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1.零件图分析1.1 零件的总体分析叶片泵是由转子，定子，叶片和配油盘相互形成封闭容积的体积变化来实现泵的吸油和压油。

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，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。

这样两个叶片与转子和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和弯曲疲劳，在花键和轴颈处受磨损。

因此，要求轴具有高的强度，良好的韧性及耐磨性。

1.2 零件的结构形状分析零件结构形状如图1所示1.3 零件的服役条件及失效形式分析1.3.1 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、扭转和冲击等多种载荷。

1.3.2 失效形式叶片泵轴的主要失效形式时疲劳断裂，在花键和轴颈处可能发生工作面的磨损、咬伤，甚至是咬裂。

1.4 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。

2材料选择2.1 材料的选择根据叶片泵轴的性能为要求，可以知道我们所选材料要具有高的强度，良好的韧性及耐磨性。

叶片泵轴选择材料分为两类：一类是合金渗碳钢12CrNi3等，另一类是中碳45钢或中碳合金钢40Cr、42CrMo等。

根据零件要求我们零件不需要进行渗碳热处理，所以选择中碳45钢或中碳合金40Cr等。

下面对这2中不同的材料进行比较：⑴化学成分：（表1）⑵物理常数（近似值：℃）：（表2）45钢是普通的中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能好，且价格低、来源广，所以应用广泛。

用做截面尺寸较小或不要求完全淬透的零件，经过调质处理后，硬度可达到220-250HBS，表面淬火后硬度为48-52HRC。

40Cr一般用做淬透性较高的零件，合金元素Cr可阻碍碳化物正在高温回火时聚集长大，保证钢的高强度，铬还阻碍α相的再结晶，能保持细小的晶块结构，具有优良的机械性使能。

40Cr经调质处理后，硬度可达到220-250HBS，表面淬火后硬度为52-61HRC。

综合以上所列出的各项数据显示，合金钢有较高的淬透性，适用于大截面零件，而且还有高的冲击韧性和低的韧-脆转化温度。

但是合金钢经常遇到一个特殊的问题就是高温回火脆性，高温回火后的冷却速度是影响钢韧性的主要因素，冷却速度越慢，室温冲击韧性越低，韧-脆转化温度越高因而合金调质钢的热处理过程不易把握。

与合金调质钢相比，碳素结构钢的淬透性较低，尽管如此由于碳素调制钢价格便宜，来源广，综合考虑：在满足零件条件（调质硬度为235-269HBW，表面淬火后硬度为55-60HRC）的前提下， 45钢非常的适合制作这个叶片泵轴。

3.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和热处理工艺。

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、尺寸和表面质量等，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。

4.热处理工艺方法选择4.1 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，提高使用性能和寿命，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。

4.2 高频感应加热淬火工艺的选择由于叶片泵工作时配油盘和转子端面、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。

该零件表面的硬度和耐磨性要求较高，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，疲劳强度和冲击韧性好。

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。

4.3 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，提高钢的塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性，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。

5.热处理设备选择热处理常用的加热设备按能源分有燃料加热设备和电加热设备；按工作温度可分为高温炉（＞1000℃）、中温炉（650℃～1000℃）和低温炉（≤650℃）。

生产上常用的加热设备有电阻炉、浴炉、气体渗碳炉、高频感应加热设备等。

炉型的选择应依据不同的工艺要求及工件的类型来决定。

热处理设备的选择要从多方面来考虑，包括：经济性、可靠性、配套性、安全性、以及工厂的实际情况等。

5.1 调制设备的选择5.1.1 淬火加热炉的选择表14 为几种常用热处理炉的分类盐浴炉不能用于淬火，感应热处理炉只用于表面热处理，可控气氛热处理炉一般用于气体渗碳、渗氮、碳氮共渗等工艺，真空热处理设备一般用于处理零件性能、精度要求非常高的零件，成本较高，应用范围受到限制。

故我们在这里选用电阻炉，箱式电阻炉该类热处理电阻炉是以电为能源的，通过炉内电热元件将电能转化为热能而加热工件的炉子，是一种造价相对便宜的炉子，以降低成本。

鉴于所需要的加热温度，选择中温箱式电阻炉进行加热。

根据下表综合零件尺寸最大直径Φ40mm，长度185mm，等因素考虑，选取RX3-15-9型中温箱式电阻炉。

表15 为中温箱式电阻炉产品规格及技术参数[3]图2 45KW中温箱式电阻炉1——炉底板 2——电热元件 3——炉衬 4——配重 5——炉门升降机构6——限位开关 7——炉门 8——链轮5.1.2回火加热炉的选择回火温度为530℃，根据工件的回火温度要求可以选用强迫对流箱式电阻炉，也称为箱式回火炉。

