，实现文明生产，使所设计的工装更符合人机工程学原理，以提高生产效率，又能降低加工成本，对夹具提出高效自动化的要求，以便获得良好的经济效益。.模块化通过采用模块化设计，可以提高设计效率，缩短设计周期。.现代制造业对夹具设计的基本要求.稳定地保证工件的加工精度.提高机械制造行业的劳动生产率.结构简单有良好的结构工艺性并且操作简便能改善劳动条件.应能降低产品的制造成本.项目提出的背景及研究的内容涡轮盘是航空发动机如图的重要零件,它与相应的轴叶片相互连接而组成发动机中的转子组件。涡扇发动机的外函推力完全来自于它高速旋转所产生的推力。处于高速高温的工作环境下，是关键复杂构件，其机械加工特点表现为榫槽形状结构复杂，加工精度要求高空间角度复杂等。它的设计工艺和制造水平决定了航空发动机的经济性安全可靠性维修周期寿命等性能指标。图航空发动机现在涡轮盘材质多采用，属镍基合金，含量大于，加工硬化严重，切削加工性非常差。机械加工难度大，在整个涡轮机加工中也是个难点。而在整个涡轮盘的机械加工中，工作量最大难度最高的是轮盘榫槽加工。因此本文主要是围绕在拉削涡轮盘榫槽这工序过程中所使用的专用夹具为中心，研究了拉削涡轮盘榫槽的卧式拉床夹具的结构设计调整和使用。.项目研究的方法预期结果及意义该夹具主要用于拉削航空发动机涡轮盘上的榫槽，榫槽本身精度主要由拉刀设计制造精度和拉削方法保证榫槽的相对精度，如榫槽至中心控制尺寸榫槽均布误差等就主要由该夹具来保证。因此在确定该夹具的设计方案时，首先对工序图进行分析，了解本工序需要保证的尺寸精度和位置精度。为了使所设计的夹具能够保证零件所要求的精度，必须对涡轮盘进行精确地定位和准确地分度。为了能够减轻劳动强度，提高劳动生产率，尽量缩短本工序的辅助时间，动力系统采用液压装置。此液压分度夹具与移动安装座的定位是靠移动安装座上的两个定位销，通过四个螺栓连接固定。零件安装到分度夹具上，用螺栓压紧将拉刀按顺序放入拉刀盒中，拉刀盒通过刀柄与拉床主轴连接。通过采用合理的定位装置和分度机构，该夹具应该能够保证零件要求的尺寸和位置精度。涡轮盘是航空发动机上个十分重要的零件，然而在整个涡轮盘的机械加工过程中，精度要求最高，难度最大就是涡轮盘上的榫槽的加工这工序，因为榫槽必须要和叶片上的榫头相配合。它们之间的配合精度要求也是很高的。综以上分析，本道工序所要加工的涡轮盘榫槽对于整个发动机的质量和性能都有着十分重要的影响，所以本工序所专用的夹具的设计制造有着十分重要的意义。第二章涡轮盘件榫槽的加工特点及工艺装备.涡轮盘榫槽加工工艺的分析涡轮盘榫槽加工工序图的分析涡轮盘是航空发动机上的典型的盘类零件，属于盘类件，在本道工序中主要的加工表面是形状为枞树形的榫槽面，榫槽是用于安装叶片的，较为复杂。数量为个，均布于的圆周，均布累积误差不大于.。榫槽的宽度尺寸榫槽工作面至距涡轮盘中心的距离误差均在.以内，榫槽表面粗糙度要求.以上图。图涡轮盘零件工序图零件毛坯种类特点由于涡轮盘处于高速高温的工作环境，对毛坯的材料也有特殊的要求，现在国内外常采用镍基合金，此涡轮盘的毛坯所用的材料是,相当于,用这种合金粉末热等静压制成型，为了提高涡轮盘的疲劳强度，采用了在热等静压预成形后再等温锻造的技术。用这种材料和锻造技术成型的涡轮盘毛坯具有很高的强度和抗疲劳性能，并且材料的拉削性能比较好，最佳的拉削速度大概在.。涡论盘的加工工艺路线分析涡轮盘的加工工序如下表表零件工艺路线表序号工序内容定位基准所用设备锻造毛坯正火车端面打中心孔外圆柱面卧式车床粗车各外圆倒角端面中心孔数控车床钻.孔.圆柱面立式钻床精车外圆轮盘端面中心孔数控车床滚花键中心孔滚齿机铣削枞树形槽端面中心孔万能回转头升降台铣床拉削枞树形槽.圆柱面及面卧式拉床磷化处理检验.周向榫槽常用精密车床专用夹具专用刀杆成型刀片进行加工，而各种形状复杂的周向榫槽常用铣床铣削和拉床拉削来加工，由于枞树型榫槽结构不规则，形状复杂，而且表面粗糙度要求在.