范聯(lián)甫

摘 要：通過對有一定代表性和特殊性的加工實例-C型軸的加工工藝路線進(jìn)行分析，以實測數(shù)據(jù)為依據(jù)，凸顯了時效等常規(guī)工藝手段在精密、易變形零件加工中的重要作用，同時，也佐證了模擬實驗等輔助工藝手段在日常加工中的重要地位，為同類零件加工提供寶貴經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：變形；時效；模擬實驗

隨著技改的一步步推進(jìn)，國內(nèi)各大型企業(yè)設(shè)備更新?lián)Q代日趨完成，越來越多的高精尖設(shè)備在日常生產(chǎn)中擔(dān)起了重任。很多以前極難達(dá)到的精度要求，比如≤0.02mm的尺寸精度要求、鏡面光潔度等，現(xiàn)在有了高精尖設(shè)備的保障，用常規(guī)的工藝手段就可滿足。但還有極少數(shù)類型的零件，因為結(jié)構(gòu)特殊，加工過程中容易變形，即便是用最先進(jìn)的設(shè)備加工，也不容易控制尺寸精度。其中，C型件無疑是最具代表性的零件。下面，就C型件的加工工藝談幾點看法。（需要特別說明的是，下文中的加工數(shù)據(jù)均是實際加工所得實測數(shù)據(jù)）

以右圖所示C型軸為例。

先從右圖對C型軸的工藝特性進(jìn)行簡單分析。首先，零件尺寸較大，開口深且寬，極容易因為應(yīng)力釋放產(chǎn)生收口變形；其次，該零件尺寸精度要求較高；最后，根據(jù)設(shè)計要求，該軸裝配后要進(jìn)行負(fù)重旋轉(zhuǎn)，極易在安裝后產(chǎn)生再次變形，影響使用。通過工藝分析我們知道，對于這個零件，加工難度在于加工中的變形和裝配后的變形控制。

怎樣控制加工中的變形呢？我們當(dāng)然不能改變加工中內(nèi)應(yīng)力的自然釋放，但我們可以通過工藝手段疏導(dǎo)并控制它。C型軸采用的是鑄造毛坯（灰鑄鐵），為了讓鑄造毛坯內(nèi)應(yīng)力充分釋放出來，加工前我們對毛坯進(jìn)行了長時間的自然時效，可以說，自然時效的“疏導(dǎo)”結(jié)果是顯著的，三件坯料的開口收了1.5～2mm不等。當(dāng)然，為了改善鑄件切削加工性能，粗加工前對零件進(jìn)行退火也是必要的。退火后，開始對零件進(jìn)行粗加工，粗加工其實非常考驗工藝人員對零件變形程度的預(yù)估能力，對于這種極易變形的零件，粗加工后單邊預(yù)留加工余量不應(yīng)少于1mm。此外，為了防止切削軸向壓力引起零件變形，設(shè)計了專用支撐塊來撐住零件開口。雖然支撐塊可以抵消切削壓力，但不能阻止內(nèi)應(yīng)力釋放，零件后續(xù)仍然會變形收口。消除切削加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力還是應(yīng)該“疏導(dǎo)”，對零件進(jìn)行時效處理，必須要提醒的一點是，最好是讓零件采用安裝位進(jìn)行時效處理，以便應(yīng)力得到徹底的釋放。粗加工以后，為了盡量消除零件內(nèi)部的變形因素，還要進(jìn)行半精加工，半精加工后單邊留加工余量0.5mm，加工方法同粗加工，加工完畢后仍然要進(jìn)行時效。在經(jīng)過粗加工、半精加工后，變形一次比一次小，這說明零件在加工過程中，內(nèi)應(yīng)力得到了比較充分的釋放。接下來，應(yīng)該進(jìn)行最關(guān)鍵的精加工。一般的精加工，所有尺寸都應(yīng)加工到位，但是對于這個零件，必須還要考慮一點，就是零件安裝后要負(fù)重旋轉(zhuǎn)，因此，對于零件安裝后還存在形變的尺寸235±0.05，精加工不能到位，要預(yù)留0.3mm的單邊余量。精加工的加工方式仍然同粗加工、半精加工一樣，而且仍然要進(jìn)行時效，但經(jīng)過這次時效后，變形已經(jīng)非常細(xì)微了。

由于零件的特殊性，我們在精加工后仍然預(yù)留了單邊0.3mm加工余量，意在抵消安裝后的變形。但是，怎樣控制安裝后的變形呢？最直接、最有效的方法當(dāng)然是模擬實驗。根據(jù)設(shè)計提供的數(shù)據(jù)，模擬了零件安裝后的負(fù)重和旋轉(zhuǎn)次數(shù)，讓零件在模擬工作條件下進(jìn)行充分的變形，再對零件進(jìn)行最后的加工，加工方法同前。在經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工及模擬實驗后加工前后共計四次加工后，C型軸的各項特性均達(dá)到了設(shè)計圖紙要求，并且在交付使用后，質(zhì)量跟蹤數(shù)據(jù)表明，C型軸各項特性在使用中仍然能保持穩(wěn)定。

現(xiàn)在，對C型軸加工過程進(jìn)行一下梳理。C型軸加工難點在于變形，而采取的工藝路線為粗加工→半精加工→精加工→模擬試驗后加工，前三次加工均預(yù)留加工余量并時效。通過實際加工可以看出，多次加工并時效可以有效釋放零件加工產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，預(yù)留加工余量可以抵消變形量。由此，對于易變形、精度較高的零件，增加加工次數(shù)、安排時效工序是很實用的工藝手段，具體工藝路線可以根據(jù)具體零件來定，但工藝思路是一樣的，同時，應(yīng)該考慮零件使用要求，把各種可能影響零件特性的因素考慮在內(nèi)，這樣，可以極大地降低零件的返修率，控制加工成本。

在“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的大背景下，工藝技術(shù)日新月異，一些陳舊的工藝手段已經(jīng)退出舞臺，但是，很多好的工藝手段我們應(yīng)該沿用下來，并推陳出新、發(fā)揚(yáng)光大。

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