论文部分内容阅读
[摘 要]主要分析了大型挤压机圆锥形衬套的冷加工工艺和热处理工艺。
[关键词]圆锥形衬套 工艺 热处理
中图分类号：TU213 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0022-01
衬套热处理过程复杂，加工工序多，使得加工难度大、加工技术含量高、加工周期长。再加上衬套工作环境十分恶劣，要经常承受高温、高压、高摩擦以及交变热冲击的疲劳破坏[1]，从而对衬套热处理的质量也提出了较高要求。为此，笔者就最近为某厂加工的5000吨挤压机锥形衬套为例，对整个圆锥形衬套加工的工艺过程做一分析。
1.5000吨挤压机圆锥形衬套介绍
某厂5000吨挤压机锥形衬套长1200mm，大头尺寸为φ785 mm，小头尺寸为φ665 mm，斜度为3°，内孔φ500 mm， 材料5CrNiMo，重量约2500Kg，要求热处理后的硬度为HRC46-50
2.衬套加工工艺过程分析
整个衬套的加工工艺流程为：坯料 → 镗工艺孔 → 粗车外圆 → 探伤 → 粗车工艺环、锥面、工艺卡口及内孔 → 划螺孔线 → 镗螺纹底孔 → 钳工攻螺纹 → 热处理 → 精车工艺环、内孔、端面及锥面 →钳工过螺纹→检查→涂油包装交货。
2.1坯料
坯料要求为5CrNiMo锻件，本次加工采用了外购锻件，锻件尺寸如图1所示：
2.2镗两端面及工艺台孔
见于锻件两端面凹凸不平以及在粗车时的装夹需要，从锻件重量考虑在镗床（T68）上镗平两端面（如果一端面基本平整，可只镗平另一端面），并在一端面镗出φ200×40工艺台孔（车削装夹备用）。
2.3粗车外圆
分析衬套零件图，该衬套吨位大，锥面长，形位公差严，表面质量要求高、加工难度大，考虑到本厂设备的特点以及加工能力，操作者技术水平，粗车工序由C61125A车床完成。同时，给出粗车时的工艺参数，如表1所示：
考虑到衬套热处理变形及精车时的需要，粗车时锥面、内孔、总长应留有余量。为使锥形襯套能很好的与外套配合，实际中可将衬套做得长一些，待装配后再将多余的部分加工掉，但长度留量要适当，根据笔者多年的经验，留量7-8mm之间时效果较为理想，过长给装配后的精加工带来困难，即费工又费时，过短，由于热处理后衬套本身的收缩和装配时的操作误差以及红装后外套冷却收缩对衬套的挤压使衬套窜动，而造成装配缺陷。但由于厂家并未要求装配，故长度留量3-4mm已足够。
2.4探伤
用超声波进行探伤处理，及时发现锻件内部有无缺陷，保证衬套质量，防止或减少由于锻件质量问题而造成巨大的损失，此道工序看似简单，其实尤为重要。
2.5粗车工艺卡口、工艺环、锥面及内孔
2.5.1工艺卡口及工艺环的确定
工艺卡口的确定
由于衬套外圆带有锥度，为使夹持牢固在工艺上特意在衬套两端留出工艺卡口。工艺卡口宽度尺寸一般应以车床卡盘四爪或三爪长度和工件的大小来确定，不宜过小或过大，工艺卡口长度过大将给精加工带来过多的加工余量，过小夹持不稳，甚至不能夹紧容易造成安全事故，笔者认为该衬套工艺卡口以100mm为宜。
2.5.2 锥面加工分析
该衬套斜度为3°大头尺寸φ780，小头尺寸φ560，内孔尺寸φ500，体积大、锥面长，壁厚相对较薄，锥面形位公差要求严，普通车床加工锥面的方法已不能满足加工要求。
2.5.3锥面的加工方法介绍
