錐形支撐塊加工工藝

某套裝置為達(dá)到安裝調(diào)試和使用要求，從設(shè)計(jì)上遵循“一擱準(zhǔn)”的理念，需要達(dá)到在安裝調(diào)試的時(shí)候，相配合零件之間依靠線接觸定位精確，不需要再花大量的時(shí)間和人力去調(diào)試。為了滿足制造和使用時(shí)的“一擱準(zhǔn)”，就要求在單個(gè)零件的加工制造過(guò)程中，從選材、熱處理、加工精度再到檢測(cè)手段等都必須進(jìn)行優(yōu)化。1.零件加工要求如圖1所示錐形支撐塊零件，圓錐面Sφ40mm是主要的裝配定位面，再通過(guò)兩個(gè)相互垂直的A、B面安裝到設(shè)備的支撐架上。圓錐形面需要非常高的精度，表面粗糙度值達(dá)到Ra=0.4μm，且理論中心相對(duì)于各面距離的誤差要嚴(yán)格控制在±0.01mm，才能滿足“一擱準(zhǔn)”的要求。另外，該設(shè)備長(zhǎng)期使用還有工作穩(wěn)定性的要求。圖1錐形支撐塊零件2.零件結(jié)構(gòu)分析該零件材料為不銹鋼9Cr18，表面看上去結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，呈L形，帶一圓錐形孔。但是精度要求比較高，理論中心到基準(zhǔn)面的距離只有0.02mm的公差范圍，A、B安裝面垂直度要求≤0.03mm；同時(shí)硬度要求很高，為55～59HRC，需要進(jìn)行熱處理淬火；錐形孔內(nèi)表面的表面粗糙度值需達(dá)到Ra=0.4μm，錐孔底部是一沉臺(tái)，沉臺(tái)里有一M5螺紋孔。這些要素單獨(dú)出現(xiàn)在某些零件上時(shí)，加工制造不會(huì)有太大問(wèn)題，但是當(dāng)這些要素集中在同一個(gè)零件上時(shí)，對(duì)工藝安排就有很大的挑戰(zhàn)。3.工藝流程的確定根據(jù)分析，錐形支撐塊集合了材料難加工、熱處理硬度高和加工精度高等專業(yè)技術(shù)難題，前后工序多且順序性較強(qiáng)，對(duì)產(chǎn)品整體制造質(zhì)量和生產(chǎn)成本的控制關(guān)聯(lián)很大，因此，選用什么樣的毛坯、各工序留多少加工余量以及如何合理安排工序顯得十分重要。經(jīng)分析，確定錐形支撐塊的加工工藝流程為：采購(gòu)棒料→下料→粗加工→半精加工→熱處理淬火→（酸洗→）半精磨A、B面→精車錐孔→精磨A、B面→研磨→拋光→交檢。熱處理后增加酸洗是因?yàn)殄F孔底部M5螺紋孔在熱處理后硬度太高，無(wú)法攻螺紋，只能放在淬火前進(jìn)行，淬火后螺紋表面有黑皮，需要通過(guò)酸洗去除，必要時(shí)再手工修理螺紋。4.

坯料的選擇由于該零件在工作時(shí)主要由錐孔與相配件線接觸受壓力作用，需要防止長(zhǎng)期工作造成變形失效，才能滿足設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定性要求。鑒于硬度55～59HRC的要求，需在淬火前對(duì)材料進(jìn)行正火，細(xì)化晶粒結(jié)構(gòu)，以減少材料本身的內(nèi)應(yīng)力。因此，選擇坯料的處理方式為：下料→鍛造→正火。毛坯形狀最好為整體塊狀，一是可以減少開(kāi)模費(fèi)用，二是可以減小“L”直角處的應(yīng)力集中。5.

