带管嘴转动轴的工艺规程及工装设计

1、青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）摘 要本毕业设计是带管嘴转动轴的工艺规程及工装设计。 工艺规程说明书包括零件图的工艺分析（其中包括零件的结果分析；技术条件分析；材料及其切削特性的分析和零件的工艺性分析等）；毛坯的设计（其中包括毛坯种类的确定；毛坯的工艺要求；毛坯的余量和公差等）；工艺规程设计（其中包括工艺路线的制定；工序尺寸的制定等）。还有主要表面的加工方法及其表面质量和尺寸精度的保证方法。热处理工序和辅助工序的安排，零件的化学成分，机械性能及零件在主机上的作用及工作环境等内容。 夹具设计内容是车夹的设计。有设计方案；总体说明；夹具的构造特点及原则；夹具体的设计（包括夹具体毛坯结

2、构的选择；引导装置的设计；定位装置的设计；夹具体外廓尺寸的设计等方面），还包括定位，夹紧方案的选择，定位元件配合性质以及误差计算等内容。从零件的构形，技术要求和材料等几方面的分析，主要的工艺关键是精度的保证问题。因此在设计工艺规程的过程当中，首先要考虑该零件怎样加工，以哪个部位为基准，怎样定位才能保证其精度要求。对零件的刀具也有要求。因为该材料的强度高，导热系数偏低，故切削力大，切削温度高，刀具磨损快，刀具使用寿命短，断屑也稍难。所以必须采用耐磨性强的刀具材料。因此采用强度比其它刃具钢约高30%50%的高速钢。关于零件的位置尺寸和位置关系。因为尺寸关系复杂，必须对设计基准进行细致的分析。值得注

3、意的是这其中可能有基准的转换问题，所以在设计工序和确定原始基准，原始尺寸和原始偏差时，应予以充分地注意。关键词：轴、工艺规程、夹具AbstractThe graduation project is the nozzle rotation axis with process planning and tooling designProcess planning manual analysis of the technology, including parts diagram (including parts of the results of analysis; technical requi

4、rements analysis; materials and their cutting characteristics and components of the process of analysis, etc.); rough design (including the rough species identification; Blank process requirements; Blank margin and tolerance, etc.); process planning (including development of process routes; size of

5、the development process, etc.). There are major surface processing method and its surface quality and dimensional accuracy assurance methods. Heat treatment processes and supporting processes of arrangement, part of the chemical composition, mechanical properties and components on the host role and

6、working environment and so on. Fixture design folder content is car design. A design; general description; fixture structural characteristics and principles; folder for the specific design (including the folder structure of the specific choice of blank; guide device design; positioning device design

7、; fixture in vitro profile of the design size, etc.), but also positioning, clamping scheme selection, positioning device with the nature of the error calculation and so on.From the parts configuration, technical requirements and materials aspects of the analysis, the main process is the key to accu

8、racy guarantees. Therefore, the process of design process planning, we should first consider how the process of the part to which parts of the base, how can we ensure positioning accuracy. On the part of the tool is also required. Because the material strength, low thermal conductivity, so cutting p

9、ower, cutting temperatures are high, rapid tool wear, tool life is short, chip breaking is also a little difficult. Therefore, we must use the tool material wear resistance. Therefore, other than cutlery steel with strength of about 30% to 50% of high-speed steel.Position on the part of the relation

10、ship between size and location. Because the size of complex relationships, must be a careful analysis of design basis. It is worth noting that there may be a benchmark for the conversion, so in the design process and to determine the original baseline, the original size and the original deviation, s

11、hould be sufficient attention.Key Words: axis, process planning, fixture491 零件工艺分析说明1.1零件图工艺分析1.1.1零件的结构特点和功能分析本零件带管嘴转动轴，用于某型飞机，总长130.5mm。本零件的难加工部分是三个深分别为38.7mm、53.75mm、68.7mm，直径为5.5mm的深孔，在加工前加上工艺顶尖，在粗加工阶段结束后车去大端顶尖，在精加工开始时焊上。本零件的另一加工难点是两管嘴间的螺纹孔，下方是一孔及倒圆，它们相对于螺纹中径的跳动量不大于0.08mm，此处倒圆的光洁度很高为Ra0.8。两个管嘴中各

12、有一个直径为3.7mm 的孔与轴上轴向的两个直径为5.5mm，长分别为38.7mm和68.7mm的孔相通。两管嘴的中间的直径为M10的螺纹孔轴的另一个直径为5.5mm，长为53.75mm的轴向孔相通。在三个轴向孔的另一端各开一个直径4.5mm的径向孔。零件工作时润滑油通过管嘴中的及管嘴间的孔进入轴内，并通过径向孔流出到达轴的表面，达到润滑的效果。轴的另一端有键槽用于传动，还有一段长为16mm的螺纹。1.1.2零件的主要表面及技术要求分析零件的主要表面为15及20的外圆柱面。从精度要求看，它的尺寸要求为IT9级，配合为f9,由互换性与测量技术基础表3-1查得基本尺寸为IT9=43m， IT9=5

