王宏剛

[摘 要]我國(guó)毛坯制造的水平和質(zhì)量與德國(guó)、日本以及美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家還存在很大的差距。在我國(guó)，只有準(zhǔn)確把握工藝，才能降低制造不良的毛坯對(duì)機(jī)加工的影響。一套設(shè)計(jì)合理的夾具可以大大降低因?yàn)槊鞑涣级霈F(xiàn)的機(jī)加工缺陷。

[關(guān)鍵詞]毛坯制造不良；工藝設(shè)計(jì)；人才培養(yǎng)

[中圖分類(lèi)號(hào)]TG249.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

機(jī)械制造業(yè)作為工業(yè)之母，是所有制造業(yè)的基礎(chǔ)。它的健康發(fā)展關(guān)系到整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的安全運(yùn)行和國(guó)防安全。在機(jī)械制造中，90%零件都是從毛坯開(kāi)始加工。而我國(guó)毛坯制造的水平和質(zhì)量與德國(guó)、日本以及美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家還存在很大的差距。比如日本，鑄造的毛坯精度可以達(dá)到±0.2mm以內(nèi)，鍛造的毛坯精度可以達(dá)到±0.1mm，而粉末冶金等毛坯快速成型工藝能達(dá)到的精度可以更高。一個(gè)制造精良的毛坯可以為機(jī)加工提供很大的方便，首先，從工藝設(shè)計(jì)上，制造精良的毛坯可以簡(jiǎn)化工藝，減少工序數(shù)，甚至可以在機(jī)床上一道工序完成；再者，在設(shè)備選型上，可以選用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的設(shè)備，降低成本的投入；而且，在夾具設(shè)計(jì)上，可以降低夾具設(shè)計(jì)的難度，降低夾具的制造難度與成本。

1 中國(guó)國(guó)內(nèi)毛坯現(xiàn)狀

在我國(guó)，毛坯的精度一般在±0.5mm、±1mm左右。在生產(chǎn)實(shí)際中，一些制造不良的毛坯甚至毫無(wú)精度可言。這就為下道工序的加工帶來(lái)了很大的困難，大大增加了零件的廢品率，從而需要購(gòu)買(mǎi)精度更高、切削力更大的設(shè)備來(lái)達(dá)到零件的加工節(jié)拍及精度要求。設(shè)備成本的增加，對(duì)于那些中小企業(yè)無(wú)疑是不可承受的負(fù)擔(dān)。

同樣在我國(guó)，零件毛坯的材料同樣是制約我國(guó)毛坯制造水平的關(guān)鍵因素。我國(guó)的毛坯的材料還停留在傳統(tǒng)材料上，包括HT150、HT200、HT250、QT350、QT450和粉末冶金的銅基材料等，這些材料對(duì)毛坯成型時(shí)溫度的把握，孕育劑添加的順序和時(shí)機(jī)的把握要求都很高。這就容易導(dǎo)致上述毛坯的精度超差，毛坯的強(qiáng)度不夠。尤其是毛坯的強(qiáng)度，在實(shí)際生產(chǎn)中，因?yàn)槊鲝?qiáng)度不夠從而導(dǎo)致零件制造不良的個(gè)案非常多，像傳統(tǒng)撥叉類(lèi)零件、支架類(lèi)零件和薄壁類(lèi)零件。在毛坯強(qiáng)度不夠的情況下，在夾具壓緊狀態(tài)時(shí)很容易導(dǎo)致變形，這樣在加工完成，夾具放松后，被加工的特征往往因?yàn)榱慵?qiáng)度不夠，而被夾變形。這就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工藝的失敗。面對(duì)毛坯現(xiàn)狀，從毛坯成型工藝和材料上改進(jìn)顯得不太現(xiàn)實(shí)，首先是設(shè)備資金投入太大，再者就是周期太長(zhǎng)。所有只有對(duì)整個(gè)機(jī)加工的工藝準(zhǔn)確把握，才能把制造不良的毛坯對(duì)機(jī)加工的影響降到最低。

2 面對(duì)毛坯現(xiàn)狀，把握正確機(jī)加工工藝

零件毛坯的結(jié)構(gòu)大致分為軸類(lèi)、箱體類(lèi)和異型三種：

2.1 軸類(lèi)零件

軸類(lèi)一般為鍛件，材料一般為40Cr，對(duì)于簡(jiǎn)單的軸類(lèi)只要安排車(chē)床兩道工序，左右端兩序分別裝夾就可以完成整根軸的加工，但是對(duì)于精度要求較高，余量較多以及大型的軸類(lèi)，只要毛坯精度較差，傳統(tǒng)的工藝編排就很難勝任了，這就要在工藝編排中增加粗加工、半精加工，或者增加軸兩端的中心孔工序，這樣在軸的反復(fù)裝夾的過(guò)程中只要依靠中心孔定心，就可以大大增加零件在夾具中的定位精度，從而簡(jiǎn)化夾具的結(jié)構(gòu)，降低夾具制造成本，降低對(duì)設(shè)備的要求。

