磁電機(jī)軸套加工工藝研究

李賀

摘 要：常用的磁電機(jī)軸套加工工藝有兩種，一種是精鑄成形加工工藝，另一種是擺輾成形加工工藝。這兩種工藝不僅可以減少原材料的浪費(fèi)，提高其利用率，而且可以簡(jiǎn)化加工流程，提高生產(chǎn)效率，是今后磁電機(jī)軸套加工的發(fā)展趨向。

關(guān)鍵詞：精鑄成形；擺輾成形；軸套

軸套是放置在軸與承托之間起保護(hù)或定位作用的零件，是組成磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的重要部件，其加工的精良程度既關(guān)系到磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的品質(zhì)，又影響著磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)率。因此，磁電機(jī)軸套加工工藝的研究成為磁電機(jī)轉(zhuǎn)子生產(chǎn)中的研究重點(diǎn)。

1 舊的加工工藝的弊端

舊的加工工藝流程主要包括：鍛坯-熱處理-粗車加工-精車加工-拉鍵。流程相對(duì)比較復(fù)雜，僅車加工就有五道工序。舊的加工工藝的重復(fù)裝夾加工方式降低了產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)效率，影響了原材料的利用率，使其生產(chǎn)成本不能得到很好的控制。綜上所述，舊的加工工藝存在著工藝繁瑣、原材料利用率低、產(chǎn)品不精、生產(chǎn)成本較高、經(jīng)濟(jì)效益較差等弊端。因此，舊的加工工藝被新型加工工藝所代替。

2 精鑄成形加工工藝探究

2.1 精鑄成形工藝簡(jiǎn)介

精鑄成形工藝即精密鑄造成型工藝，又稱熔模精密鑄造，與原工藝不同的是其包含以下幾道工序：鑄坯、正火處理、拋丸處理、后序加工。

鑄坯的工藝分析：使用45號(hào)鋼為原材料，運(yùn)用失蠟鑄造工藝，鑄造而成。要求D25外圓、4.5×45°倒角，精鑄成型后不用繼續(xù)加工，只需在精加工的地方留1毫米的車削加工余量即可。

正火處理的工藝分析：正火處理后可減少或消除鑄造應(yīng)力，協(xié)調(diào)整體金屬組織的結(jié)構(gòu)框架，提高切削性能，改善其強(qiáng)度及穩(wěn)定性，達(dá)到技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)。

拋丸處理的工藝分析：拋丸處理不僅可以徹底清理工件表面存在的雜質(zhì)及氧化物，提高其表面的光滑度，而且可以進(jìn)一步消除其內(nèi)部應(yīng)力。正火處理和拋丸處理對(duì)于整個(gè)工藝意義重大，其有效的改善了后面加工的條件，不可以簡(jiǎn)化或缺少，必須嚴(yán)格掌握操作工藝流程。

精密鑄造的車加工要求標(biāo)準(zhǔn)較高，值得注意的是，鑄造毛坯時(shí)容易出現(xiàn)大量氣孔，對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)非常不利，鑄造廠應(yīng)探索并嘗試改進(jìn)，選擇合適的澆口位置，減少不良產(chǎn)品。車加工時(shí)使用的專用夾具應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求的精度，使用時(shí)需保持專用夾具潔凈，工件安裝要求到位，防止造成飛件事故，影響加工的精度。剩余的加工工序與原工藝基本相同，此處不再詳細(xì)介紹。

2.2 精鑄成形工藝優(yōu)點(diǎn)

精鑄成型工藝流程簡(jiǎn)化，工藝水平得到提高。該工藝將原工藝的5道工序簡(jiǎn)化到2道工序，原來(lái)的24個(gè)工步也簡(jiǎn)化到14個(gè)工步。專用夾具的使用不僅使工作定位更加精確，加工更加精良，而且改善了粗糙度，提高了合格率。

安全性得到提高。原工藝的毛坯比較粗糙且切削力大，普通三爪夾盤(pán)難以?shī)A牢導(dǎo)致飛件現(xiàn)象。改進(jìn)后的工藝毛坯精良且切削力小，容易加持，專用夾具的使用增強(qiáng)其牢固性，保證生產(chǎn)過(guò)程的安全可靠。

減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。專用夾具操作簡(jiǎn)單方便，省時(shí)省力，減輕工作人員負(fù)擔(dān)。

經(jīng)濟(jì)效益高。精鑄毛坯采購(gòu)單價(jià)比鍛坯低，省去的工序及工步提高其經(jīng)濟(jì)效益。改良后的工藝減少了機(jī)械磨損，節(jié)約了大量的輔助材料，如刀片、零件等，從原料上減少浪費(fèi)，增加經(jīng)濟(jì)效益。

生產(chǎn)效率及社會(huì)效益得到提高。原工藝繁瑣復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。改良后的工藝生產(chǎn)效率是原來(lái)的幾倍，生產(chǎn)效率大大提高。原材料利用率高，節(jié)約大量鋼材，社會(huì)效益顯著。

3 擺輾成形加工工藝探究

3.1 擺輾成形加工工藝簡(jiǎn)介

擺動(dòng)輾壓簡(jiǎn)稱擺輾，是一種以壓力原理設(shè)計(jì)的新型加工工藝。其利用擺頭對(duì)坯件進(jìn)行局部加載，要求擺頭的形狀與零件形狀相近，經(jīng)過(guò)擺頭加載后的坯件發(fā)生連續(xù)不均勻非對(duì)稱性變形，使其精度和表面性質(zhì)具有相對(duì)較低的屈服值和良好的可塑性，適用于在退火狀態(tài)下的材料加工。此加工工藝適合加工帶桿的薄法蘭零件，其工藝流程為：軟化退火-制坯-坯件的磷化皂化處理-擺輾成形-后序加工。

