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（2010 屆）
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料
題 目 名 稱：
發(fā)動機(jī)測扭油缸機(jī)加工藝
學(xué) 院（部）：
機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)：
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
學(xué) 生 姓 名：
班 級：
學(xué)號
指導(dǎo)教師姓名：
職稱 教授
最終評定成績：
湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處
2010屆
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料
第一部分 設(shè)計(jì)說明書
（2010屆）
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
發(fā)動機(jī)測扭油缸機(jī)加工藝
及磨工夾具設(shè)計(jì)
學(xué) 院（部）：
機(jī) 械 工 程 學(xué) 院
專 業(yè)：
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
學(xué) 生 姓 名：
班 級：
學(xué)號
指導(dǎo)教師姓名：
職稱
最終評定成績
2010 年6月
湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
本次設(shè)計(jì)是飛機(jī)發(fā)動機(jī)上的一個測扭油缸零件的加工工藝規(guī)程及關(guān)鍵工序的專用夾具設(shè)計(jì)。測扭油缸零件是飛機(jī)發(fā)動機(jī)上經(jīng)常遇到的典型零件之一。它屬于長套筒薄壁類零件，體積小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，精度要求比較高，在發(fā)電機(jī)中起很大的作用。
首先我對測扭油缸零件進(jìn)行了工藝分析，然后針對其工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)了機(jī)械加工工藝規(guī)程，制定了加工工序卡；為保證生產(chǎn)效率較高，產(chǎn)品質(zhì)量合格，結(jié)合生產(chǎn)加工的實(shí)際情況，在關(guān)鍵工序第95道工序上設(shè)計(jì)了專用磨工夾具。在磨工夾具的設(shè)計(jì)中，定位方式采用一面一內(nèi)圓面一孔角向定位、夾緊裝置采用螺旋壓板機(jī)構(gòu)。從而保證工件的加工精度，并使裝夾方便、快捷可靠。在整個加工工藝過程中選用了車床、銑床和磨床。
關(guān)鍵詞：測扭油缸，機(jī)械加工工藝，磨工夾具
ABSTRACT
This is a special fixture design used in the processing technical regulations and key process for a spare the fuel tank on certain engine. The fuel tank of a typical part in the aeroengine. It belongs to a long sleeve thin-walled parts, small size, shape more complex structure, relatively high accuracy in generating significantly in the role.
The design of the first test on a twisted parts of the fuel tank and then for its design of the mechanical characteristics of a point of order processing, development of the processing card; So as to guarantee the high efficiency and qualified products ,combine the practical situation of producing and processing ,design a grinding fixture at the key process 95. In the design of grinding fixture ,locating system is to adopt one hole one plane angular allocation to positioning ,and holding fixture use the spiral clamping mechanism. Lathe ,miller and grinder machine are selected and put to use during the whole processing technical regulation .
Keywords: Twisted measured the fuel tank, Machining process, Mill workers Fixture
VI
湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
第1章 緒論······················································································································1
1.1 選題來源···········································································1
1.2 機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)現(xiàn)狀···································································1
1.3 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及思路·················································································3
1.4 預(yù)期設(shè)計(jì)成果···························································································3
第2章 測扭油缸工藝規(guī)程設(shè)計(jì)······································································4
