加工工艺 材料研究 Ｖ型槽渗碳淬火零件加工工艺研究 陈惠娟，黄玉方，梁 壮，王 健 （北方信息控制集团有限公司，江苏南京２１１１５３） 摘要：通过对Ｖ型槽渗碳淬火类零件的特性及加工难点的分析，研究Ｖ型槽渗碳淬火类零件的工 艺总方案及加工工艺。主要针对２种不同结构类型的Ｖ型槽渗碳淬火类零件的加工工艺及加工过程进 行分析，探讨Ｖ型槽渗碳淬火零件的特殊加工方法。通过对Ｖ型槽渗碳淬火类零件的生产加工和加工 过程中的工艺改进与完善，摸索到了加工Ｖ型槽渗碳淬火零件的一些经验，供大家参考。 关键词：Ｖ型槽；渗碳淬火；加工工艺 中图分类号：Ｇ １５６ 文献标志码：Ａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｐａｒｔｓ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｖ。ｓｈａｐｅ Ｓｌｏｔ Ｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇ Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ＣＨＥＮ Ｈｕ￣ｕａｎ，ＨＵＡＮＧ Ｙｕｆａｎｇ，ＬＩＡＮＧ Ｚｈｕａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ （Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｔｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１１５３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｖ—ｓｈａｐｅ ｓｌｏｔ ｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｐａｒｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｐｌａｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｖ—ｓｈａｐｅ ｓｌｏｔ ｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｐａｒｔｓ．Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｐａｒｔｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｏｆ ｔｗｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｖ－ｓｈａｐｅ ｓｌｏｔ ｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ Ｖ－ｓｈａｐｅ ｓｌｏｔ ｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｐａｒｔｓ．