4.2深孔钻的结构特点24
4.3深孔钻的材料26
4.4钻头参数的确定26
4.5镗内孔27
4.6铰孔27
4.7抛光27
4.8 WP-7甲涡轮轴常见故障分析27
第五章 夹具设计29
铣床夹具设计29
第六章 技术经济分析34
第七章 参考文献36
第一部分涡轮轴
第一章涡轮轴概述
涡轮轴的功用，结构条件及工作特点，性能要求涡轮轴是高速旋转的零件，它将低压涡轮（II级涡轮）的扭矩经花键套齿，传递到低压压气机转子。因此它承受巨大的扭矩。涡轮轴还承受转子重力，转子不平衡所造成的陀螺力矩，此外震动和弯矩作用也产生影响。
生产中涡轮轴选用末端毛坯，有实心模锻毛坯和空心模锻毛坯，前者用得较多，后者只在wp-6单轴中用过。因为空心模锻毛坯内外圆同轴度差，随着发动机功率增大，转速提高，内轴长度加长，直径加大，利用空心模锻受到铸造工艺的限制。
：毛坯技术条件
主要内容：
1.模压角
2.横向措移，纵向措移
3.残余毛边
4.利用检验打磨法检查外部缺陷存在的深度，不大于机加余量之半
专用刀具中包括有滚齿刀，深孔钻头，大成型锪刀，成形铣刀与镗刀，其中较复杂的有： 花键滚刀，齿形要求为30°±5′，60°±10′，齿距±，刀尖圆弧半径±， 成型锪刀（ø50，R25±5）与成型铰刀（ø32.Ø5），刀具型面按样板刃磨，透光不大于，刀具中有通油孔，冷却液由各点间ø孔中喷出，产生润滑与排屑作用。
10A
壁厚差
：表面 和 的相互跳动不大于
G和W的位置见涡轮轴零件图，都为涡轮轴配合部位。如果跳动量过大，引起的振动会很强烈，因此必须加以严格控制。
：磁力探伤检查
磁力探伤是显示磁性材料表面及其附近缺陷的一种无损探伤方法。是利用材料缺陷处导磁率的变化，形成泄露磁场，吸附磁粉来显示缺陷点的。
磁力探伤可检查零件表面裂纹，杂物等，涡轮轴表面经过磨削加工，可产生磨削裂纹等缺陷，且轴表面产生应力集中源较多（如各种过度部分）。机加工也易产生裂纹，而轴要承受巨大的交变应力，所以必须做磁力探伤检查。
加工外圆表面时，常利用中心孔斜边定位，因为涡轮轴内孔是带台阶的深孔，不易用心轴定位。为了保证轴颈与中心孔斜边的同心度，先外圆定位加工中心孔斜边，加工轴颈时，又以中心孔斜边定位（互为基准法）
外圆表面粗加工时，切削力很大，用鸡心夹或其它拔盘装置很难可靠的夹紧，故利用轴凸边，在机床上用三爪卡盘定位夹紧，另一端用顶尖顶住。为保证同轴度，凸边与中心孔斜边应一次定位中加工出来。加工内孔时，应选用两个相距最远的轴颈（最好磨过）定位，其中一个用卡盘，另一个用中心架支撑，细加工用的三爪应是软三爪。
：壁厚差不大于
由图1-1可知，内外轴振动时，由于其间隙很小，会产生内外轴滑动摩擦。壁厚差越大，质量偏心越严重，高速旋转时，越易产生振动，且振动强度越大。所以控制其壁厚差可延长它的工作寿命，减小工作噪声，随着生产工艺发展，壁厚差要求日趋严格，下面是几个机种的涡轮轴壁厚差技术要求。
型号
Wp-6
Wp-7
14#
一般选在对称的纵向截面上，这样便于分模和观察上下模的措移量
：毛坯加工余量
涡轮轴毛坯余量是从《航空机械设计手册》下册确定，加工余量大小，决定于加工过程中各工步应切除的金属层的总和，而实际上，模锻件的加工余量可直接从手册中查到，毛坯余量可根据实际情况适当确定。
毛坯公差即加工余量的公差，即最大加工余量与最小加工余量之差，其大小可由下表查出
第一章 涡轮轴概述1
1.1 涡轮轴的功用，结构条件及工作特点，性能要求1
1.2 涡喷-7甲涡轮轴技术条件分析1
1.3 涡轮轴类零件技术要求分析4
1.4 涡轮轴材料特性分析5
第二章 涡轮轴类零件加工工艺过程的制定与分析7
涡轮轴毛坯设计7
2.2涡轮轴类零件机械加工工艺分析8
2.3涡轮轴类零件加工工艺装备8
锻件尺寸
＜6
6~18
18~50
50~120
120~260
260~500
公差
±
＋
＋
±
±
±
锻件尺寸
500~800
＞800
公差
＋
±
：涡轮轴类零件机械加工工艺性分析
：涡轮轴类零件体积较大，在锻造与正火时，容易翘曲（规定全长翘曲不大于3mm）及表面缺陷（不大于加工余量的1/2），由于锻造技术的限制，毛坯与成品形状相差很大。
40CrNiMoA属半马氏体钢，具有良好的综合机械性能，（σb≥105kg/m㎡,αk≥kgf/c㎡）,切削加工性在6~7级之间，是较难加工的材料。
涡轮轴材料难加工的原因，是含有大量的Cr，Ni，Mn等元素，塑性好，高温强度高，加工硬化倾向大，所以切削负荷大，导热系数低，屑与刀具粘结现象严重，切削不易折断，易堵塞，线膨胀系数大，约为碳素钢的一倍半，工件在切削热的作用下易变形，影响加工精度。
