涡轮增压器喷嘴环双柄叶片专用磨床研制关键技术研究

作     者：赵黎明 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄继雄

授予年度：2016年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：喷嘴环双柄叶片 专用磨床 结构设计 几何误差分析 有限元分析 

摘      要：近年来,随着中国工业能力的迅猛发展,国内内燃机保有量极大提高,其排放污染引起一系列环境和社会问题,导致节能减排的压力越来越大。可变几何截面涡轮增压系统是一种优异高效的发动机技术,是实现节能减排的重要技术手段之一。喷嘴环叶片是可变几何截面涡轮增压系统的重要组件。企业急需喷嘴环叶片的专用加工设备,而目前国内尚没有此类设备生产厂家。论文主要研究针对涡轮增压器喷嘴环双柄叶片的专用加工设备的关键技术。喷嘴环叶片材料采用镍基高温合金。根据材料特点分析,涡轮增压器喷嘴环双柄叶片的专用加工设备利用金刚石陶瓷砂轮,采用成形磨削的方式,分步磨削喷嘴环叶片的双柄及叶片两端面。根据涡轮增压器喷嘴环双柄叶片加工工艺,对整个机床进行布局,并以此对机床的转塔进行选型,对机床的主轴箱、磨削部件、机械手、床身进行结构设计。分析机床误差来源,找出机床主要误差源—机床几何误差,并对其进行分析。利用多体系统理论,建立机床误差模型。根据喷嘴环叶片的加工要求,分析机床各工序的加工精度要求。在此基础上分析机床各加工分支的允许几何误差范围,同时对各误差相对于分支累计误差的灵敏度进行分析,为机床的制造安装提供指导。对主轴箱和磨削部件进行有限元分析,查看其静动态特性。通过静力学分析校验主轴箱和磨削部件的强度刚度。由于主轴箱的强度刚度有一定富余,因此对工件主轴轴承的预紧量和主轴箱箱体的几何参数进行优化,最终将轴承的轴向预紧力降低到原来的三分之一,箱体质量降低了6.5%。对磨削部件的滚动直线导轨预紧量和砂轮主轴轴承预紧量进行优化,使磨削部件的刚度满足设计需求,同时轴承预紧力降低为原来的三分之一。论文对涡轮增压器喷嘴环双柄叶片专用磨床结构设计、几何误差分析、有限元分析三个方面进行研究。实现整台机床的加工技术要求,完成三维建模。通过几何误差分析和有限元分析保证机床的加工精度和使用寿命。最终获得一台加工精度合格、价格成本合理的涡轮增压器喷嘴环双柄叶片专用加工设备。