花键筒机加工艺规程及工装设计模板.doc

1.3月12日到4月10日，熟悉零件图，下厂集中调研、对零件进行工艺分析、绘制出零件图。设计毛坯、并确定零件机械加工工艺方案，进行方案比较，筛选； 2.4月14日到5月9日，设计零件机加工工艺规程； 3.5月l2日到5月21日，设计指定工艺装备； 4.5月24日到6月4日，编写设计说明书，内容包含； 1)标题：要简练、确切； 2)摘要：扼要叙述本设计关键内容、特点； 3)目录； 4)正文：按零件机械加工工艺规程设计和工装设计分成两大部分； 5)参考文件 5.6月7日到6月16日，翻译外文资料，要求译文和原文单独装订。 6.6月17日到6月22日，收尾工作，答辩。（四）关键参考资料1赵如福 机械加工工艺手册，上海科学技术出版社2张耀晨 机械加工工艺手册，北京航空工业出版社3航空工业装备设计手册 通用部分，国防出版社4航空工业装备设计手册 夹具部分，国防工业出版社5第三机械工业部标准 机床夹具零件册，国防工业出版社6杨拂晓机床夹具设计乎册，国防工业出版社指导老师 年 月 日负责老师签字 年 月 日 摘 要本说明书关键叙述了安装在发动机上钛合金零件花键筒进行机械加工工艺规程编制和工装设计，其中包含两部分。 第一部分：基于零件工作条件、技术要求、零件材料及切削性等，设计完成工艺规程。 其中包含对零件工作状态、零件结构、技术分析、零件材料及切削性、热处理说明等逐一叙述，并依次对零件工艺性，材料选择，毛坯设计，加工方法选择，薄壁加工，深孔加工和焊接工艺过程等等一系列方面内容进行分析。 第二部分：基于零件材料及特点设计车床专用夹具、铣床专用夹具、钻床专用夹具。其中包含对定位元件选择、夹紧机构设计、定位误差分析等等。关键词：花键筒 钛合金 薄壁 Abstract This instruction booklet mainly explanation the titanium alloy components installing on the engine which are called spline tube are used to machine-finishing technological processand Project assembly design, including two parts. First part: the technical process have design based on the components working condition ,the specification ,the components material and machinability and so on. This instruction booklet have elaborated the components active status,the components structure, the technical analysis, the components materialand the machinability ,and the heat treatment explained one by one, also have analysed the components technology capability, the semifinished materialschoice, the material choice, the processing method choice, the thin wall processing, the deep hole processing as well as the welding technologicalprocess and a