2.5.2.1 任务描述
合理安排图2-1所示传动轴零件的加工顺序。
2.5.2.2 学习目标
1.知识目标
（1）掌握划分加工阶段的方法；
（2）掌握工序划分的原则；
（3）掌握工序顺序安排的原则。
2.能力目标
（1）能合理划分加工阶段；
（2）能合理划分工序并做好工序间的衔接；
（3）能合理安排各类工序的加工顺序。
3.素养素质目标
（1）培养勤于思考、分析问题的能力；
2.5.2.3 重难点
1.重点
工序顺序的安排。
2.难点
合理安排各工序加工顺序。
2.5.2.4 相关知识链接
1.加工阶段的划分
1）划分加工阶段的目的
（1）保证加工质量。在粗加工时，由于夹紧力大、切削力大、切削热大，容易引起变形，划分加工阶段可以消除粗加工引起的变形。
（2）合理使用设备。粗加工设备要求功率大、刚性好，适合大切削用量，但精度低，不适合加工精度高的零件；精加工设备功率小、刚性较好，但精度高，适合加工精度高的零件。
（3）及时发现毛坯缺陷。在粗加工时发现毛坯的缺陷，可以及时修补或报废，以免后续加工浪费工时和加工费。
（4）便于安排热处理工序及其他辅助工序。
2）划分方法
加工阶段一般分为三个：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段；但是零件精度很高（IT5以上）以及表面粗糙度很小（Ra0.2 μm以下）时还需光整加工。光整加工的典型方法有研磨、抛光、超精加工及无屑加工等。这些加工方法不但能提高表面层的物理机械性能、降低表面粗糙度值，而且能提高尺寸精度和形状精度，但一般都不能提高位置精度。
（1）粗加工阶段。主要目的是尽快去除大部分加工余量，同时为后面的加工提供较精确的基准和保证后续加工余量的均匀，所以这个阶段的特点是吃刀深、进给量大、转速慢。
（2）半精加工阶段。为精加工阶段做准备，保证精加工时的加工余量，完成次要表面的加工，如钻孔、攻丝、铣键槽、铣扁方等。这一阶段要达到一定的精度及表面粗糙度，所以切削用量较小、转速较高。
（3）精加工阶段。主要目的是保证加工精度及表面粗糙度，所以切削用量更小、转速更高。
加工阶段的划分也不应绝对化，应根据零件的质量要求、结构特点和生产纲领灵活掌握。对加工质量要求不高、工作刚性好、毛坯精度高、加工余量小、生产纲领不大时，可不必划分加工阶段。对刚性好的重型工件，由于装夹及运输很费时，故也常在一次装夹下完成全部粗、精加工。对于不划分加工阶段的工件，为减少粗加工中产生的各种变形对加工质量的影响，在粗加工后松开夹紧机构，停留一段时间，让工件充分变形，然后再用较小的夹紧力重新夹紧，进行精加工。
2.工序的划分与衔接
1）工序划分的原则
根据工序数目（或工序内容）的多少，工序的划分有下列两种不同的原则。
（1）工序集中的原则。工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工序集中有利于采用数控机床、高效专用设备及工装进行加工。用数控机床加工，一次装夹可加工较多表面，易于保证各表面间的相互位置精度；工件装夹次数少，还可以减少工序间的运输量、机床数量、操作工人数和生产面积。但数控机床、专用设备及工装投资大，调整和维修复杂，因此对于精度要求不高的工件，还是应在普通机床上进行工序集中。
（2）工序分散的原则。工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。工序分散使用的设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易；可采用合理的切削用量，减少基本时间。工序分散的缺点是设备及操作工人多，占地面积大。
工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产规模、零件的结构特征、技术要求和生产设备等生产条件来进行综合分析，以确定采用哪一种工序原则。一般来说，在单件、小批量生产时，常采用工序集中；在大批量生产时，可以采用工序集中，也可以将工序分散后组织流水线生产。对于重型机械的大型零件，为减少工件的装卸和运输困难，工序可适当集中；对于刚性差且精度高的精密零件如连杆、曲轴等，工序应适当分散。目前现代生产的发展已逐步趋向工序集中原则，如采用数控机床和加工中心等。
2）工序间的衔接
当加工工序中穿插有数控机床加工时，首先要弄清数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的和加工特点，注意解决好数控加工工序与其他工序衔接的问题。较好的解决办法是建立工序间的相互状态要求。例如，留不留加工余量？留多少？定位面与孔的精度及形位公差是否满足要求？对校形工序的技术要求、对毛坯的热处理状态等，都需要前后兼顾、统筹衔接，这样才能使各工序的质量目标、技术要求明确，交接验收有依据。
3.工序顺序的安排
1）机加工顺序的安排应遵循的原则
（1）基准先行。选为精基准的表面，应安排在起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。
（2）先粗后精。先粗加工、后精加工。各表面都应按照粗加工—半精加工—精加工—光整加工的顺序依次进行，以便循序渐进地提高加工精度和降低表面粗糙度。
（3）先主后次。先加工主要表面、后加工次要表面。次要表面常穿插进行加工，一般安排在主要表面达到一定精度之后、最终精加工之前。
（4）先面后孔。对于箱体、支架、连杆和机体类零件，一般应先加工平面、后加工孔。这是因为先加工好平面后，就能以平面定位加工孔，定位稳定、可靠，以保证平面和孔的位置精度。此外，在加工的平面上加工孔，既方便又容易，能提高孔的加工精度，钻孔时孔的轴线也不易偏斜。
2）热处理工序的安排
