十字體零件的（de）結構特征和加工難點

根據十字形零件的結構特點和加工（gōng）難點（diǎn），對原材料、熱處（chù）理和機械切削逐一進行了分析（xī）。通過合理的工藝設計，采用粗精加工和標準統一的方法，避免了加工（gōng）過程中（zhōng）的質量問（wèn）題（tí）。

1前（qián）言

煙（yān）草機械是一種特殊設備，是按訂單投入生產的。零件的生產批量一般小於5件/批，屬於多品種小批量離散加工。“X”部分是連接到濾棒（bàng）成型（xíng）裝置中刀頭（tóu）組件中心的傳動部分。設備工作時（shí），帶動刀盤高速旋轉，對設（shè）計精（jīng）度要求很高。零件的精度直接影響刀頭的動平衡和卷煙濾棒的切割質量。

2加（jiā）工難點分析（xī）

它是一個十（shí）字形零件的三維模（mó）型，整個零件為中心對稱結構，材料為20CrMnTi。圖2顯示了十字（zì）形零件的加（jiā）工尺（chǐ）寸要求(局部)。零件周圍有（yǒu）四個φ18.27h4樞軸。樞軸垂直度和同軸（zhóu）度0.01mm，樞軸與零件側壁垂直度0.01mm，樞軸（zhóu）要求局部滲碳淬火，淬火後硬度58 ~ 63 HRC，設計（jì）精度高，材料加工難度大。零件下料尺寸為φ220mm×66mm，加工過程中金屬去除率達到91%。材料去除量大，加工變形不易控製。

3粗加工和半精加工工藝流程

滲碳是金（jīn）屬材料常用的熱處理工（gōng）藝，它可以使低碳鋼工件具（jù）有高碳（tàn）鋼（gāng）表層，然後（hòu）通過淬火（huǒ）和低溫回（huí）火，使工件表層具有較高的硬度和耐（nài）磨性，而工件中心部分仍保持低（dī）碳鋼的韌（rèn）性和塑性（xìng）。這種熱處理方法（fǎ）由滲碳和淬火兩部分組成。在淬火過程中，隻有早期（qī）滲碳區域的硬度會發生較大變化。對於有局部滲碳淬火要求的零件，可以（yǐ）在加工過程中對整（zhěng）個零件進行滲（shèn）碳，然後去除非（fēi）淬火區域的滲碳層，再（zài）進行淬火，從而達到局（jú）部（bù）淬火的目的[1]。

四個支點要求局部滲碳淬火硬（yìng）度為58 ~ 63 HRC，滲碳（tàn）層（céng）深度DC為1.2 ~ 1.4 mm..為（wéi）了（le）便於（yú）後續的加工，四個支（zhī）點的硬度（dù）要達標（biāo），而（ér）零件其他部位的（de）硬度不會發生變化。因此，有必要通過控製滲碳區來控（kòng）製淬火區的硬度。由於滲碳層深度DC要（yào）求為（wéi）1.2 ~ 1.4 mm，滲碳前的粗加（jiā）工必須保證非淬火表麵的加工餘量（liàng）大（dà）於1.4 mm。同（tóng）時，為了最大限度地消除粗（cū）加工產生的應力集中，考慮了（le）中間零件粗加工（gōng）和人（rén）工時效的方式。

加工後零件周邊側壁的最（zuì）終尺寸為110mm×70mm。為了控製滲碳麵積，將中（zhōng）間件的外周側壁粗加工到120mm×80mm，四（sì）個（gè）支點粗（cū）加工到mm，滲（shèn）碳後通過半精（jīng）加工，將中間件周圍的側壁尺（chǐ）寸（cùn）加工（gōng）到111mm×71mm，這樣就（jiù）可以完全（quán）去除側壁周圍的滲碳區域。

4整理工藝流程（chéng）

因為精加（jiā）工（gōng）時四個φ18.27h4樞軸的硬度為（wéi）58 ~ 63HRC，所以需要使用外圓磨削。為了保證四個樞軸的幾何公差，在（zài）磨削前，樞軸頂部60°中心孔的幾何精度應小於（yú）0.01mm，因（yīn）此必須設計專用工（gōng）裝（zhuāng）來保證四個樞軸頂（dǐng）部60°中心孔的位置精度。