series of aspect problems in turn. Second part:Lathe jig,milling jig,drilling machine jig unit clamp are designed by components material and characteristic. It consist of locates part the choice, clamp organization design,position error analysis and so on. Keywords: spline tube; titanium alloy; thin wall 目录1 花键筒工艺过程设计说明.1 1.1 零件图工艺分析.1 1.1.1 零件工作状态及工作条件.1 1.1.2 零件结构分析.1 1.1.3 零件技术条件分析.1 1.1.4零件材料及切削性加工.3 1.1.5零件图尺寸标注分析.8 1.1.6零件热处理说明.9 1.1.7零件工艺性分析.10 1.2毛坯设计.12 1.2.1毛坯种类确实定.12 1.2.2毛坯工艺要求.13 1.2.3毛坯余量和公差.15 1.3工艺规程设计.16 1.3.1工艺路线制订.16 1.3.2工序尺寸确实定.31 1.3.3相关机床、夹具、刀具、量具选择说明.33 1.3.4机床、夹具、刀具和量具选择.352 夹具设计.36 2.1车床夹具设计.36 2.1.1设计方案.36 2.1.2定位方案确实定.37 2.1.3夹紧机构设计.38 2.1.4夹具结构特点和原理.38 2.1.5误差分析.39 2.2钻床夹具设计.40 2.2.1设计方案.40 2.2.3钻床夹具钻具选择.41 2.2.4夹紧机构设计.43 2.2.5 误差分析.44 2.3铣床夹具设.45 2.3.1设计方案.45 2.3.2定位方案确定.46 2.3.3铣床夹具定位键选择.46 2.3.4对刀装置.46 2.3.5误差分析.46 2.4技术经济分析.47 3总结.49参考文件.50致谢.51附录. 52 1 花键筒工艺过程设计说明1.1零件图工艺分析1.1.1零件工作状态及工作条件 花键筒零件（编号：99.01.85.030FA）属于发动机中易损零件，关键用在低压压气机转子上，起锁紧拉紧作用。所以常常受到发动机运行中周期性振动所产生冲击载荷，进而造成花键磨损，在苏27发动机维修中常常需要更换，为此必需对该零件进行国产化。因为该零件形状复杂、薄壁(2mm)、深孔、加工易变形、位置精度要求较高（同轴度0.02），零件材料为BT20（俄材料），在设计中用国产材料TC11替换。1.1.2零件结构分析 花键筒零件总长552mm，管壁最薄2mm(假如算入公差，实际上小于2mm)，加工过程中轻易产生变形。深孔内有锥面，不能直接加工，所以先把此零件分解为管子(编号：99.01.85.016FA)和花键衬套（编号：99.01.85.017FA）两部分，对此两部分进行粗加工、半精加工完成后焊接在一起在进行精加工。这么对焊接方法选择和焊接缝要求比较严格，即焊接后焊接缝材质应和其它部分材质完全相同，并满足位置精度要求。 管子壁比较薄，在加工外圆柱面时候轻易产生变形，这么对所设计夹具就有了新要求，怎样夹紧和定位是关键问题，并满足尺寸要求和位置精度要求。在加工管子上孔时，应注意怎样选择加工方法并满足加工要求。花键衬套上锥度加工是一个难点，合理选择加工方法和加工次序是很关键。从零件总体构形来看，零件表面形状是比较复杂，位置精度要求较高，除此之外焊接时对焊接方法选择，焊接接头选择，焊接缝要求等等全部应注意。这和零件工作时受锁紧拉紧作用紧密联络。还有就是对零件进行加工时对所选刀具材料及加工方法全部是很关键， 直接影响着零件尺寸及精度要求。