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摘要:主要介紹了長軸套的材料選擇及加工工藝，并對部分工序的作用進行了較為細致地分析。通過理論分析提出對工序進行調整，并經過批量試驗的驗證，達到了提高效率提升質量的目的。

關鍵詞:正火;工序調整;質量;效率

1概述

一種長軸套零件作為化纖紡絲設備的核心關鍵零部件，是一種長徑比大(10∶1)、壁薄的軸套類零件，加工精度高、難度大、效率低、質量穩定性差，制約著化纖紡絲設備的裝配進度和整機質量。從使用角度看，其使用轉速高，線速度可達到3500m/s，對動平衡要求苛刻。從加工制造看，其加工工序長、尺寸精度要求高、熱處理次數多、內孔加工深、動平衡一次合格率低、生產組織難度大等特點。在客戶需求個性化，交期短促化，競爭激烈化的前提下，企業必須提高效率，降低成本，保證交貨，方能滿足客戶要求，實現穩健有序發展。因此必須對該長軸套加工工藝進行改進和完善，支撐企業發展。

2長軸套材料

長軸套材料選用40Cr，為常規中碳合金結構鋼，性價比高，是機械制造業使用最廣泛的鋼之一。40Cr調質處理后具有良好的綜合力學性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性。鋼的淬透性良好，水淬時可淬透到Ф28～60mm，油淬時可淬透到Ф15～40mm。切削性能好。

3長軸套原工藝路線

3．1工藝路線

正火→粗車外圓→深孔鉆預打兩端孔及小孔→調質→一次粗車兩端孔→一次去應力→二次粗車兩端孔及小孔→二次去應力→精車外圓→半精車兩端孔及小孔→粗磨外圓→鉗工打孔→精車兩端孔及小孔→精磨外圓→精磨里孔→電鍍。

3．2部分工藝作用分析

3．2．1正火正火是熱處理“四把火”之一，正火，又稱常化，是將工件加熱至Ac3(Ac是指加熱時自由鐵素體全部轉變為奧氏體的終了溫度，一般在727℃～912℃)或Acm(Acm是實際加熱中過共析鋼完全奧氏體化的臨界溫度線)以上30℃～50℃，保溫一段時間后，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風冷卻的金屬熱處理工藝。其目的是在于使晶粒細化和碳化物分布均勻化。正火與退火的不同點是正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細一些，其機械性能也有所提高。正火的主要應用范圍有:1)用于低碳鋼，正火后硬度略高于退火，韌性也較好，可作為切削加工的預處理。2)用于中碳鋼，可代替調質處理(淬火+高溫回火)作為最后熱處理，也可作為用感應加熱方法進行表面淬火前的預備處理。3)用于工具鋼、軸承鋼、滲碳鋼等，可以消降或抑制網狀碳化物的形成，從而得到球化退火所需的良好組織。4)用于鑄鋼件，可以細化鑄態組織，可以改善切削加工性能。5)用于大型鍛件，可作為最后熱處理，從而避免淬火時較大的開裂傾向。6)用于球墨鑄鐵，使硬度、強度、耐磨性得到提高，如用于制造汽車、拖拉機、柴油機的曲軸、連桿等重要零件。長軸套加工的正火工藝主要是改善切削性能。

3．2．2調質調質處理是淬火后高溫回火的熱處理方法。目的是使工件具有良好的綜合機械性能。高溫回火是指在500℃～650℃之間進行回火。淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)以上溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等溫)進行馬氏體(或貝氏體)轉變的熱處理工藝。調質件大都在比較大的動載荷作用下工作，它們承受著拉伸、壓縮、彎曲、扭轉或剪切的作用，有的表面還具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等。

3．2．3去應力去應力退火是將工件加熱到Ac1以下的適當溫度，保溫一定時間后逐漸緩慢冷卻的工藝方法。其目的是為了去除由于機械加工、變形加工、鑄造、鍛造、熱處理以及焊接后等產生的殘余應力。長套的去應力主要是去除加工應力，兼顧調質未去完全的應力，保證零件最終精度。

