摘 要涡轮盘是航空发动机上十分重要的零件，它的精度高、机械加工难度大，处在高速、高温的环境下工作，是关键复杂构件，在整个涡轮机加工中也是一个难点。而在涡轮盘机械加工中，工作量最大、难度最高的是涡轮盘榫槽加工。涡轮盘榫槽夹具可以保证加工精度高，提高加工效率。因此夹具设计是榫槽加工中的一个重要环节。本文通过对涡轮盘榫槽类型结构、加工工艺、夹具设计及使用情况的分析，阐述了定位基准的选择，压紧方式的确定，正确的复杂空间尺寸及角度计算和高精度的分度机构设计的过程，完成了涡轮盘榫槽重要夹具工装的设计，提出了针对整体工艺装备提高榫槽表面粗糙度的解决方法。关键词： 涡轮盘榫槽 空间角度计算 步伐式双销联动分度装置 26 AbstractThe turbine disk is on the aircraft engine the extremely important components, for its high precision, the hard machine-finishing, under the high speed high temperature environment works, is the key complex component, in the entire turbine processing also is a difficult point. Moreover in the turbine disk machine-finishing, the turbine disk trough processing is what the work load is biggest, the difficulty is highest. The turbine disk trough fixture may guarantee the processing precision is high, enhances the processing efficiency. Therefore the fixture design in trough processing is an important link. This article through to analysis the turbine disk trough type structure, the processing craft, the fixture design and the service condition, elaborated the localization datum choice, contracts the way the determination, the correct complex spatial size and the angle computation and the high accuracy ruling engine construction design process, has completed the designing of the turbine disk trough important fixture work clothes, proposed the solution of enhances trough the surface roughness in view of the overall craft equipment.Key words：trough the working surface spatial angle computationspeed step type double sells the linkage axial to be divided the equipment 目 录摘 要IAbstract II第1章 绪 论11.1 机床夹具及其功用 11.2 现代机床夹具的发展方向 11.3 现代工业对夹具设计的基本要求 21.4 项目提出的背景 21.5 项目研究的方法、预期结果及意义 3第2章 涡轮盘榫槽加工特点与工艺装备 42.1 涡轮盘榫槽的加工特点 42.2 拉削特点 42.3 拉削分类 42.4 拉削速度 52.5 拉削表面粗糙度 52.6 工艺装备 6第3章 涡轮盘液压立拉夹具的设计 73.1 设计方案的确定 73.1.1 任务来源与状况 73.1.2 定位机构与定位原则103.1.3 定位基准的选择113.1.4 定位误差的分析和计算113.1.5 压紧方式的确定143.2 立拉夹具结构的设计153.2.1 夹具的结构及特点153.2.2 夹具底座设计173.2.3 正确的复杂空间尺寸及角度计算203.2.4 高精度的分度机构设计223.2.5 方便快捷的液压驱动系统28第4章 液压分度夹具的使用与调整304.1 液压分度夹具使用304.1.1 加工前的准备304.1.2 控制过程304.1.3 拉削试件304.2 液压分度夹具的调整314.2.1 夹具安装的调整314.2.2 分度及锁紧机构的调整31第5章 经济分析32第6章 专题论文33结论 45致谢 46参考文献 47附录 1 48附录 2 57第一章 绪论1.1机床夹具及其功用机床夹具是在机床上将工件定位、夹紧，将刀具进行导向的一种装置，简称夹具。其作用是在产品加工过程中，保持产品零部件和加工工具的相对位置，从而保证了最终产品技术要求中的位置精度。由于不同的工艺过程中使用不同的夹具。各类夹具中以机床夹具发展最早、最成熟、精度要求最高、在各类夹具中比重也最大。辅助工具是将刀具在机床上进行定位、夹紧的装置，如钻夹头，铣刀杆及镗刀杆等。工艺装备是指在加工过程中，使用的刀具、夹具、量具及其他辅助工具的总称。夹具的功用：（1）保证加工质量机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面之间以及被加工表面互相之间的位置精度。使用夹具后，这种精度主要靠夹具和机床来保证，不再依赖与工人的技术水平。（2）提高劳动生产率和降低生产成本用夹具装夹工件，避免了工件逐渐找正和对刀，缩短了安装工件的时间；用夹具容易实现多件、多工位加工，提高了劳动生产率；且还可以边加工边安装工件，使机动时间与辅助时间重合，进一步缩短辅助时间，从而降低了生产成本。（3）扩大机床的工艺范围在机床上安装夹具可以扩大起工艺范围，如在铣床上加一个转台或分度装置，可以加工有等分要求的零件；在车床上或钻床上安放镗模后，可以进行箱体孔系镗削加工，是车床、钻床具有镗床的功能。（4）减轻工人的劳动强度可采用气动、液动及电动的夹紧机构。1.2现代机床夹具的发展方向现代工业的一个显著特点是：新产品发展快，质量要求高，品种规格多，产品更新换代周期短。反映在机械工业上，多品种、小批量生产在生产类型比例中，占了很大比重。为了适应这一要求，必须做好生产技术准备工作，而机床夹具是这一工作的重要组成部分。现代机床夹具的发展方向主要表现在：（1）标准化 完善的标准化，不仅指现有夹具零部件的标准化，而且对应各种类型夹具应有标准的结构。这样可以使夹具的设计、制造和装配工作简化，有利于缩短生产周期和降低成本。（2）可调化、组合化 这样做可以扩大专用夹具的使用范围，改变以往工艺条件稍有变化就导致专用工装报废的现象，使夹具能重复利用。实行组合化的原则设计工装，用少量元件能满足多种要求。（3）精密化 随着机械产品加工、装配精度日益提高，高精度机床大量涌现，势必要求机床夹具的精度也相应地越来越高。（4）高效自动化 为了既改善劳动条件，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。（5）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。1.3 现代工业对夹具设计的基本要求（1）稳定地保证工件的加工精度（2）提高机械制造行业的劳动生产率（3）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（4）应能降低产品的制造成本1.4 项目提出的背景涡轮盘是航空发动机的重要零件, 涡扇发动机的外函推力完全来自于风扇 所产生的推力，风扇的好坏直接的影响到发动机的性能。其中的关键件涡轮盘与相应的轴、叶片相连接处在高速、高温的环境下工作，是关键复杂构件。其机械加工特点表现为榫槽加工精度高、空间角度复杂，材料难加工等。它们的设计、工艺和制造水平决定了发动机的经济性、安全可靠性、寿命、维修周期等性能指标。现在涡轮盘材质多采用GH698，属镍基合金，Ni含量大于70%，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一个难点。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一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立式拉床夹具的结构设计、调整和使用。1.5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