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常规毕业设计说明书模板理工类
后轴承机匣
学院
机电工程学院
专业
机械设计制造及其自动化
班级
学号
77
姓名
李宏伟
指导教师
于超
负责教师
沈阳航空航天大学
2010年6月
摘要
本论文介绍了航空发动机后轴承机匣的工艺过程和工装设计。
论文由三部分组成:
第一部分是工艺规程设计,在这一部分当中,首先对零件总体结构和技术要求
进行分析,然后进行了工艺路线的制定,机床工序设计,最后形成工艺文件。
第二部分是对靠模铣夹具设计的论述。
该部分主要阐述了靠模铣夹具的特点和
和原理,设计的主要问题,定位零件,夹紧机构,对刀装置,以及部分零件等的设计
最后进行误差分析。
第三部分是对钻模夹具设计的论述。
该部分主要阐述了钻模夹具的特点及原理,
零件的选择和设计,定位夹紧机构的设计,并进行了误差分析。
关键词:
航空发动机;后轴承机匣;工艺规程;夹具
*任务书装订在本页之前
TitleofPaper(inEnglish)
Abstract
Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.Hereisthetextoftheabstract.
Keywords:
aero;back-bearing-case;thetechnicalprocess;jig
符号表
a
长度长度长度长度长度长度长度
m
w
速度
m/s
c
光速光速光速光速光速光速光速光速
m/s
α
系数系数系数系数系数系数系数系数系数
p0
环境压力环境压力环境压力环境压力
MPa
η
效率
vf
流体速度流体速度流体速度流体速度
m/s
如没有符号表,请将此页内容删除。
1后轴承机匣工艺过程设计说明1
2铣床夹具设计(用于工序15)10
参考文献15
致谢16
附录Ⅰ参数表17
附录Ⅱ程序清单18
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1后轴承机匣工艺过程设计说明
1.1零件图的工艺分析
零件图是制造零件的主要条件,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及其他的技术要求,以便更好的掌握构造特点及工艺关
键。
同时工艺过程必须根据给定产量的大小来设计。
1.1.1零件的工作状态及工作条件
涡喷—6甲发动机是在涡喷—6发动机的基础上满足歼7机的战术技术要求而改进设计的。
它是一种建立双转子涡轮喷气发动机,由六级轴流式压气机、环管燃烧室、两级涡轮、加力燃烧室、附件传动装置和各种附件系统组成。
涡喷—6甲后轴承机匣位于发动机的候补,由壳体外套、后轴承盖、圆环、后轴承机匣等几不管、分焊接而成的组合件。
在构型中,外形上有十个凸耳,每个凸耳上有一个孔,用来将机匣固定在发动机上。
同时,凸耳旁有六个凹槽,作用是未来更好的安装输油管。
他通过相应的配合面与轴承配合,是轴承的支撑构件。
后轴承机匣与相应的机匣通过螺栓或螺柱相连接,它的工作温度高,是承受径向负荷的承力构件。
1.1.2零件的结构分析
设计说明航空航天产品要求质量高、重量轻、工作稳定可靠。
因此,在构造上的共性一般表现为:
⑴.构型复杂,壁薄,刚性差。
⑵.精度,表面及其他技术要求高。
⑶.采用优质,难加工材料,材料品种多,并在广泛的进行热处理和表面处理。
1.1.3零件的其他技术要求