13、2m，表3-4查得上偏差分别为 es=-0.016mm，es=-0.020mm所以这两个加工面为，表面粗糙度为Ra1.6和Ra0.1；从位置精度看，轴端M面相对于螺纹中径的跳动量不大于0.05mm，两管嘴间的螺纹孔、孔及倒圆相对于螺纹中径的跳动量不大于0.08mm。材料方面,该零件为钛合金（TC6），并在15及20的外圆柱面进行镀铬处理，镀铬层厚度2148m，并在螺纹表面M涂HR7021干膜润滑剂1025m。零件毛坯类锻件，热处理按类检验,零件还要进行荧光检验，并进行强度和气密性实验。1.1.3零件表面本身精度分析圆柱面15f9和20f9为工作表面,尺寸精度为IT9,配合为f9，精度并不高，但

14、粗糙度要求很低为1.6和0.1，因为转动轴在工作时受到很大摩擦，为了减少摩擦，提高使用寿命，工作时需在外圆柱表面涂润滑油，并提高表面光洁度。为了能在转动轴和与之配合的孔之间注入润滑剂，圆柱面采用了间隙配合。1.1.4表面间的位置精度分析两管嘴间的螺纹孔、圆孔及倒圆的位置精度要求很高，相对于螺纹中径的跳动量不大于0.08mm；圆柱面20f9两端面因涉及到安装定位，也要求较高的位置精度；两管嘴上的螺纹、孔及圆锥面位置精度较高。1.1.5零件的其它技术要求1）热处理：退火，类检验。2）按QJ11-3065-2002荧光检验1-0B。3）按QJ11-3054-2002氩弧焊。4）焊接后，进行强度和气密

15、性实验。5）焊接后表面处理：C面镀铬2148m，螺纹表面M和表面K涂HR7201干膜润滑剂1025m。1.2零件的材料及可加工性本零件应用在飞机上，又是传动件，要求材料不仅轻而且强度要高，所以用钛合金。钛合金特点：钛合金比重小、强度高、有优良的抗蚀性。某些钛合金具有良好的高、低温（高到500、低到-253）性能，因而钛合金成为航空、航天及其它工业中很有发展前途的结构材料。TC6系耐热钛合金，是在TC5基础上改进而成的，合金的热强度较高，热稳定性好，但钛合金有其自身的缺点：钛及其合金的主要缺点：（1）气体杂质的影响 各种气体杂质如氧、氢、氮都能使钛合金脆化，这些杂质具有磨料的性质，能加速刀具的磨

16、损。在锻压和冲压之后，还形成比原来材料硬度更高的硬皮和氧化皮，恶化了切削性能。（2）各种性能影响 钛的物理和力学性能对切削性能也是很坏的组合。钛合金塑性小，影响切削时的塑性变形，使切削经主切削刃分离后，立即向上翻卷，切屑与刀具前面之间仅有极小的接触面积，车刀接触面积上受到的压力和局部温度增高；又由于钛合金强度大，造成车刀接触面积压力和温度更高；再加上钛合金的热导率很低，又极大的限制了刀尖的冷却。此外活泼的金属钛还容易和刀具化合产生焊接和粘剥。（3）含碳量的影响 钛合金的切削和含碳量有关。当含碳量大于0.2%形成硬的碳化物，切削性能下降，含碳量小于0.2%，切削性能得到改善。（4）加工硬化的影响

17、 钛合金的硬化是因为切削加工时局部高温使钛吸收了大气中的氧和氮形成硬脆外皮所造成的，硬化深度为0.10.15mm，硬化程度为20%30%。钛合金具有良好的综合物理机械性能：（1） 强度高，密度小；（2）热稳定性好，高温强度高；（3）化学活性大；(4)热导率；（5）弹性模量低。1.3为保证质量的热处理说明本零件为转动轴，主要用于传动，受扭矩较大，加工过程中应当适当进行热处理。热处理分两种类型：a 预备热处理 b 最终热处理。预备热处理的目的是改善切削性能，为最终热处理做好准备和消除内应力。最终热处理的目的是提高力学性能，延长工件使用寿命。本零件主要使用退火，退火分三种：去应力退火（不完全退火）、

18、再结晶退火（晚期退火）和稳定化退火。表1.1 钛及钛合金的热处理 方 法目 的合 金 牌 号备 注不完全退火将零件加热至稍低于再结晶温度（一般为450650）保温11.5h，然后空冷消除因切削加工、锻造、焊接所产生的内应力，使塑性得到部分恢复TA3TA8、TB1、TB2、TC1、TC2、TC4、TC6、TC10等为防止零件加热受到污染，可在真空炉加热，或通氩气或氮气予以保护；完全退火将零件加热至高于再结晶温度而低于（）的转变温度（一般为650800），保温后空冷较彻底地清除内应力，降低硬度，恢复塑性，并使组织与机械性能均匀TA3TA8、TB1、TB2、TC1TC7、TC10等为消除和防止钛合金