材料的軟化退火工藝分析：擺輾成形件的強(qiáng)度、硬度都有所提高，因此，其材料由45號(hào)鋼改為35號(hào)鋼，其性能也可達(dá)到45號(hào)鋼的調(diào)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，不需后續(xù)熱處理。擺輾成形所需零件要求嚴(yán)格，一般為鋼材內(nèi)部組織及非金屬雜質(zhì)分布均勻的熱軋材、冷拉材，以確保其符合塑性變形標(biāo)準(zhǔn)。毛坯的軟化退火工序非常重要，主要目的是減少毛坯的變形抗力，增加材料的可塑性。坯料在軟化退火過(guò)程中晶粒細(xì)化，其硬化性能得以改善，增強(qiáng)了延展性，更利于擺輾成形。軟化退火操作過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格遵守工藝要求，避免出現(xiàn)充型不滿、圓盤(pán)外側(cè)開(kāi)裂等缺陷，軟化退火的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)。

制坯工藝分析：坯件的尺寸要求嚴(yán)謹(jǐn)，輪盤(pán)部分鐓粗時(shí)的高徑比（高度與直徑的比值）必須在允許值內(nèi)，不能過(guò)大或過(guò)小。高徑比過(guò)大使坯料中心偏移導(dǎo)致法蘭盤(pán)不圓。高徑比過(guò)小，軸套桿布尺寸小于坯件直徑，導(dǎo)致坯料在凹模上無(wú)法定位，而且，軸套桿部被擠壓成形時(shí)金屬流動(dòng)的阻力不斷增大，無(wú)法充滿。綜合考慮各種因素，一般帶有內(nèi)圓孔圓柱體坯料的凹模比直徑大0.1mm-0.2mm，有利于定位。

磷化、皂化處理工藝分析：磷化、皂化處理是延長(zhǎng)模具使用壽命的一種處理方法。因?yàn)檩S套的輪盤(pán)上下兩層表面均與擺頭及凹模相互接觸，在擺輾變形時(shí)受很大的摩擦力作用，而軸套桿部在擠壓成形時(shí)也受摩擦力的作用，在成形后，桿部外表面與凹模緊貼。因此，為增加材料和模具之間的潤(rùn)滑度，有利于材料塑性變形，避免或減少材料與模具直接接觸，在坯料表面形成一層磷酸鹽薄膜，在擺輾時(shí)隨坯件一起發(fā)生變形。

擺輾成形工藝分析：磁電機(jī)軸套是軸對(duì)稱零件，因此擺頭運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形軌跡。擺輾時(shí)，將擺角調(diào)大，使擺頭和工件的接觸面積變小，利于金屬發(fā)生形變，縮短成形時(shí)間，達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。需要注意的是，若擺角過(guò)大，機(jī)身和導(dǎo)軌所承受的力就會(huì)增大，影響產(chǎn)品的精度。在生產(chǎn)實(shí)踐中，擺角的度數(shù)一般為2°。

后序加工與原工藝基本相同。在生產(chǎn)過(guò)程中需要注意：軟化退火過(guò)程必須進(jìn)行充分，保證坯料組織內(nèi)部材料均勻，否則會(huì)因金屬流動(dòng)不一致導(dǎo)致擺輾件法蘭偏心；凹模軸芯上端與坯件間空隙不宜過(guò)大，坯件預(yù)制孔不能過(guò)深，預(yù)制孔過(guò)深可導(dǎo)致錐孔產(chǎn)生裂隙。

3.2 擺輾成形加工工藝的優(yōu)點(diǎn)

省力。平均單位壓力與接觸面積的乘積可確定鍛壓時(shí)變形力的大小，由于擺輾加工是一個(gè)連續(xù)的局部形變過(guò)程，接觸面積比一般鍛造接觸面積小的多，接觸面積小，則塑性區(qū)的相對(duì)厚度變大，應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)與變形抗力變小。除此之外，模具與工件之間的運(yùn)動(dòng)形式為滾動(dòng)，摩擦系數(shù)較小，減少了塑性流動(dòng)阻力。

精度高。擺輾過(guò)程中的加工強(qiáng)化使鍛件毛坯均勻變形，金屬纖維運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，不僅增強(qiáng)了產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，而且改善了產(chǎn)品的加工精度及表面質(zhì)量。

加工外形復(fù)雜的零件。一些鍛件局部較薄，難于加工，擺輾成形適用于此類鍛件，擴(kuò)大了加工范圍。

減少耗能。運(yùn)用冷擺輾成形工藝，省去加熱設(shè)備及相關(guān)的能源消耗，綠色環(huán)保。

工作環(huán)境良好。生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)沖擊，振動(dòng)及噪聲較小，無(wú)環(huán)境污染，為工人創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。

既可以單機(jī)生產(chǎn)又可以組線生產(chǎn)，生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，節(jié)省人力。

4 結(jié)束語(yǔ)

精鑄成形與擺輾成形兩種加工工藝以其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)替代了舊加工工藝，兩種工藝的原理不同，特點(diǎn)不同，對(duì)材料的要求也不同。相同的是生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)不允許出現(xiàn)失誤，對(duì)技術(shù)要求嚴(yán)格，企業(yè)可根據(jù)自身?xiàng)l件選擇加工工藝，權(quán)衡利弊，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]任小玲，夏華，胡亞民.磁電機(jī)軸套擺輾成形工藝分析[J].沖模技術(shù)，2004.

[2]盧志國(guó)，程培元.擺輾機(jī)機(jī)身有限元分析[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2007.endprint