以上,若采用铣削加工，必须通过粗铣半精铣精铣三道工艺，才有可能使榫槽达到要求的表面粗糙度，并且劳动强度大效率低，加工精度难以保证，所以现在生产中已经很少采用了，拉削是种高效率的金属切削工艺，用于加工多种形状的内外表面，以及具有旋转运动的螺旋槽等。加工质量特点精度较高，可以达到.,表面粗糙度可达到.。尺寸致性好。特别适合加工精度高表面质量好的成批和大量生产的零件。现已广泛用于航空发动机叶片榫头涡轮盘压气机盘等部件的加工，但必须配以专用的刀具量具及其它辅具。.拉削方法及工艺装备的分析与选取拉削方法拉削按拉削速度分成两种低速拉削和高速拉削。目前在航空零件上已愈来愈多采用高速拉削，主要是由于以下几个方面的原因在相同条件下，高速拉削的零件表面质量优于低速拉削的表面质量。有的材料如不锈钢等用低速拉削无法保证其表面质量，必须采用高速拉削。高速拉削所用的拉床，其结构刚性好，滑枕行程长，选用拉削速度范围广，冷却润滑效果好。这样，不仅提高了生产率，而且大大降低了生产成本。高速拉削的拉刀大都采用超硬型高速钢，如钼钴和钨钴类高速钢能在高温高压及高速下长期工作。这样有利于实现拉削自动化，除了单机拉削自动化外，还可将单机传送带单机连成拉削自动线。高速拉削,般是指拉削速度高于的拉削。由于在提高加工表面质量延长拉刀寿命等方面比低速拉削具有明显的优越性，因此现代拉削中多采用高速拉削。但是对于不同的零件材料，或即使相同的材料热处理工艺不同，也会影响拉削速度。实际生产中是通过试拉来确定具体零件材料高速拉削的速度。在较低的速度下拉削，拉削的表面质量还比较好，拉削速度不断提高，到定速度后，拉削表面质量下降，甚至出现鳞刺，继续提高速度，拉削表面质量开始好转，到定速度下，拉削面质量达到最佳，这时的速度就是这种材料的高速拉削速度。高速拉削般可以提高盘类件的表面质量和生产率，但对于些难加工材料的零件，只有在低速拉削时方能后的最佳拉削质量。如此涡轮盘的毛坯所用的材料是,相当于，这种材料的最佳的拉削速度大概在.。工艺装备拉削加工涡轮盘所用的工艺装备主要是有拉床拉刀量具等，涡轮盘上的榫槽自身的精度主要由合理的拉刀设计制造精度和正确的拉削方法来保证榫槽的相对精度，如榫槽至中心控制尺寸榫槽均布误差榫槽中心对称等，主要依靠夹具保证。.拉床考虑到现有的已知条件和前面所分析的该材料的涡轮盘的榫槽的最佳拉削速度情况，选用普通卧式拉床类似图。这种拉床主要用于拉削花键孔平面和形状复杂的成型面等，生产效率高，适用于大量生产及成批生产。该机床采用液压传动，工作平稳，能无级调速，并有超负荷保险装置。机床具有自动循环半自动循环和两种分段循环等四种工作循环，主要动作可单独点动调整，能满足各种生产场合的需要。机床由个总按钮站操纵，操作方便。图的性能参数额定拉力吨最大拉力吨主溜板行程长度接送刀机构最大行程长度护送刀最大行程长度主溜板工作行程速度.主溜板返回行程速度主传动用径向柱塞油泵流量升分最大工作压力主传动电机功率千瓦主传动电机转速转机床的外形尺寸长宽高.拉刀加工涡轮盘榫槽的拉刀为专用拉刀，拉床所用拉刀为分段组合形式，根据被拉削榫槽型面的要求，采用分段组合形式，共分段。由每段拉刀分别担负定的切削部分和切削量如图。这些功能不同，长短不的分段拉刀将被分为三组，分别定位夹紧在拉刀盒子内，成为完整的组合拉刀。图拉削榫槽的拉削余量分配图由于轮盘材质是，加工性差，而且轮盘精度要求高，硬质合金刀具虽然在硬度耐磨性和切削用量等方面优于高速钢，但其缺点很突出不能承受较大的冲击力，强度低，只是高速钢的三分之，热处理困难整体硬质合金刀具制造困难，可加工性差，型线的铲磨必须用金刚石砂轮。普通高速钢由于在强度硬度等方面性能指数低，不能采用，而粉末冶金高速钢如，虽然韧性硬度和可磨削性优于其它高速钢，但价格偏高，因此，也不采用。通过比较分析，拉刀材质通常选用钴高速钢。