2.2 箱體類(lèi)零件

箱體類(lèi)零件一般為鑄件，材料一般為HT200，其最關(guān)鍵的尺寸無(wú)非是軸承孔的尺寸精度、形狀精度以及尺寸到安裝面的定位尺寸精度。箱體類(lèi)零件機(jī)加工最常見(jiàn)的缺陷就是軸承孔被壓橢圓以及安裝面被壓成曲面?？紤]到這種情況，一般對(duì)于那些易變形的薄壁類(lèi)箱體，可以安排粗、精加工分開(kāi)，粗加工可以使用大的壓緊力和大的切削用量，因?yàn)榇旨庸さ娜毕菘梢栽诰庸ぶ杏枰韵?。同時(shí)對(duì)于粗加工可以選用剛性強(qiáng)但是精度不高的機(jī)床，這樣既可以降低成本，同時(shí)在保證精度的情況下，大大提高零件加工效率。

2.3 異性類(lèi)零件

異性類(lèi)零件材料從黃銅、紫銅、不銹鋼等都用，材料的硬度、強(qiáng)度都不同。所以，安排機(jī)加工工藝時(shí)，不僅要從毛坯的強(qiáng)度和機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，還要從毛坯的材料以及刀具、切削力對(duì)毛坯的影響上綜合考慮，這樣才能編排出最合理的工藝。

3 夾具的合理設(shè)計(jì)

一套設(shè)計(jì)合理的夾具可以大大降低因?yàn)槊鞑涣级霈F(xiàn)的機(jī)加工缺陷，從而簡(jiǎn)化工藝，降低工藝編排難度。在發(fā)達(dá)國(guó)家，因?yàn)槊髻|(zhì)量好，只要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的六點(diǎn)定位夾具，就可以保證零件的準(zhǔn)確定位和足夠的壓緊力。這樣加工就會(huì)變得很容易。

但是，在我國(guó)的毛坯精度較差，傳統(tǒng)夾具的六點(diǎn)定位設(shè)計(jì)往往不能使毛坯在夾具中準(zhǔn)確定位，造成零件左右不對(duì)稱(chēng)，零件余量不一樣等缺陷，使下一工序的加工余量不均勻，造成震刀，刀具磨損加速，加工表面粗糙度不理想等加工缺陷。所以在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候，設(shè)計(jì)一些對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)可以很好地解決此問(wèn)題，從而降低對(duì)毛坯的要求。比如軸類(lèi)零件，傳統(tǒng)的夾具一般用兩軸端V型塊定位，再用齒輪安裝面等止面定軸向。然后，銑兩端，鉆中心孔作為第一道工序加工。但是由于毛坯的徑向尺寸跳動(dòng)較大，造成中心孔相對(duì)毛坯軸線的距離跳動(dòng)很大，這使得下道工序上車(chē)床粗車(chē)的時(shí)候切削余量不均勻，造成加工尺寸不穩(wěn)定和震刀，影響加工質(zhì)量。這時(shí)候，如果把傳統(tǒng)的V型定位機(jī)構(gòu)改成對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)，這樣可以使得每次裝夾時(shí)毛坯軸的重復(fù)定位誤差在0.05mm以內(nèi)，這樣在下一道工序粗車(chē)的時(shí)候，切削余量均勻，切削平穩(wěn)，刀具磨損減少，尺寸和粗糙度更容易達(dá)到。

4 機(jī)加工人才的培養(yǎng)

好的毛坯制造，好的工藝編排還有好的夾具設(shè)計(jì)都離不開(kāi)人才。人才的培養(yǎng)需要一個(gè)很漫長(zhǎng)的周期。一個(gè)頂尖的工藝師需要五年左右的現(xiàn)場(chǎng)操作經(jīng)驗(yàn)，十年左右的夾具和刀具的設(shè)計(jì)使用經(jīng)驗(yàn)，最后還要一個(gè)漫長(zhǎng)的各種零件的工藝積累。沒(méi)有二十年的潛心積累，就很難在機(jī)械的領(lǐng)域達(dá)到“隨心所欲”。總之，引用一句名言：“革命尚未成功，干機(jī)械的同志尚需努力”，現(xiàn)在的失敗，就是為明天的成功。在有限的時(shí)間中，把自己投身到實(shí)踐中，日積月累，才能最終取得成功，為國(guó)家貢獻(xiàn)自己的力量。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 朱耀祥，浦林祥.現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

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