Ｂｙ ｍａｋｉｎｇ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｖ－ｓｈａｐｅ ｓｌｏｔ ｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇ ｑｕｅｎｃｈ— ｉｎｇ ｐａｒｔｓ，ｗｅ ｈａｖｅ ｇｏｔ ｓｏｍｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｖ－ｓｈａｐｅ ｓｌｏｔ ｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｐａｒｔｓ ｆｏｒ ｙｏｕｒ ｒｅｆｅｒ— ｅｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｖ－ｓｈａｐｅ ｓｌｏｔ，Ｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ，Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 产品中有些零件属于运动副，此类零件在工作 过程中不但承受相互运动产生的摩擦力，而且要承 受冲击力。对于这类零件设计要求不仅表面需有一 定的硬度，还要有一定的塑性。对于具有耐磨要求 的方法。由于铜层的保护，非淬火表面在渗碳过程 中碳离子不能渗透到相应的基体中，淬火后有铜层 保护的表面硬度不会提高，经镀铜保护的非淬火表 面淬火后，可采用常规的机械加工方式进行精加工， 的工作表面要求渗碳淬火。渗碳淬火硬度值要求根 从而保证相应几何要素的尺寸精度。由于镀铜层不 据零件的使用情况为４５～６２ ＨＲＣ。对于配合要求 较高的Ｖ型槽结构件，其表面硬度要求也较高，且 要耐磨、不易变形等。所以，在该类零件的设计中， 都会有表面硬度的要求，比如局部表面渗碳淬火的 要求，还有可能是整体淬火要求。 导磁，渗碳淬火后磨削需要采用机床电磁铁吸附（装 夹）的零件，在磨削前应去除镀铜层。由于渗碳层的 深度为１．２～１．７ ｍｍ，渗碳淬火表面的精加工余量 一般控制在０．３～０．５ ｍｍ（单边）。为保证零件表 面处理后色彩一致，渗碳淬火零件转表（镀铜）面前 １ 渗碳淬火类零件的工艺方案要点 应去掉所有的镀铜层。 在零件的加工中，零件是否经过淬火或渗碳淬 火处理，其加工工艺及加工难度区别是很大的。渗 碳淬火类零件工作表面硬度为４５～６２ ＨＲＣ，零件 渗碳淬火后的加工不能用常规机械加工方式，只能２ Ｖ型槽渗碳淬火类零件的工艺设计 下面分析生产中带ｖ型槽渗碳淬火的零件１ 和零件２的加工工艺，２种零件材料为４０Ｃｒ（ＧＢ／ Ｔ３０７７—１９８８） 用电加工和磨削加工方式。渗碳淬火表面上的几何 要素（如钻孔、攻螺纹等）应安排在淬火前完成。因 零件１的加工图和实体图分别如图１和图２所 示。零件１技术要求如下：１）调质２８￣３２ ＨＲＣ；２） 零件渗碳淬火必须经过高温处理，如渗碳淬火表面 上的几何要素尺寸精度较高，渗碳淬火时的热变形和表面氧化层，使得这些尺寸精度难以保证，影响零 件的装配和产品的质量。 渗碳淬火类零件一般采用镀铜保护非淬火表面 Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ共４面渗碳０．８～１ ｍｍ，淬火５８～６２ ＨＲＣ；３）Ｂ、Ｃ共２面的交线与Ａ轴平行，允差００１ ．ｍｍ；４）Ｄ、Ｅ共２面的交线与Ａ轴平行，允差００１ ．ｍｍ；５）Ｆｅ／Ｃｔ．０ｓｔ３ ｗＪ４６１—９５。 《新技术新工艺》加Ｔ＇ｒ艺与材料研究 新技术新工艺２０１２年 第７期 图２零件１的买体图 Ｄ、Ｅ共４面渗碳０．８～１ ｍｍ，淬火５８￣６２ ＨＲＣ；３） Ｄ、Ｅ共２面的交线与Ａ轴平行，允差０．０１ ｍｍ；４） 时效热处理；５）Ｆｅ／Ｃｔ．Ｏｓｔ３ ＷＪ４６１—９５。 零件２的技术要求与零件１相似，在５）前增加 时效处理。因为零件２的结构细而长，壁较薄，特别 容易变形，所以要增加时效热处理，减少零件的加工 变形，使零件粗加工时的应力充分释放后，再进行精 加工，这样更有利于零件加工质量的保证。 零件１和零件２中的Ｖ型槽是生产加工中常 常会碰到的结构，研究这种Ｖ型槽结构的加工是生 产加工中非常重要的。