19、氢脆现象，可进行除氢退火，其温度一般是540760，保温24h;为了使合金具有更好的综合性能，最近发展了多次退火工艺稳定化退火加热至比相变温度低3080，保温并炉冷至低于相变温度300400，再保温80±20min，然后空冷使合金组织尽可能接近平衡状态，保证组织与性能稳定，以保证零件在较高温度下长期工作TC1、TC2、TC4、TC6、TC8、TC92 毛坯设计2.1毛坯种类及其确定2.1.1毛坯种类及其特点毛坯类型：铸造毛坯，锻造毛坯，冲压毛坯，冷冲压毛坯，焊接毛坯，型材毛坯，粉末冶金毛坯等。各类毛坯特点：1 、铸造毛坯：（1） 手工砂型铸造：可铸造出形状复杂的铸件，但铸出的毛坯精度

20、低，表面有气孔、砂眼、结砂、硬皮等缺点，废品率高、生产率低、加工余量大。适合单件及小批量生产，适合于铸造铁碳合金、有色金属及其合金。（2） 金属模机械砂型铸造：可铸造出形状复杂的铸件，铸件精度较高，生产率高，铸件加工余量小，但铸件成本高。适合于大批量生产，铸造铁碳合金、有色金属及其合金。（3） 金属型浇铸：可铸出形状不太复杂的铸件，铸件尺寸精度可达0.10.5mm,表面粗糙度可达12.56.3m，铸件力学性能好，适合于中小型零件的批量生产，适合于铸造铁碳合金、有色金属及其合金。（4） 离心铸造：铸件精度约为IT8IT9，表面粗糙度可达12.5m，铸件力学性能较好，材料消耗低，生产率高，但需专用

21、设备，适合于空心旋转零件的批量生产，适合于铁碳合金、有色金属及其合金。（5） 熔模浇铸：可铸造出形状复杂的小型零件，铸件精度高，尺寸公差可达0.050.15mm，表面粗糙度12.53.2m，可直接铸出成品。适合于单件成批生产,适合于铸造难加工材料。（6） 压铸：铸造出形状的复杂程度取决于模具，铸件精度高，尺寸公差可达0.050.15mm,表面粗糙度12.53.2m，可直接铸出成品，生产率高，但设备昂贵。适合于大批量生产，适合于压铸有色金属零件。2 、锻造毛坯（1） 自由锻造：锻造的形状简单，精度低，毛坯加工余量1.510mm，生产率低，适合于锻造碳素钢、合金钢。（2） 模锻：可锻造形状复杂的毛

22、坯，尺寸精度高，尺寸偏差0.10.2mm,表面粗糙度12.5m，毛坯的纤维组织好，强度高，生产率较高，但需专用锻模及锻锤设备。适合于大批量生产，适合于锻造碳素钢、合金钢。（3） 精密模锻：锻件的复杂程度取决于锻模，尺寸精度高，尺寸公差0.050.5mm,锻件变形小，能节省材料和工时，生产率高，但需专门的精锻机。适合于成批及大量生产，适合于锻造碳素钢、合金钢。3 、冲压：可冲压出形状复杂的零件，毛坯尺寸偏差达0.050.5mm,表面粗糙度可达1.60.8m，可不再进行机械加工或只进行精加工，生产率高。适合于批量较大的中小型尺寸的板料零件。4 、冷挤压：可挤压形状简单，尺寸较小的零件，精度可达IT

23、6IT7，表面粗糙度可达1.60.8m，可不经切削加工。适合于大批量生产，适合于挤压有色金属、碳素钢、低合金钢、高速钢、轴承钢和不锈钢。5 、焊接：制造简单，节约材料，重量轻，生产周期短，但抗震性差，热变形大，需时效处理后进行切削加工。适合于单件及成批生产，焊接碳素钢及合金钢。6 、型材：（1）热轧：型材截面有圆形、方形、扁形、六角形及其它截面形状，尺寸公差一般为12.5mm，粗糙度可达12.56.3m，适合各种批量的生产。（2）冷轧：截面形状同热轧型材，精度比热轧高，尺寸公差0.051.5mm，表面粗糙度3.21.6m，价格高，适合于大批量生产。7 、 粉末冶金：由于成形较困难，一般形状比较

24、简单，尺寸精度较高，尺寸公差可达0.020.05mm,表面粗糙度0.40.1m，所用设备较简单，但金属粉末生产成本高。适合于大批量生产，以铁基、铜基金属粉末为原料。2.1.2选择毛坯考虑因素及原则1、生产纲领和批量：生产纲领大时，宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方法；生产纲领小时，宜采用设备投资小的毛坯制造方法。2、零件材料及力学性能：（1）零件材料：零件材料确定后，毛坯类型就大致可定。如材料为铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢，且是承力件，可选锻件；当力学性能较低时，可选型材或铸钢。（2）零件力学性能：1）铸铁件的强度按离心浇铸、压力浇铸、金属型浇铸、砂型浇铸的铸件依次递减。 2）钢质锻造毛坯力学