零件的轴承配合面要求镀铬,轴承支承面也要镀铬,零件在加工过程中硬度要保持在HB159—200。
零件焊接后需要热处理来去除焊接应力和改变切削加工性,检验中要求焊接后使用煤油来检查焊缝的封闭性,封严表面需要进行涂滑石层,在环形段S上保持不间断的密接,在80%周界上宽度不小于4,其余部分宽度不小于1,在安装边其余段上保持密接均匀,不小于60%面积。
现将化学镀铬做一简单的介绍。
①目的:
化学镀铬后零件表面镀层硬度高,耐磨性好,同时它还具有良好的抗蚀性和抗氧化性,可以提高产品质量,延长产品寿命。
②原理简述:
化学镀铬是采用强还原剂,将某种特定金属还原析出,以达到防腐目的。
③工艺步骤:
A.表面脱脂或防腐、防锈B.是表面粗化C.腐蚀D.活化E.镀铬
1.1.4零件的材料及切削加工性
该零件的材料为1Cr13。
它属于马氏体不锈钢,碳的含量为0.1%,Cr的含量为13%,同时,它的内部还含有Si、Mn、P、S、N等其他元素。
其切削加工性:
经淬火,回火后有较高的硬度和强度,耐磨性好。
退火状态下具有较高的韧性和塑性。
材料应度越高,越难切削加工。
由于材料塑性大,韧性大,易产生粘附现象,故为了避免产生粘附现象,产生积削瘤。
在加工前需进行热处理。
1Cr13类马氏体不锈钢具有良好的耐蚀性,强度高,工艺性好。
在它含有的一些重要元素中,铬是不锈钢获得耐蚀性和抗氧化性的关键元素。
在氧化气氛中加热时,铬能使不锈钢表面产生的附着力很强,非常致密的氧化膜,一阻止或延缓基体进一步氧化。
钼是铁素体的形成元素,能氧化铁素体,提高钢的钝化和耐蚀性。
钒、钛是碳化物形成元素,生成细小弥散的碳化物,提高耐热强度。
正因为Cr13类马氏体不锈钢具有以上所有有点,故该类不锈钢被飞机上零件广泛应用。
碳是影响马氏体不锈钢应度的重要元素。
碳的含量越高,应度也越高,但碳的含量增加时,耐腐性下降。
由于后轴承机匣与轴承相配合,故要求耐腐性要好,故碳的含量也要低些,因此,后轴承机匣选取1Cr13作为材料。
1.1.5零件图尺寸标注分析
一般尺寸标注有三种:
坐标式、链接式、混合式。
零件的具体尺寸标注方法可参见零件图。
由零件图的分析可知。
该图采用混合式的标注方式,其中许多表面的加工都与安装面有关。
故安装面首先加工,在精加工前还需要重新修复作为基准。
1.1.6为保证热处理质量的检验说明
后轴承机匣热处理检验选用Ⅱ类检验。
即从每批30-60个零件进行机械性能实验,并且在检验时,是百分之百检验热处理的质量。
1.1.7零件的工艺性分析
⑴根据零件在构型和批量生产,在工艺上常用下列工艺措施来保证零件在生产重的质量、生产率和经济性要求
①合理地选择加工方法,以保证获得的精度高,构形复杂的表面。
②为适合零件刚性差、精度高的特点,将工艺阶段划分为几个阶段加工,已逐步保证技术要求。
③根据集中和分散原则,合理的将个表面组合成若干工序,以利于保证位置精度和提高生产率。
④合理的安排热处理工序,以保证获得规定的机械性能,同时,有利于改善材料的加工性和减小变形对精度的影响。
⑵零件主要表面的要求和保证方法
零件的主要表面是零件与其他零件配合的表面或直接参与机械工作过程的表面。
在后轴承机匣中,在其主要表面为安装边,镀铬的配合面、圆柱定位面、涂滑石层封严表面。
在工艺路线设计时,可根据这些主要表面形状、尺寸精度等因素要求,可初步确定这些主要表面的最后加工方法,从而进一步确定在这以前的一系列准备工序的加工方法。
如:
机匣的安装边的粗糙度Ra0.8要求,故需细车—磨削—研磨来达到零件图的要求。
轴承机匣的配合面容易发生磨损,故需要镀铬来提高耐磨性和耐蚀性,他的最后加工方法为磨削磨削才能达到Ra0.8要求,故前面的准备工序为细车—磨削—镀铬。
圆柱的定位面的尺寸精度为IT6,表面车一一磨削"^镀铬。
圆柱定位面的尺寸精度为116,表面粗糙度为0.8,故该面的最终加工方法为磨削,前面的准备工序应为细车。
封严表面的尺寸精度为I丁8,表面粗糙度为11&1.6,由于加工精度不是很高,精车便可达到加工要求,准备工序为细
车^车螺旋槽一一涂滑石层来保证加工精度。
^重要技术要求及保证方法
重要技术要求一般指表面形状精度、位置精度、热处理、表面处理、无损探伤及其他特种检验等。
重要技术要求是影响工艺路线设计的重要因素之一。
位置关系精度要求较高时,其影响也就更大。
保证位置关系精度的方法有一次安装、互为基准、同一基准、不同基准。
如:
安装面与配合面和定位面之间有位置关系要求,所以在加工中,安装面和配合面就在105工序中采用了同一基准的方法进行加工,而两个配合面之间跳动则通过一次安装夹来保证,配合面与定位面之间的跳动则通过同一基准来加工。
安装边与定位面之间的饿跳动则通过依次装夹来加工,大安装孔与基准的位置度通过同一基准和定期检査来保证。
安装边和定位面之间的饿关系同过互为基准的饿方法来保证。
封严表面对轴承配合面之间的0刀5皿跳动量在加工过程中采用了同一基准的方法来保证位置度,并且在最后加工时工艺保证。
小安装孔的位置精度由合格钻具来保证。
热处理的要求对工艺路线的设计有较大的影响。
因此,在设计工艺路线时,要合理安排其位置。
由于1&13加工时塑性较大,易产生粘到和切屑瘤,故在焊接后进行热处理,使工件材料的硬度保持在88159—200,同时消除焊接过程中产生的焊接应了。
该零件的表面处理工序为镀铬和涂滑石粉。
表面处理工序一般安排在加工工序后面进行。
在该零件的加工工序中,表面处理工序位于后面的精加工阶段。
无损探伤是检验零件表面缺陷的一种有效方法。
该零件的无损探伤中采用的是磁力探伤。
磁力探伤主要是检验零件表面或近表面〔1一2皿)的缺陷的一种方法。
其原理是将一磁性材料制成工件防如磁场中,在磁场作用下即被磁化,磁力线通过不同截面的铁磁材料时,其密度发生变化(铁的金属导磁力比其他杂志强得多),当工件表面附近有裂纹,气孔,夹渣时,他们就阻碍磁力线的通过,使磁力线发生弯曲。
当缺陷在表面附近时,磁力线就有一部分绕过缺陷,暴露在空气中,就产生漏磁现象。
因此,就可以通过观察磁力线来检测零件的缺陷。
磁力探伤检验的方法步骤:
八.零件通磁8零件表面上附有磁粉(:
检査零件表面0退磁2清晰零件〃力^
磁力探伤的优缺点:
灵敏度高、速度快、能直观地检査缺陷、设备简单、但非磁性材料不能用,不能发现内部缺陷,不能定出深度,零件表面粗糙度化&1.6以上。
由于辅助工序中有磁力探伤,故磁力探伤工序安排可按照辅助工序的安排方法来进行,他们一般被安排在精加工阶段。
在该零件的加工过程中,磁力探伤被安排在半精加工后,重要表面的精加工前。
由于磁力探伤要求工件表面干净,故在磁力探伤前安排了洗涤工序。
另外在该零件加工中还有密封性检验和涂色检验,密封性检验主要安排在粗加工阶段。
在该零件的加工过程中,它被安排在工序0的焊接工序中,主要采用煤油检验焊缝的密封性。
而涂色主要用于检验精加工阶段的缺陷。
在该零件的加工过程中,此工序被安排在检验安装边的密接情况。