钢的热处理是指将钢在固态下采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺方法。通过热处理，可以显著提高钢的力学性能，充分挖掘钢材的强度潜力，改善零件的使用性能，提高产品质量，延长使用寿命。此外，热处理还可改善毛坯件的工艺性能，为后续工序做好组织准备，以利于各种冷、热加工。
机械零件常采用的热处理工艺有退火、正火、调质、时效、淬火回火、渗碳及氮化等。按照热处理的目的，热处理工艺可分为预备热处理和最终热处理两大类。
（1）预备热处理。预备热处理包括退火、正火、时效和调质等。这类热处理的目的是改善加工性能、消除内应力及为最终热处理做好组织准备。其工序位置多在粗加工前后。
①退火和正火。为改善毛坯切削加工性能和消除毛坯的内应力，常进行退火和正火处理。例如，含碳量高于0.7%的碳钢和合金钢，为降低硬度便于切削常采用退火；含碳量低于0.3%的低碳钢和合金钢，为避免切削时粘刀而采用正火。退火和正火还能细化晶粒，均匀组织，为以后的热处理做好组织准备。退火和正火常安排在粗加工之前。
②调质。调质即淬火加高温回火，能获得均匀细致的索氏体组织，为后续的表面淬火和氮化处理做好组织准备，因此调质可作为预备热处理工序。由于调质后零件的综合力学性能较好，故对某些硬度和耐磨性要求不太高的零件，也可作为最终的热处理工序。调质处理常置于粗加工之后、半精加工之前。(www.xing528.com)
③时效处理。时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。一般情况下，对于铸造箱体来说，在粗加工之前安排一次时效处理，精度要求高的在粗加工之后还要安排一次；精密丝杠在粗加工、半精加工、精加工之后需要各安排一次。
（2）最终热处理。最终热处理包括各种淬火、渗碳和氮化处理等，这类热处理的目的主要是提高零件材料的硬度和耐磨性，常安排在精加工之前进行。
①淬火。淬火分为整体淬火和表面淬火两种，其中表面淬火因变形、氧化及脱碳较小而应用较多。为提高表面淬火零件的心部材料性能和获得细晶马氏体的表层淬火组织，常需预先进行调质或正火处理。
整体淬火件的加工路线：
下料—锻造—退火（正火）—机械粗（半精）加工—淬火、回火（低温、中温）—磨削。
感应加热表面淬火件加工路线：
下料—锻造—正火（退火）—机械粗加工—调质—机械半精加工（留磨量）—感应加热表面淬火、回火—磨削。
②渗碳淬火。渗碳淬火适用于低碳钢和低碳合金钢，其目的是使零件表层含碳量增加，经淬火后使表层获得高的硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的强度和较高的韧性及塑性。渗碳处理按渗碳部位分为整体渗碳和局部渗碳两种，局部渗碳时对不渗碳部位要采取防渗措施或采取多留余量的方法，待零件渗碳后淬火前再去掉该处渗碳层。由于渗碳淬火变形较大，加之渗碳时一般渗碳层深度为0.5～2 mm，所以渗碳淬火工序常置于半精加工和精加工之间。
渗碳加工路线：
下料—锻造—正火—机械粗、半精加工（留磨量，局部不渗碳者还须留防渗余量）—渗碳—（去渗碳层切削加工）—淬火、低温回火—机械精加工（磨）。
③氮化的工序位置。氮化的温度低、变形小、氮化层硬而薄，因而其工序位置应尽量靠后，一般氮化后只需研磨或精磨。为防止因切削加工产生的残余应力引起氮化件变形，在氮化前常进行去应力退火。又因氮化层薄而脆，心部必须有较高的强度才能承受载荷，故一般应先进行调质。
氮化零件（38CrMoAl钢）的加工路线：
下料—锻造—退火—机械粗加工—调质—机械精加工—去应力退火（通常称为高温回火）—粗磨—氮化—精磨或研磨。
3）辅助工序的安排
辅助工序包括检验、去毛刺、倒棱、清洗、防锈、去磁和平衡等。
（1）检验。在粗加工之后、精加工之前，重要工序和工时长的工序前后，加工结束后，车间转移时等，要安排检验工序。
（2）去毛刺。在淬火工序之前、全部加工工序结束之后，安排去毛刺工序。
（3）表面强化。表面强化的主要方式是滚压、喷丸，一般安排在最后。
（4）表面处理。表面处理一般有发蓝、电镀等，安排在最后。
（5）探伤。射线、超声波在切削加工开始之前，磁力探伤、荧光检验在精加工阶段。
2.5.2.5 任务实施
2.5.2.5.1 学生分组
学生分组表2-13
2.5.2.5.2 完成任务工单
任务工作单
组号：_______ 姓名：_______ 学号：_______ 检索号： 25252-1
引导问题：
（1）合理划分图2-1所示传动轴零件的加工阶段。
（2）合理划分图2-1所示传动轴零件的工序。
（3）合理安排图2-1所示传动轴零件的加工顺序，并写出工艺路线。
2.5.2.5.3 合作探究
任务工作单
组号：_______ 姓名：_______ 学号：_______ 检索号： 25253-1
引导问题：
（1）小组讨论，教师参与，确定任务工作单25252-1的最优答案，并检讨自己存在的不足。
（2）每组推荐一个小组长，进行汇报。根据汇报情况，再次检讨自己的不足。
2.5.2.6 评价反馈
任务工作单
组号：_______ 姓名：_______ 学号：_______ 检索号： 2526-1
自我检测表
任务工作单
组号：_______ 姓名：_______ 学号：_______ 检索号： 2526-2
小组内互评验收表
任务工作单
被评组号：______________ 检索号： 2526-3
小组间互评表
二维码2-35
任务工作单
组号：_______ 姓名：_______ 学号：_______ 检索号： 2526-4
任务完成情况评价表
二维码2-36
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