2.1 零件分析·································································································4
2.1.1 測扭油缸的作用·············································································4
2.1.2 測扭油缸的工藝分析·············································································4
2.2 毛坯設(shè)計(jì)·································································································10
2.2.1 確定毛坯的生產(chǎn)類型·································································10
2.2.2 材料分析········································································10
2.2.3 確定毛坯的種類和制造方式·································································10
2.2.4 毛坯形狀與尺寸的確定········································································11
2.3 工藝路線的制訂······················································································12
2.3.1 加工方法的選擇································································································13
2.3.2 加工階段的劃分································································································17
2.3.3 工序集中與分散···························································································18
2.3.4 工序順序的安排································································································19
2.3.5 工藝路線方案的確定························································································20
2.4 工序設(shè)計(jì)·································································································26
2.4.1 基準(zhǔn)的選擇········································································································26
2.4.2 加工余量的確定································································································28
2.4.3 工序尺寸及其公差的確定················································································30
2.4.4 設(shè)備、工藝裝備的選擇······················································································34
第3章 磨床夾具的設(shè)計(jì)················································································35
3.1 分析原始資料、明確設(shè)計(jì)任務(wù)····································································35
3.2 磨床夾具的作用及設(shè)計(jì)要求·····································································35
3.3 磨床夾具定位裝置設(shè)計(jì)············································································36
3.3.1 定位所需限制的自由度分析·································································36
3.3.2 定位元件設(shè)計(jì)······················································································37
3.4 磨床夾具夾緊裝置設(shè)計(jì)·························································································38
3.4.1 夾緊方案的選擇··················································································38
3.3.2 夾緊力的計(jì)算······················································································39
3.3.3 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)····················································································39
3.5 夾具體及其它裝置設(shè)計(jì)············································································41