1.13零件技术条件分析1.零件表面本身精度 花键筒外圆柱面为零件设计基准，而且和外圆柱面，在低压压气机运转时将受到摩擦，为了减小磨损提升使用寿命，外圆柱面要有较高精度，其精度为IT7级，粗糙度为Ra1.6，花键E、F和花键G，在工作时将受到发动机运行中周期性振动产生冲击载荷，进而造成花键磨损，所以要求其有较高精度和光洁度，其精度均为IT10，粗糙度为Ral.6。 2零件表面间位置精度 a)由零件图尺寸确实定要求关系，零件关键设计基准为外圆柱面C：。 零件在加工过程中，为了测量方便，工序之间互为基准。在车外圆面时为确保尺寸要求选端面和内孔为基准；在加工内孔时为了确保尺寸要求选端面和外圆柱面为基准。 b)为确保这个零件同轴度，有很多表面对表面C全部有跳动。跳动分圆跳动和全跳动，此零件中全为圆跳动；圆跳动又分径向圆跳动和端面圆跳动，此零件中全为径向圆跳动。外圆柱面对面C跳动为0.02；零件内孔对面C跳动为0.1；槽、I底部、槽II底部对面C跳动为0.05；花键E、F(Q40.5h10)和花键G()齿槽对面C跳动为0.06 3.零件其它技术要求 a)机械加工后，锐边倒角R1.6，并用刀具确保； b)花键E相对花键F偏差小于0.05，用刀具确保； c)连接筋不许可有任何缺点，零件去毛刺并用倒圆尖边，应无划伤、碰伤、压伤； d)热处理：退火。表面吹砂、镀银，套齿F镀银0.003-0.005，两端3m内许可有银层；粗糙度：关键表面管子为Ral.6，花键衬套Ra3.2，其它Ra6.3 e)花键衬套毛坯为模锻件，许可膨体模锻，许可自由模锻； f)焊接后做x光检验，焊接表面光洁并圆滑过渡到母材上，检验应有焊接检验印及X光检验印，焊接正面不许可塌陷，局面凸坑深小于0.5mm，焊缝宽应均匀一致，其不均匀度小于1；g)花键衬套毛坯有以下要求： 1)未注明圆角r3; 2)零件残留毛边小于0.7; 3)表面缺点须符合技术条件Q/3B1162-; 4)锻件沿分模面错移量小于0.66; 5)锻件腐蚀清除表面污染层。h)荧光检验花键管外表面;i)I类焊缝;j)管子壁厚差值小于0.1。1.1.4零件材料及切削性加工花键筒关键用在苏一27发动机低压压气机转子上，属于易损件，所以在选择材料时要确保含有较高强度，耐高温度；较轻质量。所以，选择国产材料TC11。 钛在地球上蕴藏量仅次于铝、铁和镁，居于第四位，是一个极有发展前景新型结构材料，关键优点是： a)密度小，故重量轻但有较高比强度，室温下钛合金比拉伸强度为高强度结构钢1.26倍，为高强度铝合金1.38倍。 b)耐高温和中温性良好，在400-550时，钛合金比持久强度、比蠕变强度和比疲惫强度均高于耐热不锈钢，目前最高工作温度已达成550，预期可大700。 c)耐腐蚀性能良好。 因为上述各特点，目前，钛及钛合金已被航空、航天、船舶、化工和机械工业所采取，尤其在航空工业中尤为突出。在现在校优异航空发动机中钛合金用量已占结构重量20%30%目前钛合金关键缺点是加工性较差，因其导热性差、摩擦系数大，故在切削时易升温而粘刀，其次是钛化学性能活泼，在冶炼和热加工中全部带来部分困难，所以在使用上还受有一定限制。 TC11是型钛合金，在室温下有两相组织，可热处理强化。其化学成份含量(%)以下； Ti（余量）；Fe(0.25)；Al（5.87.0）；Si(0.200.35);C(0.10); Mo(2.83.6);Zr(0.8.2.0);N(0.15);O(0.15);H(0.012);杂质小于0.3(技术标准HB528684） 表1.1常见材料强度比较材料强度 Mpa重度 KN/m3强度/重度铝合金490-58027.46018-21合金钢1275-156977.47516-20（）钛合金1010-117743.15023-27钛合金1275-137247.07427-29 因为钛合金熔点高，再结晶温度也高，所以钛合金含有较高热强度。