經分（fèn）析發現零件（jiàn）底部有兩個φ5E8銷孔（kǒng），可采（cǎi）用一側兩銷（xiāo）的定位方式。一麵兩銷定位是機械加工中最常用的定位（wèi）方法之一，屬於完全定位（wèi）。它是一種以一個平麵作為第一定位基準（zhǔn），以垂直於該基準平麵並與（yǔ）該基準平麵相通的（de）兩（liǎng）個孔作為另外兩（liǎng）個基準平麵的定位方法。使（shǐ）用時，為了便於夾緊和防止（zhǐ）過定位，兩個銷分（fèn）別為圓柱銷和菱形銷[2]。

同時（shí），由於零件底部四周（zhōu）有四（sì）個（gè）M4螺紋孔，零（líng）件在工裝上的夾緊方式是下拉夾緊（jǐn），即零件一側用兩個銷釘定位後，用螺釘下拉四個M4螺紋將零件緊固在工裝上。

考慮到粗加工後（hòu），寬度82mm、深度7mm、兩個15°斜麵的齒輪尚未加工，仍有較大餘量，加工時仍有零件變形的風險。同時，φ23mm孔、φ18N7孔、φ14N7孔和四個R40mm圓弧麵(見（jiàn）圖（tú）1右上四分之（zhī）一圓弧)的粗加工也有零件變形的風險。為了在加工四（sì）個樞軸頂部的60個中心孔之前完全（quán）消（xiāo）除變形，在（zài）用平麵磨床磨削兩個（gè）平麵之前，需要對上述零件進行半成品加工。對於非公差尺寸，可在平麵磨床磨削前完成，不影響後續（xù）加工。為了方便平麵（miàn）磨床加工，在半精加工過程中，我們選擇在51mm的上下（xià）表麵留0.2mm的磨削餘量[3]。整理過程如表2所示（shì）。

C40U五軸加工（gōng）中心在50道工序（xù）中使用工（gōng）裝對51mm平板進行調平。由於機床的定位精度（dù）誤差和工作台旋轉時的軸向圓跳動誤（wù）差，如（rú）果不消（xiāo）除機床誤差，四個樞軸的60°中心孔位（wèi）置可能超差，導（dǎo）致零（líng）件報廢。針對機（jī）床精度誤差的問題，用四個樞軸加（jiā）工它們的60°中心孔時，要分別建立相應的坐標係，即工件對準雷尼紹三維測頭後， 每個麵（miàn）分（fèn）別用雷尼（ní）紹3D測頭標定（dìng），消除機床精度誤差（chà），保證四個支點端部60個中心孔的（de）位置誤差≤ 0.01mm，由於四個（gè）支點（diǎn）端麵的垂直度為0.01mm，加工時要保（bǎo）證軸的外（wài）圓和端麵“一刀落地”，軸的端麵要用外圓磨床（chuáng）磨。 考慮到砂輪在磨削端麵（miàn）時會磨削機（jī）床頂針，為了避免頂針損壞，在工藝設計中（zhōng），將四個樞軸端的60°中心孔改為60°中心孔和120°保護錐（zhuī）的（de）形式，使樞軸端麵與機床頂針在磨削麵上有一定（dìng）的間隙，避免（miǎn）了磨削（xuē）幹涉。步驟80用外圓磨床用兩個塞孔定位（wèi），磨四個φ18.27mm軸外圓（yuán），磨(150±0.05)mm和(110±0.05)mm軸端麵，保證四個軸在一（yī）個平麵內的中心誤差≤0.01mm，並滿（mǎn）足其他公差要求。

在步驟90中，使用線切割設備在四（sì）個樞軸的端部加工1 mm× 90 V形槽。由於四根樞軸經滲碳淬火後硬度達到58 ~ 63 HRC，難以用常（cháng）規刀具實現銑削加工，所以采用線切割進行電火花加工。如果（guǒ）在滲碳淬火前加工V型槽，會破壞四個樞軸的（de）60°中心孔的（de）形（xíng）狀，導致加工樞軸時外圓磨床定位（wèi）不準。因此，V形（xíng）槽必須在外圓磨床加（jiā）工後進行加工。

經三坐標測量機檢測（cè），十字形零件的所有尺寸公差均符合圖（tú）紙要求，零件（jiàn）合格（gé）。

5結束語

前端（duān）零件的質量對（duì）濾棒成型機的穩定運行至關重要。該（gāi）零件設（shè）計精度高，材料加工（gōng）難度大，材料去除量大，加工（gōng）變形不易控製。在工藝設計過程中，巧妙地采取了預防和補救措施，通過（guò）磨削修正了銑削變形誤（wù）差，並增加了中心孔錐麵保護，避免了端麵磨削。這些（xiē）細節保證了零件的加工質量。該工藝方案已推廣應用於其它類似零件的加工，取得了良好的效果（guǒ）。