25、性能高于钢质棒料和铸钢件。3、零件的结构形状和尺寸：（1）直径相差小的阶梯周宜采用棒料；直径相差较大时宜采用铸件。（2）尺寸较大的毛坯，宜采用模锻，压铸和精铸，宜采用自由锻造和砂型铸造。（3）形状复杂，力学性能要求不高的毛坯可采用铸钢件。（4）形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造。（5)外形复杂的小型零件宜采用压铸，熔模铸造等精密铸造方法，以减少切削加工或不进行加工。4、工厂现有设备和技术水平：如选用的毛坯本厂无法制造，应考虑添置设备和由外厂制造。5、技术经济性：在必要的时候，应对所选的毛坯进行技术经济性分析。综合以上因素，本转动轴零件是批量生产、中等复杂、尺寸精度高，所以毛坯宜选用模锻。2

26、.2毛坯工艺要求2.2.1模锻件的构造要素2.2.1.1截面设计 模锻毛坯相邻截面的形状和尺寸应避免突然变化，同时不应有过薄的截面，以免影响锻件成形质量。2.2.1.2模锻斜度模锻斜度的功用是使锻件成形后能从模膛中顺利取出。模锻斜度分为：外模锻斜度模锻件外侧的斜度。当模锻件冷缩时与模壁分开，有助于锻件出模；内模锻斜度模锻件封闭剖面内侧斜度。当模锻件冷缩时将紧贴模壁，阻碍锻件出模。表2.1 模锻斜度（钛及钛合金）h/b钛合金1.5771.5371035101251215根据带管嘴转动轴模锻件各部分h/b1.5，根据表2.1确定本锻件的外、内模斜度均为7°。2.2.2分模位置的确定形成模

27、锻件的各扇模具之分合面称为分模面。锻件分模面的确定是否合适，关系到锻件成型，锻件出模，材料利用率等一系列问题。确定分模面位置最基本的原则是保证锻件形状尽可能与零件形状相同，以及锻件容易从锻模型槽中取出。此外，应争取获得墩粗充实成形的良好效果。为此，锻件分模面位置的选择应在具有最大水平投影的位置上。在满足上述原则的基础上，确定开式模锻的分模位置时，为了提高锻件质量和生产过程的稳定性，还应考虑以下要求：1、为了便于发现上下模在模锻过程中的错移，分模位置应在锻件侧面的中部。2、为了使锻模结构简单，并防止上下错移现象，分模位置应尽可能采用直线状。3、两端头部比较大的锻件，不易直线状分模，应用折线式分模

28、，从而使上下型模的深度大致相等，以利于整个锻件充满成型。4、为了便于锻模和切边模的加工制造及减少金属损耗，当圆饼类锻件的尺寸HD时，应取轴向分模，不宜径向分模。5、锻件内部的金属流向方向，应适应锻件在工作中的承力情况。根据以上原则本转动轴的分摩位置选在锻件的中部，具体如下图示： 如图A-A面为转动轴的分模面2.2.3锤和压力机上模锻件2.2.3.1 机械加工余量和余块零件的加工表面在设计锻件时应留出机械加工余量，航空工业部颁标准HB0-6-67中规定了模锻件机械加工余量，见表2.2。表中规定的数值是零件加工表面的单面余量。加工余量根据锻件材料、锻件最大外廓尺寸来选取。在有些情况下，根据机械加工

29、工艺条件，可以增大和减少标准内的加工余量数值。 在锻件上相应于零件外形附加的多余金属块称为余块。以下情况需要加余块：1）零件的外形在模锻时难以锻出或经济上不合算时，可以加余块以简化形状。2）当锻件侧面有凹入部分时，为了保证取出锻件可在凹入部分加余块。3）零件上具有直径小于30mm的孔或小尺寸凹槽时，模锻件上不必锻出，将这部分金属留作余块。4）因机械加工装夹需要，可留出装夹余块。5）根据技术条件规定，要求从每个锻件上取试样进行机械性能试验时，应留出切制试样的余块。针对带管嘴转动轴，模锻件的最大边长为130.5mm，所以根据机械加工工艺设计手册及综合考虑工艺条件，取单面加工余量为1.5，那么双面余

30、量为3，所以对应的毛坯图上的尺寸分别为：25（22）、133.5（130.5）、3.5（2）、17、13（10）、54（51）、9.5(8)、44.5（43）等（括号内的尺寸为零件的真实尺寸）。针对本转动轴两管嘴部分制作成余块；轴上凹入部分制作成余块，尺寸为3.5；因机械加工，需加工顶尖孔所轴两端要制作余块为以后顶尖的加工作准备，尺寸为13，具体见毛坯图。2.2.3.2 模锻件公差（HB0-6-67）本标准制定了模锻锤和压力机生产的模锻件的尺寸公差以及用模锻件制造的零件上加工表面与不加工表面间的尺寸公差。1 尺寸分类：（1）不通过分模面的尺寸分双面尺寸两个表面受相对磨损影响的尺寸；单面尺寸只受

