量具專用高精度標準件工藝編制的探討

劉軍喆 呂 鵬 劉慶梅

(沈陽黎明航空發動機(集團）有限責任公司，遼寧 沈陽110043)

1 編制專用高精度標準件工藝路線原則

編制專用高精度標準件工藝路線應遵守工藝的可行性、質量的可靠性、費用的經濟性。為此，具體要求做到正確、協調、完整和符合生產實際。工序內容的編寫要突出控制重點，詞義要明朗肯定，圖文要清晰工整，并要貫徹國際規定。在保證滿足產品設計的要求下，付出最少的物化勞動。

2 編制專用高精度標準件工藝路線的主要依據

（1）產品的設計圖和相關的技術條件

（2）零件材料的技術條件和熱處理特性

（3）設備的性能數據

（4）現有的生產條件

（5）生產批量與生產周期

（6）工藝試驗結論與成熟的先進技術

（7）國家標準或企業標準

3 量具專用高精度標準件工藝編制

3.1 量具專用高精度標準件其工藝路線一般為：去出材料表面氧化皮→調質→粗加工→熱處理工序（淬火、回火、人工時效、吹砂、發蘭）→半精加工→精加工（包括磨加工、研磨加工）

3.2 人工時效——在120～150℃進行24小時～36小時的時效處理，這樣可消除殘余內應力，增加標準件尺寸穩定性而不降低其硬度，即目的是：穩定標準件尺寸，減小變形。

3.3 需要外委加工及特種加工、加工質量無把握，必須將有關技術問題落實，方可進行工藝編制。

3.4 代料原料：由于工藝及其它原因要代料的，允許性能好的材料代替性能差的材料。例如，用CrWMn材料代替T8A材料。

3.5 基準的選擇：

基準面以英文字母A、B、C……表示，但在圖紙上不允許字母重復表示多重含義，其表面粗糙度為0.2以上。最好將設計基準與測量基準重合，便于加工與檢測，減少檢測誤差。

4 量具專用高精度標準件對用鋼的性能要求

量具專用高精度標準件是用來檢測零件相關尺寸、角度及技術條件，其尺寸公差嚴，技術條件要求高。由于量具在使用過程中經常受到工件的磨擦與碰撞，而量具本身又必須具備非常高的尺寸精確性和恒定性.因此要求具有以下性能：

（1）高硬度和高耐磨性.以此保證在長期使用中不被很快磨損，而失去其精度。

（2）高的尺寸穩定性.以保證量具在使用和存放過程中保持其技術條件和尺寸的恒定。

（3）足夠的韌性.以保證量具在使用時不因偶然因素——碰撞而損壞。

（4）在特殊環境下具有抗腐蝕性。

5 常用量具用鋼

根據量具的種類及精度要求，量具可選用不同的鋼種：

（1）形狀簡單、精度要求不高的量具.可選用碳素工具鋼.如T10A、TllA。T12A。由于碳素工具鋼的淬透性低，尺寸大的量具采用水淬會引起較大的變形。因此.這類鋼只能制造尺寸小、形狀簡單、精度要求較低的卡尺、樣板、量規等量具。

（2）精度要求較高的量具（如塊規、塞規料通常選用高碳低合金工具鋼。如Cr2、CrMn、CrWMn及軸承鋼GCr15等。由于這類鋼是在高碳鋼中加入Cr、Mn、W等合金元素，故可以提高淬透性、減少淬火變形、提高鋼的耐磨性和尺寸穩定性。

（3）對于形狀簡單、精度不高、使用中易受沖擊的量具，如簡單平樣板、卡規、直尺及大型量具，可采用滲碳鋼15、20、15Cr、20Cr等。但量具須經滲碳、淬火及低溫回火后使用。經上述處理后.表面具有高硬度、高耐磨性、心部保持足夠的韌性。也可采用中碳鋼50、55 60、65 制造量具.但須經調質處理.再經高頻淬火回火后使用.亦可保證量具的精度。

