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摘 要：由于企业的快速发展，转臂、箍的工艺现状已经不适应企业发展的需求，其加工质量及制造性能的优劣，直接影响着装配质量和使用寿命等.因此迫切需要改进原有的工艺，以增强企业的市场竞争力。
关键词：加工工艺；整合；余量
1 现场工艺分析
1.1原加工工艺简介
加工工艺用一组顺序排列的工序加以表示，这些工序构成了原材料到产品的转变过程。在车间的实际生产中，转臂、箍加工工艺的基本流程如下所述。
1.1.1转臂加工工艺
1.1.2箍加工工艺
1.1.3合体加工工艺
1.2原加工工艺分析
严重影响工艺水平的现象主要有：
（1）设计、工艺两条线，由于工艺性问题引起的返工、进度拖后、性能下降的问题大量存在。
（2）材料利用率低、废品率高、质量一致性差的问题。
（3）有先进设备无基础工艺、有主机缺乏配套、有硬件环境缺专门人才，致使数控机床等高效设备的效率特性远没发挥。
转臂、箍的加工工艺还应考虑进行以下几点的改进：
（1）合体拆分后转臂及箍的加工工序编排在各自的工序里。
（2）局部机床效率低
（3）注重刀具使用的合理性。
（4）切削用量的确定存在不合理之处。
针对以上的问题，在后续的工作中将从机床的使用情况、毛坯的余量以及切削用量的确定等方面对工序进行整合。
2 工艺整合
2.1加工中心在工艺整合中的应用
在制定工艺规程时，要充分考虑到加工中心在工序整合中的作用。在批量和小批量生产情况下，普通机床上箱体零件、平面零件和复杂形状零件的加工工艺路线由已形成的规范确定，同样也可以利用加工中心来加工这些零件。但把普通机床上加工的零件转移到加工中心上加工时，必须合理地利用现有的工艺，如检验等工序应该在工艺路线中。
2.2零件加工方案设计
由转臂和箍构成的合体，是转向架的重要部件之一，它将构架和轮对联系在一起，起到支承轴箱体并将轮对滚动转化为车体的平动的作用。以毛坯材料为ZG230-450为例，由于装配时？准280孔中安装轴箱体、？准180孔中安装芯轴，都有装配要求，要求表面精度相对较高，端面与孔轴线有位置精度要求，且面与孔之间、孔与孔之间、面与面之间有尺寸关联要求。
通过计算加工余量、切削用量等确定工序中的相关参数，并对重要工序进行质量分析，找出其影响因素，在加工中予以控制，从而设计出如下的工艺路线：
（1）转臂加工工艺
（2）箍加工工艺
（3）合体加工工艺
2.3确定加工余量及工序尺寸
（1）加工余量的确定方法及原则
在零件的加工工艺过程中，各工序加工余量的确定一般要用分析、查表和计算等多种方法综合来确定。目前，工厂中确定加工余量常用以下几种方法：①经验估计法；②分析计算法；③查表确定法。本文采用查表确定法来确定转臂、箍加工的各工序的加工余量，然后计算出零件的各工序尺寸，以此可以用来检验车间现场工艺中的工序尺寸是否合理，同时还能够得到合理的毛坯尺寸。加工余量的确定一般考虑以下几个方面：
①应有充分的加工余量，加工余量应能保证得到图样上所规定的表面粗糙度及精度；
②应考虑到零件热处理时应起的变形可能产生废品；
③应考虑到所采用的加工方法和设备，以及加工过程中零件可能发生的变形；
④应考虑到被加工零件的大小，零件越大，则加工余量也越大，因为零件的尺寸增大后，由切削力、内应力等引起变形的可能性也增加；
⑤在考虑上述各项后，尽量采用最小的加工余量，以求缩短加工时间，并降低零件的制造费用。
（2）确定中间工序尺寸公差的原则
对于中间工序尺寸的公差的标注，也应遵循一定的原则。中间工序公差的选用一般采用以下原则：
①公差不应超过经济的加工精度范围；
②选择公差时应考虑到加工余量的大小，因为公差的界限决定加工余量的极限尺寸；
③选择公差应根据零件的最后精度；
④选择公差时应考虑生产批量的大小。对单件小批生产的零件允许选择较大的数值。