31、单向磨损影响的尺寸；同侧长度尺寸两个表面受同向磨损影响的尺寸；同侧高度尺寸两个表面受同向磨损影响的尺寸；中心距离尺寸凸缘中心距离尺寸。（2）通过分模面的尺寸分垂直尺寸与成型模具打击方向平行的尺寸；倾斜尺寸与成型模具打击方向倾斜的尺寸。2 精度等级及用途HB0-6-67标准把模锻件分为五个精度等级，对各精度等级及用途规定如下：一级精度用于模锻件冷精压表面间的尺寸公差；二级精度用于模锻件热精压表面间的尺寸公差；三级精度用于精制模锻件的尺寸公差；四级精度用于一般模锻件的尺寸公差；五级精度用于模锻件加工表面间（包括加工余量在内）的尺寸公差。针对本转动轴，查机械加工工艺设计手册表3.1-37和3.1-3

32、9普通级得毛坯图上的各尺寸及公差为13、25、3.5、11、17、7、106.5、133.5、54、20、44.5、9.5、36.5。2.2.4圆角半径为了便于金属在型槽内流动和考虑模锻强度，在模锻件的转角处，应当带有适当的圆角。生产上把锻件的凸圆角半径称为外圆角半径r ，凹圆角半径称为内圆角半径R。外圆角的作用是避免锻模在热处理和模锻过程中因为应力集中导致开裂。如果外圆角半径太小，金属填充型槽内相应的圆角非常困难，而且可能引起锻模崩裂。内圆角的作用是使金属容易充填型槽，防止产生折叠和型槽过早被压塌。如锻件的内圆角半径太小，在模锻时金属不易流动成型而且锻件中的流线会被割断，导致机械性能下降，还

33、可能产生折叠，让锻件报废。所以选择圆角半径，对锻件质量、锻件出模和提高锻模寿命都是有利的。但是如果外圆角半径太大，这些部位的加工余量将减少，内圆角半径太大，则将增加机械加工余量和金属损耗。圆角半径大小与锻件形状有关，锻件高度尺寸大，圆角半径尺寸应加大。为保证锻件圆角处有必要的加工余量，对于加工部位的外圆角半径 ，由机械加工工艺设计手册3.1.3（10）可以按下式确定：r=余量+a式中a零件上相应处的圆角半径或倒角。锻件上的凹圆角R应比相应的外圆角半径r大，一般可取R=(23)r机械加工工艺设计手册表3.1-44圆角半径的计算并圆整得本转动轴确定凸圆角半径r=2，相对应的R取4。2.2.5计量保

34、证2.2.5.1模锻毛坯线形尺寸检验用卡尺 精度±0.05mm；用高度规 精度±0.05mm；用圆弧量规 测量范围125mm2.2.5.2模锻毛坯角度检验用游标量角器，测量范围0180°，分度值为5°。2.3航空用TC6钛合金锻件技术条件1、锻件分类：类锻件：只需进行硬度检验。2、材料：用于制造的锻件中的铸锭应采用真空自耗电弧炉熔炼。熔炼次数应不少于2次。自耗电极不准采用钨极氩弧焊焊接。锻件用棒料要满足相应的专用技术条件的规定。3、化学成分：化学成分应符合GB/T3620.1的规定。订购方从产品上取样进行化学成分复样分析时其成分允许偏差应符合GB/T36

35、20.2规定。4、供应状态：锻件以退火状态，并经吹砂酸洗处理后供应。5、力学性能：锻件退火状态的高温力学性能符合表2.2的规定。表2.2 锻件的高温力学性能状态取向拉伸强度伸长率截面收缩率冲击韧性布氏硬度退火纵向68588085100% 104% 30Ajk/c3510/3000mm横向6858808.520353.64.2室温拉伸性能检验时，同时检测残余伸长应力。6、超声检验：锻件应进行超声检验，超声检验分为AA和A两个级别。检验结果应符合表2.3的规定。表2.3 超声检验的质量等级单个缺陷多个缺陷长条形缺陷噪声等级当量平底孔直径mm当量平底孔直径mm间距mm当量平底孔直径mm长度mmdBA

36、A1.20.8250.812-9A2.012251212-97、金相组织：出现b级时以力学性能为准，可见的清晰晶粒低倍晶粒15级为合格，锻件低倍上不允许有明显的砂眼。8、表面质量：锻件表面不允许有夹杂等影响材质的冶金缺陷，发现后锻件报废。锻件加工表面上的裂纹、氧化皮等缺陷必须去除，压伤、压坑等局部缺陷，如其深度不超过机加工余量的2/3则允许不去除。在所有清除和允许不清除缺陷的部分均须保证锻件留有1/3的名义加工余量。表2.4 检验规则及取样数量检验项目取样数量要求的章条号化学成分每炉一份3.2拉伸性能每批抽1件，取2个3.4冲击韧性每批抽1件，取2个3.4硬度100%3.4超声检查需方有要求是

