毕业设计论文发动机中介轴承衬套工艺规程及工装设计.doc
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1、 机械设计制造及其自动化 专业(本科)毕业设计题目:发动机中介轴承衬套工艺规程及工装设计姓名 学号:专业 机械设计制造及其自动化 指导老师 试点单位 日期年 机械设计制造及其自动化专业(本科)毕业设计任务书学生姓名: 学号:办学单位: 指导教师: 职称:下发日期: 设计题目:发动机中介轴承衬套工艺规程及工装设计课题研究的内容:本设计说明为某型机发动机中介轴承衬套设计说明,主要是工艺及工装设计说明,另外还包括零件毛坯设计说明,零件功用说明等。课题预期达到的目标(主要技术参数)及要求:目标:针对中介轴承衬套的特性,充分考虑高效率、经济性以及保证生产质量要求,确定其工艺过程及钻孔夹具。要求:通过设计
2、提高基本技能和专业技能,培养自学能力、综合应用能力、独立工作能力及开发创新能力。课题研究的实验条件:在加工中要注意考虑加工变形问题对零件质量的影响,满足设计图上所要求的技术条件、形状和位置精度等,还要考虑因铣槽引起的变形问题。在Z518立式钻床上钻孔。主要参考资料:1、赵如福.金属机械加工工艺手册.上海科学技术出版社.19962、张耀晨.机械加工工艺设计手册.北京航空工业出版社.19873、航空工业装备设计手册.通用部分.国防工业出版社.19784、航空工业装备设计手册.夹具设计.国防工业出版社.19785、第三机械工业部标准.机床夹具.北京国防工业出版社.19936、杨黎明.机床夹具设计手册
3、.国防工业出版社.19967、泵和压缩机.石油工业出版社8、徐绳武.柱塞液压泵机.机械工业出版社毕业设计进度计划:1、期限:自2009年2月17日起至2009年5月10日2、具体进度安排:年 月 日具体完成内容分析绘制零件图绘制毛坯图设计工艺路线及编制工艺规程设计工艺装备编写说明书(一稿论文)论文二稿论文三稿论文定稿交稿摘 要本设计说明为某型机发动机中介轴承衬套设计说明,主要是工艺及工装设计说明,另外还包括零件毛坯设计说明,零件功用说明等。零件材料选用38CrMoAlA超高强度钢。零件毛坯为自由锻件。因零件的构件复杂,性能要求较高,加之材料特殊,因为对零件的工艺要求很严格。工艺规程的设计和说明
4、包括多方面的内容。最主要的有零件的主要表面及重要技术条件的保证方法;各表面加工方法的选取;工艺基准的选择;特殊工序和辅助工序位置的安排;工装设计为零件上6孔的钻具设计,包括夹紧、定位方案的选择,夹紧机构和定位元件的设计及误差分析。关键词: 工艺规程 夹具1AbstractThis is the design illustration of the medium bearing junk ring in turbojet*including the illustration of the blank the function, the process planning and design of
5、 jig, etu .The ultrahigh and strong steel-38CrMoAlA is chosen as the material of part. The blank is die forging part. since the structure is complex, the performance requirement is good and the material is special, the technological requirements must be rigid. The design of manufacturing process pla
6、nning for the medium bearing junk ring includes the important technological of machining method and technological data use on each surface, the arrange of special process and assistant process, etc. The design of jig is drilling-model used in cutting the hole 6 and milling grooves. It includes the s
7、election of the grip and the fix scheme, the design of the grip and fix parts, the analysis of the tolerance.keywords: design of drilling jig manufacturing process planning前 言本次毕业设计题目是某型机发动机中介轴承衬套工艺规程及工艺设计。中介轴承衬套属于发动机组中连接部分的一重要部件。具有结构复杂、性能要求较高、材料特殊、工艺要求严格等特点,本文针对中介轴承衬套的这些特性,充分考虑高效率、经济性以及保证生产质量这些要求,将
