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沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书摘 要涡喷-7甲级涡盘是飞机发动机上的重要零件。本论文分析了涡喷-7甲级涡盘的结构工艺和材料工艺，设计了该零件的工艺路线。确定主要表面的加工方法，划分了粗加工，半精加工，精加工阶段。合理安排了热处理和检验等工序，解决了涡盘精加工中容易产生变形，尺寸精度，表面粗糙度不易保证等问题。按照工序集中的原则设计机床加工工序内容，采取了加工过程的质量控制措施。为工序65钻基准孔和工序100拉榫槽设计了专用的钻床夹具和拉榫槽夹具，采用了完全定位原则的设计定位方案，并且进行了结构设计。作为飞机“心脏”的航空发动机技术已成为一个国家科技水平，国防实力和综合国力的重要标志之一。而WP-7甲级涡盘又是航空发动机的重要零件之一。立此题为我的毕设题目，是对我机械设计制造专业方向的知识实践总结和深化。关键词：级涡盘；钻床夹具；拉榫槽夹具44AbstractTurbojet - 7 armorThe level turbine disk is in the aircraft engine important components. The present paper has analyzed the turbojet - 7 armorThe level turbine disk structure craft and the material craft, have designed this components craft route. The determination main surface processing method, has divided the rough machining, semi-finishing, precision work stage. Has reasonably arranged working procedures and so on heat treatment and examination, solved in the turbine disk precision work easy to have the distortion not not easily, the size precision, the surface roughness to guarantee and so on the questions. According to the working procedure centralism principle design engine bed processing working procedure content, has taken the processing process quality control measure.65 drilled the datum hole and the working procedure for the working procedure 100 pulls the key way to design the special-purpose drilling machine jig and to pull the key way jig, used has located the principle completely the design localization plan, and has carried on the structural design. As the aircraft heart of the aero-engine technology has become a national science and technology, national defense power and comprehensive national strength one of the important symbols. WP-7 and A-class aviation turbine engine is one of the important parts. I put this entitled the complete set topic, I machinery to design and manufacture of professional practice summed up the direction of knowledge and deepened.Key word：Level turbine disk；Drilling machine jig；Pulls the key way