37、每批100%3.5显微组织每批抽1件，取1件3.6低倍组织每批抽1件，取1件3.6尺寸逐件3.7表面处理逐件3.89、检验结果判断：化学成分、高低倍组织不合格时，整批不合格，产品的超声检验尺寸、表面状况及外观质量不合格时，单件不合格。仅力学性能检验中，有一个试样结果不合格，规则从原锻件取双倍试样进行不合格项目的重复试验，若重复试验仍有一个不合格则该锻件不合格。3 工艺路线的设计3.1表面加工方法的选择表面加工方法选择的任务就是根据零件表面质量要求，选择一套合理的加工方法，既保证表面质量的加工要求，又兼顾生产率和经济性。为了正确选择加工方法，应了解各种方法的特点及达到的经济加工精度和经济粗糙度。

38、（一）经济加工精度指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备，工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所保证的加工精度。经济粗糙度概念类同于经济加工精度。（二）选择加工方法时考虑的主要因素：（1）工件的加工精度、表面粗糙度和其它技术要求。加工表面质量要求决定了加工方法。（2）工件材料及热处理状态。例如，对淬火钢应采用磨削加工；有色金属的精加工采用金刚镗或高速精车。（3）工件整体结构形状和尺寸。回转体零件内孔采用车削和磨削加工方法。（4）加工表面的构造和尺寸。例如IT7精度小孔可采用铰削、拉削等加工方法；尺寸较大孔，则一般采用镗、磨加工方法；如果孔为阶梯孔就不宜采用铰削或拉削得加工方法。（

39、5）生产类型。大批大量生产时采用高效率的先进工艺，如平面和孔加工采用拉削代替普通的铣、刨和镗孔等加工方法。在单件小批生产中，大多采用通用设备和常规的加工方法。 （6）具体生产条件。应充分利用现有设备和工艺手段，发挥群众的创造性，挖掘企业潜力。要重视新工艺，新技术的应用，提高工艺水平。有时，应设备负荷等原因，需要改用其他加工方法。在选择加工方法时，应综合考虑上述因素 。本零件的主要表面为外圆柱面20f9，精度等级虽不算太高，但是表面粗糙度为0.1，所以最终加工方法为抛光，是整个零件中质量要求最高的表面，所以应重点加工。工艺路线为：粗车半精车精车磨修正砂轮后磨抛光镀铬前抛光吹砂镀铬粗磨抛光。另一加

40、工重点是15f9的圆柱面，它的表面粗糙度为0.8，最终加工方法为磨削，其工艺路线为：粗车半精车精车粗磨精磨。非主要表面如5.5孔采用钻、镗加工，并进行锉棱边；3.7、1.5采用钻孔即可；管嘴上的螺纹孔采用钻、镗，为保证其位置精度还得进行去毛刺、锉棱边及抛光等加工；管嘴上的锥面有较高的位置度要求和低得表面粗糙度，需进行抛光；键槽采用铣削即可。3.2定位基准的选择基准根据作用不同，分为设计基准、工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。设计基准：设计图样上采用的基准。工序基准：在工序图上，用于确定被加工表面位置使用的基准。定位基准：工件上用以确定工件在夹具中位置的基准。测量基准：在测量时所采用的基准

41、。装配基准：在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。3.2.1粗基准的选择粗基准的选择应能保证加工面与不加工面之间的位置要求和合理分配各加工面的余量，也要考虑定位稳定和夹紧可靠。具体选择时应考虑以下原则：1、相互位置要求原则：加工表面与不加工表面间有位置关系要求时，一般选择不加工表面为粗基准。 2、加工余量合理分配原则：为保证重要加工表面的加工余量均匀，应选择该表面为粗基准；为了保证各加工表面有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。3、粗基准避免重复使用原则：粗基准比机械加工表面精度低，粗糙度值大，定位时会产生较大的基准移动误差，因而在一个工序尺寸方向上粗基准

42、不允许重复使用。4、便于安装原则：应使定位稳定，夹紧可靠。3.2.2精基准的选择精基准选择除了考虑定位准确，夹紧可靠外，更主要的是考虑位置尺寸和位置关系精度的保证。为保证位置尺寸及位置关系精度要求，一般有以下原则：1、基准重合原则：以工序基准为定位基准，以消除基准不重合误差。2、互为基准原则：当有相互位置关系要求的两个表面，加工时以其中一个表面为定位基准加工另一个表面。3、一次装夹原则。4、基准统一原则：当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其他表面时，应尽可能在多数工序中采用此组基准定位，加工其他表面。5、自为基准原则：在精加工或光整加工工序中要求加工余量小而均匀时，可以选择加工表面本身作

43、定位基准。6、便于装夹原则。3.2.3辅助定位基准辅助定位基准是由于工艺上的需要在零件上专门制造的基准。它可以是工件上的表面，只是由于定位需要将精度提高；也可是专门制作的表面，如轴类零件的顶尖孔；也有些是专门设计成定位用的表面，零件加工后切除。综上所述，本转动轴轴的粗基准是外圆柱面，精基准为轴的中心线。管嘴的粗基准是其外表面，精基准是其中心线，由夹具保证加工精度。本零件加工时还有辅助定位基准工艺顶尖在粗加工阶段结束后除去大端顶尖，精加工开始时焊上。3.3加工阶段的划分3.3.1加工阶段的任务1、荒加工阶段的任务是及时发现毛坯缺陷。2、粗加工阶段的任务是除去各表面大部分余量。3、半精加工阶段的任

