悬挂螺栓加工工艺改进方法研究范文

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摘要：阐述了校企合作产品———悬挂螺栓的加工工艺过程，分析了产品的工装夹具开发和调试过程，针对零件加工过程中存在的问题，提出了相应的解决方法，并简要总结了零件质量检测的主要内容。

关键词：悬挂螺栓；工艺分析；产品加工

引言

悬挂螺栓属于圆柱类零件，圆柱类零件毛坯的锻造方法是模锻。模锻的优点包括尺寸较精准、产品粗糙度较好、加工余量较小、节约成本、可减少切削加工量、生产效率高、劳动强度低等。本文阐述的悬挂螺栓来自校企合作产品，根据图纸分析要求：首先，每个台阶公差范围都很小，比如准40mm的外圆公差只有0.016mm，一般的数控机床很难保证它的加工精度，所以本文选用CDCK-25斜导轨数控车床进行加工。其次，由于悬挂螺栓的长度较长，加工时会出现震刀现象，所以本文采用尾座顶尖加工。此外，产品粗糙度要求比较高，所以本文选用高转速加工，以确保在提高产品精度的同时，进一步提升产品的加工效率。

1产品工艺分析

悬挂螺栓是细长轴零件，加工精度比较高，只能选择高精度机床。根据产品的毛坯图来看，该产品加工余量比较大。因此，必须先用普通车床进行粗加工，然后用数控车进行精加工。

2加工工艺过程

在生产过程中，加工工艺过程是指与把原材料转变为产品直接相关的过程，包括毛坯制造、零件加工、热处理、质量检验和机器装配等。悬挂螺栓的加工工艺包括：（1）CK6140普通车床以C端面为基准，夹持A端工艺塔，B端面用顶尖支撑，一夹一顶找正后，精车D端面至工艺塔，控制总长为231.5mm。（2）半精车各台阶圆，保证准56.2mm（0.1/0）、准41.2mm（0.1/0）、准174mm（0/-0.5），根部控制2×20°。（3）保证准37.2mm（0.1/0）、准78mm（0/-0.5）、R6，保证准28.8mm（0.1/0）、准47mm（0/-0.5）、准25mm（0.3/0.2）、2-R1、2/20°、准9mm（-0.3/-0.4）、30°、C4，各部分倒角、去毛刺。（4）CDCK-25斜导轨数控车床以C端面为基准，夹持A端工艺塔，B端面用顶尖支撑（一夹一顶），找正后精车D端面至工艺塔，控制总长为231.5mm（0.5/-0.5）。（5）精车各台阶圆：保证准55mm（0.051/0.032）、准40mm（0.018/0.002）、准174mm（0.5/-0.5），根部尺寸见放大图。（6）保证准36mm（0.042/0.026）、准78mm（0.3/-0.3）、R6，保证准27.6mm（0.02/-0.02）、准47mm（0.3/-0.3）、准25mm（0.2/-0.2）、2-R1、2×20°、准9mm（0.1/-0.1）、30°、C4。各部倒角、去毛刺。

3产品的工装夹具开发

3.1软爪的选择

众所周知，采用三爪卡盘硬爪加工零件会使零件容易产生“三角形”变形，装夹印痕不易消失，定位精度不高，零件同轴度难以保证等。而使用合格软爪，能保证零件的加工面与装夹面的定位精度达到0.01～0.05mm，可省去百分表找正工序。因此，采用软爪加工是提高零件加工质量稳定性的一种有效途径。软爪一般选用中碳钢、铝合金、铜合金以及胶木等材料制作，常用的是中碳钢和铝合金。选择软爪时，一般根据零件情况决定，对于刚性好、不易变形的零件，宜采用中碳钢制成的软爪；对于刚性差、易变形的零件，则采用铝合金制成的软爪。由于零件外形不同，软爪结构也各异，选择时要有利于零件的安装和排屑。

3.2用软爪加工制造时的注意事项

（1）在三爪卡盘的3个夹紧孔中任择一孔，作出记号，在以后装夹时一律只用此孔，以减少三爪卡盘装夹的误差。（2）车床上配软爪时的夹紧力应与装夹零件时的夹紧力大致相同。（3）精车软爪内部时，应车成里面大点、外口小点的锥度（一般2～3丝），软爪包容面积大，受力平衡，定位比较好。

4调试过程

调试是编好程序后进行查错和纠错的过程，不仅表现在正常功能的完成上，更重要的是对突发情况的及时处理。在调试过程中应考虑到以下几点：

4.1刀具的选择

悬挂螺栓由于精度比较高，粗糙度要求也高。同时图纸上有凹槽、斜端面，如果用割刀加工会增加零件的加工时间，粗糙度也达不到图纸要求。而一般的45°刀根本下不去，所以选用35°外圆刀，它既可以加工凹槽、斜端面（装夹时刀杆装偏点），又能很好地保证加工精度、粗糙度。