3.6 磨床夾具的精度計(jì)算與分析·····································································41
3.7 夾具使用及維護(hù)注意事項(xiàng)········································································43
結(jié)論·······································································································································45
參考文獻(xiàn)·····························································································································46
致謝······································································································································47
附錄1零件圖紙
附錄2工藝規(guī)程
附錄3設(shè)計(jì)圖紙
湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1選題來源
測扭油缸零件是中國南方航空動力有限公司生產(chǎn)的渦槳6飛機(jī)發(fā)動機(jī)測扭機(jī)構(gòu)中的一個零件。測扭油缸屬于典型的長套筒薄壁類零件，體積小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，精度要求比較高，在發(fā)電機(jī)中起很大的作用。
飛機(jī)的心臟是發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)使燃料在燃燒室內(nèi)燃燒，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，它是動力的源泉。
飛機(jī)發(fā)動機(jī)中的測扭機(jī)構(gòu)是用來感受第二級中間齒輪架的扭矩，并通過滑油壓力表測量測扭油缸內(nèi)平衡該扭矩的油壓，指示出發(fā)動機(jī)輸給螺旋槳的功率。
測扭機(jī)構(gòu)共有6套測扭油缸─測扭活塞組件。每個測扭活塞都用測扭活塞固定銷固定在減速器匣的凸耳內(nèi)，而測扭油缸則用測扭油缸固定銷與測扭油缸支承的凸耳連接。
可見，測扭油缸是發(fā)動機(jī)中必不可少的零件。
測扭油缸零件自設(shè)計(jì)到生產(chǎn)已有很長的歷史，經(jīng)過多次設(shè)計(jì)改進(jìn)，其性能已得到了很大的提高，但隨著機(jī)械制造業(yè)和機(jī)床加工工藝及夾具的迅速發(fā)展，通過更先進(jìn)的加工工藝來設(shè)計(jì)制造測扭油缸零件，以提高產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，以更高的滿足對零件性能的要求。
1.2 機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)現(xiàn)狀[1-3]
隨著機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械制造工藝的內(nèi)涵和面貌正不斷的發(fā)生著變化，近年來的技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展趨勢主要為以下幾點(diǎn)：
（1）常規(guī)工藝的不斷優(yōu)化：常規(guī)工藝的不斷優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)高效化、強(qiáng)韌化、輕量化，以形成優(yōu)質(zhì)高效、低耗、少污染的先進(jìn)使用工藝為主要目標(biāo)，同時實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備、輔助工藝、工藝材料、檢測系統(tǒng)的成套工藝服務(wù)，使優(yōu)化工藝易于為企業(yè)所使用。
（2）新型加工方法的不斷出現(xiàn)和發(fā)展：各種新型加工方法及工藝，包括精密加工、超精密加工、特種加工和復(fù)合加工等的產(chǎn)生改變了傳統(tǒng)的加工工藝，為適應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品的更新?lián)Q代提出了更好的加工方法及工藝。
（3）自動化等高新技術(shù)與工藝的緊密結(jié)合：計(jì)算機(jī)與自動化技術(shù)與工藝及設(shè)備相結(jié)合，使傳統(tǒng)的工藝面貌發(fā)生了很大的變化。
夾具在機(jī)械加工中具有重要的作用，它能保證加工精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動強(qiáng)度，保證安全，提高勞動生產(chǎn)率，能以優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的工藝去完成零件的加工和產(chǎn)品的裝配，是機(jī)械加工中的一種重要的工藝裝備，在生產(chǎn)中具有很大的作用，具體地表現(xiàn)在以下幾個方面：
? ?（1）保證工件的加工精度和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量：夾具在機(jī)床加工中的基本作用是，保證工件的相對位置精度，采用能直接定位的夾具，比劃線找正所達(dá)到的加工精度要求高得多。而且穩(wěn)定可靠。?
? ?（2）提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本：我國擁有的機(jī)床臺數(shù)占世界前例，如果使這些機(jī)床有很好的配套夾具，對發(fā)揮機(jī)床的潛力會起著重要的作用。一般說，采用專用夾具可省去畫線找正等工作，初進(jìn)生產(chǎn)率的提高以及降低加工成本。近年來，由于夾具向標(biāo)準(zhǔn)化；可調(diào)化和組合等方面發(fā)展，在小批生產(chǎn)中也適當(dāng)?shù)厥褂昧藢Ｓ脢A具，不僅可以提高勞動生產(chǎn)率，而且可以獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
? （3）充分發(fā)揮機(jī)床的性能：在一臺普通車床上配備一個專門設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)刀架，可以加工圓球；若配備一個擺動刀架可以加工葉片的型面。因此，采用專用夾具可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而達(dá)到“一機(jī)多能”，同時也是改變生產(chǎn)面貌的一個有效途徑。