jig目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章涡喷7甲级涡盘工艺过程设明11.1零件图的工艺分析11.1.1零件的工作状态及工作条件11.1.2零件的结构分析11.1.3零件的技术条件分析31.1.4零件材料及切削加工性51.1.5零件尺寸标注分析51.1.6为了保证热处理质量的检验说明51.1.7零件的总体工艺分析61.2毛坯的设计71.2.1毛坯的种类的确定71.2.2毛坯的工艺参数选择71.3工艺规程的设计101.3.1工艺路线的制定101.3.2机床工序设计231.3.3有关机床，刀具的选择说明23第2章钻床夹具设计252.1设计方案252.1.1盖板式钻模的特点252.1.2总体说明262.1.3钻套的选择和设计262.1.4钻模板的设计272.1.5钻模板结构型式及使用说明282.1.6钻模的定位与夹紧282.1.7钻模其它元件282.1.8钻床上的加工误差29第3章拉床夹具设计303.1零件加工对夹具的要求303.2夹具体的组成303.3工件的定位303.4工件的加紧323.5分度装置结构分析333.5.1分度盘343.5.2分度销的操作机构343.5.3分度盘的锁进机构353.5.4分度销的工作分析353.5.5削边销的设计计算363.5.6分度误差分析373.5.7夹具的安装与工作原理38第4章技术经济分析39结 论40致 谢41参考文献42沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书第1章 涡喷7甲级涡盘工艺过程设明1.1零件图的工艺分析零件图是制造零件的主要技术依据。在设计工艺路线之前首先要对其进行工艺分析。了解零件的功用和工作条件，分析精度及其它技术要求，以便更好的掌握构造特点及工艺关键。1.1.1零件的工作状态及工作条件涡盘是发动机上的重要零件，是在高温高压条件下工作的，当气流冲到转子叶片上便驱动涡盘高速旋转。涡盘通过主轴与压气机相连，涡盘转动时，即带动压气机和联结在轴上的附件（如：发动机，燃油泵等）转动。工作时，其轮边缘温度高达700,而中心只有300,温度分布不均匀造成很大热应力作用。1.1.2零件的结构分析涡盘的结构有轮缘，腹板，轮毂等部分组成。级涡盘是实心圆盘，其盘身剖面形状为锥形，在轮缘上有64个安装叶片的榫槽，腹板上有起均匀作用的小孔。 图1.1零件图图1.2零件图1.1.3零件的技术条件分析（1）表面本身精度表面粗糙度：涡盘的配合表面，腹板型面，盘心孔，转接圆弧，榫槽表面粗糙度为Ra0.8um，其余表面为Ra1.6um或Ra3.2um。几何形状精度：涡盘腹板型面直线度为0.05mm,端面基准的平面度为0.02mm,腹板线轮廓度为0.076mm,榫槽轮廓度为0.0070.025mm。（2）表面间的位置精度涡盘的端面平行度为0.020.04mm。涡盘的配合圆柱面与端面垂直度为0.010.03mm。涡盘与涡轮盘的配合表面，盘心孔，腹板型面跳动为0.020.05mm。涡盘的两端轴径配合圆面同轴度为0.020.05mm。精密定位孔位置度为0.030.05mm。螺栓孔，螺钉孔位置度为0.10.2mm。 （3）零件的其它技术要求涡盘因采用的材料性能好，其结构日趋薄壁形，刚性差，加工时易变形，加工中应安排消除应力热处理工序，并采用端面压紧和修正端面基准平面度的办法来减小变形。由于涡盘的特殊条件，在保证锁片自由装入锁片槽内的情况下，允许按锁片厚度加工尺寸L，并保证间隙，热处理后硬度d=3.63.2。涡盘的毛坯为模锻件，零件选用锻压加工，所以检验组别为大类。表1.1各类别检验的内容检验类别类别特性硬度检验机械性能检验类检验高负荷零件100%100%检验从零件上切下来的检验试片（棒），允许在热处理前切割试件，但要同零件一起进行热处理。类检验中等负荷零件100%小型零件每热处理炉和同一熔炼炉批检验1-2个零件或试样大批零件每熔炼炉批检验，1-2个零件或试件类检验小负荷零件100%不检验类检验轻负荷零件及棒料每批零件抽10%检验硬度，如不合格，则要100%检验或整批零件返修处理不检验1.1.4零件材料及切削加工性级涡盘是发动机上的重要零件，工作温度虽比叶片低，但其应力条件异常复杂，且在轮心轮缘榫槽和腹板各部位所受的应力，温度，介质作用程度都不同。又加上级涡盘所用材料必须能够在高温，高压，高转速的条件下保持很高的强度和抗蠕变的性能，有高的屈服强度，拉伸强度和足够的塑性储备，以防止轮盘内边缘齿槽缺口产生应力集中。对材料的具体要求是：（1）材料应具有高的屈服强度，在高温时也能保持高的屈服极限，良好的蠕变强度，高的疲劳强度和低的疲劳性能，组织稳定性和冷热机械性能。（2）线膨胀系数小。（3）无缺口敏感性。（4）具有良好的切削加工性能和一定的抗氧化，耐腐蚀能力。GH4133属于时效强化变形Ni基高温合金。