经纬纺织机械股份有限公司榆次分公司（山西晋中 030601）韩 伟

最近一客户向我单位求助，帮忙测绘生产一套零件。该公司是生产线材产品的企业，设备均是日本制造的进口设备，设备运转中的一套零件是易耗品，满负荷运转大约3个月就要更换。该公司拥有设备大约500台，每一批次零件的采购均需花费不菲的金钱和时间，因此该公司希望零件国产化。本文旨在介绍某一零件通过研究、试验、更改结构和材料工艺的方法，最终获得进口零件国产化的过程。

1.零件介绍和零件加工难度分析

图1

该进口零件经测绘如图1所示，使用时φ68mm外圆柱由曲轴提供动力做300次/min旋转运动，φ50mm圆柱棒体在一内圆导轨内做往复运动，生产线材产品的过程中处于干摩擦状态（产品环境要求没有润滑），而且动量较大。因此在高强度、满负荷运转的情况下，配合的零部件有的磨损消耗，有的是胶合损坏严重。

通过外形观察和批量检测，该进口零件采用总体化设计，外表面镀硬铬，硬度在65HRC以上。零件两处外圆柱轴线垂直，所有外圆柱表面粗糙度值较小，均需磨加工后镀硬铬处理。根据我单位情况，φ50mm外圆加工较容易，φ68mm外圆柱只能采用线切割加工后手动抛光处理。如果采用进口零件的结构设计，要达到该零件的精度需要请购专业的机床，这样国产化将耽搁较长时间，因此决定在零件的结构和工艺材料上创新设计。

2.方案制定及工艺试验

通过以上分析和现场使用发现，制定设计方案主要分以下三部分。

（1）从结构入手整体零件改为分体设计，细化联接结构。零件采用分体式设计结构，零件拆分后如图2所示，零件1和零件2作为单个零件设计，制造时保证零件精度。

图2

零件1和零件2的联接是本零件比较重要的设计点。结构设计采用两套方案，第一套方案是零件1的φd和零件2的平面孔φD采用螺纹联接，配压销轴的设计；第二套方案是零件1的φd和零件2的平面孔φD采用过盈配合联接，配压销轴的设计。第一套方案的优点是零件的螺纹加工好后，装配简单；难点是螺纹的加工精度要求高，螺纹加工过程中垂直度较差就会导致两零件联接后达不到图样要求；而且该零件使用过程的动量较大，螺纹联接只要有很少的间隙，在使用中就会松动。第二套方案的优点是压配的过盈配合的两零件外圆和内孔加工工艺较螺纹简单，加工容易达到很高的精度；难点是设计选用的公差配合合理以及过盈加工的压配设备选用。通过分析比较选用第二套方案，根据使用的情况，通过计算分析确定零件1和零件2公差选用，销轴和零件结合件的公差选用，根据过盈量的大小选用不同的设备完成组装。笔者建议在确定公差的过程中一定通过理论计算确定过盈量的大小。如果过盈量太大，压配后会导致零件发生塑性变形导致失失效。零件设计结构如图3所示。

（2）零件材料的选用和加工工艺选用。完成零件结构的设计后，考虑零件表面硬度、表面粗糙度要求高，根据材料和加工工艺制定两套方案。第一套方案材料选用20CrMnTi；第二套方案材料选用38CrMoAl。

图3

工艺方案制定如附表所示：

通过比较选用38CrMoAl方案，该方案的优点是：加工工序较少，热处理工序真空渗氮淬火后零件变形稳定，硬度高。

进一步细化图样，比如：零件1的台阶连接处由于应力原因设计成R2.5mm，零件2的孔口倒角3mm×45°，零件2的孔底钻φ2mm孔，压配排气用等。

两种工艺方案比较表

3.结语

实践证明，创新设计的零件在性能上完全可以替代进口零部件，而成本仅仅是进口件的1/3，目前已生产300余套，客户比较满意。本次设计为我们打开了思路，具有广泛的借鉴意义和参考价值。