（4）改善工人勞動條件：采用夾具后，工件的裝卸顯然要比不用夾具方便、省力、安全。例如，采用電動卡盤，只要按一下電鈕就可以完成工件的夾緊或松開動作。
在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展：
（1）高精度性：隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度對夾具的制造精度要求更高高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)±5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)；
（2）高效性：為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。
（3）模塊化：模塊、組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)；
（4）通用性、經(jīng)濟(jì)性：夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。
1.3主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及思路
本課體的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：① 對測扭油缸零件的使用及技術(shù)條件進(jìn)行分析；②測扭油缸零件材料以及毛坯的選擇；③測扭油缸零件加工工藝及熱處理工藝的確定；④針對測扭油缸零件的加工工藝，設(shè)計(jì)磨工夾具。
具體技術(shù)路線是：① 調(diào)研，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解目前測扭油缸零件加工工藝狀況。② 通過分析測扭油缸零件使用及技術(shù)條件，選擇材料及毛坯；③ 確定測扭油缸零件加工工藝；④ 進(jìn)行磨工夾具設(shè)計(jì)，校核，最后進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1.4預(yù)期設(shè)計(jì)結(jié)果
通過設(shè)計(jì)測扭油缸零件的新型加工工藝及對應(yīng)磨工夾具，大大的改善原有的加工工藝及加工精度，更好的保證了產(chǎn)品質(zhì)量，很好的提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率。
第2章 測扭油缸的工藝規(guī)程編制
2.1 零件分析[4]
測扭油缸是發(fā)動機(jī)中精度要求較高的一個零件，它的加工質(zhì)量對發(fā)動機(jī)的工作性能及裝配都有很大的影響，因此它的加工質(zhì)量直接決定著發(fā)動機(jī)的使用性能，它的加工是發(fā)動機(jī)生產(chǎn)的重要的一環(huán)節(jié)。
渦槳6中的測扭油缸屬于套筒類零件，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，材料為合金滲碳鋼。其主要表面為同軸度要求較高的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面，尺寸公差小，粗糙度要求高，硬度較高。零件的厚度較薄易變形，加工的部位較多，難度較大。
2.1.1 測扭油缸的作用
測扭油缸管零件是飛機(jī)發(fā)電機(jī)的重要零件，飛機(jī)發(fā)動機(jī)中的測扭機(jī)構(gòu)是用來感受第二級中間齒輪架的扭矩，并通過滑油壓力表測量測扭油缸內(nèi)平衡該扭矩的油壓，指示出發(fā)動機(jī)輸給螺旋槳的功率。測扭機(jī)構(gòu)共有6套測扭油缸，每個測扭活塞都用測扭活塞固定銷固定在減速器匣的凸耳內(nèi)，其作用原理是連接測扭油缸固定銷與測扭油缸支承的凸耳。
2.1.2 測扭油缸的工藝分析
1、對測扭油缸零件的技術(shù)要求具體分析如下：
（1)加工表面的尺寸精度、形狀精度和位置精度。[5]
圖2-1
如圖2-1所示，上下表面有尺寸公差，上表面對軸中心線有尺寸公差，上下表面的表面粗糙度為Ra=1.6μm。
圖2-2
如圖2-2所示，孔的尺寸公差為IT7級，具體數(shù)值為，其內(nèi)孔表面粗糙度值為Ra=0.8μm；孔與槽有尺寸公差，與右端小凸臺有尺寸公差；槽本身有尺寸公差，；其中槽的表面粗糙度為Ra=1.6μm，凸臺的表面粗糙度為Ra=1.6μm。
圖2-3
如圖2-3所示，左端面與右端面有尺寸公差，槽內(nèi)側(cè)與右端面有尺寸公差。左端面與槽的表面粗糙度均為Ra=3.2μm
圖2-4
如圖2-4所示，槽對小凸臺面有尺寸公差；對槽有尺寸公差，槽的表面粗糙度為Ra=3.2μm。
圖2-5
如圖2-5所示，孔的尺寸公差為IT7，具體數(shù)值為，其表面粗糙度為Ra=1.6μm；孔的尺寸公差為IT7，具體數(shù)值為，其表面粗糙度為Ra=0.8μm；的尺寸公差為IT7，具體數(shù)值為，其表面粗糙度為Ra=3.2μm；倒角的尺寸公差為IT15，具體數(shù)值為，其表面粗糙度為Ra=3.2μm；的尺寸公差為IT7，具體數(shù)值為，其表面粗糙度為Ra=0.4μm。
圖2-6
如圖2-6所示，零件圖中對內(nèi)孔有圓度要求0.01。
圖2-7
如圖2-7所示，零件圖中內(nèi)孔對基準(zhǔn)中心軸線有圓跳動要求0.05。
圖2-8
如圖2-8所示，尺寸的兩面對基準(zhǔn)中心線有垂直度要求0.02。
圖2-9
如圖2-9所示，尺寸中心線對基準(zhǔn)中心線A有位置要求0.01和垂直度要求0.04。
（2）加工表面粗糙度以及表面質(zhì)量方面的其它要求。
表面粗糙度反映的是零件被加工表面上的微觀幾何形狀誤差。它主要由加工過程中刀具和零件表面間的摩擦、切削分離時表面金屬層的塑性變形以及工藝系統(tǒng)的高頻振動等原因形成的。
從零件圖上可知表面粗糙度有Ra0.4um, Ra0.8um,Ra1.6um,Ra3.2um,Ra6.4um。對表面質(zhì)量的要求較高。
（3）熱處理及其它要求（如動平衡、未注圓角、去毛刺、毛坯要求等）。
由零件的技術(shù)要求可知，該零件的毛坯為鍛件，要滲碳區(qū)滲碳深度為0.6～0.9，滲碳面HRC≥60，非滲碳區(qū)HRC32～45.5。
2、對測扭油缸零件的結(jié)構(gòu)工藝分析如下 [4]：
