關于零件毛坯的機加工工藝淺談

王宏剛

[摘 要]我國毛坯制造的水平和質量與德國、日本以及美國等發達國家還存在很大的差距。在我國，只有準確把握工藝，才能降低制造不良的毛坯對機加工的影響。一套設計合理的夾具可以大大降低因為毛坯不良而出現的機加工缺陷。

[關鍵詞]毛坯制造不良；工藝設計；人才培養

[中圖分類號]TG249.4 [文獻標識碼]A

機械制造業作為工業之母，是所有制造業的基礎。它的健康發展關系到整個國民經濟的安全運行和國防安全。在機械制造中，90%零件都是從毛坯開始加工。而我國毛坯制造的水平和質量與德國、日本以及美國等發達國家還存在很大的差距。比如日本，鑄造的毛坯精度可以達到±0.2mm以內，鍛造的毛坯精度可以達到±0.1mm，而粉末冶金等毛坯快速成型工藝能達到的精度可以更高。一個制造精良的毛坯可以為機加工提供很大的方便，首先，從工藝設計上，制造精良的毛坯可以簡化工藝，減少工序數，甚至可以在機床上一道工序完成；再者，在設備選型上，可以選用經濟實惠的設備，降低成本的投入；而且，在夾具設計上，可以降低夾具設計的難度，降低夾具的制造難度與成本。

1 中國國內毛坯現狀

在我國，毛坯的精度一般在±0.5mm、±1mm左右。在生產實際中，一些制造不良的毛坯甚至毫無精度可言。這就為下道工序的加工帶來了很大的困難，大大增加了零件的廢品率，從而需要購買精度更高、切削力更大的設備來達到零件的加工節拍及精度要求。設備成本的增加，對于那些中小企業無疑是不可承受的負擔。

同樣在我國，零件毛坯的材料同樣是制約我國毛坯制造水平的關鍵因素。我國的毛坯的材料還停留在傳統材料上，包括HT150、HT200、HT250、QT350、QT450和粉末冶金的銅基材料等，這些材料對毛坯成型時溫度的把握，孕育劑添加的順序和時機的把握要求都很高。這就容易導致上述毛坯的精度超差，毛坯的強度不夠。尤其是毛坯的強度，在實際生產中，因為毛坯強度不夠從而導致零件制造不良的個案非常多，像傳統撥叉類零件、支架類零件和薄壁類零件。在毛坯強度不夠的情況下，在夾具壓緊狀態時很容易導致變形，這樣在加工完成，夾具放松后，被加工的特征往往因為零件強度不夠，而被夾變形。這就會導致整個工藝的失敗。面對毛坯現狀，從毛坯成型工藝和材料上改進顯得不太現實，首先是設備資金投入太大，再者就是周期太長。所有只有對整個機加工的工藝準確把握，才能把制造不良的毛坯對機加工的影響降到最低。

2 面對毛坯現狀，把握正確機加工工藝

零件毛坯的結構大致分為軸類、箱體類和異型三種：

2.1 軸類零件

軸類一般為鍛件，材料一般為40Cr，對于簡單的軸類只要安排車床兩道工序，左右端兩序分別裝夾就可以完成整根軸的加工，但是對于精度要求較高，余量較多以及大型的軸類，只要毛坯精度較差，傳統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，這樣在軸的反復裝夾的過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，從而簡化夾具的結構，降低夾具制造成本，降低對設備的要求。

2.2 箱體類零件

箱體類零件一般為鑄件，材料一般為HT200，其最關鍵的尺寸無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。箱體類零件機加工最常見的缺陷就是軸承孔被壓橢圓以及安裝面被壓成曲面。考慮到這種情況，一般對于那些易變形的薄壁類箱體，可以安排粗、精加工分開，粗加工可以使用大的壓緊力和大的切削用量，因為粗加工的缺陷可以在精加工中予以消除。同時對于粗加工可以選用剛性強但是精度不高的機床，這樣既可以降低成本，同時在保證精度的情況下，大大提高零件加工效率。

2.3 異性類零件

異性類零件材料從黃銅、紫銅、不銹鋼等都用，材料的硬度、強度都不同。所以，安排機加工工藝時，不僅要從毛坯的強度和機構進行分析，還要從毛坯的材料以及刀具、切削力對毛坯的影響上綜合考慮，這樣才能編排出最合理的工藝。

3 夾具的合理設計

一套設計合理的夾具可以大大降低因為毛坯不良而出現的機加工缺陷，從而簡化工藝，降低工藝編排難度。在發達國家，因為毛坯質量好，只要設計簡單的六點定位夾具，就可以保證零件的準確定位和足夠的壓緊力。這樣加工就會變得很容易。

但是，在我國的毛坯精度較差，傳統夾具的六點定位設計往往不能使毛坯在夾具中準確定位，造成零件左右不對稱，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。所以在設計夾具的時候，設計一些對中夾緊機構可以很好地解決此問題，從而降低對毛坯的要求。比如軸類零件，傳統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較大，造成中心孔相對毛坯軸線的距離跳動很大，這使得下道工序上車床粗車的時候切削余量不均勻，造成加工尺寸不穩定和震刀，影響加工質量。這時候，如果把傳統的V型定位機構改成對中夾緊機構，這樣可以使得每次裝夾時毛坯軸的重復定位誤差在0.05mm以內，這樣在下一道工序粗車的時候，切削余量均勻，切削平穩，刀具磨損減少，尺寸和粗糙度更容易達到。

4 機加工人才的培養

好的毛坯制造，好的工藝編排還有好的夾具設計都離不開人才。人才的培養需要一個很漫長的周期。一個頂尖的工藝師需要五年左右的現場操作經驗，十年左右的夾具和刀具的設計使用經驗，最后還要一個漫長的各種零件的工藝積累。沒有二十年的潛心積累，就很難在機械的領域達到“隨心所欲”。總之，引用一句名言：“革命尚未成功，干機械的同志尚需努力”，現在的失敗，就是為明天的成功。在有限的時間中，把自己投身到實踐中，日積月累，才能最終取得成功，為國家貢獻自己的力量。

[參考文獻]

[1] 朱耀祥，浦林祥.現代夾具設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2] 李益明.機械制造工藝設計簡明手冊[M]北京：機械工業出版社，1993.