4.2生产效率

生产效率是衡量企业生产要素（资源）使用效率的重要指标。对于加工制造企业来说，有效提高生产效率是降低生产成本的关键。因此，在编悬挂螺栓程序时，尽量让刀具少走空刀、少跑路线，加大背吃刀量，提高转速和进给量，在保证产品合格的基础上，最大程度地发挥机床的加工效率。

5加工过程中存在的问题及解决方法

5.1加工中的震动问题

震动是指在机加工过程中机床工件或刀具发生的周期性跳动。加工过程中如发生震动，会使工件已加工表面出现条状或布状痕迹，使表面粗糙度显著下降，还会使机床、夹具中的连接零件松动，进而影响工件在夹具中的正确定位，缩短机床寿命。由于悬挂螺栓为细长轴零件，加工时需要高转速才能达到图纸要求（粗糙度值Ra=1.6）。高转速会引起机床的震动，所以要固定机床的底脚，以提高表面粗糙度。

5.2尾座顶尖的问题

要加工细长轴肯定会用到尾座顶尖，用尾座难免出现“锥度”现象。如果锥度比较小，可以通过程序调整。如果锥度比较大，程序调整不过来，就要通过调整尾座解决问题。尾座调整方法如下：（1）在车床上夹一根尽可能长的圆钢，尾部打中心孔，用尾座上的顶尖顶住工件。（2）在卡盘和尾座两端，各用X轴拖板上同一刻度车一刀（也可全部车一刀）。（3）停车后把百分表固定在大拖板上，并将百分表触头处置于工件水平中心线上。（4）移动Z轴拖板，用百分表测量两端加工面的数据。（5）调整尾座上的螺栓，使百分表测得的两端读数尽量相同。（6）上述方法重复进行一次更为可靠。

5.3加工中的尺寸误差问题

悬挂螺栓的尺寸精度要求非常高，外圆公差一般都在2丝以内，稍不留神，尺寸就会超差，造成产品不合格。经过分析原因，认为应该在每次精车前多留一些加工余量，可以减少加工误差。本次加工把原来每次精车前留30丝的余量，改成留60丝，然后分两次精车，这样基本上就能控制尺寸，产品合格率在98%以上。

5.4铁屑缠绕问题

悬挂螺栓在普车上粗车完成后要进行热处理（调至硬度HB270～320），热处理过后在数控车床上进行精加工，铁屑很难断开。在开始的加工过程中铁屑经常会划伤工件表面，也经常会缠绕工件，使尺寸发生变化。通过仔细观察和研究，终于找到了一个合适的切削速度和切削量。

5.5加工效率不高的问题

由于悬挂螺栓比较小，加工时间也比较短，用一般的数控车床加工，学生又要扳卡盘，又要摇尾座，劳动强度非常大，且一天最多加工30多个，效率非常低。后来采用斜导轨车床，其卡盘、尾座都是液压控制，比起人工扳卡盘、摇尾座要快得多，效率显著提高，产量也随着提高，一天能做到100个。

6结语

在市场经济快速发展的今天，产品质量决定着企业的市场竞争力。质检工作是一项技术性很强的工作，其重要性不言而喻。悬挂螺栓的质量检测主要包括：（1）检测外圆：用25～50mm的外径千分尺分别测量准（27.6±0.02）mm、准36（0.042/0.026）mm、准40mm（0.018/0.002）。用50～75mm千分尺测量准55mm（0.051/0.032）。由于该零件比较长，在加工过成中必须使用尾座顶尖，难免会出现锥度和椭圆现象。因此，在测量同一个圆柱时要从上面、中间、下面分别测量，查看有无“锥度”现象。同时把工件旋转90°查看有无“椭圆”现象。（2）检测长度：用高度尺分别量出（47±0.3）mm、（78±0.3）mm、（174±0.5）mm、（231.5±0.5）mm，务必保证工件的尺寸在公差范围之内。（3）检测圆弧：用R规分别检测R1和R6的圆弧。（4）查看工件有没有划伤，毛刺有没有去好。

［参考文献］

[1]李有为.产品质量检验方法研究[J].企业技术开发（下半月），2011，30（1）：71-72.

[2]刘庚武.电力机车电机悬挂螺栓组件抗拉疲劳及防松性能浅析[J].科技创新导报，2007（31）：20，22.

作者：夏中坚 李坤 单位：江苏省淮阴商业学校