（3）工序尺寸计算举例
①转臂/箍加工孔径向的尺寸计算
对于转臂/箍中加工精度和表面粗糙度要求较高的内孔，往往要经过多次加工，这时各次加工的工序尺寸计算比较简单，不必列出尺寸链后再进行计算，只要先确定各次加工的加工余量直接进行计算便可。现以转臂/箍构成的合体加工中？准2800+0.081，Ral2.5孔为例来说明径向尺寸的计算方法：
已知该尺寸的精度为IT8，工艺路线为粗镗→半精镗→精镗
a.确定工序余量
查表得到各工序双边工序余量分别为：精镗：3mm；半精镗：3mm；粗镗：4mm：
b.计算工序尺寸及公差
各工序的工序尺寸分别为：
精镗后：至图纸尺寸要求？准280mm
半精镗后：？准280-3=？准277mm
粗镗后：？准277-3=？准274mm
粗镗前：毛坯孔尺寸？准274.4=？准270mm
各工序的尺寸公差按加工方法的经济精度确定，并按“入体原则"标注：
精镗：至图纸要求IT8 ？准2800+0.081
半精镗：按ITll级 ？准2770+0.32
粗镗：按ITl2级 ？准2740+0.52
c.计算毛坯尺寸及公差 将零件图的基本尺寸加上各工序的余量（即加工总余量）就得到了毛坯基本尺寸，用此种方法计算得到的毛坯尺寸是极小实体尺寸，对于铸件毛坯的公差带应对称于铸件基本尺寸设置，如有特殊要求时，也可采用非对称设置，但应在图样上注明，在这里无特殊要求，故采用对称设置。
已计算出毛坯孔尺寸为？准270mm
铸造零件毛坯公差为CTl2级，查表得到毛坯公差为9mm
按照毛坯的公差带对称于基本尺寸设置，得到
毛坯孔的尺寸和公差为：？准265±4.5mm
②箍两端面间的轴向尺寸计算
再以箍的两端面间尺寸212-10，为例，来说明在机械加工过程中与加工余量有关的中间工序尺寸的计算方法：
己知该尺寸需要两个面加工才能得到，两端面都需进行粗铣一精铣达到零件尺寸要求。
对于两面都是待加工的平面，计算其基本思想是：以零件的最终尺寸为基准，上下各加上其加工总余量，就是毛坯的最小实体尺寸。
设先加工端面一，再加工端面二，则应该先计算端面二的工序尺寸。
a.确定工序余量
查表得到各工序单边工序余量分别为：
精铣：2mm；粗铣：3mm；
b.计算工序尺寸及公差（如图2-1所示）
各工序尺寸分别为：
端面二精铣后：至图纸尺寸要求A0=212mm
端面一精铣后：A4=A0+Z0=212+2=214mm
端面二粗铣后：A3=A4+Z3=214+2=216mm
端面一粗铣后：A2=A3+Z2=216+3=219mm
端面一粗铣前：两端面间毛坯尺寸A1=A2+Z1=219+3=222mm
因此各工序加工后的两端面尺寸为：
精铣后：至图纸尺寸要求212mm
粗铣后：212+2+2=216mm
粗铣前：毛坯尺寸216+3+3=222mm
各工序的尺寸公差按加工方法的经济精度及粗糙度确定
精铣后 至图纸尺寸 ITl4 Ra25 212-10
粗铣后 ITl4 Ra25 216±0.5
图2-1箍轴向加工工序尺寸
计算毛坯尺寸及公差
按精度CTl2查表得到毛坯公差为8 mm，则两个端面上的公差有16mm
已计算出两端面间毛坯的最小尺寸为222mm
则两端面问毛坯的最大尺寸为 222+16=238mm
按照毛坯的公差带对称于基本尺寸设置，得到
两端面间毛坯的尺寸和公差为：230±8mm
结论
通过对现场的转臂、箍加工工艺的分析，指出了严重影响工艺水平的原因以及待改进之处。在制定工艺规程时，以工序整合为主要目标，将工序更多的集中到现有的加工中心上，从而实现了一次装夹多工序加工。在此基础上用查表法确定工序间的机械加工余量，为加工工艺的制定提供了依据，同时也得到各工序尺寸及毛坯尺寸。■
参考文献
[1]马贤智. 机械加工余量与公差手册. 第一版.中国标准出版社，1994：179.