研究的目的是为了提高生产 效率，保证加工质量，在类似零件的加工中起到事半 功倍的效果。零件２的加工图和实体图分别如图３ 和图４所示。 ５－ｄ４．５ 图１零件１的图 图３零件２的加工图 零件２技术要求如下：１）调质２８￣３２ ＨＲＣ；２） ７８ 《新技术新工艺》加工工艺与材料研究 加工工艺 材料研究 寸４．８为（４．５±０．０５）ｍｍ，磨对面４５ ｈｌ０成，磨２９． ４ｈ１２、３６ｈ１２这２面均匀去余量，磨４５ｈｉ０的２端均 匀去余量，保证５．７Ｈ１２为５．５Ｈ１２；７）加工中心铣 图４零件２的实体图 Ａ—Ａ上、下２端６ＨＩ２×２．７ＨＩ２槽，铣Ａ—Ａ上、 下２端 ３．６Ｈ１２×１０．５Ｈ１２；点Ａ—Ａ上、下端面各 孔中心，铣３６Ｈ１０、１３Ｈ１０、２６Ｈ１０，铣 ３２Ｈ７，点孔 中心，点向视图螺孔中心；８）慢走丝线切割：割２个 ２．Ｉ零件的加工难点分析 根据零件１的结构特性、尺寸精度、几何公差以 及技术要求分析可知，零件的加工难点主要是保证 ２个Ｖ型槽的尺寸精度，位置精度，Ｂ、Ｃ这２面的交 Ｖ型槽，０．５槽合图；９）钳：去毛刺，倒棱，钻孑Ｌ，攻 螺纹，修研Ｖ型面，去除镀铜层。检验合格转表氧 线与Ａ轴的平行度要求，Ｄ、Ｅ这２面的交线与Ａ 轴的平行度要求，以及Ｖ型槽渗碳淬火后硬度达到 化，入库。 ５８～６２ ＨＲＣ后如何进行后续的加工。 ４５．５￣０．Ｏ３ 零件２的特点是Ｖ型槽细长，壁薄易变形，其 ｌ ● Ｊ加工难点是保证尺寸精度，位置精度，Ｄ、Ｅ两面的 ＿＿ Ｊ『 交线与Ａ面和Ｄ面的平行度，以及Ｖ型槽渗碳淬 辛。 卜 火后硬度达到５８～６２ ＨＲＣ后如何进行后续的加 ｌ ｌｎ ｎ 工。 ９．５ 罕。 ２．２难点解决方案 Ｉｎ 针对上述加工难点，项目组成员进行了难点工 １『 艺的攻关，研究难点解决对策：１）调整材料，选用 １ ３．６ ２ＯＣｒＭｎＴｉ（ＧＢ／Ｔ３０７８—１９９４），该材料加工性能 好，硬度适中，不进行调质处理也能达到同样的效 果；２）为了保证外形基准面一致性好，对于外形六 面采用磨削来保证；３）对于表面没有渗碳要求的部 分要进行镀铜保护，这样有利于保证零件的加工性 能，否则对于钻孔，攻螺纹，会增加不少难度，且无法 保证加工精度；４）对于Ｖ型槽必须镀铜后进行加 工，而且要留加工余量单面０．３ ｍｍ，然后转入渗碳 淬火。５）渗碳淬火后，对于零件的外形加工一般采 用磨削加工，这样能保证后续加工基准的一致性要 求；６）为了保证３６Ｈ１０、１３Ｈ１０、２６Ｈ１０、 ３２Ｈ７及 端面的跳动度要求，在加工中心机床上一次装夹完 成以上尺寸的加工；７）渗碳表面的加工，由于硬度 图５ 【工艺图） 较高，精度较高，对于零件Ｉ来说磨削无法保证，而 零件２选用￣６０ ｍｍ×１２５ ｍｍ的棒料，锻件尺 对于零件２来说，磨削易变形，所以采用慢走丝线切 寸１２ ｍｍ×２００ ｍｍ×１４０ ｍｍ／１０件，由外锻（热） 割的方法加工。 转入，加工工艺为：１）铣６面为（９±０．１）ｍｍ× ３典型零件的工艺设计 （１９５±０．１）ｍｍ×（１３６．４±０．１）ｍｍ；２）磨尺寸 （８．６±０．０３）ｍｍＸ（１９４．６±０．０３）ｍｍ×（１３６± 零件１选用≯７０ ｍｍ×５０ ｍｍ的棒料加工，加 ０．１）ｍｍ，６面相互平行垂直≤０．０１５ ｍｍ；３）割成 工工艺过程如下：１）铣６面（单面留０．４ ｍｍ）；２） 单件宽１２．６ ｍｍ，转表。４）割Ｖ型槽单面留０．３ 磨６面（单面留０．２５ ｍｍ），６面相互平行垂直≤ ａｒｍ（保证５．５ｊｓ７为（５．８±０．Ｏ３）ｒａｍ），（Ｏ．５槽不加 ０．０１５ ｍｍ；３）铣台阶，见工艺图尺寸３０、３６．