刀片泵轴.docx

图1 叶片泵轴零件图1.零件的总体分析叶片泵是由转子，定子，叶片与配油盘相互形成封闭容积的体积变化来实现泵的吸油与压油。叶片泵的结构紧凑，零件加工精度要求高。叶片泵转子旋转时，叶片在离心力与压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子与定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油与排油。泵轴在工作是承受扭转与弯曲疲劳，在花键与轴颈处受磨损。因此，要求轴具有高的强度，良好的韧性及耐磨性。2.服役条件泵轴是叶片泵的主要零件之一，主要传递动力。在工作时，高速旋转的轴承受弯曲、扭转与冲击等多种载荷。 失效形式叶片泵轴的主要失效形式时疲劳断裂，在花键与轴颈处可能发生工作面的磨损、咬伤，甚至是咬裂。3.性能要求叶片泵轴的主要性能要求是要求轴具有高的强度，良好的韧性及耐磨性，以保证轴在良好的服役条件下长时间的工作。4.确定加工路线（冷、热加工）叶片泵轴的整体加工工艺流程：毛坯→调质→检验→一次机加工（粗车留精车量3-5mm）→高频感应加热淬火→检验→回火→检验→二次机加工（精加工留精磨量0.15-0.25mm）→研磨→成品。加工工艺主要包括机加工与热处理工艺。机加工是指通过加工机械精确去除材料的加工工艺。它直接改变毛坯的形状、尺寸与表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。该零件结构简单，可以先对毛坯进行调制处理，然后通过机加工使其成型；之后进行高频感应加热淬火，达到表面所需硬度，然后进行回火；改善其切削性能然后经过机加工使其复合尺寸要求；最后经过研磨，以满足尺寸精度，即可得到所需的零件。5.热处理工艺方法选择5.1 调质工艺的选择为了达到技术要求的调制硬度235~269HBS，得到回火索氏体，得到良好的强韧性，提高使用性能与寿命，叶片泵轴应该进行调质处理。调质，即淬火加高温回火，以获得回火索氏体组织，主要用于中碳碳素结构钢或低合金结构钢以获得良好的综合机械性能。 该叶片泵轴的调质处理使采用单液淬火的方法+高温回火。调质时加热到830±10℃，保温1.5h，水冷；在530±10℃时回火，保温2h。5.2 高频感应加热淬火工艺的选择由于叶片泵工作时配油盘与转子端面、叶片端面发生相对滑动而产生磨损，严重时间隙封破坏，泄漏量加大，泵的容积效率下降，将影响叶片泵进而整个系统的正常工作，故叶片泵轴零件表面要求要有良好的耐磨性，以保证它能长时间的良好工作。45钢在调制后表面硬度不够高，耐磨性较差，不能满足零件的性能要求。故一般在最后精加工之前要对其进行表面处理，以达到其工作性能的要求。表面淬火是一种对零件需要硬化的表面进行加热淬火的工艺。该零件表面的硬度与耐磨性要求较高，用普通的表面淬火方法效果不是很明显，所以运用感应加热表面淬火方法。较之于普通淬火方法，感应加热具有加热速度快，时间短，热效率高，工件表面不易氧化脱碳；表面奥氏体晶粒细化，同时心部扔为原始组织，淬火后力学性能优良，表面硬度，耐磨性，疲劳强度与冲击韧性好。由技术要求淬硬层深度为2.2-2.7mm，所以采用高频感应淬火。淬火方式是连续加热淬火，移动速度是6mm/s，喷水冷却。5.3 回火工艺的选择回火是紧接着淬火的一道热处理工艺，大多数淬火钢都要进行回火，其目的主要是为了稳定组织，减少或消除淬火应力，提高钢的塑性与韧性，获得强度、硬度与塑性，根据回火的温度不同，回火可分为高温回火、中温回火、低温回火，经过回火的钢随着回火温度的升高，硬度越低。为满足工件工作性能要求，我们采用低温回火处理，即150-250℃之间回火，45钢硬度在55-60HRC之间，满足要求可行。加热到160±10℃，保温1h。6.制订热处理工艺制度牌号Ac1Ac3Ar1ms45钢724℃780℃682℃350℃表1 45钢的物理性质6.1 调质处理工艺制度的制定6.1.1淬火工艺的制定⒈加热温度钢的淬火加热温度与钢的含碳量有关，共析钢与过共析钢的淬火温度为Ac1+（30-50）℃；亚共析钢的加热温度为Ac3+（30-50）℃，且一般在空气炉中加热比在盐浴炉中加热高10-30℃，综合考虑淬火加热温度印在区间820-840℃，在此选用830℃。⒉加热与保温时间炉中的工件应在规定的加热温度范围内保持适当的时间，以保证必要的组织转变与扩散。加热与保温时间一共有三部分组成：由零件入炉到达指定工艺温度所需升温时间（τ1）、透热时间（τ2）以及组织转变所需时间（τ3）组成。τ1+τ2由设备功率、加热介质以及工件尺寸、装炉数量等决定，τ3则与钢材的成分、组织以及热处理技术要求等有关。常用的经验公式为：τ=α·K·D　式中：τ——加热时间，