关键词：加工工艺；整合；余量
1 现场工艺分析
1.1原加工工艺简介
加工工艺用一组顺序排列的工序加以表示，这些工序构成了原材料到产品的转变过程。在车间的实际生产中，转臂、箍加工工艺的基本流程如下所述。
1.1.1转臂加工工艺
1.1.2箍加工工艺
1.1.3合体加工工艺
1.2原加工工艺分析
严重影响工艺水平的现象主要有：
（1）设计、工艺两条线，由于工艺性问题引起的返工、进度拖后、性能下降的问题大量存在。
（2）材料利用率低、废品率高、质量一致性差的问题。
（3）有先进设备无基础工艺、有主机缺乏配套、有硬件环境缺专门人才，致使数控机床等高效设备的效率特性远没发挥。
转臂、箍的加工工艺还应考虑进行以下几点的改进：
（1）合体拆分后转臂及箍的加工工序编排在各自的工序里。
（2）局部机床效率低
（3）注重刀具使用的合理性。
（4）切削用量的确定存在不合理之处。
针对以上的问题，在后续的工作中将从机床的使用情况、毛坯的余量以及切削用量的确定等方面对工序进行整合。
2 工艺整合
2.1加工中心在工艺整合中的应用
在制定工艺规程时，要充分考虑到加工中心在工序整合中的作用。在批量和小批量生产情况下，普通机床上箱体零件、平面零件和复杂形状零件的加工工艺路线由已形成的规范确定，同样也可以利用加工中心来加工这些零件。但把普通机床上加工的零件转移到加工中心上加工时，必须合理地利用现有的工艺，如检验等工序应该在工艺路线中。
2.2零件加工方案设计
由转臂和箍构成的合体，是转向架的重要部件之一，它将构架和轮对联系在一起，起到支承轴箱体并将轮对滚动转化为车体的平动的作用。以毛坯材料为ZG230-450为例，由于装配时？准280孔中安装轴箱体、？准180孔中安装芯轴，都有装配要求，要求表面精度相对较高，端面与孔轴线有位置精度要求，且面与孔之间、孔与孔之间、面与面之间有尺寸关联要求。
通过计算加工余量、切削用量等确定工序中的相关参数，并对重要工序进行质量分析，找出其影响因素，在加工中予以控制，从而设计出如下的工艺路线：
（1）转臂加工工艺
（2）箍加工工艺
（3）合体加工工艺
2.3确定加工余量及工序尺寸
（1）加工余量的确定方法及原则
在零件的加工工艺过程中，各工序加工余量的确定一般要用分析、查表和计算等多种方法综合来确定。目前，工厂中确定加工余量常用以下几种方法：①经验估计法；②分析计算法；③查表确定法。本文采用查表确定法来确定转臂、箍加工的各工序的加工余量，然后计算出零件的各工序尺寸，以此可以用来检验车间现场工艺中的工序尺寸是否合理，同时还能够得到合理的毛坯尺寸。加工余量的确定一般考虑以下几个方面：
①应有充分的加工余量，加工余量应能保证得到图样上所规定的表面粗糙度及精度；
②应考虑到零件热处理时应起的变形可能产生废品；
③应考虑到所采用的加工方法和设备，以及加工过程中零件可能发生的变形；
④应考虑到被加工零件的大小，零件越大，则加工余量也越大，因为零件的尺寸增大后，由切削力、内应力等引起变形的可能性也增加；
⑤在考虑上述各项后，尽量采用最小的加工余量，以求缩短加工时间，并降低零件的制造费用。
（2）确定中间工序尺寸公差的原则
对于中间工序尺寸的公差的标注，也应遵循一定的原则。中间工序公差的选用一般采用以下原则：
①公差不应超过经济的加工精度范围；
②选择公差时应考虑到加工余量的大小，因为公差的界限决定加工余量的极限尺寸；
③选择公差应根据零件的最后精度；
④选择公差时应考虑生产批量的大小。对单件小批生产的零件允许选择较大的数值。
（3）工序尺寸计算举例
①转臂/箍加工孔径向的尺寸计算
