。一般采用低溫回火，回火溫度為150℃～160℃，回火時間不應(yīng)小于4～5h.

（3）冷處理。高精度量具在淬火后必須進行冷處理.以減少殘余奧氏體量.從而增加尺寸穩(wěn)定性。冷處理溫度一般為一70℃～－80℃并在淬火冷卻到室溫后立即進行，以免殘余奧氏體發(fā)生陳化穩(wěn)定。

（4）時效處理。為了進一步提高尺寸穩(wěn)定性，淬火、回火后.再在 120℃～150℃進行 24～36 h的時效處理，這樣可消除殘余內(nèi)應(yīng)力，大大增加尺寸穩(wěn)定性而不降低其硬度?？傊?量具鋼的熱處理要進行一段過共析鋼的正常熱處理（不完全淬火十低溫回火）之外.還需要有三個附加的熱處理工序.即淬火之前進行調(diào)質(zhì)處理、正常淬火處理之間的冷處理、正常熱處理之后的時效處理。

要求精度高的量具專用高精度標準件的加工方法一般分為粗磨-半精磨-精磨-精密磨-研磨五個階段。磨削加工一般是屬于標準件的后道工序，即標準件的精加工。因此標準件的尺寸精度和相關(guān)面的位置精度以及有關(guān)表面的形狀精度和表面粗糙度及技術(shù)條件等，都要在磨削中得到最后控制和保證，所以必須認真分析和研究標準件圖紙及技術(shù)要求，根據(jù)對標準件圖紙的分析和研究，就可以初步確定零件的加工順序和所采用的加工方法。例如：尺寸精度在IT6-IT5表示粗糙度為0.1um～Ra0.5 um時，一般要經(jīng)過粗磨，半精磨，精磨，研磨加工。磨削加工所用的機床除特殊機床外，一般盡量采作通用工藝裝備，以降低生產(chǎn)成本取得良好的經(jīng)濟效果。標準件需求的數(shù)量較多時，可以根據(jù)標準件的加工精度和技術(shù)要求，盡量采用專用夾具，專用量具，以滿足高生產(chǎn)率的要求。砂輪的選擇也應(yīng)可能按照不同工序的不同要求考慮，磨料，粒度，硬度，尺寸等，這樣才能保證工件的加工精度及技術(shù)條件，同時對提高生產(chǎn)率也有利。但是，特殊情況下，以保證量具專用高精度標準件的加工質(zhì)量為第一位，可選用高精度數(shù)控設(shè)備，如:慢走絲線切割、摩爾坐標磨等。總的來看，雖然增加了加工成本，但保證了專用高精度標準件的加工質(zhì)量，還是劃算的。

［1］蔣以忍.金屬工藝學［M］.遼寧：遼寧省出版局出版，1985.

［2］馬正元.幾何量精度設(shè)計與檢測［M］.北京：機械工業(yè)出版社出版，2001(6).