涡轮轴外衬套机械加工工艺设计

本科生毕业（设计）论文涡轮轴外衬套机械加工工艺设计学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的设计（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西蓝天学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）学位论文作者签名（手写）：指导老师签名（手写）：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要毕业设计内容：涡轮轴外衬套机械加工工艺和夹具设计。技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我通过这次的毕业设计，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。关键词：毛坯材料；涡轮轴；涡轮轴外衬套AbstractGraduatedesignelements:turbineshaftbushingmachiningprocessandfixturedesign.Technology-basedcoursesandspecializedcoursesaftermostofthisisourgraduationbeforemakingthecourseofthestudyanin-depthandcomprehensivereviewofthetotal,butalsoatheorywithpracticaltraining,sothatitinmythreeyearsofcollegeoccupiesanimportantpositioninlife.Personally,Igraduatedfromdesignthroughthis,theirfuturewillbeengagedinaworkofadaptivetraining,learntoexercisetheirownanalysisofissues,problem-solvingskillsforfutureparticipationinthehomelandofthefourmodernizationsbuildinglayaagoodfoundation.KeyWords:roughmaterial;turbineshaft;turbineshaftbushing;fixturedesign目录摘要...............................................................3Abstract.............................................................4第1章绪论..........................................................61.1选题背景及意义...................................................61.1发展现状........................................................6第2章零件图样分析确定定位基准......................................72.1零件图样分析.....................................................72.2确定毛坯.........................................................82.2.1确定毛坯材料.............................................82.2.2确定毛坯总余量...........................................82.3确定主要表面的加工方法...........................................82.4确定定位基准.....................................................82.5划分加工阶段.....................................................92.6热处理工序安排...................................................92.7加工尺寸和切削用量..............................................10第3章工件的定位及定位元件.........................................113.1工件在夹具中的定位...............................................113.2定位误差的分析...................................................123.3夹紧装置的组成...................................................133.4夹紧力的确定.....................................................133.5夹具体...........................................................143.6分度装置.........................................................153.7加工工艺.........................................................16第4章夹具的设计...................................................204.1车床夹具的主要类型..............................................204.2车床夹具的设计要点...............................................204.3零件的车床专用夹具的总体设计.....................................224.4零件的车床夹具的加工误差分析.....................................23第5章总结.......................................................26参考文献............................................................27致谢..............................................................28第1章绪论1.1选题背景及意义涡轮轴发动机与涡轮螺旋桨发动机相似，曾经被划入同一分类。它们都由涡轮喷气发动机演变而来，涡桨发动机驱动螺旋桨，涡轮轴发动机则驱动直升机的旋翼轴获得升力和气动控制力。当然涡轮轴发动机也有自己的特色：通常带有自由涡轮，而其他形式的涡轮喷气发动机一般没有自由涡轮。涡轮轴发动机具有涡轮喷气发动机的大部分特点，也有着进气道、压气机、燃烧室和尾喷管等基本组件。其特有的自由涡轮位于燃烧室后方，高能燃气对自由涡轮作功，通过传动轴、减速器等带动直升机的旋翼旋转，从而升空飞行。自由涡轮并不像其他涡轮那样要带动压气机，它专门用于输出功率，类似于汽轮机。做功后排出的燃气，经尾喷管喷出，能量已经不大，产生的推力很小，包含的推力大约仅占总推力的十分之一左右。因此，为了适应直升机机体结构的需要，涡轮轴发动机喷口可灵活安排，可以向上，向下或向两侧，而不一定要向后。尽管涡轮轴发动机内，带动压气机的燃气发生器涡轮与自由涡轮并不机械互联，但气动上有着密切联系。对这两种涡轮，在气体热能分配上，需要随飞行条件的改变而适当调整，从而取得发动机性能与直升机旋翼性能的最优组合。1.1发展现状涡轮轴发动机的诞生涡轮轴发动机首次正式试飞是在1951年12月。作为直升机的新型动力，兼有喷气发动机和螺旋桨发动机特点的涡轮轴令直升机的发展更进一步。当时涡轮轴发动机还划入涡轮螺桨发动机一类。随着直升机的普及和其先进性能的体现，涡轮轴发动机逐渐被视为单独的一种喷气发动机。在1950年时，透博梅卡(Turbomeca)公司研制成“阿都斯特-1”(Artouste-1)涡轮轴发动机。该发动机只有一级离心式叶轮压气机，有两级涡轮的输出轴，功率达到了206千瓦(280轴马力)，成为世界上第一台实用的直升机涡轮轴发动机。首先装用这种发动机的是美国贝尔直升机公司生产的Bell47(编号为XH-13F)，1954年该机首飞。到了50年代中期，涡轮轴发动机开始为直升机设计者所大量采用。第2章零件图样分析确定定位基准2.1零件图样分析涡轮轴外衬套零件图一份，零件材料为40CrNiMoA，年生产纲领200台／年，1件／台。涡轮轴外衬套是安装在飞机发动机涡轮轴外面的衬套，与涡轮轴一起作高速旋转（约1000～1500转／分），工件温度很高（约800℃），外表面分别与轴承及封闭环配合，封闭环的作用是阻止冷却轴承的润滑油流出。涡轮轴外衬套固定在涡轮轴上，并和涡轮轴一起旋转，可以防止涡轮轴的磨损，在很大程度上影响着机器的操作精度。该轴套是一个薄壁零件，刚性差，精度要求高。主要表面的经济加工精度是IT6—IT8级，因此要注意解决变形对加工质量的影响问题。在制定加工工艺规程时要重视阶段的划分，夹紧力方向的选择和夹紧力大小的控制，以及切削用量的选择。零件如下图所示：本零件是涡轮轴外衬套，主要用于传递扭矩和承受载荷。要求具有较高的强度、耐磨性和精度保护性。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母根据工作性能与条件，该涡轮轴外衬套图样规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该轴的蜗轮关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。2.2确定毛坯2.2.1确定毛坯材料轴常用材料主要是优质碳素钢和合金钢，优质碳素钢价格低廉，对应力集中的敏感性小、并能通过热处理改善综合性能。一般机械的轴常用45钢。轴的毛坯一般采用轧制的圆钢或锻件。锻件的强度较高，重要的轴，阶梯尺寸变化大的轴。应采用锻制毛坯。故本零件材料选用45钢，宜采用锻件。调质处理硬度217-255HB。2.2.2确定毛坯总余量根据机械手册查单边余量留1.5mm较合适。2.3确定主要表面的加工方法涡轮轴外衬套大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于涡轮轴外衬套的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：粗车→半精车→磨