对于转臂/箍中加工精度和表面粗糙度要求较高的内孔，往往要经过多次加工，这时各次加工的工序尺寸计算比较简单，不必列出尺寸链后再进行计算，只要先确定各次加工的加工余量直接进行计算便可。现以转臂/箍构成的合体加工中？准2800+0.081，Ral2.5孔为例来说明径向尺寸的计算方法：
已知该尺寸的精度为IT8，工艺路线为粗镗→半精镗→精镗
a.确定工序余量
查表得到各工序双边工序余量分别为：精镗：3mm；半精镗：3mm；粗镗：4mm：
b.计算工序尺寸及公差
各工序的工序尺寸分别为：
精镗后：至图纸尺寸要求？准280mm
半精镗后：？准280-3=？准277mm
粗镗后：？准277-3=？准274mm
粗镗前：毛坯孔尺寸？准274.4=？准270mm
各工序的尺寸公差按加工方法的经济精度确定，并按“入体原则"标注：
精镗：至图纸要求IT8 ？准2800+0.081
半精镗：按ITll级 ？准2770+0.32
粗镗：按ITl2级 ？准2740+0.52
c.计算毛坯尺寸及公差 将零件图的基本尺寸加上各工序的余量（即加工总余量）就得到了毛坯基本尺寸，用此种方法计算得到的毛坯尺寸是极小实体尺寸，对于铸件毛坯的公差带应对称于铸件基本尺寸设置，如有特殊要求时，也可采用非对称设置，但应在图样上注明，在这里无特殊要求，故采用对称设置。
已计算出毛坯孔尺寸为？准270mm
铸造零件毛坯公差为CTl2级，查表得到毛坯公差为9mm
按照毛坯的公差带对称于基本尺寸设置，得到
毛坯孔的尺寸和公差为：？准265±4.5mm
②箍两端面间的轴向尺寸计算
再以箍的两端面间尺寸212-10，为例，来说明在机械加工过程中与加工余量有关的中间工序尺寸的计算方法：
己知该尺寸需要两个面加工才能得到，两端面都需进行粗铣一精铣达到零件尺寸要求。
对于两面都是待加工的平面，计算其基本思想是：以零件的最终尺寸为基准，上下各加上其加工总余量，就是毛坯的最小实体尺寸。
设先加工端面一，再加工端面二，则应该先计算端面二的工序尺寸。
a.确定工序余量
查表得到各工序单边工序余量分别为：
精铣：2mm；粗铣：3mm；
b.计算工序尺寸及公差（如图2-1所示）
各工序尺寸分别为：
端面二精铣后：至图纸尺寸要求A0=212mm
端面一精铣后：A4=A0+Z0=212+2=214mm
端面二粗铣后：A3=A4+Z3=214+2=216mm
端面一粗铣后：A2=A3+Z2=216+3=219mm
端面一粗铣前：两端面间毛坯尺寸A1=A2+Z1=219+3=222mm
因此各工序加工后的两端面尺寸为：
精铣后：至图纸尺寸要求212mm
粗铣后：212+2+2=216mm
粗铣前：毛坯尺寸216+3+3=222mm
各工序的尺寸公差按加工方法的经济精度及粗糙度确定
精铣后 至图纸尺寸 ITl4 Ra25 212-10
粗铣后 ITl4 Ra25 216±0.5
图2-1箍轴向加工工序尺寸
计算毛坯尺寸及公差
按精度CTl2查表得到毛坯公差为8 mm，则两个端面上的公差有16mm
已计算出两端面间毛坯的最小尺寸为222mm
则两端面问毛坯的最大尺寸为 222+16=238mm
按照毛坯的公差带对称于基本尺寸设置，得到
两端面间毛坯的尺寸和公差为：230±8mm
结论
通过对现场的转臂、箍加工工艺的分析，指出了严重影响工艺水平的原因以及待改进之处。在制定工艺规程时，以工序整合为主要目标，将工序更多的集中到现有的加工中心上，从而实现了一次装夹多工序加工。在此基础上用查表法确定工序间的机械加工余量，为加工工艺的制定提供了依据，同时也得到各工序尺寸及毛坯尺寸。■
参考文献
[1]马贤智. 机械加工余量与公差手册. 第一版.中国标准出版社，1994：179.