考虑到以上几个方面,对于轴承的径向配合面的加工方法可列为:
细车^磨削一洗涤一磁力探伤一镀铬一精磨,封严表面的加工方法可列为:
细车一车螺旋槽一洗涤一磁力探伤一一涂滑石层一精车,在这两个重要表面精加工前,都安排了磁力探伤工序,由于磁力探伤前表面需要洗涤,故在磁力探伤前安排了洗涤工序,并通过磁力探伤来保证加工质量,安装边的加工方法可列为:
细车一磨削一一研磨,并在研磨后用涂色检验。
1.2工艺规程设计
1.2.1工艺规程的制定
为确定正确完整的工艺路线,下面从几种方案中比找出一种最佳方案:
表1.1工艺路线方案一
工序号
工序名称
设备
0
焊接
5
车小端面与孔
普通车床
10
车端面与内孔
普通车床
15
车定位面
普通车床
20
钻孔
摇壁钻床
25
钳工打磨
钳工台
30
铣外形
立式铣床
35
铣6个凹槽
立式铣床
40
钳工打磨
钳工台
45
铰孔
摇壁钻床
50
研磨安装边
钳工台
55
车内孔
普通车床
60
锪倒角
钳工台
65
磨内孔
内圆磨床
70
车外圆与端面
普通车床
75
车卡圈槽
普通车床
80
钳工打磨
钳工台
85
洗涤
90
磁力探伤
磁力探伤机
95
洗涤
100
中间检验
检验台
105
镀铬
110
精磨内孔与端面
内圆磨床
115
车螺旋槽
普通车床
120
磨内孔与倒角
内圆磨床
125
磨外圆与端面
外圆磨床
130
洗涤
工序号
工序名称
设备
135
磁力探伤
磁力探伤机
140
洗涤
145
中间检验
检验台
150
涂滑石粉
155
车内孔
普通车床
160
车滑石表面
普通车床
165
锪孔
摇壁钻床
170
钳工打磨
钳工台
175
修磨安装边
祷铁平台
180
最终检验
表1.2工艺路线方案二
工序号
工序名称
设备
0
焊接
5
车小端面与孔
普通车床
10
车端面与内孔
普通车床
15
车定位面
普通车床
20
钻孔
摇壁钻床
25
钳工打磨
钳工台
30
铣外形
立式铢床
35
铣6个凹槽
立式铣床
40
钳工打磨
钳工台
45
铰孔
摇壁钻床
50
研磨安装边
钳工台
55
车内孔
普通车床
60
锪倒角
钳工台
65
磨内孔
内圆磨床
70
钳工打磨
钳工台
80
洗涤
85
磁力探伤
磁力探伤机
90
洗涤
95
中间检验
检验台
100
镀铬
105
精磨内孔与端面
内圆磨床
110
车螺旋槽
普通车床
115
磨内孔与倒角
内圆磨床
120
车外圆与端面
普通车床
125
磨外圆与端面
外圆磨床
130
洗涤
135
磁力探伤
磁力探伤机
140
洗涤
145
中间检验
检验台
150
涂滑石粉
155
车内孔
普通车床
160
车滑石表面
普通车床
165
锪孔
摇壁钻床
170
钳工打磨
钳工台
175
修磨安装边
铸铁平台
180
最终检验
通过以上两种方案的比较不难看出方案一是将方案二中的精加工家段的细车重
新安排到细加工阶段,在方案二中工序120为车外圆和端面,也就是车加工过程中的主要定位基准,由于工序105为精磨内孔与端面,加工此部分时采用的定位基准就是外圆与端面,故在此工序前的工序50中进行了研磨安装边工序。
它主要实际为后面的加工确定精基准。
如果把此工序后再安排一个细车加工工序,就造成了定位基准不够精确。
如果把此工序安排在研磨安装边之前进行,那么就违背了原始基准选择原则:
当一个表面参与保证几个工序尺寸时,它应保证公差小的饿工序尺寸,而间接保证公差大的设计尺寸。
由于安装边同时参与保证尺寸23.2+91和32:
?