有较高的淬透性，热处理后硬度可以达到，在加工中当温度提高至时具有很高的红硬性，并具有很高的耐磨性，很高的强度及良好的工艺性能，缺点韧性较差脱碳敏感性强，但是就综合性能而言，现在榫槽拉刀材质通常都选择。.量具为检验拉刀拉出的枞树形榫槽的尺寸精度，采用直径为.的标准量棒。拉削是大切削刃面，多齿强力切削过程，会产生大量切削热。加之切削过程中，加工面被进出口处得刀齿包容，切削热不易被冷却液带走，故要求用大流量大热容量的冷却润滑液进行强制冷却，以降低切削时的温升。第三章涡轮盘分度夹具的结构设计.定位原理和定位机构.定位原理工件在夹具中的定位就是要确定工件与夹具定位元件的相对位置，并通过导向元件和对刀元件来保证工件与刀具之间的相对位置，从而满足加工精度的要求。对单个工件而言，就是工件准确地占据由定位元件所规定的位置。要实现定位，必须将工件的有关表面靠近在夹具的定位元件上，工件的定位和用于定位的表面有很大的关系这些表面就是工件的定位基准，基准就是零件上的点线面，这些点线面是用来确定零件上的其他的点线面的。工件在没有采取定位措施以前，它在夹具中的位置是任意的，即对个工件来说它的位置是不确定的，而对批工件来说它们的位置是变动的。工件空间位置的这种不确定性可用自由度来描述，把工件看成直角坐标系中的个刚体，在没有采取定位措施前，它有六个自由度，即沿轴的三个移动自由度和绕轴的三个转动自由度，如图所示。图零件的六个自由度要使工件沿方向上有确定的位置，就必须限制它沿这个方向上的自由度，夹具中，限制工件自由度用定位支承点来实现，个定位支承点限制个自由度，通常用夹具上按定要求布置的六个定位支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，即六点定位原理。但是在工件实际定位时，所限制的自由度数少于按工序加工要求应予以限制的自由度数，则工件定位不足称为欠定位，欠定位往往会造成工件定位不确定定位元件变形和工件装夹不好。如果几个定位支承点重复限制同个或几个自由度，称为过定位，对于形状精度和位置精度很低的毛坯表面作为定位基准时，是不允许出现过定位的，这样会造成工件定位时的位置不确定。但是对于已加工过的工件表面或精度高的毛坯表面作为定位基准时，为了提高零件的稳定性和刚度，可以使用过定位。.定位装置定位装置的作用是确定工件在夹具中的位置。定位元件通常采用平面圆柱面锥面等来实现工件的定位。工件定位时，只要将工件上定位基准与夹具上的定位表面互相接触，就可获得正确的位置，不需要任何的调整与找正。.定位基准的选取以及定位误差的分析定位基准的选择和定位装置的设计涡轮盘工艺尺寸图，根据选择定位基准的基准重合原则和所选基准应保证定位稳定便于夹紧的条件，选择涡轮盘面和轴作为定位基准。面和轴的自身尺寸公差.和.形状公差以及它们与涡轮盘原始基准和的形位公差要求都很严，所以由于基准不重合引起定基误差也相对很小。由于所要加工的涡轮盘的榫槽均不于的圆周，故采用定位环与面接触，大平面三点定位，限制了轴上的移动轴上的转动共三个自由度，短定位套与秃台的面配合，来限制和轴方向上的移动,共限制了五个自由度，属于不完全定位。定位误差的分析和计算使用夹具时，造成表面位置的加工误差的因素可以归纳为以下三个方面与工件在夹具中装夹有关的加工误差，称为工件装夹误差，其中包括工件在夹具中由于定位不准确所造成的加工误差即定位误差，以及在工件夹紧时由于工件和夹具变形所造成的加工误差夹紧误差。与夹具相对刀具及切削成行运动和夹具变形所造成的加工误差，称为夹具的对订误差，其中包括夹具相对刀具位置有关的加工误差,就是对刀误差，和夹具相对成形位置有关的加工误差夹具位置误差。与加工过程有关的加工误差，称为过程误差。其中包括工艺系统的受力变形热变形及磨损等因素所造成的加工误差。为了得到合格零件，必须使上述各项误差之和等于或小于规定零件的工序尺寸公差，即