通常锥面的加工方法有：数控加工法、偏移尾座法、小滑板转位法、轨迹合成法等。分析到该衬套锥面长，锥面平直度及形位公差较严，结合本厂实际加工能力为了能加工出完整的锥面，确保加工质量，笔者选择了轨迹合成的办法在C61125A床子上来加工该锥面。
2.6划螺孔线
为减少起吊次数，提高生产率此道工序可直接在镗床工作台上划出螺孔线。
2.7镗床（T68）镗螺纹底孔
要求底孔镗正，不得歪斜，粗糙度Ra3.2。
2.8钳工攻螺纹
要求螺纹攻正，不歪斜去毛刺。
2.9热处理
2.9.1衬套材料5GrNiMo的化学成分[3]，如表2所示：
2.9.2热处理工艺曲线
由于工件较大、壁厚较薄，工艺环的存在使得衬套纵向截面形状变得复杂，衬套的热处理难度加大。为此就衬套的热处理设计了专用吊具，衬套的加热选择在炉温较为稳定的井式炉中进行，其有效加热厚度可取为（790-495）÷2≈148mm，加热系数分别取，预热1.0-1.2min/mm；淬火加热1.6-1.9 min/mm；回火加热3.5-4.3 min/mm。为进一步保证衬套热处理质量。
2.10钳工过螺纹
2.11检查
2.12涂油包装交货。
3.结束语
⑴ 经过以上工艺的制定加工出了符合图纸要求的衬套，目前由用户反馈的信息来看，衬套使用效果良好。
⑵ 用轨迹合成法来加工长圆锥形衬套的锥面，方法简单，锥面平直度、形位公差、表面质量容易保证。
⑶ 留取适当的工艺卡口、工艺环是保证锥形衬套形位公差的前提，合理科学的热处理是保证衬套质量好坏的关键。
参考文献
[1]杜新宇.挤压筒端面破损原因及修补方法.轻合金加工技术.2006-03：1007-7235.
[2]轻合金挤压工具与模具，冶金工业出版社，刘静安编著 1990.7
[3]机械工程材料金属工艺学，高等教育出版社，1992.9
[关键词]圆锥形衬套 工艺 热处理
中图分类号：TU213 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0022-01
衬套热处理过程复杂，加工工序多，使得加工难度大、加工技术含量高、加工周期长。再加上衬套工作环境十分恶劣，要经常承受高温、高压、高摩擦以及交变热冲击的疲劳破坏[1]，从而对衬套热处理的质量也提出了较高要求。为此，笔者就最近为某厂加工的5000吨挤压机锥形衬套为例，对整个圆锥形衬套加工的工艺过程做一分析。
1.5000吨挤压机圆锥形衬套介绍
某厂5000吨挤压机锥形衬套长1200mm，大头尺寸为φ785 mm，小头尺寸为φ665 mm，斜度为3°，内孔φ500 mm， 材料5CrNiMo，重量约2500Kg，要求热处理后的硬度为HRC46-50
2.衬套加工工艺过程分析
整个衬套的加工工艺流程为：坯料 → 镗工艺孔 → 粗车外圆 → 探伤 → 粗车工艺环、锥面、工艺卡口及内孔 → 划螺孔线 → 镗螺纹底孔 → 钳工攻螺纹 → 热处理 → 精车工艺环、内孔、端面及锥面 →钳工过螺纹→检查→涂油包装交货。
2.1坯料
坯料要求为5CrNiMo锻件，本次加工采用了外购锻件，锻件尺寸如图1所示：
2.2镗两端面及工艺台孔
见于锻件两端面凹凸不平以及在粗车时的装夹需要，从锻件重量考虑在镗床（T68）上镗平两端面（如果一端面基本平整，可只镗平另一端面），并在一端面镗出φ200×40工艺台孔（车削装夹备用）。
2.3粗车外圆