现在，最高工作温度已达成550，并向700温度发展，它耐热性能形成一层致密牢靠氧化物和氮化物组成保护膜，所以含有很好抗腐蚀性能。另外，钛合金在加工过程中不宜磨削加工。并在常温状态下很轻易氧化，应用油封。 1钛合金加工特点： a)加工钛合金时，剪切角很大，变形系数人靠近于1，说明切屑变形不大，切削力比加工中碳钢约小20%，不过钛化学性能活泼，在高温下易和大气中氧、氮元素化合从而生成硬脆物质，加剧了刀具磨损。刀-屑接触长度很短(只为钢1/31/4)。 b)导热系数极小，只为45#钢1/51/7，切削热又集中在切削刃周围，故切削温度很高，约比加工45钢时高出一倍。 c)化学活性高，和金属形成合金倾向大，钛及钛合金高温时化学活性很高，能和空气中氢（水气）氧和氮起化合作用，开始强烈吸收氢、氧、氮温度分别是300、500和600，这些元素和钛合金化合，在已加工表面常常出现硬而脆外表皮，给以后工序带来困难。 d)弹性模量小，钛合金弹性模量约为钢二分之一，这就意味着在切剖加工时钛合金零件轻易产生较大变形。弹性模量小和屈强比大又会使已加工表面产生较大回弹量，使切削时刀具实际后角减小，则加剧了对后刀面摩擦。在攻丝、铰孔和拉削时影响很大。e)摩擦系数大，摩擦速度高，钛合金和刀具材料间摩擦系数大于碳钢和刀具材料间摩擦系数切屑沿前刀面流出速度为VC=V，而钛合金切屑变形系数远比其它金属材料小，所以钛合金切削沿前刀面摩擦速度高。结果是摩擦功大，摩擦界面温度高，刀具易于磨损。为避免工件、刀具中钛元素发生亲和，加工钛合金时不宜采取YT类硬质合金而提议用YG类、YH类合金。所以在加工钛合金所选刀具材料优先采取硬质合金，以提升生产效率。常见硬质合金，低速精车时宜采取YGRM、 YG8W等；高速精车时可采取：YGRM 、YG3X、YW1、YA6等；粗车时采取：YG6、YG8、YG8W等。为了提升切削刃强度和散热条件，应采取较小前角（0=510度)；因回弹量大，宜用较大后角（0= 1416度）；切削速度不宜过高，通常为Vc=4050m/min；切削深度和进给量宜合适加大。因为加工方法不一样，所表现困难程度也大不相同。不一样切削加工时，钛合金困难程度程序以下：车削一刨削一铰削一钻削一铣削一车螺纹一拉削一攻丝。困难程度逐步增加2.切削时塑性变形区 切削区可大致分为三个变形区域，图所表示。第一变形区是切屑开始形成区域，塑性变形（剪切滑移）从A线开始，到M线塑性变形基础完成。钛合金（TB型除外）切削时通常是剪切变形大而压缩变形小（钢和高温合金正相反），另外切削变形程度也并不均匀，产生周期性集中剪切变形。第一变形区宽度较窄，而通常材料第一变形区宽度约为0.020.2mm 图1.1切削时三个变形区 切屑沿前刀面排出时，切屑底面受到摩擦和挤压深入产生变形区域就是第二变形区。这里金属晶粒纤维化方向同前刀面几乎平行。 第三变形区是指已加工表面层受到刀具刃口圆弧半径和回弹造成挤压、摩擦，从而引发塑性变形加工硬化部分。 3切屑形成特点 钛合金切削时第一、二变形区域均不如通常钢显著，切屑呈节状，后面为锯齿状。切屑单元之间集中剪切滑移区剪切角较大，通常=3844。钛合金切屑形成过程大致分为三个阶段，图所表示： 图1.2钛合金切屑形成阶段模型 a)因受到前刀面挤压，被切材料会产生弹性变形，在切屑前上方有时也可能出现微小破裂面。 b)深入受到前刀面挤压，于是在材料前（上）方隆起块材料。 c)这块隆起材料在和切削速度呈角度很窄区域内产生集中剪切变形、局部或全部断裂，形成节状切屑流出。 4切屑变形系数 变形程度，通常切削变形系数能在一定程度上反应切削过程塑性越大表示塑性变形越大。但钛合金变形系数靠近于1或甚最少于1，其原因是因为钛合金切削过程中变形不均匀，集中剪切变成节状切屑，切屑成锯齿形所造成。