8、通过详细的零件工艺分析,就中介轴承衬套的材料选择、工艺路线的制定等多方面进行细致的分析,通过方案论证,采用最适宜的方案,以确定其工艺过程。本文还就其钻孔的工序进行专用夹具设计,通过分析确定设计方案,然后详细分析夹具构造特点及原理、夹紧机构、分度装置以及误差分析,最后将本次工艺及工装设计进行经济性分析。本次设计是在指导老师的指导以及同学的帮助下完成的,在此对他们谨表示衷心的感谢!目 录一、中介轴承衬套工艺设计说明1(一)零件分析1(二)毛坯设计论述4(三)工艺规程设计的论述说明及计算5二、钻具设计28(一)设计方案28(二)总体结构28(三)构造说明29(四)夹具误差分析31致谢词33参考文献3
9、4发动机中介轴承衬套工艺规程及工装设计 分校: 年级: 专业:机械设计制造 本科作者: 1.中介轴承衬套工艺设计说明1.1零件分析1.1.1零件的工作状态、工作条件中介轴承衬套是装配在低压压气机轴上的。它主要与轴承及其它零件相配合,其本身与压轴一起高速旋转,转速为1150转/分,它的工作温度为100200。它的作用主要是保护压气机轴,减少磨损。由于该零件的工作条件所要求,中介轴承衬套的材料应选择磨擦系数小、磨损小的耐磨材料,并且应具有高的硬度及耐高温、抗氧化性。1.1.2零件的结构分析中介轴承衬套的构形较为复杂,属于薄壁件,刚度差,精度要求高,在加工中要注意考虑加工变形问题对零件质量的影响。为
10、了减少加工中的变形,零件在加工中分粗、细、精三个阶段加工,并且采用互为基准的定位方法,以满足设计图上所要求的技术条件、形状和位置精度等。零件的两端各有23和16个槽,并且在圆周方向有6个孔,零件两端对这些孔有位置要求,并且它们本身都有位置要求。在铣削加工中,由于铣削力较大而且零件的壁较薄,将引起零件的变形,这样就要考虑因铣槽引起的变形问题。1.1.3零件技术条件分析由零件图可见,零件的主要设计基准是小端端面,小端铣出23个槽,与轴承相配合处渗氮深度严格控制在0.20.5。1.1.3.1表面精度中介轴承衬套与轴承配合的表面公差为js6(0.011),外圆柱面由于与轴承配合,因此要求圆柱度允差不大
11、于0.004mm,圆柱度误差将影响它与轴承的配合精度,误差大将增加磨损,所以应控制圆柱度误差。1.1.3.2表面间的位置精度内孔T处与面对外径基准和端面跳动为0.05,这一要求是为了保证轴承端面与衬套有良好的接触。内孔端面对基准轴线的跳动为0.02,这一要求主要是为了保证端面与轴良好的接触。为了保证接触精度,技术条件要求对T着色检查至87.6,密接度不小于70%,小端螺纹外径表面对轴线和基准面的跳动允差为0.05mm,表面P、L、B对轴线和基准的跳动允差为0.05mm,它们位置公差的要求主要是为了保证螺纹能顺利旋接,零件的圆周上有6个孔,孔的作用是保证零件在轴上的角向位置,孔的本身直径尺寸精度
12、由刀具保证,6个孔的位置公差为1mm,由钻具保证。零件大端有16个槽,小端有23个槽,作用是连接螺母,使螺母随轴一起旋转,两端面的槽对孔都有位置要求,这在铣削时应给予考虑(角向位置),槽本身的尺寸公差由铣刀保证,槽与槽之间的位置精度由铣具保证。1.1.3.3中介轴承衬套其余特殊条件为了增加抗磨能力,技术条件中提出表面渗氮,表面B、F、D和渗氮深度为0.20.5,允许表面F渗氮深度0.5,渗氮表面硬度HR15N88,非渗氮区硬度d=3.33.6,渗氮不但提高了表面硬度和耐磨性,而且提高了搞腐蚀性和抗氧化性。技术条件中要求类检验,磁力探伤检查,并要求热处理后的硬度d=3.33.6。1.1.4零件的
13、材料分析由于零件工作状态、工作条件的要求,零件的材料必须具有综合的机械性能,耐磨、耐热、耐氧化、耐腐蚀等,38CrMoAlA为高级氧化钢,主要用于高耐磨性,高疲劳强度和相当大的强度,热处理后尺寸精确的氧化零件或各种受冲击负荷不大且耐磨性高的氮化零件。因此,中介轴承衬套的材料我们选择38CrMoAlA,其各化学成分含量如下:(%)CSiCrAlMoMnPS0.350.420.20.451.351.650.71.100.150.250.30.60.0350.03它属于中淬透性合金调质钢,其中含有Cr、Mo、Al等合金元素,元素Cr加入钢中能显著改善钢的抗氧化性,增加钢的抗腐蚀能力,并能显著增加钢的