此类合金是在GH4033合金基础上进一步合金化，适当提高强化元素铝，钛含量和添加难溶金属铌而发展成为镍-铬固溶体为基，r（Al,Tr,Nb）为主要强化时效硬化型合金,该合金的使用温度可以比铁基合金高200左右，热强度高，在高温度情况下可承受大的载荷和复杂应力。1.1.5零件尺寸标注分析一般表面件的位置尺寸的标注有三种方式：坐标式，连接式，混合式。尺寸的标注方式在从某些方面上影响加工的顺序。涡盘外形较为复杂，加工工艺过程步骤较多也较为复杂，其标注应采用混合式标注。1.1.6为了保证热处理质量的检验说明高温合金的热处理主要有固熔处理（淬火），中间处理（2次固熔处理或中间的时效）时效处理。对于时效强化的高温合金来说，固熔处理的目的是使强化相溶于固熔体中，得到过饱和固熔体和固熔加少量未溶解的强化组织。中间处理的目的是改变晶界碳化物状态，以强化晶界，或者是造成大小两种尺寸的相，以改善综合性能和长期稳定组织。时效对时效强化的高温合金来说，其目的是使强化相，充分而均匀地呈弥散状态析出，使合金强化到技术条件要求。1.1.7零件的总体工艺分析涡盘零件的毛坯为模锻件。此零件因采用的材料性能好，其结构日趋薄壁形，刚性差，加工时易变形，加工中应安排消除应力热处理工序，并采用端面压紧和修正端面基准平面度的办法来减小变形。涡盘的配合表面精度高，表面粗糙度值小，最后精加工用精密车床车削保证，盘的内腔，腹板型面表面粗糙度值小，精加工应采用数控车床。盘的榫槽数量多，尺寸精度高，采用高速拉削保证。盘的精密定位孔，尺寸精度，位置精度要求高，用镗床或钻床加工。盘的各表面相互位置关系精度要求高，因此精加工时，工序应集中，一次装夹找正，车削尽量多表面，或用同一基准加工各表面。盘的特殊表面（花键，花边）及螺栓孔，螺钉孔等用不同设备，工艺装备加工。加工难点：1涡盘枞树形榫槽的拉削。解决方法：涡盘枞树形榫槽的拉削，是属于多刃刀具进行机械加工的，虽然拉削速度低，但这种加工方式，生产效率很高，可以同时完成粗加工和精加工。 2涡盘精加工中容易产生变形，尺寸精度，表面粗糙度不易保证。解决方法：1选用好的硬质合金刀具材料。 2合理地选用刀具的几何角度和好的刃磨质量，设计成型刀具时，尺寸取下限值，减少与工件接触面积，保持加工过程刀具的锋利。 3切削过程的量浇注冷却液，充分冷却，延长刀具寿命。 4专用夹具，在腹板端面处增加辅助支承基准，以增加盘件的刚性。 5利用数控车床，加工腹板型面和转接，减少变形和降低表面粗糙度值。总之，级涡盘是发动机上的重要零件，它的加工要求很高。从构形总体看，零件表面形状比较复杂，加工方法多种多样。所以，它的加工工艺较为复杂，加工工序较多。1.2毛坯的设计1.2.1毛坯的种类的确定由于涡盘在 高转速下工作，受力大，要求的强度高，所以采用锻造的方法来加工毛坯。锻压生产的特点如下：（1）可以改善金相组织，提高金属的机械性能。（2）可以节约金属材料的切削加工时间，提高金属材料的利用率和经济效应。（3）具有较高的劳动生产率级涡盘的毛坯采用模锻件。级涡盘在机械加工过程中进行超声波检验，以及时发现材质缺陷，超声波表面应留有盲区余量，故加工余量较大，一般有5-6mm，个别部位更大。模锻的优点如下：由于有模腔引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂。锻件内部的锻造流体比较完整，从而提高零件机械性能和寿命。锻件表面光洁，尺寸精度高，节约了材料和切削加工时间。生产率高操作简便，易于实现机械化。生产批量越大，成本越低。毛坯材料：采用GH4133，不热处理。批量和生产率：中批量生产1.2.2毛坯的工艺参数选择（1）分模面的确定形成模锻件的各扇模具之分合面称分模面。也就是上模和下模的分界面。确定分模面位置最基本的原则是保证锻件形状可能与零件形状相同，以及锻件容易从锻模型槽中取出。选定分模面要注意以下几点：锻件能从模腔中顺利取出金属易于充满模腔简化模具制造节约金属材料因此，模锻件的分模面应该选在毛坯的对称面上。（2）毛坯的余量与公差1余量的确定加工余量直接影响工序尺寸，而更重要的是关系到加工质量和加工成本。若余量过大，不仅浪费材料，而且增加机械加工劳动量，降低生产率，增加产品成本。若余量过小，一方面毛坯制造困难，另一方面，在机械加工时由于余量过小装夹困难，甚至无法加工而出现废品。正确确定加工余量具有很大的经济意义。级涡盘的毛坯余量按直径有10-12mm，厚度有11mm，每面平均余量在5mm左右，毛坯尺寸及公差的确定均按航空机械设计手册下册表8-66，8-56，8-57并根据工厂的实际情况及加工经济来确定。2公差的确定由于该零件的毛坯的材料采用GH4133检验组别大类，故尺寸比较精确，表面粗糙度比较低，因此机械加工余量和锻造公差都比自由锻小得多。本锻件余量与公差选取为：一般公差按GB5800-82形状和位置公差按GB1182-803拔模斜度在锻件上与分模面相垂直的平面所附加的斜度称为拔模斜度。