图16 箱式回火炉技术参数图3 箱式回火炉结构1——导槽升降系统 2——炉门 3——加热元件 4——循环风扇 5——炉衬6——炉门升降压紧系统 7——滚动导轨 8——炉门密封5.2 表面感应加热设备的选择5.2.1 感应淬火机床根据工件尺寸要求和机床的通用操作性，可以选择GCLD0560导柱式通用淬火机床。

表17 GCLD系列导柱式通用淬火机床主要技术参数5.2.2 感应加热圈的设计感应器是感应加热的主要工装，选择感应器的原则是保证工件表面加热层温度均匀、电效率高、容易制造、安装操作方便。

按感应器形状可分为圆柱外表面加热感应器，内孔表面加热感应器，平面加热感应器以及特殊形状表面加热感应器。

由图1可知零件为圆柱状，因而可以采用圆柱外表面加热感应器。

在此我选用了高频外表面连续淬火感应器（见图4），它的设计参数为：⑴感应圈内壁与零件的间隙a 可取1.5-3.5mm ；⑵感应圈的高度h i 一般为10-15mm 。

如零件有台肩过渡处圆角需淬火时h i 可减少至5-10mm;⑶感应圈的宽度的选择要保证足够的水流量，通常比同时加热感应器大；⑷喷孔的尺寸、分布和喷水角见表19、表20。

图4 高频外表面连续淬火感应器 表18 感应器和工件的间隙 （单位：mm ）表19 自喷式感应器喷孔直径 （单位：mm ）表20 连续加热自喷施感应器喷孔分布根据工件的尺寸要求，我们可以选择上面的感应器，工件的直径为32mm，零件与感应器的间隙选择3mm，喷孔的直径选择1mm，喷孔间距选择2mm，喷孔轴线与工件轴线夹角选择30°。

5.3感应淬火后回火设备感应淬火后需要对工件进行回火，根据工件的回火温度要求我选用了强迫对流箱式电阻炉。

6.表面除油除锈工艺过程金属在存储、搬运和加工过程中，表面不可避免地被外界一些污物所污染。

这些污染物包括工厂为防锈、拉拔和机械加工或成型过程中使用的机油、润滑油、动植物油等，在进行涂装前必须除去油类污染物。

因为油污会使涂膜的附着力降低，还影响涂膜的其他性能，所以必须清洗干净。

6.1碱液脱脂法碱液脱脂法主要借助于碱的化学作用（皂化作用）来清除金属表面的油脂和轻微锈蚀，使被涂表面净化，这种方法常用于清除钢铁、镍、铜等黑色金属以及不溶于碱液的有色金属。

碱液除油脂液的主要成分有氢氧化钠、磷酸三钠、硅酸钠、碳酸钠、硫酸钠等，其中起皂化和洗涤作用的是氢氧化钠；磷酸三钠主要起软化水的作用；酸碱度（pH）由碳酸钠进行调整；硅酸钠则起加强润湿和乳化作用。

如果金属表面油垢过多，用碱液除油效果不理想时，还可采用电化学除油，其溶液配方与碱液配方相同!碱液配方成分与工艺参数6.2碱液脱脂过程的主要方法（1）浸渍法（煮沸法）这种方法是把被清洗物件置于加热的碱清洗液中煮沸而除油脱脂的方法。

为了加速其除油脱脂乳化作用，在浸煮的同时，应该给予充分搅拌或振动等机械作用，以便提高净化质量。

（2）喷射法它适用大量生产和流水线生产，主要是把碱清洗液喷射到置于传送带上的被清洗零件面上，达到除油脂的目的。

（3）电解法这是把浸入碱清洗液中的零件通电电解产生的气体，经物理作用而清除零件表面上的油垢。

（4）旋转法这种方法是把被清洗零件置于碱清洗液的容器中，然后旋转以清除零件表面油垢，一般适用于小件和多油污的零件。

7.检验设备及方法选择7.1 调质后性能检验调质为了获得心部组织的硬度要求235~269HBS，采用布氏硬度计检测，或是用洛氏硬度计检测后转化为布氏硬度。