44、务是对主要表面进一步加工，为精加工做准备；次要表面完成最终加工。4、精加工阶段的任务是保证各主要表面达到图纸规定的技术要求和表面粗糙度要求。5、光整加工任务是当零件的加工精度要求很高和表面粗糙度很小时，在精加工阶段后还要安排光整加工。3.3.2划分加工阶段的原因1、有利于保证加工质量。粗加工时切削用量大，切削力大，切削变形及毛坯误差复映大，残余内应力大。划分阶段后可以对加工表面逐步加工以减少误差产生和纠正毛坯复映误差；工件内部残余应力也可由各阶段之间时间间隔得以部分消除，也便于采用热处理方法彻底消除。2、有利于合理使用设备。粗加工要求功率大、刚性好、生产率高的设备；精加工则要求高精度机床。划分

45、阶段可以充分发挥机床设备的各自性能特点，并能延长高精度机床的使用寿命。 3、与热处理工序相适应。工件在加工中需要各种热处理，热处理工序的安排自然将工艺路线划分加工阶段，有利于保证加工质量和提高生产率。4、便于及时发现毛坯缺陷。毛坯的各种缺陷，如气孔、夹砂、裂纹和余量不足等，在粗加工后便可发现，便于及时修补或决定报废，避免对工件继续加工而造成浪费。 5、避免精加工表面损伤。精加工、光整加工安排在最后可以避免加工其他表面时造成已加工表面损伤。3.3.3划分阶段的原则零件加工过程是否划分阶段以及阶段的划分程度应考虑以下因素：1、零件的加工精度。2、工件刚性。3、工件的热处理。综上，综合以上各种因素和

46、零件本身的特点，带管嘴转动轴的工艺路线需进行阶段划分，从而保证零件的位置精度、尺寸精度和表面质量，以便高效、高质地完成加工。就本零件的重要表面而言，它的粗糙度很低，需要光整加工，因此必须划分阶段。整个工艺路线划分为四个阶段，即粗加工，半精加工，精加工和光整加工。3.4工序集中与分散工序集中与分散是确定工序数目的两种不同原则，各有特点，应根据生产类型、零件的加工要求、现场生产条件和产品的发展情况等因素综合考虑。工序集中是在每个工序中尽可能安排加工多的表面，每个工序的加工内容较多。工序分散是在每个工序中加工尽可能少的表面，每道工序的加工内容很少。3.4.1工序集中与分散的特点3.4.1.1 工序集

47、中的特点：（1）便于采用高效的专用设备和工艺装备及数控加工技术进行生产，生产率高。（2）减少了工序数目，缩短了工艺过程，简化了生产计划工作和生产组织工作。（3）设备数量少，操作工人少，占地面积小。（4）减少工件的装夹次数，不仅缩短辅助时间，而且易于保证加工表面之间的位置精度。（5）专用设备和工艺装备的投资大，调整和维修复杂，生产设备工作量大，转换新产品比较困难。3.4.1.2 工序分散的特点：（1）设备和工艺装备比较简单，调整方便，工人容易掌握操作技术，生产设备简单，产品更换容易。（2）有利于选择合理的切削用量，减少基本时间。（3）设备数量多，操作工人多，生产面积大，生产组织工作量大。3.4.

48、2工序集中与分散选用工序集中与分散各有特点，生产中都有使用，不能绝对化，总的原则是适当集中，合理分散，倾向集中。具体选用时可考虑以下几点：（1）生产类型:单件小批生产采用集中原则；在大批大量生产中，对于结构复杂，且有条件采用专用机床，多刀、多轴自动机床等高效机床时，采用工序集中；对于结构简单的产品，也可采用分散原则。成批生产一般采用适当集中，以便采用效率较高的机床。（2）产品品种多、又经常变换，适于采用工序分散原则。（3）零件加工质量、技术要求较高时一般采用工序分散原则。（4）零件尺寸、重量大、不易运输和装夹，应采用工序集中原则。针对本转动轴，综合以上因素本零件属中等复杂，批量生产，所以采用工

49、序集中，适当分散。3.5加工顺序的安排较为复杂的零件的机械加工工艺路线中除机械加工工序外，还有热处理和辅助工序。3.5.1机械加工工序的安排原则1、基面先行：作为定位基准的表面，应首先安排加工，尽快为后续工序提供定位基准。2、先粗后精：先安排粗加工，中间安排半精加工，然后安排精加工，最后安排光整加工。3、先主后次：先安排主要表面加工，后安排次要表面加工。次要表面加工量少，而且又和主要表面有位置精度要求，因此一般放在主要表面半精加工后，精加工前进行。有时个别次要表面也放在主要表面加工后进行。4、先面后孔：先加工平面，以平面定位加工孔就容易保证孔与平面的位置关系。5、先内后外：对于外圆和孔同轴度要