24,故需直接保证尺寸3.2:
^,而它的设计基准是大安装边,并非小安装边,故需通过间接保证23.2+01后确定大安装边,才能保证设计尺寸3.2:
^,所以将车外圆和端面工序安排在精磨工序之后进行,以保证加工质量。
因此,选择方案一。
1.2.1.1加工方法的选择
零件各表面加工方法的选择,不但影响加工质量,而且也影响生产率和制造成本。
所以,在选择加工方法时,必须先了解加工方法的过程、工艺特点和应用范围。
在设计工艺路线时,首先要考虑选择各表面的加工方法。
各个表面由于精度要求,一般均不用一种方法、一次加工达到要求。
对于主要表面,往往需要经过几次加工,由粗至精逐步达到要求。
加工同一类的表面,由于具体条件不同,可以有很多不同的加工方法。
而影响表面加工方法选择的因素是:
表面形状、尺寸、精度、粗糙度、以及零件的整体构形、重量、材料、热处理、产量和生产条件也是影响的基本因素,现分述如下:
①表面的形状和尺寸
工件表面的形状应与所选择加工方法的成形特性相适应,如安装孔就可通过钻、铰来达到加工要求,但由于精度要求较低,故使用钻削就能达到加工要求。
②表面的精度和粗糙度
任何一种加工方法在正常的生产条件下所能达到的精度叫经济加工精度。
工件表
面加工方法的选择必须与经济加工精度相适应。
例如I丁6,粗糙度为II&0.8的内圆表面就可用精磨的方法;若1了10,粗糙度为II&1.6的外圆表面可用细车的方法。
工件的材料与热处理,
工件材料及热处理硬度对加工行的影响很大。
例如硬度很低,韧性很大的材料就不能使用磨削加工,该零件经热处理后的切削加工性有了很大的改善,可以使用金属刀具切削及磨削等各种方法。
工件的整体构形与重量
某些工件表面不能只从表面本身特性来考虑加工方法的选择,工件的尺寸和重量对加工方法的选择也有一定的影响。
当尺寸和重量很大时,常采用自制设备进行加工,由于工件重量不是很大,故可让其做高速运动。
―
产量和生产类型
选择加工方法时,不但要保证质量,还要考虑生产率和经济性。
一般均采用高效先进的加工方法。
在单件小批生产中,大多数草用通用社别和常规方法加工。
由于此工件属于大批量生产,所以应尽量采用高效先进的加工方法,同时也要注意充分利用现有的工艺设备。
现场的生产条件
选择加工方法,应基于生产设备,在充分利用现有设备的同时,应对对现有设备进行技术改造,以促进生产的发展。
基于上面的分析,加工方法的原则可归结为以下两点:
一\
根据表面的精度和粗糙度以及形状来确定主要表面的加工方法,然后在满足加工余量的条件下,选择最后的加工方法,再依次选定最后加工以前的一系列准备工序的加工方法。
次要表面的加工方法应尽量与主要表面的方法一致,同时应考虑选定方法能否满足技术条件要求。
〔0工艺路线按工序性质不同,一般可划分为几个加工阶段即粗加工阶段、细加工阶段、精加工阶段、超精加工及强化加工阶段。
粗加工阶段:
主要是去除加工表面的大部分余量,并加工出后续工序用的主要定位基准。
因此,切削力、切削热、夹紧力都比较大,从而导致加工精度不高〔I丁12
左右,化^0—^^!
!
!
!
!
!
)。
在这个阶段中,主要问题是如何提高生产率。
细加工阶段:
这个阶段的任务是达到一般的技术要求,即各次要表面达到最终要
求并为主要表面的加工做准备。
本阶段的特点是加工余量小,加工精度有所提高〔I丁9―11,II&6.3—1.6匪)。
精加工阶段:
主要任务是达到零件的全部技术要求〔主要是保证主要表面的加工质量)。
其特点是加工余量小,加工精度高。
这个阶段的主要问题是如何保证质量问题。
超精加工及强化加工阶段:
当零件上有要求特别高的表面时,需要在精加工阶段之后再用精密磨削、金刚石车削、金刚镗、研磨、衍磨、抛光或无屑加工等方法达到图纸规定的精度要求。
有时是为了提高零件使用寿命而只要求强化表面的加工。
(!
)划分加工阶段时应注意的问题
分阶段是就加工的整个过程而言,不能以某一表面的加工或某一工序的性质来判断。
如定位基准表面,即使在粗加工阶段,也应达到较高的精度。
精度要求低的小孔,为避免过多的尺寸换算,通常放在细加工或精加工阶段钻削。
加工阶段划分应灵活掌握,大批量生产应划分得细些,单件、小批量生产就不一定
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