經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司榆次分公司（山西晉中 030601）韓 偉

最近一客戶向我單位求助，幫忙測(cè)繪生產(chǎn)一套零件。該公司是生產(chǎn)線材產(chǎn)品的企業(yè)，設(shè)備均是日本制造的進(jìn)口設(shè)備，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中的一套零件是易耗品，滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)大約3個(gè)月就要更換。該公司擁有設(shè)備大約500臺(tái)，每一批次零件的采購均需花費(fèi)不菲的金錢和時(shí)間，因此該公司希望零件國產(chǎn)化。本文旨在介紹某一零件通過研究、試驗(yàn)、更改結(jié)構(gòu)和材料工藝的方法，最終獲得進(jìn)口零件國產(chǎn)化的過程。

1.零件介紹和零件加工難度分析

圖1

該進(jìn)口零件經(jīng)測(cè)繪如圖1所示，使用時(shí)φ68mm外圓柱由曲軸提供動(dòng)力做300次/min旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，φ50mm圓柱棒體在一內(nèi)圓導(dǎo)軌內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)線材產(chǎn)品的過程中處于干摩擦狀態(tài)（產(chǎn)品環(huán)境要求沒有潤滑），而且動(dòng)量較大。因此在高強(qiáng)度、滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，配合的零部件有的磨損消耗，有的是膠合損壞嚴(yán)重。

通過外形觀察和批量檢測(cè)，該進(jìn)口零件采用總體化設(shè)計(jì)，外表面鍍硬鉻，硬度在65HRC以上。零件兩處外圓柱軸線垂直，所有外圓柱表面粗糙度值較小，均需磨加工后鍍硬鉻處理。根據(jù)我單位情況，φ50mm外圓加工較容易，φ68mm外圓柱只能采用線切割加工后手動(dòng)拋光處理。如果采用進(jìn)口零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要達(dá)到該零件的精度需要請(qǐng)購專業(yè)的機(jī)床，這樣國產(chǎn)化將耽擱較長時(shí)間，因此決定在零件的結(jié)構(gòu)和工藝材料上創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

2.方案制定及工藝試驗(yàn)

通過以上分析和現(xiàn)場(chǎng)使用發(fā)現(xiàn)，制定設(shè)計(jì)方案主要分以下三部分。

（1）從結(jié)構(gòu)入手整體零件改為分體設(shè)計(jì)，細(xì)化聯(lián)接結(jié)構(gòu)。零件采用分體式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，零件拆分后如圖2所示，零件1和零件2作為單個(gè)零件設(shè)計(jì)，制造時(shí)保證零件精度。

圖2

零件1和零件2的聯(lián)接是本零件比較重要的設(shè)計(jì)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用兩套方案，第一套方案是零件1的φd和零件2的平面孔φD采用螺紋聯(lián)接，配壓銷軸的設(shè)計(jì)；第二套方案是零件1的φd和零件2的平面孔φD采用過盈配合聯(lián)接，配壓銷軸的設(shè)計(jì)。第一套方案的優(yōu)點(diǎn)是零件的螺紋加工好后，裝配簡單；難點(diǎn)是螺紋的加工精度要求高，螺紋加工過程中垂直度較差就會(huì)導(dǎo)致兩零件聯(lián)接后達(dá)不到圖樣要求；而且該零件使用過程的動(dòng)量較大，螺紋聯(lián)接只要有很少的間隙，在使用中就會(huì)松動(dòng)。第二套方案的優(yōu)點(diǎn)是壓配的過盈配合的兩零件外圓和內(nèi)孔加工工藝較螺紋簡單，加工容易達(dá)到很高的精度；難點(diǎn)是設(shè)計(jì)選用的公差配合合理以及過盈加工的壓配設(shè)備選用。通過分析比較選用第二套方案，根據(jù)使用的情況，通過計(jì)算分析確定零件1和零件2公差選用，銷軸和零件結(jié)合件的公差選用，根據(jù)過盈量的大小選用不同的設(shè)備完成組裝。筆者建議在確定公差的過程中一定通過理論計(jì)算確定過盈量的大小。如果過盈量太大，壓配后會(huì)導(dǎo)致零件發(fā)生塑性變形導(dǎo)致失失效。零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

（2）零件材料的選用和加工工藝選用。完成零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)后，考慮零件表面硬度、表面粗糙度要求高，根據(jù)材料和加工工藝制定兩套方案。第一套方案材料選用20CrMnTi；第二套方案材料選用38CrMoAl。

圖3

工藝方案制定如附表所示：

通過比較選用38CrMoAl方案，該方案的優(yōu)點(diǎn)是：加工工序較少，熱處理工序真空滲氮淬火后零件變形穩(wěn)定，硬度高。

進(jìn)一步細(xì)化圖樣，比如：零件1的臺(tái)階連接處由于應(yīng)力原因設(shè)計(jì)成R2.5mm，零件2的孔口倒角3mm×45°，零件2的孔底鉆φ2mm孔，壓配排氣用等。

兩種工藝方案比較表

3.結(jié)語

實(shí)踐證明，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的零件在性能上完全可以替代進(jìn)口零部件，而成本僅僅是進(jìn)口件的1/3，目前已生產(chǎn)300余套，客戶比較滿意。本次設(shè)計(jì)為我們打開了思路，具有廣泛的借鑒意義和參考價(jià)值。