零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析是指所設(shè)計(jì)的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。它包括零件的整個工藝過程的工藝性，如鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、切削加工等的工藝性，涉及面很廣，具有綜合性。而且在不同的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件下，同樣一種零件制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性可能不同，因此對其結(jié)構(gòu)工藝性的要求也不同。所以，在對零件進(jìn)行工藝性分析時，必須根據(jù)具體的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件，全面、具體、綜合地分析。在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時，主要進(jìn)行零件的切削加工工藝性分析，它主要涉及如下幾點(diǎn)：
（1）工件應(yīng)便于在機(jī)床或夾具上裝夾，并盡量減少裝夾次數(shù)。
（2）刀具易于接近加工部位，便于進(jìn)刀、退刀、越程和測量，以及便于觀察切削情況等。
（3）盡量減少刀具調(diào)整和走倒次數(shù)。
（4）盡量減少加工面積及空行程，提高生產(chǎn)率。
（5）便于采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，盡可能減少刀具種類。
（6）盡量減少工件和刀具的受力變形。
（7）改善加工條件，便于加工，必要時應(yīng)便于采用多刀、工件加工。
（8）有適宜的定位基準(zhǔn)，且定位基準(zhǔn)至加工面的標(biāo)注尺寸應(yīng)便于測量。
根據(jù)上面的要求我們可以對測扭油缸的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行合理的分析，使零件在各個工藝過程都具有良好的工藝性。例如：
（1）粗精加工分階段進(jìn)行：套筒結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，主要表面精度高，如測扭油缸零件圖上的孔對基準(zhǔn)A的垂直度達(dá)到0.04。只有粗精加工分開，才可消除粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、夾緊力、和切削熱對加工精度的影響。有利于保證加工精度，同時合理選用粗、精加工的設(shè)備可提高生產(chǎn)效率。
（2）必須安排合理的熱處理工序：測扭油缸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，由于切削力加工時產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，為保證后面的工序易于加工和加工后精度的穩(wěn)定性，在粗加工后安排一次調(diào)質(zhì)處理。
2.2 毛坯的設(shè)計(jì)
毛坯的設(shè)計(jì)應(yīng)正確的選擇毛坯。首先要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)、材料、生產(chǎn)規(guī)模、機(jī)械加工的要求（余量、基準(zhǔn)等）決定毛坯的制造方法，然后（鍛造和鑄造毛坯）確定其形狀、出模角、圓角半徑及技術(shù)條件。毛坯的尺寸和公差則在詳細(xì)擬定零件機(jī)械加工工藝路線以后，根據(jù)各工序加工余量決定總加工余量及毛坯尺寸和公差。
2.2.1確定毛坯的確定生產(chǎn)類型
根據(jù)任務(wù)書可知該產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)是小批生產(chǎn)。
2.2.2材料分析
測扭油缸零件對材料性能的要求，要求材料硬度值245HBS，加工后滲碳表面硬度值HRC≥60，非滲碳表面硬度HRC32～45.5。另外，測扭油缸零件是發(fā)動機(jī)關(guān)鍵的零件，其尺寸精度和形狀精度要求也比較高，所以對毛坯材料的加工性能等要求也比較高，鑒于上述測扭油缸零件對材料的加工及使用要求，12Cr2Ni4A作為零件的毛坯材料。
2.2.3確定毛坯的種類和制造方式[4]
毛坯的種類很多，每一種毛坯又有許多不同的制造方法。常用的毛坯主要有：
（1）軋制件 主要包括各種熱軋和冷拉圓鋼、方鋼、六角鋼等型材。
（2）鑄件 鑄件適用于形狀較復(fù)雜的毛坯。
（3）鍛件 鍛件適用于強(qiáng)度要求高、形狀較簡單的毛坯。
（4）焊接件 焊接件是將型材或板料等焊接成所需的毛坯，簡單方便，生產(chǎn)周期短，但常需經(jīng)過時效處理消除應(yīng)力后才能進(jìn)行機(jī)械加工。
（5）其它毛坯 如沖壓件、粉末冶金和塑料壓制件等。
選擇毛坯時應(yīng)全面考慮下列因素：
（1）零件的材料及力學(xué)性能要求
（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸
（3）生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小
（4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件
（5）充分考慮利用新技術(shù)、新工藝、新材料的性能
根據(jù)對測扭油缸零件的分析和任務(wù)書的要求，測扭油缸是渦漿6發(fā)動機(jī)中的一個重要零件，要保證其良好的機(jī)械性能，和保證零件的工作可靠。零件為薄壁套筒類零件強(qiáng)度要求較高且是小批生產(chǎn)。因此選擇鍛件，鍛造的方法有自由鍛和模鍛兩種。自由鍛精度低、加工余量大、生產(chǎn)率低，適用于單件小批量生產(chǎn)以及大型零件毛坯。模鍛毛坯精度高、加工余量小、生產(chǎn)效率高，適用于中批以上的中小型零件毛坯。
由上分析，應(yīng)選擇模鍛，模型鍛造是將金屬胚料放在具有一定形狀的鍛模膛內(nèi)，受沖擊力或壓力面變形的加工方法。模鍛可以獲得合理的纖維組織，使得鍛件機(jī)械性能好，尺寸準(zhǔn)確，表面光潔，加工余量小，節(jié)省金屬材料。
綜上，確定毛坯的種類為鍛件，其制造方式為模鍛。
2.2.4 毛坯形狀與尺寸的確定[4]
毛坯尺寸和零件圖上相應(yīng)的設(shè)計(jì)尺寸之差稱為加工總余量，又叫毛坯余量。毛坯尺寸的公差稱為毛坯公差。毛坯余量和毛坯公差的大小同毛坯的制造方法有關(guān)，生產(chǎn)中可參考有關(guān)工藝手冊[6]和標(biāo)準(zhǔn)確定。
毛坯余量確定后，將毛坯余量附加在零件相應(yīng)的加工表面上，即可大致確定毛坯的形狀與尺寸。此外，在毛坯制造、機(jī)械加工及熱處理時，還有許多工藝因素會影響到毛坯的形狀與尺寸。
確定毛坯的形狀與尺寸圖3-1所示：
圖3-1
2.3 工藝路線的制訂
制訂工藝過程時，首先要制訂工藝路線，然后詳細(xì)進(jìn)行工序設(shè)計(jì)，這兩個過程是相互聯(lián)系的，需進(jìn)行反復(fù)和綜合的分析。
制訂工藝路線是制訂工藝過程的總體布局，其任務(wù)是確定工序的數(shù)量、內(nèi)容和順序，需要從以下方面進(jìn)行考慮。[7]
2.3.1加工方法的選擇[8]
1）首先確定零件主要表面最終工序的加工方法
零件是由若干個基本表面組成的。由于零件的主要表面直接影響零件和產(chǎn)品的質(zhì)量，所以應(yīng)首先確定其最終工序的加工方法。
