量具专用高精度标准件工艺编制的探讨

摘要：量具专用高精度标准件，是用来检测零件相关尺寸、角度及技术条件，是零件的模拟体，其尺寸公差严，一般取相对应零件公差值的1/10-1/14，技术条件要求高。因此，对量具专用高精度标准件工艺编制过程中的材料选择、热处理工艺安排、机械加工工艺编制、工艺基准的选择、测量基准的选择、标准件的检测等问题进行研究。通过对量具专用高精度标准件工艺编制的探讨，为此类标准件工艺编制及检测等问题提供了一定的借鉴和参考。

关键词：量具；专用高精度标准件；工艺编制

中图分类号：TG315.1+3 文献标识码：A

1 编制专用高精度标准件工艺路线原则

编制专用高精度标准件工艺路线应遵守工艺的可行性、质量的可靠性、费用的经济性。为此，具体要求做到正确、协调、完整和符合生产实际。工序内容的编写要突出控制重点，词义要明朗肯定，图文要清晰工整，并要贯彻国际规定。在保证满足产品设计的要求下，付出最少的物化劳动。

2 编制专用高精度标准件工艺路线的主要依据

（1） 产品的设计图和相关的技术条件

（2）零件材料的技术条件和热处理特性

（3） 设备的性能数据

（4） 现有的生产条件

（5）生产批量与生产周期

（6）工艺试验结论与成熟的先进技术

（7） 国家标准或企业标准

3 量具专用高精度标准件工艺编制

3.1量具专用高精度标准件其工艺路线一般为：去出材料表面氧化皮调质粗加工热处理工序（淬火、回火、人工时效、吹砂、发兰）半精加工精加工（包括磨加工、研磨加工）

3.2 人工时效——在120～150℃进行24小时～36小时的时效处理，这样可消除残余内应力，增加标准件尺寸稳定性而不降低其硬度，即目的是：稳定标准件尺寸，减小变形。

3.3 需要外委加工及特种加工、加工质量无把握，必须将有关技术问题落实，方可进行工艺编制。

3.4 代料原料：由于工艺及其它原因要代料的，允许性能好的材料代替性能差的材料。例如，用CrWMn材料代替T8A材料。

3.5 基准的选择：

基准面以英文字母A、B、C……表示，但在图纸上不允许字母重复表示多重含义，其表面粗糙度为0.2以上。最好将设计基准与测量基准重合，便于加工与检测，减少检测误差。

4 量具专用高精度标准件对用钢的性能要求

量具专用高精度标准件是用来检测零件相关尺寸、角度及技术条件，其尺寸公差严，技术条件要求高。由于量具在使用过程中经常受到工件的磨擦与碰撞，而量具本身又必须具备非常高的尺寸精确性和恒定性.因此要求具有以下性能：

（1）高硬度和高耐磨性.以此保证在长期使用中不被很快磨损，而失去其精度。

（2）高的尺寸稳定性.以保证量具在使用和存放过程中保持其技术条件和尺寸的恒定。

（3）足够的韧性.以保证量具在使用时不因偶然因素——碰撞而损坏。

（4）在特殊环境下具有抗腐蚀性。

5 常用量具用钢

根据量具的种类及精度要求，量具可选用不同的钢种：

（1）形状简单、精度要求不高的量具.可选用碳素工具钢.如T10A、TllA。T12A。由于碳素工具钢的淬透性低，尺寸大的量具采用水淬会引起较大的变形。因此.这类钢只能制造尺寸小、形状简单、精度要求较低的卡尺、样板、量规等量具。

（2）精度要求较高的量具（如块规、塞规料通常选用高碳低合金工具钢。如Cr2、CrMn、 CrWMn及轴承钢GCr15等。由于这类钢是在高碳钢中加入Cr、Mn、W等合金元素，故可以提高淬透性、减少淬火变形、提高钢的耐磨性和尺寸稳定性。

（3）对于形状简单、精度不高、使用中易受冲击的量具，如简样板、卡规、直尺及大型量具，可采用渗碳钢15、 20、15Cr、20Cr等。但量具须经渗碳、淬火及低温回火后使用。经上述处理后.表面具有高硬度、高耐磨性、心部保持足够的韧性。也可采用中碳钢50、55 60、65制造量具.但须经调质处理.再经高频淬火回火后使用.亦可保证量具的精度。