分析衬套零件图，该衬套吨位大，锥面长，形位公差严，表面质量要求高、加工难度大，考虑到本厂设备的特点以及加工能力，操作者技术水平，粗车工序由C61125A车床完成。同时，给出粗车时的工艺参数，如表1所示：
考虑到衬套热处理变形及精车时的需要，粗车时锥面、内孔、总长应留有余量。为使锥形襯套能很好的与外套配合，实际中可将衬套做得长一些，待装配后再将多余的部分加工掉，但长度留量要适当，根据笔者多年的经验，留量7-8mm之间时效果较为理想，过长给装配后的精加工带来困难，即费工又费时，过短，由于热处理后衬套本身的收缩和装配时的操作误差以及红装后外套冷却收缩对衬套的挤压使衬套窜动，而造成装配缺陷。但由于厂家并未要求装配，故长度留量3-4mm已足够。
2.4探伤
用超声波进行探伤处理，及时发现锻件内部有无缺陷，保证衬套质量，防止或减少由于锻件质量问题而造成巨大的损失，此道工序看似简单，其实尤为重要。
2.5粗车工艺卡口、工艺环、锥面及内孔
2.5.1工艺卡口及工艺环的确定
工艺卡口的确定
由于衬套外圆带有锥度，为使夹持牢固在工艺上特意在衬套两端留出工艺卡口。工艺卡口宽度尺寸一般应以车床卡盘四爪或三爪长度和工件的大小来确定，不宜过小或过大，工艺卡口长度过大将给精加工带来过多的加工余量，过小夹持不稳，甚至不能夹紧容易造成安全事故，笔者认为该衬套工艺卡口以100mm为宜。
2.5.2 锥面加工分析
该衬套斜度为3°大头尺寸φ780，小头尺寸φ560，内孔尺寸φ500，体积大、锥面长，壁厚相对较薄，锥面形位公差要求严，普通车床加工锥面的方法已不能满足加工要求。
2.5.3锥面的加工方法介绍
通常锥面的加工方法有：数控加工法、偏移尾座法、小滑板转位法、轨迹合成法等。分析到该衬套锥面长，锥面平直度及形位公差较严，结合本厂实际加工能力为了能加工出完整的锥面，确保加工质量，笔者选择了轨迹合成的办法在C61125A床子上来加工该锥面。
2.6划螺孔线
为减少起吊次数，提高生产率此道工序可直接在镗床工作台上划出螺孔线。
2.7镗床（T68）镗螺纹底孔
要求底孔镗正，不得歪斜，粗糙度Ra3.2。
2.8钳工攻螺纹
要求螺纹攻正，不歪斜去毛刺。
2.9热处理
2.9.1衬套材料5GrNiMo的化学成分[3]，如表2所示：
2.9.2热处理工艺曲线
由于工件较大、壁厚较薄，工艺环的存在使得衬套纵向截面形状变得复杂，衬套的热处理难度加大。为此就衬套的热处理设计了专用吊具，衬套的加热选择在炉温较为稳定的井式炉中进行，其有效加热厚度可取为（790-495）÷2≈148mm，加热系数分别取，预热1.0-1.2min/mm；淬火加热1.6-1.9 min/mm；回火加热3.5-4.3 min/mm。为进一步保证衬套热处理质量。
2.10钳工过螺纹
2.11检查
2.12涂油包装交货。
3.结束语
⑴ 经过以上工艺的制定加工出了符合图纸要求的衬套，目前由用户反馈的信息来看，衬套使用效果良好。
⑵ 用轨迹合成法来加工长圆锥形衬套的锥面，方法简单，锥面平直度、形位公差、表面质量容易保证。
⑶ 留取适当的工艺卡口、工艺环是保证锥形衬套形位公差的前提，合理科学的热处理是保证衬套质量好坏的关键。
参考文献
[1]杜新宇.挤压筒端面破损原因及修补方法.轻合金加工技术.2006-03：1007-7235.
[2]轻合金挤压工具与模具，冶金工业出版社，刘静安编著 1990.7
[3]机械工程材料金属工艺学，高等教育出版社，1992.9