（1）工件材料的性質(zhì)
加工方法的選擇，常受工件材料性質(zhì)的限制，例如淬火鋼淬火后應(yīng)采用磨削加工；而有色金屬磨削困難，常采用高速精密車削或金剛鏜進(jìn)行精加工。
（2）工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸
外圓表面多采用車削或磨削，回轉(zhuǎn)體零件上較大直徑的孔亦可采用車削或磨削，箱體上孔徑較大或長度較短的孔宜選用鏜削，孔徑較小時宜用鉸削。
（3）各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度
選定的加工方法應(yīng)能達(dá)到所需要的加工精度和表面粗糙度，并符合經(jīng)濟(jì)性的要求。在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和工藝設(shè)備，以及標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人不延長加工時間）所能保證的加工精度，稱為經(jīng)濟(jì)加工精度，簡稱經(jīng)濟(jì)精度。
常用加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度見表3-1。
表3-1 常用加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度
加工表面
加工方法
經(jīng)濟(jì)精度等級IT
表面粗糙度Ra/μm
外圓柱面
粗 車
細(xì) 車
精 車
金剛石車
11～13
9～10
7～8
5～6
12.5～50
1.6～6.3
0.8～1.6
0.025～1.25
粗 磨
精 磨
6～8
5～7
0.4～0.8
0.1～0.4
研 磨
超精加工
5～6
5
0.04～0.1
0.012～0.1
圓柱孔
鉆 孔
擴(kuò) 孔
11～13
10～11
3.2～50
1.6～12.5
粗 鉸
精 鉸
8～10
7～8
1.6～3.2
0.2～0.8
粗 鏜
細(xì) 鏜
精 鏜
12～13
9～11
7～8
6.3～12.5
1.6～3.2
0.4～0.8
粗 磨
精 磨
7～8
6～7
0.2～0.8
0.1～0.2
珩 磨
研 磨
6～7
5～6
0.04～0.2
<0.1
拉 孔
6～8
0.4～1.6
平面
粗刨、粗銑
半精刨、半精銑
11～13
8～10
12.5～50
1.6～6.3
拉 削
7～8
0.8～3.2
粗 磨
精 磨
7～9
6～7
0.8～3.2
0.2～0.8
研 磨
刮 研
5～6
5～7
<0.1
0.2～0.8
基于上述要求，將重要的孔和平面的最終加工方法列于如下：
內(nèi)孔，精度等級為IT7，表面粗糙度Ra=0.4μm,因此采用研磨。
內(nèi)孔，精度等級為IT7，表面粗糙度Ra=0.8μm,因此采用磨削。
內(nèi)孔，精度等級為IT7，表面粗糙度Ra=0.8μm，因此采用磨削。
外圓，精度等級為IT7，表面粗糙度Ra=1.6μm,因此采用磨削。
平面，精度等級為IT9，表面粗糙度Ra=1.6μm,因此采用磨削。
槽寬深，精度等級為IT14，表面粗糙度Ra=1.6μm,因此采用粗磨
2）然后確定零件主要表面前導(dǎo)工序的加工方法
零件主要表面最終工序的加工方法確定后，用倒推法，逐一確定零件主要表面前導(dǎo)工序（準(zhǔn)備工序）的加工方法。
（1）外圓表面的加工方案
圖3-2所示是外圓表面加工方案，常用的有以下三種：
圖3-2 外圓表面的加工方案
①粗車─半精車─精車 如果加工精度要求較低，也可以只取粗車─半精車。
②粗車─半精車─磨 對于黑色金屬材料，特別是有淬火要求的表面，通常采用這種加工方案。當(dāng)外圓表面精度要求較高時，可采取粗車─半精車─粗磨─—精磨的方案。
③粗車─半精車─精車─金剛石車 這種加工方案主要適用于有色金屬
材料及其他不宜采用磨削加工的有效高精度要求的外圓表面。
當(dāng)外圓表面的精度或表面質(zhì)量要求特別高時，在方案②的基礎(chǔ)上，還要增加光整加工（或精密加工）方法。常用的光整加工方法有研磨、拋光、砂帶磨等，光整加工以減小表面粗糙度為主要目的。
（2）孔的加工方案
圖3-3所示是孔的加工方案。常用的有以下四種：
圖3-3 孔的加工方案
①鉆─擴(kuò)─粗鉸─精鉸 此方案廣泛用于加工直徑小于30mm的中心孔。其中擴(kuò)孔有糾正位置誤差的能力，而鉸刀又是定尺寸刀具，容易保證孔的尺寸精度。對于直接較小的孔，有時只需要鉸一次便能達(dá)到要求的加工精度。
②粗鏜─半精鏜─粗磨─精磨 該方案主要用于大中孔的加工，特別是淬硬零件孔的加工。當(dāng)孔的精度要求更高時，可增加研磨或珩磨等光整加工工序。
③粗鏜（或鉆）─半精鏜─精鏜 這種加工方案適用于位置精度要求較高的
孔系或有色金屬零件孔的加工。如果毛坯上已有鑄出或鍛出的孔，則第一道工序可直接安排粗鏜（或擴(kuò)），而不必安排鉆孔。當(dāng)孔的加工要求更高時，可在精鏜后安排金剛鏜或珩磨等精密加工方法。
④鉆─拉 多用于大批大量生產(chǎn)中加工盤套類零件的圓孔、單鍵孔及花鍵孔。
加工要求較高時，拉削可分為粗拉和精拉。
（3）平面加工方案
平面加工主要采用銑削或刨削方法加工。要求較高的表面銑削或刨削以后還要安排精加工。常用的平面精加工方法有以下幾種：
①磨削 磨削可以得到較高的加工精度（IT6）和較小的表面粗糙度（Ra0.16），
且可以磨淬硬表面，因此廣泛應(yīng)用于中小型零件的平面精加工。要求更高的零件可以在粗磨─精磨后再安排研磨或精密磨等加工。
②刮研 這是獲得精密平面的傳統(tǒng)加工方法。由于這種方法勞動量大、生產(chǎn)率低，
在大批量生產(chǎn)下已逐步被磨削所取代，但在單件小批生產(chǎn)和修配工作中仍有廣泛的應(yīng)用。
③高速精銑或?qū)捜芯? 高速精銑不僅能獲得高的精度和表面質(zhì)量，而且生產(chǎn)率
高，應(yīng)用于不淬硬的中小型零件平面的精加工；寬刃精刨多用于大型零件特別是狹長平面的精加工。
零件的主要表面的加工方案和加工方法選定后，再選定次要表面的加工方案和加工方法。按照一定的加工方法和一定的加工順序加工出組成零件的各個基本表面，就可以完成零件的加工。
基于上述要求，將重要的孔和平面的加工方法列于如下：
內(nèi)孔，精度等級為IT7，表面粗糙度Ra=0.4μm：
粗車─半精車─精車─粗磨─—研磨
內(nèi)孔，精度等級為IT7，表面粗糙度Ra=0.8μm：
粗車─半精車─精車─磨
內(nèi)孔，精度等級為IT7，表面粗糙度Ra=0.8μm：。
鉆─半精車─磨
外圓，精度等級為IT7，表面粗糙度Ra=1.6μm：
粗車─半精車─磨
平面，精度等級為IT9，表面粗糙度Ra=1.6μm：
粗銑 ─半精銑─磨
2.3.2 加工階段的劃分[4]
當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求比較高時，往往不可能在一道工序中完成全部加工工作，而必須分幾個階段來進(jìn)行加工。
（1）加工階段 整個工藝過程一般需劃分為如下幾個階段：
1）粗加工階段 這一階段的主要任務(wù)是切大部分余量，關(guān)鍵問題是提高生產(chǎn)率。