前言
涡喷-7甲涡轮内轴是涡喷-7的重要部件，受力情况复杂，工作条件差。因此，对它的材料，加工精度，表面质量和表面粗糙度均有严格的要求。在加工过程中，始终围绕着两个方面—壁厚差的保证和深孔加工。所以，在编写过程中，专门把涡轮轴的加工工艺和深孔加工分开说明，以有所侧重。
涡喷-7甲涡轮轴内轴作为轴类的典型零件，既有一般性又有特殊性。故在其加工过程中，体现出了轴类零件的典型工艺。这在编写过程中可以充分体会到。所以，通过这次毕业设计，巩固了所学的知识，同时也增长了知识，开阔了眼界，使自己的专业水平有了一定程度的提高。
5.锻件的表面处理（腐蚀或吹沙）
6.毛坯供应状态
7.锻件重量
以涡喷7-甲为例，毛坯技术条件如下：
1.模压角7°
2.横向措移2mm，纵向措移3mm
3.残余毛边允许至
4.允许欠压公差+7mm
5.锻件表面经腐蚀或吹沙
6.毛坯供应状态：正火+高回d=4.3~3.7抽检10%
7.毛料质量98kg
：分模面的选择：
1.2.3硬度：
涡轮轴材料一般为渗碳钢和调质钢，调制处理（淬火+高温回火）可达到该硬度要求，且材料经调制处理后有良好的综合机械性能，在热处理工序中，控制温度940℃~960℃，空冷即可满足要求。
1.2.4Ⅰ类检验
图1-1
每个毛坯均加长，在热处理前切下ø80×100段作试件，与毛坯一起热处理，之后进行机械性能实验，要求如下表，
大头内孔
Ø125
IT8~IT9
大头内孔
Ø102
IT7
名称
尺寸
公差等级
表1-1
：位置精度要求
位置精度指同轴度，垂直线，对称度，位置度及跳动公差等。
：几何形状精度要求
几何精度是指直线度，圆度，圆柱度等，轴大头外圆柱面圆柱度公差，中部Ø70，外圆柱度公差0.005.
：表面粗糙度要求
提高涡轮轴表面粗糙度有利于提高配合性能，延长工作寿命，工作表面，非工作面
涡轮轴结构特点是壁薄，细而长，轴与轴之间间隙小，在旋转振时，可能发生摩擦。其内墙长径L/D>10，属于细长孔，粗糙度要求较高（或），外表面形状复杂，各型面精度及相互位置精度要求很严格。
由此，在涡轮轴的加工过程中，必须注意定位基准的选择。深孔加工，热处理变形以及加工各表面质量，精度等方面。
1.2涡喷-7甲涡轮轴（内轴）技术条件分析
锻件在加工前应进行正火处理，加热至850℃~870℃，保温2.5~3小时，随后在650℃条件下进行高温回火，保温6小时后，炉冷至600℃，后空冷，然后酸洗，以除去氧化皮。正火处理目的是细化晶粒，清除内应力，而高温回火可降低硬度至，这样在粗车外圆和钻孔工序时，可增大切削用量，提高刀具耐用度，粗加后，淬火，高回处理降低硬度至，然后细加工。
硬度
（HRC）
机械性能
供应状态硬度（压痕直径）
抗拉强度
σb(kg/m㎡)
屈服点
σs（kg/m㎡）
伸长率
δs（%）
收缩率
ψ（%）
冲击韧性
αk（㎡）
35~40
120
85
10
45
10
d＞
同时，材料应合于下表化学成分要求
18Cr2Ni4WA
C(%)
Si(%)
Mn(%)
Cr(%)
W（%）
Ni(%)
：花键对于孔C和D的位置是任意的
：在K处用电笔标印
主要是便于质量管理
：涡轮轴类零件技术要求分析
：涡轮轴以大端凸台为安装面，基准面G和W的尺寸精度为Ⅱ级，其它各配合表面对G和W的跳动公差不大于，尺寸精度Ⅱ级，表面粗糙度Ra0.8.
：尺寸精度要求：涡轮轴径向尺寸精度见表1-1
左螺旋槽
Ø94
IT6~IT7
封严槽外径
Ø94
IT11~IT12
：涡轮轴花键套齿的技术要求
涡轮轴花键套齿用来联接低压气机涡轮盘，以传递扭矩，承受附加载荷。套齿精度为Ⅱ级（表2所示）。套齿精度不仅影响涡轮轴工作寿命，也影响发动机性能。
模数
齿数
26
原始压力角
30°
分度圆直径
65
分度圆上齿厚
齿型对表面跳动
齿形偏差
检测级别
表1-2
：其它技术要求
：涡轮轴材料特性分析
由第一节所述涡轮轴性能要求，决定了涡轮轴必须在合金结构钢中选择，所以选用渗碳钢或调制钢
：选用抗粘性及冷却性能好的切削液，如含S,C1等极性添加剂的乳化液
：选用功率大，刚性好的机床，提高刀具和工件高度
第二章涡轮轴类零件加工工艺过程的制定与分析
：涡轮轴毛坯设计
：毛坯种类选择
必须适应涡轮轴工作性能，并充分考虑材料利用率，机械加工劳动量，毛坯精度，批量，工厂现有加工毛坯的设备情况。
因零件材料为合金钢，不能选用锻压中的压制；且零件构型复杂，可选模锻冷冲压，粉末冶金；大批量生产，可选用模锻精铸冷冲。