此锻件的拔模斜度选为74圆角半径锻件上所有面与面的相交线，都必须采用圆角过渡。锻件内圆角的作用是减少锻造时金属流动的摩擦阻力，减少模具的磨损。锻件外圆角的作用是使金属易于充满模腔。避免模具因应力集中而破裂。下表为按型腔和锻件重量确定的最佳外圆角半径值表1.2模锻件外圆角半径的选用锻 件 重（Kg）模 锻 型 腔 深 度 （mm）备 注 10 10-2525-5050外 圆 角 半 径 11-6 6-1616-40 40-100 10011.522.534 1.522.534522.53 4 5633.5 457 8还 应 考 虑加 工 余 量 圆角半径的确定:外圆角半径r=加工余量+零件的圆角半径(或导角),取r=8;内圆角半径R=(2-3)R即R=16-24圆角半径的标准值选定位:1,1.5,2,3,4,5,6,8,10,12,15,25,30.从中选择可以选择标准刀具,方便加工。5技术要求及说明(1)坯料模锻件 硬度d=3.6-3.2(2)毛坯图未标明模锻斜度为7(3)毛坯图未标明圆角R5(4)允许:表面缺陷深度不大于按名义尺寸的每面机械加工余量的二分之一;模锻偏移不大于2;允许欠压7(5)锻件不热处理和不酸洗(6)毛坯图括号内尺寸为成品尺寸(7)在盘的标刻位置标刻锻件号,锭节号,材料牌号,熔炼号。(8)“ ”为半成品超声波探伤面。“ ”为热处理打硬度处(9)当锻锤压力不足时，将会出现以下现象：锻件在分模面垂直方向的尺寸增大锻件表面粗糙产生该现象的原因是：加热温度低，设备吨位不足，在终锻型槽内锤击次数不够。锻件按类检验,其内容如下表所示:表1.3检验内容热 处 理 状 态 预 备最 终检验项目和数量表面质量和几何尺寸100%当能确保质量时,模锻件几何尺寸允许抽检材 料 牌 号 100%硬 度每炉抽检10%但不少于3件100%机 械 性 能每熔批抽检1件每验收批抽检1件或在试样上检查低 倍每熔批抽检一件断 口按需要每熔批抽检一件晶 粒 度需化学热处理的零件和有需要的其他件每熔批抽检一件1.3工艺规程的设计1.3.1工艺路线的制定方案比较：初拟定方案为在细加工阶段进行热处理，而且没有安排加工试件和检查试件。在调研之后得知这样的工艺安排缺少很多实际意义。首先应该在粗加工时就进行热处理，因为高温合金的最终热处理工序，安排在毛坯制造中进行。即在粗加工阶段进行。加工试件是为了试验拉刀角度是否正确，这样可及时发现问题，免得在正式拉削时产生废品。所以拟定相对实际意义更大的工艺路线如表（4）工艺路线图表。（1）加工方法的选择零件各表面加工方法的选择,不但影响质量,而且也要影响到生产率和制造成本。所以在选择加工方法时，必须要了解加工方法的过程，工艺特点和应用范围。对于主要表面经过几次加工，由粗加工到精加工，逐步达到要求。在加工同一类型的表面时，由于具体条件不同，可能有多种加工方法。影响表面加工方法的因素有表面的形状，尺寸，精度和粗糙度，以及零件的整体构造，重量，材料及热处理等。另外，产量和生产条件也是影响因素。在选择加工方法时，首先应选定最后加工方法；然后再选定最后加工以前的各工序的加工方法；最后选定次要表面的加工方法。加工方法的选择主要考虑以下几方面：1）表面的形状和尺寸2）表面的精度与粗糙度3）工件的材料与热处理4）工件的整体构形与重量5）产量和生产类型6）现场生产条件制定级涡盘的工艺路线如下表1.4工艺路线图表工序号工序名称工序号工序名称00锻件70加工试件05车台阶75钻锪孔10车外圆和钻孔80切螺纹15热处理85钳工20车超声波检查面90拉试件25车超声波检查面95检查试件30超声波检验100拉榫槽35粗车第一面105倒圆角40粗车第二面110精车圆弧45车基面115抛光型面50精车第一面120洗涤55精车第二面125 最终检验60腐蚀检验65钻基准孔 （2）阶段划分当工件刚性差，易变形，而加工精度和表面质量要求较高时，为保证加工质量，生产率和经济性，通常把整个工艺过程划分成几个阶段，在不同的加工阶段完成的主要加工内容有所区别。此零件工艺路线划分成三个阶段：粗加工阶段，半精加工阶段，精加工阶段。（3）工序的集中与分散由于级涡盘的尺寸和重量都比较大，安装和运输困难。所以，一般宜采用集中原则来进行生产。采取工序集中原则在生产过程中有很大的好处，可以减少定位次数，减少定位误差，提高零件加工精度，尤其是提高各表面之间的位置精度。使工序数目减少，简化了生产组织工作，减少了设备数目，从而节省了车间生产面积，减少了安装次数，提高了劳动生产率，有利于采用先进设备，提高产品质量。（4）基准选择当毛坯开始加工时，选用锻件的外圆表面为径向基准，端面为轴向基准，此时基准粗基准，采用径向夹紧。粗加工时选用以加工外圆表面，端面为径向和轴向基准，即精基准。仍用径向夹紧，因为零件的刚性好。精加工时采用基准重合原则，用零件配合圆面（内，外表面）盘心孔和端面为基准，使工艺基准与设计基准重合，一次装夹，保证盘一端的内，外表面之间的同轴度，垂直度和跳动，与另一端之间的位置公差，用互为基准加找正的方法保证。