2）半精加工階段 這一階段的主要任務(wù)是為零件主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，并完成一些次要表面的加工。
3）精加工階段 這一階段的主要任務(wù)是保證零件主要表面的尺寸精度、形狀精度、位置精度及表面粗糙度要求。這是關(guān)鍵的加工階段，大多數(shù)零件的加工經(jīng)過這一加工階段就已完成。
4）光整加工階段 對于零件尺寸精度和表面粗糙度要求很高的表面，還要安排光整加工。這一階段的主要任務(wù)是提高尺寸精度和減小表面粗糙度值，一般不用來糾正位置誤差。位置精度由前面工序保證。
（2）劃分加工階段的原因
1）利于保證加工質(zhì)量
2）合理使用設(shè)備
3）便于安排熱處理
4）便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，以及避免損傷已加工表面
2.3.3 工序集中與分散[4]
工序集中與工序分散是擬定工藝路線時，確定工序數(shù)目或工序內(nèi)容多少的兩種不同原則，它與設(shè)備類型的選擇有密切的關(guān)系。
（1）工序集中
工序集中就是將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，每道工序的加工內(nèi)容較多。其特點(diǎn)是：
1）采用高效專業(yè)設(shè)備及工藝裝備，生產(chǎn)率高
2）工件裝夾次數(shù)減少，易于保證表面間位置精度，還能減少工序間運(yùn)輸量，縮短生產(chǎn)周期。
3）工序數(shù)目少，可減少機(jī)床數(shù)量、操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，還可簡化生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作。
4）因采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專業(yè)設(shè)備及工藝設(shè)備，故投資大，調(diào)整和維修復(fù)雜，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，轉(zhuǎn)換新產(chǎn)品比較費(fèi)時。
（2）工序分散
工序分散就是將工件的加工，分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行，每道工序的加工內(nèi)容很少，最少時每道僅有一個簡單的工步。其特點(diǎn)是：
1）設(shè)備及工藝裝備比較簡單，調(diào)整和維修方便，工人容易掌握，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，又易于平衡工序時間，易適應(yīng)產(chǎn)品的更換。
2）可采用最合理的切削用量，減少機(jī)動時間。
3）設(shè)備數(shù)量少，操作工人多，占用生產(chǎn)面積大。
（3）工序集中與分散的選用
工序集中與工序分散各有利弊，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)類型、現(xiàn)有生產(chǎn)條件、工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求等進(jìn)行綜合分析后選用。
一般來說，在產(chǎn)量較小時，為簡化計(jì)劃、調(diào)度等工作，選取工序集中原則便于組織生產(chǎn)；當(dāng)產(chǎn)量很大時，可按分散原則以利于組織流水生產(chǎn)。對尺寸和質(zhì)量大的工件，由于安裝和運(yùn)輸困難，一般宜采用集中原則組織生產(chǎn)。
測扭油缸零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是小批生產(chǎn)，且零件較復(fù)雜，按理應(yīng)采用工序集中原則，但測扭油缸又屬薄壁類套筒類零件，因此剛性較差，而其對精度要求較高，所以采用工序分散原則。
2.3.4 工序順序的安排[4]
復(fù)雜零件的機(jī)械加工工藝路線要經(jīng)過一系列切削加工、熱處理和輔助工序。因此在擬定工藝路線時，工藝人員要全面地把切削加工、熱處理和輔助工序三者一起加以考慮。應(yīng)遵循以下原則。
1）切削加工工序的安排原則
（1）先基面后其它
（2）劃分加工階段
（3）先主后次
（4）先面后孔
（5）安排加工順序時還要考慮車間設(shè)備布置情況
2）熱處理工序的安排原則
為了消除內(nèi)應(yīng)力、改善性能而進(jìn)行的預(yù)先熱處理工序，如時效、正火、退火等，應(yīng)安排在粗加工之前。對于精度要求較高的零件有時在粗加工之后，甚至半精加工后還安排一次時效處理。
為提高零件的綜合力學(xué)性能而進(jìn)行的熱處理，如調(diào)質(zhì)，應(yīng)安排在粗加工之后半精加工之前進(jìn)行，對于一些沒有特別要求的零件，調(diào)質(zhì)也常作為最終熱處理。
為了得到高硬度的表面而進(jìn)行的滲碳、淬火等工序，一般應(yīng)安排在半精加工之后，精加工之前。對整體淬火的零件，則應(yīng)在淬火之前，盡量將所有用金屬切削刀具加工的表面都加工完，經(jīng)過淬火后，一般只能進(jìn)行磨削加工。
為提高零件硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度和抗蝕性而進(jìn)行的滲氮處理，由于滲氮層較薄，引起工件的變形極小，故應(yīng)盡量靠后安排，一般安排在精加工或光整加工之前。為了減小滲氮后工件的變形，滲氮前要加一消除應(yīng)力工序。
3）輔助工序的安排原則
輔助工序包括工件的檢驗(yàn)、去毛刺、清洗和涂防銹油等，其中檢驗(yàn)工序是主要的輔助工序，它保證產(chǎn)品質(zhì)量有極重要的作用。輔助工序一般應(yīng)安排在：
（1）粗加工全部結(jié)束后，精加工之前；
（2）工件從一個車間轉(zhuǎn)向另一個車間前后；
（3）重要工序加工前后；
（4）零件全部加工結(jié)束之后。
2.3.5 工序路線方案的確定
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在已確定為小批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用專用機(jī)床加工再配以專用夾具。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。根據(jù)上面的分析，下面對工藝路線方案進(jìn)行確定。
1）測扭油缸的加工工藝過程
測扭油缸零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是小批生產(chǎn)，且零件較復(fù)雜，按理應(yīng)采用工序集中原則，但測扭油缸又屬薄壁類套筒類零件，因此剛性較差，而其對精度要求較高，所以采用工序分散原則。工藝裝備可采用通用機(jī)床和專用夾具，以提高生產(chǎn)率，降低成本。
