[發(fā)明專利]柔性噴管薄壁雙球面增強件的加工方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210101034.0
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102626848A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設計）人: 潘妮;余天雄;晏述亮;韓慶波;閆敏;胡穩(wěn)淼
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北三江航天江北機械工程有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23Q3/00
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固體火箭發(fā)動機柔性噴管增強件的加工方法，具體指一種柔性噴管薄壁雙球面增強件的加工方法及其裝置。

背景技術(shù)

固體火箭發(fā)動機是航天飛行器的動力裝置，它是由裝藥燃燒室、噴管和點火裝置等構(gòu)成。柔性噴管是固體火箭發(fā)動機的噴管中應用比較普遍的一種可動噴管。

柔性噴管是固體火箭發(fā)動機的一個關(guān)鍵部件，它是由活動體、固定體及柔性接頭3大部件組成。噴管擺動的執(zhí)行部件是柔性接頭，借助于柔性接頭實施噴管擺動，達到推力向量調(diào)節(jié)的目的，具有性能穩(wěn)定，密封可靠、可潛入等一系列優(yōu)點。

柔性接頭是一種非剛性承壓密封連接件，由若干同心的環(huán)狀球體的彈性件(橡膠)和增強件(鋼或復合材料)相互交替地粘接在一起，前后各有法蘭組成的一個完整部件。柔性接頭在受到軸向及橫向載荷作用時，增強件是使柔性接頭保持基本結(jié)構(gòu)形狀的承力件，因此，增強件應滿足保護柔性接頭、防止柔性接頭有受壓變形的要求。

依據(jù)增強件的工作環(huán)境，增強件主要承受拉伸和壓縮應力的作用，破壞多由壓縮應力或?qū)娱g剪切所致，因此，增強件的材質(zhì)多選力學性能較高的高強度鋼(抗拉強度1000MPa～1100MPa)。作為柔性接頭的增強件應當具有高比強度、高比模量、且有良好的力學性能和工藝性能，因此，選用30CrMnSiA鍛件進行加工。

由于柔性接頭是由增強件與彈性件相互疊加而成，組裝后要求柔性接頭上、下兩端面的平行度不大于0.06mm，同軸度不大于0.2mm，這就對組成柔性接頭的10個增強件提出了很高的精度要求。對于每一個球半徑不同的雙球面增強件來說，要求它們的厚度均勻性好、內(nèi)外球面的同軸度高。

為了確保產(chǎn)品精度滿足要求，不但要在產(chǎn)品加工方面尋求最佳的工藝流程和參數(shù)，同時需要制做十套不同的專用工裝，工裝的精度要精準，否則容易造成增強件的型面偏差大以及柔性接頭的不同軸。因此，薄壁雙球面增強件產(chǎn)品加工的難點是壁厚薄、球半徑以及同軸度精度高。

由于柔性接頭要具有足夠的剛性和較小的質(zhì)量，因此，要求柔性接頭的增強件在滿足剛性的前提下，壁厚盡可能薄。柔性接頭的增強件產(chǎn)品設計要求壁厚偏差不大于±0.1mm，上、下兩端面平行度要求不大于0.06mm，內(nèi)外球面的同軸度要求不大于0.2mm，內(nèi)球面半徑要求為SR±0.08，外球面半徑要求為SR±0.08；表面粗糙度要求為Ra3.2。

目前，制造柔性噴管球形薄壁增強件時，先采用增加鍛件長度用于工藝夾頭，一次裝夾數(shù)控車加工內(nèi)外球面后，再將工藝夾頭切掉。此工藝存在的問題是加工中零件振動大、表面粗糙度差、尺寸精度差，切掉工藝夾頭后零件變形較大，而且還浪費了大量的材料。

因此，在加工中首先要解決的問題是裝夾，另外就是在加工中控制裝夾變形和切削變形，同時要保證內(nèi)外球面的同軸度。這樣在增強件與彈性件交互疊加粘接時才能保證柔性接頭的整體同軸度及平行度。

綜上所述，如何解決薄壁雙球面增強件的裝夾變形與加工變形，保證尺寸精度及形位公差是亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是尋求最佳的裝夾及加工方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，保證無加長夾頭薄壁雙球面增強件加工精度及形位公差，提供一種合理有效的柔性噴管薄壁雙球面增強件的加工方法。

本發(fā)明的另一目的是提供實現(xiàn)該加工方法的裝夾裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的柔性噴管薄壁雙球面增強件的加工方法，包括以下步驟：

1)鍛件坯料制備：按照產(chǎn)品最大外形尺寸留加工余量，采用常規(guī)鍛造工藝方法制備環(huán)形鍛件坯料；

2)粗車：車加工去除環(huán)形鍛件坯料的表面缺陷及大部分加工余量，保證后續(xù)調(diào)質(zhì)熱處理的淬透性和機械加工效率，并在外表面上車加工出后續(xù)裝夾的工藝夾頭；

3)調(diào)質(zhì)熱處理：按照常規(guī)的熱處理方法對粗車后的零件進行淬火+高溫回火調(diào)質(zhì)熱處理；

4)半精車內(nèi)球面：找正粗車后的零件的外圓及端面對稱四點，裝夾工藝夾頭，將零件的A端面及工藝夾頭的B端面車加工見光，并半精車加工內(nèi)球面；

5)去應力回火：對半精車后的零件進行去應力回火，減小加工應力；

6)車基準：裝夾工藝夾頭外圓面，找正后，將零件的A端面及工藝夾頭的B端面再進行車加工見光；

7)精車內(nèi)球面：采用內(nèi)球面專用夾具裝夾，以工藝夾頭的B端面定位，壓緊工藝夾頭的C端面，精車零件的內(nèi)球面、出口錐面及A端面；