采用轴向夹紧，应多次修正零件端面基准的平面度，在规定范围内（75%-80%），避免基准面变形，影响零件加工精度。因此，在加工过程中，定位对加工质量有很大影响，需要合理选择定位基准。定位基准本身准确与否，影响定位的精度，从而影响被加工表面的位置的准确性，所以位置精度要求较高的工序，必须先准备好准确的定位基准，甚至设置专门加工基准的工序。在级涡轮盘的加工过程中，如工序20，车超声波检验面，先车一个端面，再以此端面为定位基准加工另一面，为工序25作准备。象这种情况还有：工序35，40；工序55，60；工序65中先钻基准孔，然后再以此为基准钻另外的孔。因为涡盘在一次按装中完成全部主要表面的加工，所以定位基准在加工过程中完成全部主要表面的加工，所以定位基准在加工过程中一定会产生转换问题。定位基准在转换时，会引起加工余量的分布不均，从而影响加工表面的形状精度及位置精度。因此，不但要分析一个工序定位基准如何选择，而且要考虑整个工艺过程中，各工序的定位基准应该如何优化组合，也就是如何保证定位基准之间的位置精度问题。粗基准的选择：（1）相互位置要求原则（2）加工余量合理分配原则（3）粗基准避免重复使用原则（4）便于安装原则精基准的选择：（1）基准重合原则（2）互为基准原则（3）一次装夹原则（4）基准统一原则（5）自为基准原则（6）便于装夹原则在以上六种方法中，一次装夹和互为基准的方法能够保证较高的位置精度。因此，定位基准一般采用这种两种方法。级涡盘的主要表面定位基准的选择如下：（1）在工序45中端面端面之间有平行度要求，可以用定位加工，也可以用定位加工，它们之间互为基准。（2）在工序50中端面对面有垂直度的要求，采用一次安装来保证。（3）在工序55中：加工端面时，采用外圆A作为定位基准；在工序60中：加工表面时，也采用外圆作为定位基准；所以，它们之间的位置精度要求采用同一基准来完成。（4）工序100中，榫槽中心线对盘中心线的平行度的要求采用一次装夹来完成。通过H点的平面对表面的平行度以及圆跳动采用一次安装来保证。（5）在工序55中，型面对的圆跳动以外圆作为定位基准；(5)热处理工序的安排热处理工序的性质，特别是热处理工序在工艺路线中的位置，对机械加工工序的内容，数目和顺序有很大的影响。因此，在设计工艺路线时，需要进行仔细的分析。级涡盘是采用高温合金制成的盘，所以最终热处理工序安排在毛坯制造中进行。热处理目的：（1）提高材料的机械性能（2）改善材料的加工性（3）消除内应力(6)辅助工序的安排辅助工序的种类：一般检验，特种检验，表面处理，洗涤等。超声波探伤有脉冲反射法，穿透法，共振法。脉冲反射法用，的最多，其其原理是：当探头发出的超声波脉冲在工作中传播时，就发生反射，被探头接收后，通过高频放大，检波，视波放大后，在荧光屏上显示出来，这样可以根据反射波的有无，强弱及波形来判断缺陷的有无，大小及位置。超声波探伤具有灵敏度高，操作方便，快速经济易于实现自动化等特点。对探伤面的要求：（1）表面平整，光洁，无氧化皮，锈蚀斑痕。光洁度越高，声波接触越好，灵敏度越高，表面粗糙度不大于2.5um。（2）厚度大于超声波探伤仪的盲区（纵波探伤通常大于7mm，轴类棒材，直径应大于40mm）。（3）腐蚀检查：用化学腐蚀的方法来检查零件表面，具体方法是将零件先在汽油槽（或酒精槽）中洗涤干净，然后侵入5-10%的硝酸溶液中腐蚀20-30s，然后在汽油中洗涤，晾干后，用5-10倍的放大镜检查有无裂纹和黑斑。它在精加工阶段进行，以便在精加工后保证工件合格的进入以后工序。洗涤：洗涤工序应用的场合较广，如抛光，磁力探伤后，以及最终检验之前，都要将工件洗净。所以安排洗涤工序。级涡盘的加工工序中，最终检验之前安排了洗涤。(7)工艺路线总体分析工序号工序内容工艺图工序00毛坯采用模锻件工序05车台阶为下一步做好定位，夹紧基准的准备。和面作为初始定位基准。加工出圆柱面及孔。 工序10车外圆和钻孔以面和上一工序加工的外圆作为定位基准加工外圆，切除大部分余量。以面作为定位基准钻孔。加工孔时，需要选择合适的钻头。本工序采用锥柄钻头，因毛坯是不热处理的，故外圆去皮，钻孔后再进行热处理以提高热处理淬透性。工序15热处理，因为GH4133的加工性差，切削速度很低，而且模锻件中存在一定的内应力。所以为了改善材料的加工性能，消除零件的应力安排了此工序。热处理后，其硬度达到了d=3.6-3.2。工序2025这两道工序为车超声波检验面，表面粗糙度对探伤的准确度有较大影响，需要先做准备，车超声波检查面，一般均需加工到。如图示意的是车第一面的工艺。因为刚经过热处理，零件表面存在氧化皮等，不符合超声波检验的要求。在工序20中，以A，B为定位基准，装夹时，找正表面A和端面的跳动不大于0.5。在工序25中以上一工序加工过的表面A和B作为定位基准，并且找正表面和的跳动度不大于0.3。