現(xiàn)列出兩種機(jī)械加工工藝方案，如表3-2和表3-3所示。
表3-2 測扭油缸機(jī)械加工工藝方案一
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
加工設(shè)備
0
鍛坯
模鍛
5
調(diào)質(zhì)
調(diào)質(zhì)后硬度為HRC30～37
10
車工
校正毛坯，粗車外圓
外圓表面作為粗基準(zhǔn)
普通車床
C620-1
15
車工
粗車、、同軸孔和的外圓表面
外圓表面作為定位
普通車床
C620-1
20
鉆工
鉆孔
以外圓表面作為定位基準(zhǔn)
立式鉆床
Z518
25
車工
車外圓并倒角
外圓表面作為定位
普通車床
C620-1
30
車工
車外圓
；車的右端面并倒R4和R5的角；車小端面；車的外圓；車中心孔
以外圓為定位基準(zhǔn)
普通車床
C620-1
35
車工
車大端面；倒角；車和內(nèi)孔；車，寬槽；車，寬的槽；車，寬的槽。
外圓表面作為定位
普通車床
C620-1
40
車工
修正的中心孔
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
普通車床
C620-1
45
車工
車孔
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
普通車床
C620-1
50
銑工
銑工的兩端面
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
臥式銑床
X62W
55
銑工
銑工的兩端面
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
臥式銑床
X62W
60
銑工
銑工深的槽
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
立式銑床
FA2V
65
鉗工
除去全部毛刺
70
銑工
銑寬深的槽
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
臥式銑床
X61
75
銑工
銑寬深的槽
以外圓為定位基準(zhǔn)
立式銑床
FA2V
80
銑工
銑R13的外圓表面
以孔為定位基準(zhǔn)
立式銑床
FA2V
85
磨工
磨兩端面
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
平面磨床
M7120-1
90
鉗工
除去全部毛刺（特殊注明處除外）
95
檢驗(yàn)
主要檢驗(yàn)、兩尺寸和表面粗糙度
100
鍍銅
全部鍍銅
105
車工
車削和兩內(nèi)孔表面
以外圓為定位基準(zhǔn)
數(shù)控車床
CAK6136A
110
車工
車削孔并倒角
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
數(shù)控車床
CAK6136A
115
鉗工
除去加工面毛刺并銳邊磨圓R0.3（特殊注明處除外）
120
檢驗(yàn)
主要檢查滲碳表面尺寸
125
滲碳、淬火
將滲碳部分滲碳淬火，滲碳深度0.8～1.0
130
鉗工
研好兩端中心孔
135
磨工
磨削外圓表面；磨右端面和R5圓弧連接
以兩端中心孔為定位基準(zhǔn)
萬能磨床
M115W
140
磨工
磨削大端面；磨削內(nèi)圓表面；磨內(nèi)圓表面
以外圓為定位基準(zhǔn)
內(nèi)圓磨床
虹江51
145
車工
車削外圓表面、右端面和R5圓弧連接
以兩端中心孔為定位基準(zhǔn)
普通車床
C620-1
150
車工
車削壁厚為
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
普通車床
C620-1
155
銑工
銑削R13圓弧表面
以孔為定位基準(zhǔn)
立式銑床
FA2V
160
磨工
磨削內(nèi)圓表面
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
內(nèi)圓磨床
M2110
165
磨工
磨削兩端面
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
平面磨床
M7120-1
170
磨工
磨削寬深槽
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
平面磨床
M7120-1
175
鉗工
拋光R13全部銳邊磨圓（特殊注明處除外）
180
研磨
研磨內(nèi)圓表面
185
磁流檢驗(yàn)
檢查有無裂痕
190
氧化
零件表面氧化
195
檢驗(yàn)
按零件圖紙檢驗(yàn)
表3-3 測扭油缸機(jī)械加工工藝方案二
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
加工設(shè)備
0
鍛坯
模鍛
5
車工
校正毛坯，粗車外圓
外圓表面作為粗基準(zhǔn)
普通車床
C620-1
10
車工
粗車、、同軸孔和的外圓表面
外圓表面作為定位
普通車床
C620-1
15
鉆工
鉆孔
以外圓表面作為定位基準(zhǔn)
立式鉆床
Z518
20
調(diào)質(zhì)
調(diào)質(zhì)后硬度為HRC30～37
25
車工
車外圓并倒角
外圓表面作為定位
普通車床
C620-1
30
車工
車外圓；車的右端面并倒R4和R5的角；車小端面；車的外圓；車中心孔
以外圓為定位基準(zhǔn)
普通車床
C620-1
35
車工
車大端面；倒角；車和內(nèi)孔；車，寬的槽
外圓表面作為定位
普通車床
C620-1
40
車工
車大端面；車內(nèi)孔；車內(nèi)孔并倒角；車，寬的槽
外圓表面作為定位
普通車床
C620-1
45
車工
車、寬的槽；倒角
外圓表面作為定位
普通車床
C620-1
50
車工
修正的中心孔
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
普通車床
C620-1
55
車工
車孔
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
普通車床
C620-1
60
銑工
銑工的兩端面
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
臥式銑床
X62W
65
銑工
銑工的兩端面
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
臥式銑床
X62W
70
銑工
銑工深的槽
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
立式銑床
FA2V
75
鉗工
除去全部毛刺
80
銑工
銑寬深的槽
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
臥式銑床
X61
85
銑工
銑寬深的槽
以外圓為定位基準(zhǔn)
立式銑床
FA2V
90
銑工
銑R13的外圓表面
以孔為定位基準(zhǔn)
立式銑床
FA2V
95
磨工
磨兩端面
以內(nèi)圓為定位基準(zhǔn)
平面磨床
M7120-1
100