（4）在腐蚀条件下工作的量具可选用不锈钢4Cr13、9Cr18制造.经淬火、回火处理后可使其硬度达HRC56-58，同时可保证量具具有良好的耐腐蚀性和足够的耐磨性。

6 量具专用高精度标准件用钢的热处理

量具专用高精度标准件用钢热处理的主要特点是：在保持高硬度与高耐磨性的前提下，尽量采取各种措施使标准件在长期使用中保持尺寸的稳定及高耐磨性。量具高精度标准件在使用过程中随时间延长而发生尺寸变化的现象称为量具的时效效应。这是因为.①用于制造量具的过共析钢淬火后含有一定数量的残余奥氏体，残余奥氏体变为马氏体引起体积膨涨。②马氏体在使用中继续分解，正方度降低引起体积收缩。③残余内应力的存在和重新分布，使弹性变形部分地转变为塑性变形引起尺寸变化。因此在量具的热处理中.应针对上述原因采用如下热处理措施：

（1）调质处理。其目的是获得回火索氏体组织，以减少淬火变形和提高机械加工的光洁度，稳定内部组织。

（2）淬火和低温回火。量具钢为过共析钢.通常采用不完全淬火加低温回火处理，在保证硬度的前提下，尽量降低淬火温度并进行预热，以减少加热和冷却过程中的温差及淬火应力。量具的淬火方式为油冷（20℃～30℃）不宜采用分级淬火和等温淬火.只有在特殊情况下才予以考虑。一般采用低温回火，回火温度为150℃～160℃，回火时间不应小于4～5h.

（3）冷处理。高精度量具在淬火后必须进行冷处理.以减少残余奥氏体量.从而增加尺寸稳定性。冷处理温度一般为一70℃～-80℃并在淬火冷却到室温后立即进行，以免残余奥氏体发生陈化稳定。

（4）时效处理。为了进一步提高尺寸稳定性，淬火、回火后.再在120℃～150℃进行24～36 h的时效处理，这样可消除残余内应力，大大增加尺寸稳定性而不降低其硬度。总之.量具钢的热处理要进行一段过共析钢的正常热处理（不完全淬火十低温回火）之外.还需要有三个附加的热处理工序.即淬火之前进行调质处理、正常淬火处理之间的冷处理、正常热处理之后的时效处理。

要求精度高的量具专用高精度标准件的加工方法一般分为粗磨-半精磨-精磨-精密磨-研磨五个阶段。磨削加工一般是属于标准件的后道工序，即标准件的精加工。因此标准件的尺寸精度和相关面的位置精度以及有关表面的形状精度和表面粗糙度及技术条件等，都要在磨削中得到最后控制和保证，所以必须认真分析和研究标准件图纸及技术要求，根据对标准件图纸的分析和研究，就可以初步确定零件的加工顺序和所采用的加工方法。例如：尺寸精度在IT6-IT5表示粗糙度为0.1um～Ra0.5 um时，一般要经过粗磨，半精磨，精磨，研磨加工。磨削加工所用的机床除特殊机床外，一般尽量采作通用工艺装备，以降低生产成本取得良好的经济效果。标准件需求的数量较多时，可以根据标准件的加工精度和技术要求，尽量采用专用夹具，专用量具，以满足高生产率的要求。砂轮的选择也应可能按照不同工序的不同要求考虑，磨料，粒度，硬度，尺寸等，这样才能保证工件的加工精度及技术条件，同时对提高生产率也有利。

但是，特殊情况下，以保证量具专用高精度标准件的加工质量为第一位，可选用高精度数控设备，如：慢走丝线切割、摩尔坐标磨等。总的来看，虽然增加了加工成本，但保证了专用高精度标准件的加工质量，还是划算的。

参考文献

[1]蒋以忍.金属工艺学[M]. 辽宁：辽宁省出版局出版，1985.

[2]马正元.几何量精度设计与检测[M]. 北京：机械工业出版社出版， 2001（6）.