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轮体模具镶块加工工艺改进研究
张春梅 2026/3/17 20:57:00
（南京工业职业技术大学，江苏 南京 210023）
摘要：轮体模具镶块是轮体模具关键零件之一，该零件毛坯材料硬度高，硬度不均匀，且尺寸精度一致性不高，加工难度极大。此前企业在生产工作中采用逐个找正的方法，每个零件在装夹时都需要打表进行找正，耗费大量的辅助加工时间，并且由于刀具选用不合理的问题，加工时出现振动、刀具磨损严重，不仅严重影响工件质量 ,缩短机床及刀具使用寿命,而且会发出刺耳的噪音,影响操作者身心健康，为降低这一影响,往往通过降低切削用量方式进行,从而进一步降低了生产效率。基于此从轮体模具镶块工艺现状进行具体分析，根据轮体模具镶块在数控车上加工时由于尺寸要求问题，探究零件加工中产生震动根本原因，根据定位原则，改进工件的装夹方式，扩大加持面，增加平行垫板支撑，使工件下表面与垫板表面贴合，限制零件转动，使工件装夹更牢稳，定位更准确，减少找正时间，同时分析零件材料特性，选用高硬度刀片，优化切削参数和加工程序，降低切削过程中崩刀、崩刃风险，提高加工效率及刀具寿命，提高了产品合格率，降低生产成本。
关键词：轮体模具镶块；圆形定位垫块的设计与制作；加工工艺改进措施
中图分类号：TG68 文献标识码：A
作者简介：张春梅（1983-），女，汉族，江苏徐州人，实验师，本科，研究方向：机械加工及工艺设计。
0 引言
轮体模具镶块是轮体模具关键零件之一，在企业生产中占据着重要地位，由于产品的夹持面比较少，加工中需保证零件同轴度和垂直度，企业工人在装夹时采用百分表或杠杆表进行找正，这种方式不仅耗时较长还大幅增加了工人的劳动强度，对工人的操作技能和耐心提出了较高挑战。依据既定的加工工艺规范，产品需在粗车后进行热处理，使其硬度达到44-48HRC，在进行精加工，但在实际加工过程中，出现了诸多问题。工件硬度分布不均匀，车削时出现工件振动、刀具磨损严重等情况，这些问题不仅直接导致刀具出现崩刃或损坏现象，增加了刀具采购成本和更换频率，使得产品的加工质量和表面粗糙度无法达到合格标椎，还会给工人带来潜在的安全隐患，增加了工伤事故发生的概率，对企业的安全生产管理构成了挑战。同时由于加工中原使用的刀具刀片无法适应当前的工件硬度，车削中会发出刺耳的噪音,严重影响操作者的身心健康，通常情况下，工人为了减小震动,不得不降低切削用量,而这又导致生产效率降低。鉴于此，有必要全力开展轮体模具镶块加工工艺的深入研究与优化改进工作[8]，从工装设计、刀具的刀杆刀片选择，到确定适合工件硬度的切削用量参数并进行优化，再到探寻解决加工振动问题的方法，这一系列举措在提高产品的加工质量，提升表面粗糙度值，提高生产效率，降低工人劳动强度，确保工人能够安全文明生产。能够填补当前工艺阶段的不足，有望为相关制造产业的一线工人技能提升和职业发展带来积极影响。
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4 结束语
本研究针对轮体模具镶块加工过程中存在的装夹稳定性差、刀具磨损剧烈、振动缺陷频发及加工效率低下等关键技术难题，通过系统性工艺优化与创新，构建了涵盖装夹系统设计-刀具材料升级-切削参数优化-减振装置集成的四维协同改进体系，实现了高硬度不均匀材料精密加工的突破性进展。在装夹系统优化方面，创新性地提出了圆形定位垫块与一夹一顶的复合装夹方案，通过分析验证了其接触应力分布均匀性，结合三坐标测量数据验证，从根本上解决了加工振动引发的表面振纹问题。刀具优化环节，筛选出KBN200立方氮化硼（CBN）刀片，其硬度与热稳定性显著优于传统硬质合金刀片，实验数据显示，在HRC45-52情况下，刀具寿命延长4.6倍。切削参数优化方面，通过加工过程验证，建立了硬度-切削速度-进给量-表面粗糙度的多目标优化模型，确定了最优参数组合，提高了加工质量和效率。减振刀杆设计引入质量调谐阻尼器，成功解决了振动难题。轮体模具镶块加工工艺改进后的效果验证表明，这些改进措施能够显著提升镶块零件的加工质量和效率，为数控车削加工领域中类似的高硬度轮体模具镶块加工提供了可靠的技术支撑和丰富宝贵的实践经验。在未来的装备制造加工技术持续发展中，高硬度材料精密加工技术将成为衡量国家制造业核心竞争力的关键指标。本研究通过轮体模具镶块加工工艺的系统性创新，不仅解决了当前生产中装夹振动、刀具磨损、效率低下等现实难题，更为行业技术升级提供了具有前瞻性的解决方案。面对“制造强国”建设的历史使命，以轮体模具镶块为突破口，揭示了高精度、高效率、高可靠性加工的内在规律。高硬度材料加工必将迈向智能化、极端化新阶段，轮体模具镶块加工工艺改进研究成果将为此提供坚实的理论支撑与技术储备。
参考文献：
[1]韩鸿鸾.数控加工工艺学（第四（未完，下一页）
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