关于零件毛坯的机加工工艺浅谈

王宏刚

[摘 要]我国毛坯制造的水平和质量与德国、日本以及美国等发达国家还存在很大的差距。在我国，只有准确把握工艺，才能降低制造不良的毛坯对机加工的影响。一套设计合理的夹具可以大大降低因为毛坯不良而出现的机加工缺陷。

[关键词]毛坯制造不良；工艺设计；人才培养

[中图分类号]TG249.4 [文献标识码]A

机械制造业作为工业之母，是所有制造业的基础。它的健康发展关系到整个国民经济的安全运行和国防安全。在机械制造中，90%零件都是从毛坯开始加工。而我国毛坯制造的水平和质量与德国、日本以及美国等发达国家还存在很大的差距。比如日本，铸造的毛坯精度可以达到±0.2mm以内，锻造的毛坯精度可以达到±0.1mm，而粉末冶金等毛坯快速成型工艺能达到的精度可以更高。一个制造精良的毛坯可以为机加工提供很大的方便，首先，从工艺设计上，制造精良的毛坯可以简化工艺，减少工序数，甚至可以在机床上一道工序完成；再者，在设备选型上，可以选用经济实惠的设备，降低成本的投入；而且，在夹具设计上，可以降低夹具设计的难度，降低夹具的制造难度与成本。

1 中国国内毛坯现状

在我国，毛坯的精度一般在±0.5mm、±1mm左右。在生产实际中，一些制造不良的毛坯甚至毫无精度可言。这就为下道工序的加工带来了很大的困难，大大增加了零件的废品率，从而需要购买精度更高、切削力更大的设备来达到零件的加工节拍及精度要求。设备成本的增加，对于那些中小企业无疑是不可承受的负担。

同样在我国，零件毛坯的材料同样是制约我国毛坯制造水平的关键因素。我国的毛坯的材料还停留在传统材料上，包括HT150、HT200、HT250、QT350、QT450和粉末冶金的铜基材料等，这些材料对毛坯成型时温度的把握，孕育剂添加的顺序和时机的把握要求都很高。这就容易导致上述毛坯的精度超差，毛坯的强度不够。尤其是毛坯的强度，在实际生产中，因为毛坯强度不够从而导致零件制造不良的个案非常多，像传统拨叉类零件、支架类零件和薄壁类零件。在毛坯强度不够的情况下，在夹具压紧状态时很容易导致变形，这样在加工完成，夹具放松后，被加工的特征往往因为零件强度不够，而被夹变形。这就会导致整个工艺的失败。面对毛坯现状，从毛坯成型工艺和材料上改进显得不太现实，首先是设备资金投入太大，再者就是周期太长。所有只有对整个机加工的工艺准确把握，才能把制造不良的毛坯对机加工的影响降到最低。

2 面对毛坯现状，把握正确机加工工艺

零件毛坯的结构大致分為轴类、箱体类和异型三种：

2.1 轴类零件

轴类一般为锻件，材料一般为40Cr，对于简单的轴类只要安排车床两道工序，左右端两序分别装夹就可以完成整根轴的加工，但是对于精度要求较高，余量较多以及大型的轴类，只要毛坯精度较差，传统的工艺编排就很难胜任了，这就要在工艺编排中增加粗加工、半精加工，或者增加轴两端的中心孔工序，这样在轴的反复装夹的过程中只要依靠中心孔定心，就可以大大增加零件在夹具中的定位精度，从而简化夹具的结构，降低夹具制造成本，降低对设备的要求。

2.2 箱体类零件

箱体类零件一般为铸件，材料一般为HT200，其最关键的尺寸无非是轴承孔的尺寸精度、形状精度以及尺寸到安装面的定位尺寸精度。箱体类零件机加工最常见的缺陷就是轴承孔被压椭圆以及安装面被压成曲面。考虑到这种情况，一般对于那些易变形的薄壁类箱体，可以安排粗、精加工分开，粗加工可以使用大的压紧力和大的切削用量，因为粗加工的缺陷可以在精加工中予以消除。同时对于粗加工可以选用刚性强但是精度不高的机床，这样既可以降低成本，同时在保证精度的情况下，大大提高零件加工效率。

2.3 异性类零件

异性类零件材料从黄铜、紫铜、不锈钢等都用，材料的硬度、强度都不同。所以，安排机加工工艺时，不仅要从毛坯的强度和机构进行分析，还要从毛坯的材料以及刀具、切削力对毛坯的影响上综合考虑，这样才能编排出最合理的工艺。

3 夹具的合理设计

一套设计合理的夹具可以大大降低因为毛坯不良而出现的机加工缺陷，从而简化工艺，降低工艺编排难度。在发达国家，因为毛坯质量好，只要设计简单的六点定位夹具，就可以保证零件的准确定位和足够的压紧力。这样加工就会变得很容易。

但是，在我国的毛坯精度较差，传统夹具的六点定位设计往往不能使毛坯在夹具中准确定位，造成零件左右不对称，零件余量不一样等缺陷，使下一工序的加工余量不均匀，造成震刀，刀具磨损加速，加工表面粗糙度不理想等加工缺陷。所以在设计夹具的时候，设计一些对中夹紧机构可以很好地解决此问题，从而降低对毛坯的要求。比如轴类零件，传统的夹具一般用两轴端V型块定位，再用齿轮安装面等止面定轴向。然后，铣两端，钻中心孔作为第一道工序加工。但是由于毛坯的径向尺寸跳动较大，造成中心孔相对毛坯轴线的距离跳动很大，这使得下道工序上车床粗车的时候切削余量不均匀，造成加工尺寸不稳定和震刀，影响加工质量。这时候，如果把传统的V型定位机构改成对中夹紧机构，这样可以使得每次装夹时毛坯轴的重复定位误差在0.05mm以内，这样在下一道工序粗车的时候，切削余量均匀，切削平稳，刀具磨损减少，尺寸和粗糙度更容易达到。

4 机加工人才的培养

好的毛坯制造，好的工艺编排还有好的夹具设计都離不开人才。人才的培养需要一个很漫长的周期。一个顶尖的工艺师需要五年左右的现场操作经验，十年左右的夹具和刀具的设计使用经验，最后还要一个漫长的各种零件的工艺积累。没有二十年的潜心积累，就很难在机械的领域达到“随心所欲”。总之，引用一句名言：“革命尚未成功，干机械的同志尚需努力”，现在的失败，就是为明天的成功。在有限的时间中，把自己投身到实践中，日积月累，才能最终取得成功，为国家贡献自己的力量。

[参考文献]

[1] 朱耀祥，浦林祥.现代夹具设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2] 李益明.机械制造工艺设计简明手册[M]北京：机械工业出版社，1993.