工序30该工序为超声波检验。将它安排在粗车之前，以便及时发现零件内部缺陷。工序3540这两道工序为粗车，去除超声波死区厚度的大部分余量，在此两工序内得到两次修正，使零件逐步成型，为精车留出均匀余量。如图示意的是粗车第一面的工序。采用互为基准的方法，使加工余量均匀，并且使加工后的表面位置比较准确，从而使半精加工保证较高的质量。工序35加工质量的好坏直接影响着工序40的加工质量，并且为工序40作定位基准，且切除大部分余量。工序45本工序为车基面，主要目的是为精加工做准备，使某些尺寸达到最终要求。工序5055这两道工序为精车，图示示意的是精车第一面的工序。主要目的是使某些尺寸达到最终要求。工序50某些表面在精车后，作为下一工序55的某些表面加工的基准，保证位置精度的要求。这两工序，盘中各凹型槽型面要求很高，通过一次安装加工同一表面的各型面以保证高的位置的度，跳动度。工序中角度通过搬转刀架来满足。工序60腐蚀检验，也就是腐蚀处理。该法是用化学腐蚀方法检查零件表面具体是在汽油中洗涤，晾干后以5-10倍放大镜检查有无烧伤。腐蚀处理按热处理车间工艺规程处理，其目的是发现材料缺陷。工序65707580 85工序65为钻基准孔，是工艺路线中一项重要重要的内容，在20个孔中，其中1孔尺寸精度要求较高，为，该孔加工后，用定位销将零件角向定位，加工另外19个孔。并且，在拉榫槽工序中也用到该孔进行定位。即，在拉榫槽时，A平面做轴向定位基准，凹槽作纵向定位基准，钻一基准孔做角向定位。A,B坐定为基准，C作夹紧基准。70工序为加工试件，加工试件是为了在拉榫槽之前进行试拉，因为级涡轮盘价格昂贵，为了避免再拉榫槽时造成废品，现作出试件供检测拉刀是否能拉削出正确的榫槽形状。75工序为钻锪孔，把20个孔都加工出来。80为切螺纹。85为钳工，主要是修整20个孔圆角和抛光20个孔的表面，为拉榫槽定位做准备。工序9095工序90为拉试件。新制造，刃磨后的拉刀需要经此工序检查合格方可投入到生产中，未正式生产做好了准备工作。工序95为检查试件是否合格。也是为拉榫槽做好了准备工作。工序100105110工序100为拉榫槽，该工序由于余量较大，通常采用即把拉刀进行加工，由于只采用一个工序进行拉榫槽，所以所需设备，夹具少，一次装夹可使精拉余量均匀，改善加工条件，有利于提高加工质量。（拉榫槽是涡轮盘重要加工部位。）由于余量大，开槽时切削力较大。工序105为榫槽尖边倒圆角，未达到设计图纸要求尺寸，此工序在加工榫槽一侧时，用薄铜片保护另一侧。工序110为精车圆弧，使尺寸达到一定的精度。图示示意的是拉榫槽的工艺图。 工序115此工序为抛光型面，因为型面要求精度很高，在拉榫槽后，由于型面有一定的变形，所以要进行抛光。工序120125工序120为洗涤，提高零件抗蚀能力，为最终检验做准备。工序125为最终检验，主要检验零件最终的加工精度和表面粗糙度。进行整体的外观检查，及尺寸位置公差等的检查。总之，在设计工艺路线时，首先要根据零件产量和生产条件进行工艺分析，然后，可以着手设计工艺路线。在设计工艺路线时应该考虑到：表面加工方法的选择；阶段的划分；集中与分散原则的确定；工艺基准的选择；安排热处理及辅助工序等。1.3.2机床工序设计(1)工序尺寸的确定级涡盘的表面尺寸，再确定工序尺寸时，首先要确定加工余量。正确地确定加工余量有很大的经济意义。当毛坯的余量过大时，会增加机夹时的劳动量，降低生产率，产品的成本增高，反之，若余量过小，一方面使毛坯制造困难，另一方面在机夹时，也因余量过小而使安装困难，甚至造成废品。选择加工余量应根据以下主要原则： （1）应采用最小的加工余量，以求缩短加工时间，并降低零件的制造费用。（2）加工余量应能保证得到图纸上规定的表面粗糙度及精度。（3）决定加工余量时应考虑到零件热处理时引起的变形。（4）决定加工余量时应考虑到所采用的加工方法和设备以及加工过程中零件可能发生的变形。 (5)决定加工余量时考虑到被加工零件的大小。零件越大，则加工余量也越大。在选定加工余量后就可以定出各工序的尺寸，表面本身尺寸的公差，对于最终工序来说，一般均按零件图的要求来标注，对于中间工序来说，一般均按经济加工精度标注。(2)切削用量与切削液合理的选择切削用量，对保证加工精度和表面质量，提高道具耐用度等，都有很大的影响。选择切削用量要考虑深度，进给量和切削速度。在这三个因素中，对刀具影响最大的是切削速度；对表面粗糙度影响最大的是进给量；对切削力影响最大的是切削深度；因此，需按工序的不同选择用量。在机械加工时，润滑冷却也起着双重作用，即润滑与冷却。冷却的主要目的是带走去切削热，减少工件和切削工具的温度以防止热变和提高刀具寿命。润滑的主要目的是减少摩擦，使工件后的较好的表面质量。因此，需要根据工序的要求来加以选择。