50、求较高的时候，一般采用先孔后外圆的原则，先以外圆定位加工孔，再以精度高的孔定位加工外圆，这样可以保证高的同轴度要求，并且所用的夹具简单。3.5.2热处理工序安排零件材料及热处理工序目的决定了其在工艺路线中的位置。根据其目的的不同可分为四种：预备热处理、去除内应力热处理、最终热处理和化学热处理。(1)预备热处理作用：安排在机械加工之前，以改善切削性能，消除毛坯制造时的内应力。(2)去除内应力热处理作用：安排在粗加工后，精加工前进行，用于减少或消除内应力。(3)最终热处理作用：提高材料机械性能，满足工件使用性能要求。(4)化学热处理作用：获得内部韧性好、表面硬度高的零件。在此着重介绍预备热处理和最

51、终热处理：3.5.2.1预备热处理预备热处理包括退火、正火、调质等。1、 正火和退火目的是改善切削加工性能，消除内应力，细化晶粒，均匀组织。一般在粗加工之后，精加工之前。2 、调质就是钢件淬火及高温回火的复合热处理工艺。能够防止工件渗氮和表面淬火产生的变形，并使这类零件心部获得较好的综合力学性能。3.5.2.2 最终热处理最终热处理包括淬火、表面淬火、渗碳、渗氮和碳氮共渗等。1 、淬火对于钢质零件硬度要求较高时，需要进行淬火处理，淬火后接着进行回火，可以减少工件的变形。2 、表面淬火仅对工件表层进行淬火的处理。目的是提高零件表面的硬度和耐磨性，而心部仍保持良好的塑性和韧性。3 、渗碳为了增加钢

52、件表层的含碳量和一定的碳的浓度梯度，将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。4 、渗氮渗氮是使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理。5 、碳氮共渗碳氮共渗是向工件表层同时渗入碳和氮原子的过程。一般在半精加工之后或磨削加工之前进行。带管嘴转动轴是航空用件，主要用于传动，材料为钛合金，所以需对其进行适当的热处理，主要是退火，包括不完全退火、完全退火和稳定化退火。3.5.3辅助工序安排 辅助工序的种类很多，包括检验、特种检验、表面处理、洗涤防锈、去毛刺等。1、 检验：检验分中间检验和最终检验。中间检验：一般安排在转换车间之前，其目的是便于分析产品质量。在重要关键工序之后也安排中间

53、检验，以便及时控制加工质量，避免浪费工时。最终检验：零件全部加工结束之后，应按零件图的全部要求进行检验。2 、钳工去毛刺（1）检验工序之前。（2）热处理及表面处理工序之前。（3）易于产生毛刺的工序之后。（4）下道工序作为定位基准的表面应安排钳工去毛刺。3 、特种检验射线探伤：用X射线和射线透视工件时，由于射线对不同物质的穿透能力不同，在感光底面上可以反映出该工件的内部有无缺陷。超声探伤：也是检验内部缺陷的方法，不仅具有很强的穿透金属的能力，而且能够检验出缺陷的大小和位置。通常安排在粗加工阶段进行。磁粉探伤：用于检验铁磁材料近表面存在的缺陷，如裂纹、发纹等，而且它操作简单和生产率高。安排在精加工

54、阶段进行。渗透探伤：主要用于检验无磁性材料表面裂纹等缺陷。安排在工艺过程的最后阶段进行。4 、表面处理为了提高零件的抗腐蚀性、耐磨性、疲劳极限及外观的美观性等，常采用表面处理的方法。工业上的表面处理方式有镀层、涂层及产生氧化膜等，安排在工艺过程的最后阶段，精度要求高的零件，应进行工艺尺寸链的计算。3.6工艺路线的制订 工艺路线的制订是制订工艺规程中的关键一步，它是工艺过程的总体布局。工艺路线合理与否不但影响到零件加工质量、生产效率和经济性，而且也影响到工人的劳动强度、设备投资、生产成本等问题。工艺路线的制订，目前还没有一套精确的计算方法，通常采用生产实践中总结的一些原则，灵活运用。制订时要考虑的问题如上述：正确选择各表面的加工方法；合理选择定位基准；合理划分加工阶段；确定工序集中与分散；合理安排机械加工工序、热处理工序及辅助工序。在制订本转动轴工艺路线时，应该将主次表面区分开，重点考虑主要表面和精度高的表面。依据以上因素综合考虑，综合转动轴本身的特点，以及通过对几个方案的综合论证，制订出合理的工艺规程如下： 05 下料钳工：沿分模面锉毛边10 端面及外圆，锉棱边（大端面），钻中心孔15 端面，车外圆；钻中心孔，锉棱边（小圆）20 外圆及端面；锉棱边（24）（22）导圆及端面25 车外圆22；倒角，锉棱边3