加工材料变形系数工业纯铁 =294492MPa 45中硬钢 =588686MPa 23硬钢 =8831079MPa 1.31.5镍基高温合金 =680980MPa 1.52.5钛合金 =8801080MPa 0.81.05 表1.2为多个金属变形系数 切屑变形系数就是切削层长度和切屑长度曲比值，用表示。多个金属变形系数见表。1.1.5零件图尺寸标注分析 1从花键简零件图分析表面位置尺寸标注 依据设计图纸要求外圆柱面C73f7（）是零件设计基准，外圆柱面75f7（）内孔、槽I底部71.3、槽II底部69.3、花键E.F(40.5h10)和花键G( 71.2h10)对C全部有跳动要求，最小为0.02，最大为0.1，所以此面C应为此零件关键设计基准。因为C不能用于定位基准来加工外圆柱面75f7（）、内孔、槽I底部71.3、槽II底部69.3、花键E.F(40.5h10)和花键G(71.2h10)，为确保零件加工精度要求，C面、外圆柱面75f7（）、内孔、槽I底部71.3、槽II底部69.3、花键E、F(40.5h10)和花键G(71.2h10)外径必需以内孔作为定位基准，一次性装夹来加工。31、36、63、71、65、73均由中心轴线确定位置。 2从花键筒表面间位置关系精度标注分析 外圆柱面75f7（）对面C跳动为0.02；零槽I底部71.3、槽底部69.3对面C跳动为0.05；花键E、F(40.5h10)和花键G(71.2h10)齿槽对面C跳动为0.06。因为这些加工表面存在于不一样部件上，所以这些表面加工，必需在焊接工序以后即在组件中加工，以内孔作为定位基准，才能确保她们之间位置精度。 通常表面位置尺寸标注有三种方法：坐标式、链接式和混合式。位置尺寸标注方法，在一定程度上决定了加工次序。坐标式标注特点是尺寸全部从一个表面注起，所以，先加工一个表面，而其它表面加工次序可视情况任意选定；链接式标注法特点是尺寸全部是衔接，所以，各表面加工次序应按尺寸标注次序进行；混合式标注法是采取坐标式和链接式混合而成，绝大多数零件是采取此种标注法。考虑到花键管结构设计要求和加工方便，多采取混合式标注方法，内孔加工采取坐标式标注方法。1.1.6零件热处理说明 因为发动机要求重量轻、强度高，而且花键管为低压压气机转子上易损件，所以采取钛合金TC11为加工材料。针对零件材料TC11，因为铸造、焊接、机械加工时产生残余应力、所以要选择合适温度500-600，消除应力退火，维持l-6h空冷以提升塑性、韧性、洧除应力、稳定组织。 a)再结晶退火 退火目标：消除加工硬化、恢复塑性、取得比较稳定组织。退火工艺：加热温度高于再结晶温度，但应低于“相变点”（型钛合金除外），以免晶粒粗大。保温合适时间，慢冷到一定温度，然后空冷。 b)去应力退火 退火目标：清除机械加工焊接过程中所形成内应力。 退火工艺：加热温度通常全部低于再结晶温度，保温合适时间，然后进行空冷。 C)稳定化退火 退火目标：对于部分含有Pe、Mn、Cr等成份并在高温长久工作钛合金，为使合金组织尽可能靠近平衡状态，以免在使用过程中发生分解，使合金热稳定性降低，需要进行稳定化退火。 退火工艺：多采取双重退火法（或名称分级退火法）。比如：TC9合金退火时先在930加热，再1小时空冷，这是为了结晶，然后先在530加热，再1小时空冷，这是为了稳定组织。钛半成品、零件、钛及钛合金结构件热处理有一系列特点，原因是钛含有以下特征：a)同素异构转变b)力学性能对组织有较高敏感性c)导热系数低d)高温下易于气体发生作用e)易渗氢性钛导热系数和导温系数比铝合金及钢低得多，致使其构件在加热及冷却时截面上温差过大，所以在热处理时（尤其是外形尺寸较大）必需要求加热冷却速度以避免形成过高得残余应力。