1.3.3有关机床，刀具的选择说明级涡盘的车削选用YG类硬质合金，其抗弯强度高，导热系数高，适用于加工导热系数低的高温合金，不选YT类合金是由于其抗弯强度低，导热系数小。拉刀材料应具有以下特征：(1)切削刃必须有足够的强度和韧性；（2）具有较高的耐磨性；（3）热处理变小。选用材料为：W18Gr4V立式车床:C5112A 最大切削直径：1250mm 工件最大高度：1000mm 工件最大重量：3吨卧式车床：CW6163 加工最大直径630mm第2章 钻床夹具设计机床夹是机床上主要的辅助设备之一，使工件相对于即切削成型运动占有正确的位置，这样便使工件在机床上有相对确定的位置，从而加工合格的工件。它的特点是：种类很多，结构繁简悬殊制造精度要求高。机床夹具的主要要求为：（1）确保加工精度；（2）缩短辅助劳动时间，以提高劳动生产率；（3）减轻工人的劳动强度；（4）扩大机床的工艺范围；（5）降低对工人的技术要求。按机床夹具的使用范围和适用的机床，大致可以分为：通用夹具，专用夹具，成组专用夹具，可调专用夹具，可调整夹具，组合夹具。2.1设计方案在级涡盘加工过程中，因为自由度上的要求，拉榫槽时，有意平面作轴向定位基准，凹槽作径向定位基准，钻一基准孔左脚定位。钻床专用夹具一般通称为“钻模”。工序65钻基准孔所用的钻模是盖板式钻模。2.1.1盖板式钻模的特点这类钻模没有夹具体，实际上是一块钻模板，但其上除钻套外，一般还装有定位元件和夹紧机构，将它覆盖在工件上定位夹紧后即可进行加工。盖板式钻模的主要特点是结构简单轻巧，清除切屑方便；但每次需从工件上装拆，比较费力。对于大而笨重的工件，采用盖板式钻模尤为适宜。也适用于中小批生产工件钻孔，即可取下盖板式钻模进行上述后进行工步的加工。2.1.2总体说明钻床夹具设计的特点：（1）钻床夹具是钻削中小孔用的夹具。使用的钻头细长，因此在钻削过程中，必须予以引导钻套的设计和应用。这是钻床上的一个显著地特点。（2）夹具必须有一个与钻套轴线相垂直的较大的地平面，钻削力，钻具和工件的重心必须位于低平面内。（3）为了减轻工人的劳动强度，设计移动或翻动的钻具时，要注意减轻重量。而且要安装便于操作的手把。对于加工消减而不便卸下工件的钻具，要在其上设置推出工件用的装置。（4）要注意使用冷却液，清理切屑和观察钻具内部情况等问题。（5）当钻削斜孔或盲孔时，为了便于控制加工深度，可以利用钻套的上端平面进行对刀或专门设计对刀块。（6）当加工若干位置要求的小孔时，为防止工件在加工过程中有错位，所以钻具应该设置保险插销，以确保各孔相互位置的年加工精度。2.1.3钻套的选择和设计引导装置是在钻床上加工孔时做刀具导向用的。引导元件主要有钻套。借助于引导元件可能提高被加工孔的几何精度，尺寸精度以及位置精度。所选用的钻套是快换钻套。当要取出钻套时，只要将钻套朝向逆时针方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边平面，即可取出钻套。适用于同一孔经多种工步加工的工序中。图2.12.1.4钻模板的设计钻模板是供安装钻套用的，钻模板多装配在夹具体或支承架上，与夹具体的其它元件相连接。（1）钻模板上安装钻套的孔之间及孔与定位元件的位置应有足够的精度。（2）钻模板应具有足够的刚度以保证钻套位置的准确性，但又不能做得太厚太重。钻模板一般不应受夹紧力。2.1.5钻模板结构型式及使用说明钻模板的结构形式为固定式钻模板。它和钻模夹具件的联接采用销钉定位，用螺钉紧固成一个整体。结构刚度好，加工孔位置精度较高。2.1.6钻模的定位与夹紧本夹具用了级涡盘65工序钻基准孔。钻模用圆盘的面与限制了三个自由度。图2.2工件在下面与底座相接触，限制两个转动自由度。所以只剩下绕的转动，也就可以实现分度。工件的夹紧的视线：用一个销子穿过中心的孔，销子在下方用螺栓与底座相连接，上端用螺纹配合及小销子与螺栓相连，这样大销子与螺栓连成一个整体。螺栓再向上与压钩，螺母配合，当螺母拧紧，压钩闭合时圆盘被压，将压紧力传到工件上，实现工件的夹紧。2.1.7钻模其它元件垫片为软材料的，可以避免工作夹紧时磨损工件，四块垫片均通过螺钉与底座相连。圆盘与钻模板的连接用螺钉紧固，又因为螺钉与钻模板的配合存在间隙，所以又需要销子。销子即可以实现定位，确定钻套的定位，又可以与钻模板紧密配合。把手为实现圆盘的抬起与转动2.1.8钻床上的加工误差钻孔加工误差计算：加工误差：其中定位误差：分析本工序得：原始基准为A，定位基准为工件的轴心线B则基准不重合误差： 基准移动误差：刀具在孔内最大的倾斜误差：忽略不计。乙和丙在刀具倾斜误差之内。钻套内径与刀具的最大配合间隙：。钻套外径与衬套的最大配合间隙。钻套外径与衬套配合为间隙配合。钻套内，外圆的同轴度公差为：夹具的制造偏差 因此，夹具的总误差在允许范围内第3章 拉床夹具设计WP-7甲级涡盘为WP-7甲发动机的关键件，而在涡盘加工中，拉榫槽是其关键工序。其高温，高压，高速的工作条件，对榫槽的精度，粗糙度，位置度均提出很高的要求，以使涡盘与叶片的配合良好。