工藝設(shè)計對游車大鉤用導(dǎo)向鍵變形量的影響

李凡 程傳靜 黨華甫 王同鵬 高志盎

（南陽二機石油裝備集團(tuán)股份有限公司，河南南陽 473000）

工藝設(shè)計對游車大鉤用導(dǎo)向鍵變形量的影響

李凡 程傳靜 黨華甫 王同鵬 高志盎

（南陽二機石油裝備集團(tuán)股份有限公司，河南南陽 473000）

導(dǎo)向鍵是游車大鉤的重要零件之一，在使用中起到滑動導(dǎo)向和傳遞扭矩的重要作用。但在實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常因熱處理變形導(dǎo)致裝配失敗?；诖?，通過改變導(dǎo)向鍵的工藝路線和加工方案，選用不同的熱處理方案，以期探索出變形量小且能夠保證裝配精度和質(zhì)量的工藝設(shè)計方案。

導(dǎo)向鍵；工藝方案；游車大鉤

導(dǎo)向鍵是游車大鉤的重要零件之一，在使用中起到滑動導(dǎo)向和傳遞扭矩的重要作用。游車大鉤的導(dǎo)向鍵斷面采用燕尾形，且要求工作面全加工；裝配和使用時，對工件的形位公差要求比較嚴(yán)格。工藝試驗之前的實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)因熱處理變形引起的形位公差超差，導(dǎo)致裝配失敗的情況發(fā)生。

機械產(chǎn)品零件的工藝路線作為零件加工制造的指導(dǎo)文件，是連接零件設(shè)計與制造的橋梁［1］，合理的路線安排與合理的熱處理工藝對產(chǎn)品的質(zhì)量及成本起重要作用。如何通過工藝路線的合理安排與熱處理手段的正確選擇，滿足零件制造的經(jīng)濟性、合理性。本文通過改變導(dǎo)向鍵的工藝路線和加工方案，選用不同的熱處理方案，以期探索出變形量小且能夠保證裝配精度和質(zhì)量的工藝設(shè)計方案。

1 工藝方案及優(yōu)缺點

1.1 工藝方案1

使用鍛造毛坯經(jīng)過正火處理后，按照圖紙尺寸加工成活，經(jīng)熱處理鹽浴淬火，達(dá)到預(yù)期硬度要求。

1.1.1 工藝路線。鍛造-熱（正火）-機加-熱（淬火）-裝。

1.1.2 優(yōu)點。工序簡單，加工容易，制造成本低。

1.1.3 缺點。淬火后有變形，存在不合格零件頻繁出現(xiàn)的問題。

1.2 工藝方案2

使用鍛造毛坯經(jīng)過正火處理后，銑成長方體毛坯（燕尾部分不加工，其余各面留余量），經(jīng)熱處理鹽浴淬火，達(dá)到預(yù)期硬度要求，最后按照圖紙尺寸加工成活。

1.2.1 工藝路線。鍛造-熱（正火）-機加-熱（鹽浴淬火）-機加-裝。

1.2.2 優(yōu)點。最后成型能保證硬度，能保證形位公差。

1.2.3 缺點。淬火后加工，硬度高，刀具磨損快，經(jīng)濟性差。

1.3 工藝方案3

使用鍛造毛坯經(jīng)過正火處理后，按照圖紙尺寸加工成活，經(jīng)熱處理感應(yīng)淬火，達(dá)到預(yù)期硬度要求。

1.3.1 工藝路線。鍛造-熱（正火）-機加-熱（感應(yīng)淬火）-裝。

1.3.2 優(yōu)點。工序簡單，加工容易，制造成本低，感應(yīng)淬火硬度高，變形量小。

1.3.3 缺點。變形量在公差要求范圍內(nèi)，裝配過程中可能出現(xiàn)選配問題。

2 試驗方法

2.1 試樣A

①用45#鋼鍛造成毛坯；②熱處理，正火處理；③將毛坯按照導(dǎo)向鍵尺寸公差加工成型；④在臺車爐加熱后進(jìn)行整體淬火，淬火介質(zhì)為NaCl溶液；⑤裝配。

2.2 試樣B

①用45#鋼鍛造成毛坯；②熱處理，正火處理；③加工成長方體毛坯176×275×18；④在臺車爐里加熱后進(jìn)行整體淬火，淬火介質(zhì)為NaCl溶液；⑤將導(dǎo)向鍵按照尺寸公差加工成型；⑥裝配。