熱處理（1）熱處理方法9Cr18為高碳高鉻馬氏體型不銹鋼，該鋼的熱處理一般采用淬火+低溫回火的方式，熱處理后具有高硬度、高耐磨和耐腐蝕性能。該材料熱處理時(shí)容易形成不均勻的碳化物偏析而影響使用壽命，所以必須嚴(yán)格控制熱加工工藝，注意適當(dāng)?shù)募庸け?。淬火溫度設(shè)定為1050℃，冷卻方式為油冷；回火溫度為200℃，硬度58HRC。也可以采用真空淬火的方式，但在熱處理溫度相同時(shí)，真空淬火的馬氏體不銹鋼的晶粒度比普通電爐加熱淬火的晶粒度大一級(jí)，這與真空加熱時(shí)的除氣作用除去了鋼中阻止晶粒長(zhǎng)大的氣體雜質(zhì)和氣體化合物有關(guān)，對(duì)材料沖擊韌性并無(wú)顯著影響。9Cr18鋼真空淬火技術(shù)參數(shù)如表1所示。兩種淬火方式無(wú)論選用哪一種，都要進(jìn)行充分回火。所采用的設(shè)備均配備可靠的測(cè)溫、控溫系統(tǒng)，控溫精度較高，并能自動(dòng)記錄熱處理過(guò)程工藝參數(shù)。淬火介質(zhì)油或者氮?dú)庑枧鋫溲h(huán)冷卻系統(tǒng)，保證介質(zhì)溫度控制在工藝要求范圍內(nèi)。（2）熱處理的后處理錐形支撐塊整體淬火后的后處理按照整體淬火方式的不同，分為兩種情況。如果采用的是油淬火，則需進(jìn)行噴砂和酸洗處理，將表面的氧化黑皮去除干凈；如果采用的是真空淬火，因表面不會(huì)有大量氧化黑皮存在，則可以免除后處理工序。6.

機(jī)械加工工藝由于錐形支撐塊尺寸精度、形位精度要求非常高，所以機(jī)械加工也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要條件。（1）粗銑按照常規(guī)零件的加工，粗加工一般不是很重要，但因該零件有硬度55～59HRC的要求，在粗加工、半精銑后需要進(jìn)行淬火處理，同時(shí)要磨工件的兩個(gè)垂直面，錐面需要拋光，留精加工量0.2～0.3mm。此外，因表面粗糙度值要求為Ra=1.6μm的兩個(gè)垂直面淬火后，在精車錐孔之前要半精磨作為精車定位基準(zhǔn)，需要留余量0.1～0.2mm。為達(dá)到理論球心相對(duì)于各面距離的誤差控制在±0.01mm的要求，還需要留精磨量0.1～0.2mm。精磨時(shí)需要分別用65mm尺寸的上端面與60mm尺寸的右側(cè)面來(lái)定位，定位面需要精磨后才能作為定位基準(zhǔn)，應(yīng)留磨量0.2mm。最終確定粗銑留余量為：表面粗糙度值為Ra=1.6μm的兩個(gè)垂直面分別留精加工量0.4mm，與之平行的面分別留精加工量0.2mm，錐孔內(nèi)留精加工量0.2～0.3mm。（2）精車拋光淬火后硬度高，給精加工各面留的余量都比較小，在精車錐孔時(shí)，工件的找正是一個(gè)比較關(guān)鍵的步驟，錐面找正≤0.1mm才能保證各面的余量分配均勻。我們?cè)O(shè)計(jì)出一套實(shí)用的工裝，如圖2所示。通過(guò)工裝來(lái)提高找正效率的同時(shí)，也保證了各面余量分配的均勻。工裝端面與A基準(zhǔn)面定位，通過(guò)工件錐孔中央M5小螺孔與工裝上的銷子來(lái)確定中心，再將工件壓緊在工裝上，另一端為圓柱形，方便自定心卡盤夾緊，實(shí)現(xiàn)了快速裝夾和找正。精車錐孔后表面粗糙度值達(dá)不到Ra=0.4μm的要求，還要進(jìn)行研磨拋光。研磨可在車床上進(jìn)行，但必須采取可靠的防護(hù)來(lái)保證安全。最后由鉗工手動(dòng)拋光至Ra=0.4μm。圖2工裝7.結(jié)語(yǔ)在錐形支撐塊的加工制造過(guò)程中，由于我們進(jìn)行了工