２、 工）转热；５）磨４面８Ｈ８×１１．７ｈ９成；６）磨１９４ｈｌｏ １２．７、７、９．５；４）数控铣３．６ＨＩ２×５．７ＨＩ２沉孔４ 成；７）割０．５槽；Ｖ型槽成；８）数控铣：夹校（多次 处，保证中心距为（４．８±０．０３）ｍｍ，铣 ３０ ｍｍ孑Ｌ， 装夹），钻各面孔中心；９）钳：去毛刺，倒钝锐边，钻 转表；５）割渗碳淬火表面（２个Ｖ型槽）以上加工尺 孑Ｌ，攻螺纹，去毛刺，修研Ｖ型面。检验合格转表氧 寸见图５，转热（渗碳淬火）；６）磨工艺图右端面，尺 化，入库。 《新技术新工艺》加工工艺与材料研究厂 新技术新工艺２０１２年 第７期 用上面的工艺方法，进行零件的加工，生产出的 零件能满足产品设计要求，证明了工艺方案是正确 的。对于Ｖ形槽的精加工，也曾经用磨削加工完 成，但是由于这次的零件结构特别，零件１有２个对 称的Ｖ形槽，尺寸精度及形位精度要求高，完成这 样的Ｖ形槽磨削加工要装夹４次，就很难保证零件 的加工要求，而对于零件２的Ｖ形槽细而长，磨削 加工极易变形，精加工时采用磨削加工，无法达到设 计要求，所以最后采用慢走丝线切割的加工方法去 完成，解决了这２种零件Ｖ形槽加工的难题。对于 Ｖ型槽用慢走丝线切割的方法，一次走刀达不到要 求，还得分多次走刀加工， Ｖ形槽的技术要求大都相同，Ｖ形槽精度和配合要 求高，表面硬度要求较高，需耐磨，不易变形等，这样 它们的加工方案就有相似之处。所以研究ｖ形槽 渗碳淬火零件的工艺方法，对加工各类Ｖ型槽渗碳 淬火零件是有参考价值的。 灵活运用相关类零件的加工工艺，是节省时间 和成本的关键。在工艺设计中，要善于探讨和利用 先进的工艺方法，并在具体的实践中根据零件的结 构、技术要求及设备进行合理的调整和改善。 参考文献 ［１］王贵成．机械制造学ＥＭ］．北京：机械工业出版社，２００１． ［２］范崇洛．机械加工工艺学［Ｍ］．南京：东南大学出版社， ４ 结语 上述Ｖ形槽的加工方法打破了精加工时由磨 削完成的常规的工艺方法，采用了慢走丝线切割的 方法完成Ｖ型槽的精加工。这样减少了零件的装 ２００９． ［３］杨叔子．机械加工工艺师手册Ｉ－Ｍ］．２版．北京：机械工业 出版社，２０１０． 夹次数，解决了零件的加工变形问题，保证了Ｖ形 槽的质量要求。 在生产加工中，经常会碰到各种不同类型的Ｖ 形槽渗碳淬火类零件，各类零件的结构虽有不同，但 作者简介：陈惠娟（１９６２一），女，工程师，主要从事机械加工设 备及工艺设计方面的工作。 收稿Ｅｔ期：２０１２年Ｏ３月１２ Ｅｌ 责任编辑 吕菁 美城市大规模铺设智能电网 ２０１２年年３月，美国供电运营商ＥＰＢ在查特怒加市大规模安装了智能电表、智能脉冲式重合器、智能 开关等，通过这些安置了传感器智能设备，位于美国中部的查特怒加市成为世界上第１个如此大规模铺设智 能电网的城市，惠及２００万城市居民。 所谓智能电网，是指将供电端到用电端的所有设备，通过传感器连接，形成１个细密的用电网络，并对其 中的用电信息加以分析，以达到优化用电资源最佳配置的目的。ＥＰＢ总裁ＨａｒｏｌｄＤｅＰｒｉｅｓｔ在铺设电网的时 候称：“在暴风季节，停电时间的减少可以为查特努加市企业节约４ ０００万美元到４ ５００万美元，并帮助ＥＰＢ 公司节约６００万美元到７００万美元的成本。” 根据ＦａｓｔＣｏｍｐａｎｙ的报道，智能电网给ＥＰＢ带来了好的变化，抄电表也不必派出数量庞大的员工，同 时公司也终于可以通过检测用电高峰和用电低峰来灵活制订电价。最重要的是，在断电的时候，智能电网能 够自动检查关键的损坏部位，进行建议的故障排除，甚至在维修人员在维修电网的时候，自动找到可替代的 供电电路，把断电的损害降至最低。 摘自机电商情网 《新技术新工艺》加工工艺与材料研究