2.3 試樣C

①用45#鋼鍛造成毛坯；②熱處理，正火處理；③將毛坯按照導(dǎo)向鍵尺寸公差加工成型；④感應(yīng)淬火，淬火介質(zhì)為水；⑤裝配。

2.4 熱處理設(shè)備及檢測儀器

2.4.1 熱處理設(shè)備。用RT-105KW臺車爐進(jìn)行加熱，用KGPS160-8中頻感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行感應(yīng)淬火。

2.4.2 形位公差檢測儀器。MODEL5124三坐標(biāo)測量儀測試，測量導(dǎo)向鍵的燕尾工作面的平面度。

3 結(jié)果與分析

3.1 淬火后硬度

經(jīng)過3種方案處理后，導(dǎo)向鍵的硬度見表1。

表1 淬火后試樣的硬度

由表1可以看出，3個試樣淬火后，導(dǎo)向鍵的硬度均滿足要求。A、B試樣的經(jīng)過整體淬火，淬火介質(zhì)為NaCl溶液，由于B試樣在淬火前有加工余量，淬火后又經(jīng)過加工，因此B試樣的硬度略低于A試樣。C試樣的淬火介質(zhì)為水，由于C試樣淬火前已加工成型，沒有經(jīng)過加工，同時C試樣是感應(yīng)淬火，因此C試樣淬火后的硬度較高。

3.2 淬火后的平面度檢測結(jié)果

用三坐標(biāo)測量儀測量導(dǎo)向鍵的平面度，結(jié)果如圖1所示。

圖1 導(dǎo)向鍵的平面度

試樣A加工成型后進(jìn)行整體淬火，淬火介質(zhì)為NaCl溶液，由于淬火介質(zhì)冷卻速度較快，且淬火后沒有經(jīng)過加工修正變形，因此變形較大，平面度公差超出誤差范圍，影響裝配；試樣B留有加工余量，淬火后經(jīng)過磨床以及線切割加工，變形經(jīng)過修正，因此試樣B的平面度公差誤差范圍內(nèi)，不影響裝配；試樣C加工成型后進(jìn)行感應(yīng)淬火，雖然淬火后沒有經(jīng)過加工修正變形，但是由于感應(yīng)淬火加熱時間短，淬火后變形較小。

綜合來看，試樣C的平面度公差在誤差范圍內(nèi)，不影響裝配。試樣B和試樣C雖然都滿足裝配要求，但是，一方面試樣B在生產(chǎn)過程中工序較多，周轉(zhuǎn)成本高；另一方面試樣B整體淬火后變形較大，硬度較高，加工效率低，對刀具的損傷較大。

4 結(jié)論

①試樣整體淬火后變形量較大，不能滿足裝配要求，需二次轉(zhuǎn)機加工通過磨削加工修正試樣變形量；淬火后工件表面硬度提高，提升制造難度；二次周轉(zhuǎn)、加工，增加了生產(chǎn)成本。

②感應(yīng)淬火加熱時間短，淬火后試樣變形小，一次加工成活，可以滿足裝配要求。感應(yīng)淬火不僅能滿足裝配要求，在一定程度上降低了生產(chǎn)成本。

［1］李春磊，莫蓉，常智勇，等.綜合考慮零件工藝設(shè)計經(jīng)驗和制造穩(wěn)定性的工藝路線決策［J］.計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，2015（12）：2384-2391.

Influence of Process Design on the Deformation of the Guide Key for Traveling Block Hook

Li FanCheng ChuanjingDang HuafuWang TongpengGao Zhiang
（RG Petro-machinery Group Co.Ltd.，Nanyang Henan 473000）

Guide key is one of the important parts of the hook,which plays an important role in the use of sliding guide and transfer torque.But in the actual production process,the assembly failure is often caused by heat treatment deformation.Based on this,by changing the process route and processing program of the guide key,different heat treatment schemes were selected,in order to explore the process design scheme of small deformation and can ensure the accuracy and quality of the assembly.

guide key；process scheme；hook hook

TE923

A

1003-5168（2016）11-0070-02

2016-10-21

李凡（1985-），女，碩士，研究方向：機械制造材料學(xué)。