MKY13100導軌的工藝設計及制造

陳曉偉

(天水星火機床有限責任公司，甘肅天水 741024)

1 引言

MKY13100油田工具磨床是天水星火機床有限責任公司與英國客商聯(lián)合開發(fā)設計的新產品，導軌是其中一個重要零件，直線度、平面度、垂直度及粗糙度等技術要求非常高，開始考慮到加工難度，委托南方某公司代為加工，裝配后發(fā)現(xiàn)其水平面內的直線度、平面度及垂直面內的直線度、平面度超差0.025 mm，達不到技術要求，經分析認定為內應力造成工件扭曲變形。該零件如圖1所示。

圖1 導軌

2 存在的問題

該件材料為38CrMoAlA，熱處理狀態(tài)為正火，最后整體氮化。氮化層深0.5 mm，該件雖然是整體采購，費用為每件4.5萬元。關鍵是到廠安裝后發(fā)現(xiàn)工件扭曲變形，達不到技術要求。雖然多次進行返修，但氮化層已經磨沒，硬度達不到技術要求。既影響了工期，又造成了巨大的經濟損失。

為此，公司決定由分廠自行加工，必須按期保證質量完成任務。對圖紙工藝進行了認真的研究和分析，該工件長3510 mm，寬105 mm。厚度41 mm屬于典型的細長桿件加工。在加工過程中工件易變形，而造成廢品。因此合理安排工藝流程，如何消除加工變形，消除工件的內應力引起的變形就成為制造該件的關鍵。

3 工藝流程設計及制造

(1)毛坯鍛件成形，并加熱到550°～580°之間，保溫6～8 h，緩慢冷卻，以消除鍛件的殘余應力。

(2)機械加工工藝設計

銑［1］:①單邊留5 mm，粗銑B基準面達Ra6.3;②以B基準面為基準，找正工件，留5 mm量，粗銑C基面，達Ra6.3;③以B面、C面找正在0.06 mm 內，銑3 510×105×41面至3 520×115×51，達Ra6.3。

鏜:在一端105×41端面上鉆、攻一個M16×40的吊裝螺紋孔，(熱處理用)。

熱處理［2］:將工件懸掛在爐內，進行正火處理［1］。目的是提高硬度，改善切削性能，細化組織。消除殘余內應力。

銑:①以C面為基準，調平或墊實工件，B面找正，留1.5 mm余量。半精銑41上面，105左面達Ra6.3;②以已加工完的41上面為基準，105左面拉表找正在0.06 mm內，留1.5mm余量。半精銑B、C基準面。保持41 mm×105 mm尺寸為44 mm×108 mm，分別銑3 510兩面至3513。

磨［1］:①以 C 面為基準，B 面拉表找正在 0.06 mm內，留1mm余量，半精磨41上平面、105左面，達Ra3.2。保證B、C面垂直在0.05 mm內;②以已加工面為基準，找正，磨C、B面達Ra3.2。保持41×105為 105×43，平行度、垂直度達 0.05 mm 內。

熱處理:將工件懸掛在爐內，加熱到580°～610°進行高溫時效［1］，保溫4～5 h，自然冷卻。目的是進一步消除殘余內應力，減少變形。

磨:①以C面為基準，B面拉表找正在0.06 mm內，單邊留0.6 mm余量，半精磨41上平面，105左面達Ra1.6;②以已加工面為基準找正在0.4 mm內，半精磨 B、C 基面。保持 41×105為 106.×42.，Ra1.6。

鏜:以C面為基準，B面拉表找正在0.04mm/全長內，夾緊工件，半精銑、精銑3100兩端面，粗糙度達Ra1.6 以下。

熱處理:將工件懸掛在爐內，加熱到380°～400°進行低溫時效［1］，保溫7～8 h，自然冷卻。目的是進一步消除殘余內應力，減少變形。

磨:①首先將磨床工作臺半精磨在0.01 mm內，并用水平儀檢測達要求;②以C面為基準，B面拉表找正在0.06 mm內。單邊留0.15 mm余量，精磨41上平面，105左面達Ra1.6;③以已加工面為基準拉表找正在0.04 mm以內，精磨B、C基準面達Ra1.6。保持105±0.05×41±0.05為105.3±0.05×41.2±0.05。保持平行度及垂直度達圖紙要求。

檢:用平臺及彎尺檢查四面0.04 mm塞尺不入，垂直度達0.02 mm。

鏜:①以C面為基準，B面拉表找正在0.04 mm/全長內，夾緊，精銑3 510兩端面至尺寸達要求;②以B面為基準，C面拉表找正在0.04 mm/全長，跑坐標分別鉆、鉸34-φ11.5/φ18.5H7 孔，保證位置精度達要求。

鉗:用油石打磨平各部毛刺，并清洗干凈各部。

檢:用平尺檢四周各面0.04 mm塞尺不入。

熱處理:淡化處理，提高表面硬度和耐磨性。

磨:采用無火花磨削［1］。①將磨床工作臺精磨在0.01 mm內，檢測達要求;②以C面為基準，精磨C基準達要求;③以C面為基準，精磨C面至尺寸達要求;④以105±0.02左面為基準，保證尺寸C面垂直，精磨B面至尺寸，達要求;⑤以B面為基準保證對C面垂直，精磨105±0.02左面至尺寸、達要求。⑥檢測各項并做好記錄。

4 結語

按照我們設計的流程和步驟，我們先期加工了四件，經檢驗完全達到圖紙要求，裝配后一次交檢合格。解決了公司生產難題，按期完成了公司交給的任務，保證了生產周期，并為分廠節(jié)約了60%的資金，受到英國客戶的好評。目前已完成該導軌20件，未發(fā)現(xiàn)質量問題。實踐證明了我們設計的工藝流程及方法切實可行，徹底解決了加工中的技術問題，使產品質量得到了保障。

［1］ 王先奎.機械工藝手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2007.

［2］ 鄭明新.工程材料［M］.北京:清華大學出版社，1984.