（4）在腐蝕條件下工作的量具可選用不銹鋼4Cr13、9Cr18制造.經淬火、回火處理后可使其硬度達HRC56-58，同時可保證量具具有良好的耐腐蝕性和足夠的耐磨性。

6 量具專用高精度標準件用鋼的熱處理

量具專用高精度標準件用鋼熱處理的主要特點是：在保持高硬度與高耐磨性的前提下，盡量采取各種措施使標準件在長期使用中保持尺寸的穩定及高耐磨性。量具高精度標準件在使用過程中隨時間延長而發生尺寸變化的現象稱為量具的時效效應。這是因為.①用于制造量具的過共析鋼淬火后含有一定數量的殘余奧氏體，殘余奧氏體變為馬氏體引起體積膨漲。②馬氏體在使用中繼續分解，正方度降低引起體積收縮。③殘余內應力的存在和重新分布，使彈性變形部分地轉變為塑性變形引起尺寸變化。因此在量具的熱處理中.應針對上述原因采用如下熱處理措施：

（1）調質處理。其目的是獲得回火索氏體組織，以減少淬火變形和提高機械加工的光潔度，穩定內部組織。

（2）淬火和低溫回火。量具鋼為過共析鋼.通常采用不完全淬火加低溫回火處理，在保證硬度的前提下，盡量降低淬火溫度并進行預熱，以減少加熱和冷卻過程中的溫差及淬火應力。量具的淬火方式為油冷（20℃～30℃）不宜采用分級淬火和等溫淬火.只有在特殊情況下才予以考慮。一般采用低溫回火，回火溫度為150℃～160℃，回火時間不應小于4～5h.

（3）冷處理。高精度量具在淬火后必須進行冷處理.以減少殘余奧氏體量.從而增加尺寸穩定性。冷處理溫度一般為一70℃～－80℃并在淬火冷卻到室溫后立即進行，以免殘余奧氏體發生陳化穩定。

（4）時效處理。為了進一步提高尺寸穩定性，淬火、回火后.再在 120℃～150℃進行 24～36 h的時效處理，這樣可消除殘余內應力，大大增加尺寸穩定性而不降低其硬度。總之.量具鋼的熱處理要進行一段過共析鋼的正常熱處理（不完全淬火十低溫回火）之外.還需要有三個附加的熱處理工序.即淬火之前進行調質處理、正常淬火處理之間的冷處理、正常熱處理之后的時效處理。

要求精度高的量具專用高精度標準件的加工方法一般分為粗磨-半精磨-精磨-精密磨-研磨五個階段。磨削加工一般是屬于標準件的后道工序，即標準件的精加工。因此標準件的尺寸精度和相關面的位置精度以及有關表面的形狀精度和表面粗糙度及技術條件等，都要在磨削中得到最后控制和保證，所以必須認真分析和研究標準件圖紙及技術要求，根據對標準件圖紙的分析和研究，就可以初步確定零件的加工順序和所采用的加工方法。例如：尺寸精度在IT6-IT5表示粗糙度為0.1um～Ra0.5 um時，一般要經過粗磨，半精磨，精磨，研磨加工。磨削加工所用的機床除特殊機床外，一般盡量采作通用工藝裝備，以降低生產成本取得良好的經濟效果。標準件需求的數量較多時，可以根據標準件的加工精度和技術要求，盡量采用專用夾具，專用量具，以滿足高生產率的要求。砂輪的選擇也應可能按照不同工序的不同要求考慮，磨料，粒度，硬度，尺寸等，這樣才能保證工件的加工精度及技術條件，同時對提高生產率也有利。但是，特殊情況下，以保證量具專用高精度標準件的加工質量為第一位，可選用高精度數控設備，如:慢走絲線切割、摩爾坐標磨等。總的來看，雖然增加了加工成本，但保證了專用高精度標準件的加工質量，還是劃算的。

［1］蔣以忍.金屬工藝學［M］.遼寧：遼寧省出版局出版，1985.

［2］馬正元.幾何量精度設計與檢測［M］.北京：機械工業出版社出版，2001(6).