其导热系数地也是其淬透性低得原因之一。热处理时，钛及钛合金极易和氧、水蒸气产生反应，而在钛表面形成氧化层，造成使用性能下降及切削性能较差。钛合金热处理工艺包含：a)准备工序；b)将零件（分装配件）装入炉中；c)热处理（加热、保温、冷却）；d)从炉中取出零件（分装配件）；e)检验；零件在装入炉中之前，用蘸丙酮洁净布擦拭除油，并在空气中晾干。热处理后需进行机加毛坯可不进行清洗。1.1.7零件工艺性分析从花键筒构形，技术要求和材料等多个方面分析，关键工艺加工是要求精度确保问题。所以在设计工艺过程中，首先考虑该零件怎么加工，基准在哪里，在那里定位，怎么安排工艺加工次序，才能确保其高精度要求，还有对加工刀具也有要求。另外，此零件深孔内有锥面，不能直接加工，所以将其分解成两个部分进行粗加工和半精加工，以后在焊接起来对其进行精加工来达成尺寸及位置精度要求。相关花键管位置尺寸和位置关系。因为尺寸和位置关系较复杂，必需对设计基准进行细致得分析。该零件设计基准是外圆柱面C：、73f7（）、内孔、槽I底部71.3、槽底部69.3、花键E、F(40.5h10)和花键G（71.2h10)对C全部有跳动要求，因为C不能直接用来作定位基准加工各表面，为确保零件加工要求，这些部件在必需用内孔作为定位基准，一次装夹加工，这些部件要求在焊接后组件中加工以满足尺寸和位置精度要求。但该零件较长（552mm)，壁薄（2mm)，尤其是钛合金弹性模量是钢二分之一左右，所以该零件在加工过程中很轻易变形，尤其是加工表面C时，必需控制夹紧力大小（经过测量C面跳动来控制)，切削用量，尤其是切削力大小，精加工时分数次走刀来完成。零件夹紧变形：通常应增大工件支撑面积和加压面积或增加夹压点，并减小夹压应力和接触应力，必需时可增设辅助支撑，以增强工件刚度，对通常薄套工件应尽可能避免径向夹紧，而采取轴向夹压，对薄片工件通常见顶压外圆和端面装夹方法。另外，花键衬套曲孔加工也比较复杂，所以要选择适宜加工方法和在工艺过程中位置，以确保精度（尤其是空间位置精度）要求。相关焊接问题：经过加热、加压或二者并用，使两工件产生原子间结合加工工艺和联接方法。焊接时能够填充或不填充焊接材料，能够连接同种金属、异种金属、一些烧结陶瓷合金和非金属材料。焊接接头能达成和母材相同强度。焊接方法通常分为3类：熔化焊（熔焊）。将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接。又可分为气焊、电弧焊、气体保护电弧焊（简称气电焊，包含氧化性气体保护电弧焊，还原性气体保护电弧焊和惰性气体保护电弧焊）、铝热焊、电渣焊、电子束焊、等离子弧焊和激光焊等。加压焊（压焊)。在加压条件下使两工件在固态下实现原子间结合。又叫固态焊接。可分为电阻焊、高频焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、锻焊、气压焊和旋转电弧焊等。钎焊。使用比工件熔点低金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点，低于工件熔点温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并和工件实现原子间相互扩散而实现焊接。又可分为烙铁钎焊、火焰钎焊、碳弧钎焊、电阻钎焊、高频感应钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊和真空钎焊等。焊接时在两个被连接体之间形成接缝称为焊缝。被焊接体在空间相互位置称为焊接接头。接头处强度除受焊缝质量影响外，还和其形状、尺寸、受力情况和工作条件等相关常见接头形式有对接、搭接、正交接（丁字接）和角接等。