14、淬透性。元素Al与氧、氮有很大的亲和力,用作炼钢时的脱氧定氮剂,并且细化晶粒,提高钢的抗氧化性,改善钢的电磁性等,提高渗氮钢的耐磨性和疲劳强度等,元素Mo的加入,可以提高剩磁和矫顽力,提高在某些介质中的抗蚀性与防止点蚀倾向,由于这些元素与氮形成颗粒很小的硬度很高的氮化物,均布在钢的基体中,对提高氮化层的性能起决定作用。氮化的目的是为了增加表面硬度、耐磨性和疲劳强度(实现这两个目的为强化渗氮)及抗蚀能力(抗蚀渗氮),38CrMoAlA是目前专用于渗氮的钢种,属强化渗氮。渗氮可显著提高钢的疲劳强度,经常可提高2532%,工件氮化后,不再需要淬火便具有很高的表面硬度及耐磨性,且具有高的热硬性,在60
15、0时,硬度仍有HV850870。1.1.5材料的切削性能分析中淬透性合金调质钢热处理机械性能淬火()回火()屈服极限(MPa)抗拉强度b(MPa)伸长率/收缩率s(%)端面收缩率(%)冲击韧性ak(J/cm2)硬度HB940水或油冷640水或油冷850100014509022938CrMoAlA机械性能分析此零件毛坯供应状态:d=3.33.6是自由锻件,由于这种材料在加工中切削力较大,散热情况不好,刀具易磨损,较难断屑,加上零件本身构造属于薄壁件,所以加工时应避免切削力过大而引起的变形。因此,加工时切削用量要小,刀具的前角、后角应适当大一些,刀具材料选用硬质合金,以便刀具具有较高的高温强度、硬
16、度和耐磨性,为了改善散热情况,加工中采用外加冷却液。1.1.6材料质量的检验为保证材料质量的检验(类检验)热处理强化零件的检验类别分为四类:检验类别零件特征硬度检验机械性能检验高负荷零件100%100%检验从工件上切下来的试棒(片),允许在热处理前切割试棒,但需同工件一起进行热处理中等负荷零件100%小型工件每热处理炉检验同一熔炉批的12个工件或试验,大型工件每熔炼炉批检验12个工件或试样小负荷零件100%不检验轻负荷零件及棒料每批工件抽10%检验硬度,如不合格,则100%检验不检验注:对38CrMoAlA钢制工件,每熔炉批需抽一件检查金相显微组织化学热处理零件的检验类别:检验类别零件特征硬度
17、检验渗入层深度及显微组织检验CN承受大压力及磨擦的高动力负荷零件100%检验渗层表面的硬度,金部表面都处理者,每热处理炉需抽一个工件,检验中心硬度(抽检数目不应少于同炉总数的1%)每热处理炉批用一个工件或试样检验渗层深度及显微组织,当用两个坩埚时,每个坩埚内取一件检验CN承受小压力及磨擦较低负荷零件100%检验渗层表面硬度,10%检验非渗碳或氰化表面硬度,2%检验非氮化表面硬度,全部表面处理者,抽1%检验工件的中心硬度注:表中C表示渗碳或氰化,N表示氮化1.2毛坯设计论述1.2.1确定毛坯种类毛坯种类的选择通常是从材料、尺寸、零件构形、毛坯精度、批量和生产率、工厂现有加工毛坯的设备这五个方面去
18、考虑。它是选择毛坯所需考虑的第一个问题,一般是根据零件的工作情况及在工作中所起的作用来选择毛坯的材料,根据中介轴承衬套在工作中的作用及要求来选用材料,耐磨、耐腐蚀、耐高温、耐疲劳等,所选材料为38CrMoAlA。零件的重量较小,并且零件的构形较为复杂,但根据零件图所示,零件的毛坯可设计为一筒形,选用自由锻即能达到要求,且成本较低。中介轴承衬套为小批量生产,选取自由锻件比较合适,毛坯的精度由工人的操作技术水平所决定。批量和产率:中介轴承衬套为小批量生产。采用自由锻件进行成批生产比较经济,就单个毛坯来说,它的生产率并不高,且精度不如模锻高,但若用模锻,则要进行模型设计,从模型制造到毛坯生产,准备时
19、间长,加长了整个生产过程,所以模锻更适用于大批量生产。从经济角度考虑,表面看来,自由锻没有模锻精度高,且自由锻比模锻浪费材料大,但为了使毛坯从模子里顺利取出,模锻要设计拔模斜度,综合分析,模锻的余量较自由锻要大,且零件的精度较高,不易模锻,因此,毛坯我们采用自由锻件。工厂现有设备从现有生产设备看,我们选取毛坯种类为自由锻件。1.2.2毛坯的工艺要求:零件图中规定毛坯要进行类检验,类检验是对硬度进行100%检验,对机械性能进行抽样检验,毛坯要求的热处理为退火,退火温度为73010,保温3.54小时,热处理后硬度为d=3.33.6,圆角为R4.1。1.2.3毛坯的余量和公差1.2.3.1余量的确定
20、毛坯余量的确定是根据机械加工去除余量,从后依次往前推,同时,也考虑毛坯制造过程中存在的氧化皮,表面裂纹、杂质等各种缺陷,而且也根据工人的技术操作水平,定外径单边余量为a=5mm,内径单边余量a=5mm,长度单边余量b=5mm。1.2.3.2公差的确定毛坯精度的确定主要根据工人们的操作水平,同时也考虑所给的毛坯余量,余量不应过大,避免粗加工余量过大。1.3工艺规程设计的论述说明及计算1.3.1工艺的总体分析1.3.1.1基准的选择方案基准的选择,主要是定位误差小,加工误差小,以满足零件的精度要求。在粗加工中,主要采用互为基准法,互为定位基准进行加工,余量均匀,提高主要基准的精度,由于在精加工阶段
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