3．2．4粗精車外圓內孔粗車目的主要是去除切削余量。半精車是進一步減少精車時的切削量，防止精車量多大引起零件的變形，在精密零件加工時常用。精車是保證產品的尺寸公差、行位公差表面粗糙度的相應要求，主要是達到零件的全部尺寸和技術要求。經過進一步優化余量分配，既保證效率，又保證精車時的要求，最終達到最終尺寸精度要求。

4長軸套改進后工藝路線

4．1工藝路線

粗車外圓→調質→深孔鉆預打兩端孔及小孔→一次粗車兩端孔→一次去應力→二次粗車兩端孔及小孔→二次去應力→精車外圓→半精車兩端孔及小孔→粗磨外圓→鉗工打孔→精車兩端孔及小孔→精磨外圓架子口→精磨里孔→電鍍。

4．2改進理由

4．2．1取消正火工藝由于正火工藝在長套加工過程中能改善切削性能，正火后僅僅一道粗車外圓加工，去除氧化皮進行調質處理，調質處理本身就改善了材料的切削性能，又結合前期其他短長套實踐來看，綜合40Cr鋼材的切削性能來分析，取消切削性能，減少加工工序，降低成本。

4．2．2調整調質與深孔鉆預打兩端孔及小孔由于調質的目的是改善零件的綜合力學性能，通過試驗數據查詢手冊40Cr的淬透性可以達到長軸套最終整體要求，同時熱處理工序以爐為單位生產，批量生產性價比高。通過調整順序，保證了熱處理工序的批量組織，后續盡量封閉到機加工環節，便于實行單件流生產，保證零件出產的整體效率。

4．2．3調整粗磨外圓為粗磨外圓架子口粗磨外圓的目的是為了保證精加工的基準精度，由于后續有精磨外圓工藝，在保證精磨后粗糙度要求的前提下，只磨外圓架子口一段作為精加工基準，基準精度不變。減少磨削時間，提高生產效率。

4．2．4各工序間的余量分配調整基于粗精車外圓內孔加工的作用是去除切削余量的思考，通過對原工藝各工序加工余量的優化分配，在粗加工環節盡可能提高切削速度和切削量，把去除加工余量大部分工作控制在粗加工半精加工環節，同時適當改變去應力時間保證應力消除，在精加工環節保證幾何尺寸。

5改進效果

以上改進都經過了小批量試驗驗證。在驗證沒有問題后，進行了推廣固化，效果如下。1)質量提升。動平衡后一次合格率由改進前的10%左右(某項目160根)，穩定在30%以上(600根某項目)，高的可以達到50%(600根某項目)。動平衡后的返修。改進前，整體精車里孔減重修與不平衡處拉槽減重修的數量比為1∶2;改進后，整體精車里孔減重修與不平衡處拉槽減重修的數量比為1∶5。其中不平衡量8g以上為整體精車里孔減重修，不平衡量4～8g為拉槽減重修。2)效率提升。通過改進，減少了現場等待，保證工序平衡，尤其是瓶頸工序得以解放，同時對切削參數進行了優化，同等條件下，效率提升了100%左右。

6結語

1)正火工藝的取消并沒有影響長套的切削性能。2)調質順序的改變沒有對產品的質量產生影響。3)車工工序主要作用是去除加工余量，特別是在粗加工階段，這也對于其他工種切削余量的優化分配提供支撐。4)在充分的理論分析下作出對工序進行調整，經過嚴謹的科學試驗驗證了可行性，達到了提質增效的目的。

參考文獻:

［1］成先大．機械設計手冊［M］．北京:化學工業出版社，1997．

［2］王先奎．機械加工工藝手冊［M］．北京:機械工業出版社，2009．

［3］中國機械工程學會熱處理學會．熱處理手冊［M］．北京:機械工業出版社，2008．63

作者：張軻 單位：北京中麗制機工程技術有限公司