根據(jù)十字形零件的結構特點和加工難點，對原材料、熱處理和機械切削逐一進行了分析。通過合理的工藝設計，采用粗精加工和標準統(tǒng)一的方法，避免了加工過程中的質量問題。

1前言

煙草機械是一種特殊設備，是按訂單投入生產(chǎn)的。零件的生產(chǎn)批量一般小于5件/批，屬于多品種小批量離散加工?！癤”部分是連接到濾棒成型裝置中刀頭組件中心的傳動部分。設備工作時，帶動刀盤高速旋轉，對設計精度要求很高。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加工難點分析

它是一個十字形零件的三維模型，整個零件為中心對稱結構，材料為20CrMnTi。圖2顯示了十字形零件的加工尺寸要求(局部)。零件周圍有四個φ18.27h4樞軸。樞軸垂直度和同軸度0.01mm，樞軸與零件側壁垂直度0.01mm，樞軸要求局部滲碳淬火，淬火后硬度58 ~ 63 HRC，設計精度高，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，加工變形不易控制。

3粗加工和半精加工工藝流程

滲碳是金屬材料常用的熱處理工藝，它可以使低碳鋼工件具有高碳鋼表層，然后通過淬火和低溫回火，使工件表層具有較高的硬度和耐磨性，而工件中心部分仍保持低碳鋼的韌性和塑性。這種熱處理方法由滲碳和淬火兩部分組成。在淬火過程中，只有早期滲碳區(qū)域的硬度會發(fā)生較大變化。對于有局部滲碳淬火要求的零件，可以在加工過程中對整個零件進行滲碳，然后去除非淬火區(qū)域的滲碳層，再進行淬火，從而達到局部淬火的目的[1]。

四個支點要求局部滲碳淬火硬度為58 ~ 63 HRC，滲碳層深度DC為1.2 ~ 1.4 mm..為了便于后續(xù)的加工，四個支點的硬度要達標，而零件其他部位的硬度不會發(fā)生變化。因此，有必要通過控制滲碳區(qū)來控制淬火區(qū)的硬度。由于滲碳層深度DC要求為1.2 ~ 1.4 mm，滲碳前的粗加工必須保證非淬火表面的加工余量大于1.4 mm。同時，為了最大限度地消除粗加工產(chǎn)生的應力集中，考慮了中間零件粗加工和人工時效的方式。

加工后零件周邊側壁的最終尺寸為110mm×70mm。為了控制滲碳面積，將中間件的外周側壁粗加工到120mm×80mm，四個支點粗加工到mm，滲碳后通過半精加工，將中間件周圍的側壁尺寸加工到111mm×71mm，這樣就可以完全去除側壁周圍的滲碳區(qū)域。

4整理工藝流程

因為精加工時四個φ18.27h4樞軸的硬度為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，在磨削前，樞軸頂部60°中心孔的幾何精度應小于0.01mm，因此必須設計專用工裝來保證四個樞軸頂部60°中心孔的位置精度。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)零件底部有兩個φ5E8銷孔，可采用一側兩銷的定位方式。一面兩銷定位是機械加工中最常用的定位方法之一，屬于完全定位。它是一種以一個平面作為第一定位基準，以垂直于該基準平面并與該基準平面相通的兩個孔作為另外兩個基準平面的定位方法。使用時，為了便于夾緊和防止過定位，兩個銷分別為圓柱銷和菱形銷[2]。

同時，由于零件底部四周有四個M4螺紋孔，零件在工裝上的夾緊方式是下拉夾緊，即零件一側用兩個銷釘定位后，用螺釘下拉四個M4螺紋將零件緊固在工裝上。

考慮到粗加工后，寬度82mm、深度7mm、兩個15°斜面的齒輪尚未加工，仍有較大余量，加工時仍有零件變形的風險。同時，φ23mm孔、φ18N7孔、φ14N7孔和四個R40mm圓弧面(見圖1右上四分之一圓弧)的粗加工也有零件變形的風險。為了在加工四個樞軸頂部的60個中心孔之前完全消除變形，在用平面磨床磨削兩個平面之前，需要對上述零件進行半成品加工。對于非公差尺寸，可在平面磨床磨削前完成，不影響后續(xù)加工。為了方便平面磨床加工，在半精加工過程中，我們選擇在51mm的上下表面留0.2mm的磨削余量[3]。整理過程如表2所示。

C40U五軸加工中心在50道工序中使用工裝對51mm平板進行調平。由于機床的定位精度誤差和工作臺旋轉時的軸向圓跳動誤差，如果不消除機床誤差，四個樞軸的60°中心孔位置可能超差，導致零件報廢。針對機床精度誤差的問題，用四個樞軸加工它們的60°中心孔時，要分別建立相應的坐標系，即工件對準雷尼紹三維測頭后， 每個面分別用雷尼紹3D測頭標定，消除機床精度誤差，保證四個支點端部60個中心孔的位置誤差≤ 0.01mm，由于四個支點端面的垂直度為0.01mm，加工時要保證軸的外圓和端面“一刀落地”，軸的端面要用外圓磨床磨。 考慮到砂輪在磨削端面時會磨削機床頂針，為了避免頂針損壞，在工藝設計中，將四個樞軸端的60°中心孔改為60°中心孔和120°保護錐的形式，使樞軸端面與機床頂針在磨削面上有一定的間隙，避免了磨削干涉。步驟80用外圓磨床用兩個塞孔定位，磨四個φ18.27mm軸外圓，磨(150±0.05)mm和(110±0.05)mm軸端面，保證四個軸在一個平面內的中心誤差≤0.01mm，并滿足其他公差要求。

在步驟90中，使用線切割設備在四個樞軸的端部加工1 mm× 90 V形槽。由于四根樞軸經(jīng)滲碳淬火后硬度達到58 ~ 63 HRC，難以用常規(guī)刀具實現(xiàn)銑削加工，所以采用線切割進行電火花加工。如果在滲碳淬火前加工V型槽，會破壞四個樞軸的60°中心孔的形狀，導致加工樞軸時外圓磨床定位不準。因此，V形槽必須在外圓磨床加工后進行加工。

經(jīng)三坐標測量機檢測，十字形零件的所有尺寸公差均符合圖紙要求，零件合格。

5結束語

前端零件的質量對濾棒成型機的穩(wěn)定運行至關重要。該零件設計精度高，材料加工難度大，材料去除量大，加工變形不易控制。在工藝設計過程中，巧妙地采取了預防和補救措施，通過磨削修正了銑削變形誤差，并增加了中心孔錐面保護，避免了端面磨削。這些細節(jié)保證了零件的加工質量。該工藝方案已推廣應用于其它類似零件的加工，取得了良好的效果。