焊接时消耗材料称为焊接材料，如焊条、焊丝、焊剂、气体、钎料和钎剂等，其作用为保护熔池、稳定电弧、填充金属、形成焊缝和改善焊缝性能等。在此设计中选择搭接接头其特点是焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小因为花键筒为管子和花键衬套焊接组合件，这么归焊接缝要求比较严格。钛合金焊接性关键取决于有还气体杂质（氧气、氢气、氮气）、合金元素含量、焊接热循环状态影响。焊接后关键问题是焊接后变形问题，依据上述在此设计中采取真空电子束焊，真空电子束焊是利用定向高速运动电子束流撞击工件使动能转化为热能而使工件熔化，形成焊缝。其特点：a)电子束焊接能量密度很高(106W/cm2)，对于任何材料，包含高熔点钨、钼等材料，其焊缝全部能快速熔化。通常不用焊条，靠零件本身材料熔接而成。b)电子束焊接在真空中进行，可预防材料氧化及其它有害气体侵入。利用熔池和真空气氛压差。有利于焊缝熔化金属中所含气体排出，降低焊缝气孔，增加气密性，提升焊缝强度全部有好处。c)电子束焊接不仅能量密度高，而且因其特殊焊接机理能够取得很大焊缝深宽比，焊缝又深又窄，所以焊接零件变形小。对于较厚零件，采取1OOkW电子束焊机一次可焊透钢200mm，采取一般焊接方法就需数次填充，会造成零件较大变形。d)焊接两种物理性质差异大（如热传导或热容量）材料所组成零件时，两种材料可同时瞬间熔化再快速凝固，如铜和钢，极薄零件和厚零件焊接全部可实现。e)电子束能够聚得很细，偏转方便，所以可焊很精细零件。可焊难以达成焊接点，所以对特殊结构，和尤其精细零件用电子束焊接是很适宜。f)能量密度高，焊接速度快，热影响区范围很小，不会对临近半导体器件或其它热敏器件产生不良影响。这种方法最大优点是焊缝和近焊缝区不受空气、水分和粉尘等粘污，晶粒长大倾向小，接头性能好，缺点是成形不如等离子弧焊接，焊接结构尺寸受真空限制。控制焊接变形措施有很多个：预变形法、预拉伸法（多用于薄板平面结构)、低应力无变形焊接法（适适用于任何航空材料）、窄轮滚压法（不仅用于消除薄壁构件上焊接残余应力，而且是一个焊后矫正板壳构件有效手段)，等等。1.2毛坯设计1.2.1毛坯种类确实定花键筒管子部分是棒料加工（以后将可能使用管料加工)，花键衬套部分毛坯为等温模锻件，许可膨体模锻，许可自由模锻件。模锻是将加热后坯料放在锻模模腔内，在锻压力作用下，迫使坯料变形而取得锻件一个方法。坯料变形时，金属流动受到模镗限制和引导，从而取得和模腔形状一致锻件，其轮廓尺寸更靠近于零件尺寸，加工余量及材料消耗大大降低。 模锻件和自由锻件相比有很多优点，模锻优点：a)因为有模膛引导金属流动，锻件形状能够复杂。b)锻件内部铸造流动件比较究整，从而提升零件机械性能和使用寿命。c)锻件表而光洁，尺寸精度离，节省材料和切削加工时间。d)生产率高。e)操作简单，易于实现机械化。f)生产批量越大，成本越低。因为零件结构很复杂，可采取模锻方法依据零件结构设计模具，造出近似于零件毛坯。这么即为机械加工降低了加工余量，又节省了珍贵零件材料。另外模锻方法对工人技术要求不高，大批量生产提升劳动生产率。另外，模锻方法可提升零件机械性能和使用寿命，表面光洁度、尺寸精度高，而自由模锻对复杂零件要数次加热，成形困难，而且自由模锻时数次打击，毛坯内金属流线易被切断，降低了零件机械加工性能，对花键衬套这么关键受力部件不适宜。另外，自由锻尺寸精度低，加工余量大，金属材料消耗多，劳动强度大，经过比较选择模锻件是比较适合。1.2.2毛坯工艺要求 1.分模面确实定 锻件分模面位置确定是否适宜，关系到锻件成形，锻件出模，材料利用率等一系列问题，确定分模面位置最基础标准是确保锻件形状尽可能和零件形状相同，同时，锻件应易从锻模型中取出，另外应争取取得墩粗充填成形良好效果。