十字軸支座工藝方案改進

摘 要：十字軸支座是汽車底盤驅動橋差速器內部重要的組成部件之一。因產品具有體積小、精度高、熱處理過程控制難的特點，故而選擇合理的工藝方法，高效率、高質量、低成本的實現十字軸支座批量加工，是一個值得研究的課題。文章通過優化工藝路線從而在實現十字軸支座產品質量提升的同時，大幅提高生產效率，降低生產成本。

關鍵詞：十字軸支座;淬火鋼;重度斷續切削

中圖分類號：U466 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）20-168-02

Abstract： Spider seat is one of important internal parts of axle`s differential of chassis. It has specification of tiny and high precision， hence， it`s highly worth to research a reasonable way to produce spider seat in batch with more effective， higher quality and lower cost. By optimizing the process route， the article can greatly improve the production efficiency andreduce the production cost while improving the product quality of the spider support.

Keywords： Spider seat; Chilled steel; High-speed cutting

CLC NO.： U466 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）20-168-02

1 零件工藝分析

1）十字軸支座的零件圖如圖1 所示。

2）該材料為20CrMnTi ，要求加工4×Φ8（+0.15，0）的孔、1×Φ8孔、4×Φ20（+0.025，0）孔，4 ×Φ8（+0.15，0）的孔相對于4×Φ20（+0.025，0）孔位置度要求Φ0.1，每個Φ20（+0.025，0）孔相對于垂直于它的方向上的Φ20（+0.025，0）要求垂直度0.03、對稱度要求0.05。熱處理要求：滲碳淬火，6個表面硬度（58-62）HRC，里面心部硬度（33-42）HRC，有效層深（0.8-1.1）mm，單從圖紙要求來看要求心軟外硬，各孔之間的位置要求相當高，因此在內孔的防滲碳和定位方式的選取成為加工的關鍵。

2 工藝方案簡述

2.1 加工工藝路線優化前后對比

2.2 工藝存在的問題

（1）如果選用熱處理滲碳和淬火放一步工序，就必須將所有內孔涂抹防滲劑，在Φ8孔內涂抹防滲劑因為孔太小不好實現，工藝性差、防滲成本高;

（2）后續驗證發現熱處理完后的零件經常有內孔硬度超差，經檢測硬度達（45-58）HRC。現場采用金屬陶瓷鏜刀片加工（采用的是大招和的金屬陶瓷涂層TPGP080204EL- T130ZX），鏜孔加工尺寸不穩定，出現前面的孔和后面的孔孔徑大小差異很大，而且經常出現崩刀尖，為保證加工質量，需通過頻繁調整精鏜刀返工來保證加工下來的零件尺寸不會超差，一個刀尖只能加工1-2件工件，更換刀片頻繁，生產效率低、加工成本高（現場加工參數Vc=π*D*n/1000=3.14* 20*1150/1000=72m/min ?F=0.12mm/r）;

（3）采用能加工淬火鋼的CBN鏜刀片（本次采用的是大招和的淬火鋼CBN涂層刀片TPGD080204FN-BNC200）或許能夠解決零件的高硬度加工，后期經過加工驗證發現，加工質量和刀片壽命比起普通金屬陶瓷刀片都有顯著提升，但是壽命未能達到預期的要求，加工壽命只達到了原來的4倍，因為淬火鋼CBN涂層刀片單價是常規刀片的20倍，單件成本提升了5倍，加工成本無法被接受。分析刀片失效原因發現，淬火鋼CBN涂層刀片后期失效均為刀尖出現微蹦后達到不能使用，此零件的鏜孔加工面因為有5×Φ8與2×Φ22孔相貫通，所以加工工況為強斷續，然而CBN刀片雖然可以適應高線速度、高硬度但是不能夠承受強的斷續沖擊（現場加工參數Vc=π*D*n/1000=3.14*20*1910/1000=120 m/minF=0.14mm/r），因此此方案也是不行的。

3 改善過程及效果

根據分析，歸根結底還是內孔的防滲工藝做不好導致，在不提升加工成本的前提下保證零件質量，就只能通過減小零件局部滲碳層來實現，按照這個思路將熱處理環節的滲碳工藝提前到加工基準孔之前，滲碳完后再利用機加方式將孔內的滲碳層去掉。為防止Φ8孔在熱處理淬火后硬度提升沒法加工，因此在淬火前將此4×Φ8進行鉆削、鉸削加工，作為臥加加工Φ22孔的定位基準孔。與此同時為了保證Φ20孔口滲碳層也能相應的去除，將孔口倒角在過程加工中加工到成品要求上線2×30°，以保證精鏜孔時不會加工到滲碳淬火層。成品孔內因為沒有滲碳層所以淬火后硬度不會太高，熱處理淬火后對樣件剖切檢測硬度心部硬度（33-42）HRC符合圖紙要求。

通過上面的改善，首先將零件在立式加工中心上進行鉆削、鉸削，將4×Φ8（+0.15，0）自身位置度控制到?0.05，然后利用其中兩個孔和一個磨削面，以一面兩銷的定位方式加工4×Φ20（+0.025，0），上一道工序預留量0.5mm，分為兩把精鏜，第一把精鏜單邊切深0.15mm，第二把精鏜刀單邊切深0.1mm，第一把精鏜刀為了消除裝夾定位誤差導致孔在鏜削過程中余量不均勻，第二把精鏜刀具保證孔徑尺寸的穩定性和位置度要求（現場加工參數Vc=π*D*n/1000= 3.14* 20*1500/1000=94.2m/min F=0.15mm/r）因此大大降低了成品加工鏜刀刀具消耗成本。

4 成本計算

加工方案優化后，經≥100 件產品的生產驗證，刀片的穩定性提升，成品的質量符合圖紙要求。

改善前：1個刀尖加工2件，調整3次刀補，每天有2-3件工廢，加工1件所需時間20min;

改善后：1個刀尖加工12件，工廢為0，加工1件所需時間5min;

改善前后對比：單件加工成本刀片消耗降低為原來的1/6，加工效率提升4倍。

5 結語

此次工藝方案改進，有效地提升了我公司十字軸支座零件加工能力和加工效率，同時也減輕了操作工的勞動強度。實踐證明，在現有熱處理技術和條件有限的前提下，通過對加工工藝的調整，也可實現低成本高質量的工藝產品，對于以后重度斷續切削淬火鋼零件的加工，具有一定的指導意義。

參考文獻

[1] 車削刀具.山特刀具.2011版.

[2] 旋轉刀具.山特刀具.2015版.

[3] 綜合樣本.大招和精機株式會社2018版.