而要使榫槽的加工满足要求，除采用良好的切削刀具，合适的机床，夹具的选择更是不可忽视的一个重要方面。3.1零件加工对夹具的要求首先，涡盘的榫槽中心线与盘端面的轴心线呈一角度而拉削加工的主运动是直线进给，这就需要夹具件偏转一个角度以使拉削榫槽时是直线，预计给方向一致。其次，涡盘的榫槽共有64个，且是周向分布，这就要求夹具又分度机构，而且要简便易操作。再次，涡盘在拉削工序前，已将领一个重要工作表面，内孔表面加工完毕，因此应将此表面作为定位基准，因为的凹槽的加工精度很高，位置度，粗糙度都很好，所以在夹具中应有一定位表面与之配合。3.2夹具体的组成1）定位元件2）夹紧元件3）对刀，引导元件4)安装元件5）分度机构3.3工件的定位图3.1如图(3.1)所示：拉削级涡轮盘的夹具，定位用外端面A，配合面C及基准孔B。外端面A属于平面作轴向定位，限制环槽F限制径向移动，限制的自由度为孔B视角定位，限制的自由度是用这种方法定位存在过定位问题。过定位可能引起工件安装困难，或是定位变得不稳定而是定位精度下降，或是工件或定位元件受力后产生变形，为解决此问题，可将与孔B配合的定位销选配成菱形销，这样既保证了装配精度，也不会使转动误差扩大。3.4工件的加紧工件的夹紧是通过旋转螺母，将力传到垫圈上，为了保护零件不被压伤，用8个螺钉把材料为铝的压环与垫圈连成一体，这样就把夹紧力传到压环上，压环直接与工件接触，夹紧工件。图3.2 如图所示：图为压环图，材料为铝 图3.3 如图所示：图为垫圈图，材料为45钢3.5分度装置结构分析由于级涡盘上有64个均布的榫槽，所以，在拉床夹具中应有分度装置。分度装置主要采用分度盘与分度销。3.5.1分度盘在分度盘上轴向作出分度孔，分度孔的数目根据需要的工位数而定，为了提高耐磨性，分度孔中压配着淬硬地精确衬套。分度销与分度孔的配合工作表面作成圆柱形，这主要是因为圆柱形面结构简单，制造容易，特别是分度孔中有污物和碎屑粘附，当圆柱插入时，能将污物和碎屑推挤出去。衬套于分度盘的分度孔的配合为过盈配合。分度盘与转轴是分开制造的，然后组装起来，为了承载和保证工作稳定，把分度盘作成犹大端面的结构，并且粘附在躯座上的平面上，分度销的轴线与分度盘的轴线平行，是一种轴向分度装置，转轴与衬套采用间隙配合连接，衬套上留有油槽，其润滑作用，分度盘与转轴采用过渡配合连接，再用螺钉固紧，螺母用以调节分度盘与底盘间的旋转间隙，拧紧螺母，拉削工件，松开螺母，转换工位。3.5.2分度销的操作机构常用的分度销手动操纵机构有：（1）拉销式机构 （2）齿杆齿条式 （3）杠杆式 （4）偏心轴式 （5）枪栓式 （6）脚踏式在级涡盘的拉床中采用齿杆式的分度销操纵机构。图.3.43.5.3分度盘的锁进机构在分度夹具上加工工件时，当切削力大，切削有振动或切削力不通过旋转中心时，那在拉削中，分度后应该锁紧分度盘。负责切削时不禁产生振动，而且分度销因承受切削负荷而过早磨损。锁紧的方法大致有两种：一种是从转动部分的轴向把分度盘锁紧，另一种是沿径向和切向把分度销锁紧。拉床夹具采用轴向锁紧及压钩机构将分度盘锁紧。3.5.4分度销的工作分析如果齿柱为右旋的，当齿柱顺时针转动时，与齿柱啮合的齿条右移，实现拔销过程，销子拔出后，可以转动圆盘而进入到另一个榫槽的拉削。齿柱是通过手把转动来带动转动的。3.5.5削边销的设计计算要实现组合定位必须解决过定位问题，其方法可选择为将干涉部分削掉使之成为削边销。采用一圆柱销，一削边销结构既可解决过定位，也不会增加转角误差，在此方案中，平面仍限制工件三个自由度；圆柱销1限制工件两个移动自由度，而削边销只限制工件一个转动自由度。图3.5削边定位销2不是直接用来补偿中心距误差c，而是利用定位销2削边后预定位孔2之间产生水平方向间隙a来补偿的。削边销参数：a削边定位销能补偿中心距误差的数值；b削边定位销削边后留下的圆柱部分宽度；B削边定位销在两定位销连心线方向上的最大宽度。如图3.5所示可得由表查得时，。由此可得2.08712 此削边销选择合理3.5.6分度误差分析由于分度装置各主要工作表面存在配合间隙和尺寸的制造误差，分度孔的正确角度位置会受到影响。 图3.6最大可能的分度误差分度销与导套孔之间的最大配合间隙分度销与分度孔之间的最大配合间隙转轴与轴承孔之间的最大配合间隙e分度孔衬套内外圆柱面的同轴度公差分度盘上相邻分度孔的角度尺寸的制造公差度R转轴中心至分度孔中心的距离以上各因素并非都同方向并以最大值出现，计算时可按概率计算。至于导套，轴承衬套，内外圆的跳动误差，旋转中心至分度中心距离尺寸R的制造误差等，因为都是既定元素，对分度误差影响甚微，故忽略不计，但是，这些因素对分度销能否插入分度孔还是有影响的。3.5.7夹具的安装与工作原理夹具组成中包括躯座，躯座上有两个销孔，用两个销子将躯座固定，还有用四个螺母将躯座夹紧。工件的倾斜角度依靠躯座保证，将待拉削的涡盘