在满足上述标准基础外，确定开始模锻分模面位置时，为了提升锻件质量和生产中稳定性，还应考虑下列要求：a)为了便于发觉上、下模在模锻过程中错移，分模位置应选在锻件侧面中部。b)锻模结构简单，并预防上、下错移现象，分模面应尽可能采取直线状。c)两端头部比较大锻件，不宜直线分模，应用折线式分模，从而使上、下型槽深度大致相等，以利于整个锻件充满成形。 d)为了便于锻模和切边模加工制造和降低金属损耗，当圆饼类锻件是尺寸H D 时，应取轴向分模，不宜径向分模 。e)锻件内部金属流向方向，应适应锻件在工作中承力情况。所以锻件分模面位置应选在含有最大水平投影位置上。 图1.3毛坯图 2圆角半径锻件凸圆角半径称为外圆角半径(r)，其作用是避免锻模在热处理和模锻过程中因应力集中造成开裂。若锻件外圆角半径太小，金属填充型槽对应圆角比较困难，可能引发锻模崩裂；若锻件外圆角半径太大，此部分加工余量将降低。锻件凹圆角半径称为内圆角半径(R)，其作用是使金属易于充填型模，预防产生折叠和型槽过早被压塌。假如锻件内圆角半径太小，在模锻时金属不易流成型，而且锻件中流线会被割断，造成机械性能下降；还能够所以产成折叠，使锻件报废。假如型模被压塌变形，则会影响锻件出模，所以合适选择圆角半径对锻件质量，锻件出模和提升锻模寿命全部是有利。不过，外圆角半径也不能太大，不然加工余量少，内圆角半径太大，将增加机械加工余量和金属损耗。圆角半径大小和锻件形状相关，锻件高度尺寸，圆角半径也应加大，依据以上标准。查参考文件11表2.24，毛坯分别取圆角半径r20，R3，其它圆角半径为r3。3.拔模斜度 在锻件上和分模面相垂直平面所附加斜度称为拔模斜度。锻件上拔模斜度会增加金属损耗和机械加工余量，所以应尽可能选择最小模锻斜度。 表1.3多个金属锻件拨模斜度()锻件材料 外模锻斜度内膜锻斜度铝、镁合金 35 57钢、钛耐热合金 57 7、10、12 最常见外拔模斜度为7。同一件锻件上拔模斜度不宜采取多个斜度，通常地，内拔模斜度可取相同值。此模锻件外拔模斜度取7。注：当拔模斜度小于3时，模锻件需要借助顶杆出模。 4技术要求及说明 a)未注明圆角r3； b)零件残留毛边小于0.7； c)表面缺点符合技术条件Q/3B1162-； d)锻件沿分模面错移动量大于0.6； e)锻件应腐蚀消除表面污染层。1.2.3毛坯余量和公差1.余量确实定锻件最大外轮廓尺寸196mm，由参考文件11表2-9锻件最大边长尺寸中得锻件余量4.0mm，而且考虑到切削加工需要及尺寸圆整化而对查得加工余量做合适修整。2. 公差确实定垂直尺寸公差：由参考文件112-15取4级精度：47， 79水平尺寸公差由参考文件11表2-12取4级精度 1981.3工艺规程设计1.3.1工艺路线制订制订机械加工工艺规程，通常可分为二个步骤进行。第一步是设计零件从毛坯到成品零件所经过整个工艺过程，成为工艺路线。第二步是设计各工序具体内容，也就是机床工序设计。这两步内容是紧密联络，在设计工艺路线时考虑相关工序设计问题：在进行工序设计时，有时要修改工艺路线。工艺路线确实定是制订工艺规程中关键一步，它是工艺过程总体布局。工艺路线合理是否不仅影响到零件加工质量、生产效率和经济性，而且也影响到工人劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等问题，必需谨慎从事。工艺路线确定，现在还没有一套正确计算方法，通常采取生产时间中总结部分标准，结合工厂具体情况，灵活利用，设计时通常提出多个方案，经过分析比较，从中选择最好工艺路线。因为花键筒选择TC11位优质难加工材料，考虑到工件本身要求及切削加工性，要求进行热处理，而且花键管在构行上复杂，精度、表面质量及其它技术要求比较高，同时还要考虑到任务批量及生产条件，工装设计等方面，以确保花键管质量、生产率和经济效益。工序安排时，应先将主次表面区分开来，