[發明專利]一種反旋成形圓筒的壁厚監測裝置及監測方法

有效

• 申請號: 201310278339.3
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103363915A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 龔軍善;楊延濤;趙琳瑜;楊建峰;王軍鋒;張榮選;牟少正
• 申請（專利權）人: 西安航天動力機械廠
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及機械加工領域，具體是一種對圓筒反旋過程中產品壁厚的隨機監測裝置。

背景技術

旋壓工藝加工的主要產品為圓筒，旋壓圓筒主要用于火箭、導彈等航天飛行器的推進器上，這些產品的最大需求特點是高可靠性，工作狀態是承受高壓，這兩點需求最終體現在產品上，就是旋壓圓筒的重要尺寸“壁厚”，壁厚超上限增加殼體重量，降低火箭發動機的運載能力；壁厚超下限則可能由于殼體強度不夠而造成火箭爆炸，而使運載任務完全失敗。在本行業中出現旋壓圓筒壁厚超下差的一般均為直接報廢，超上差時還可以采用打磨處理，使之滿足設計要求，但這種處理不但勞動強度大，而且極容易出現打磨量過大而報廢。

在旋壓工藝中旋壓圓筒的壁厚主要由旋壓間隙確定，目前在旋壓行業旋壓間隙的選取主要由試旋來確定，當試旋段的壁厚滿足設計要求時，就將試旋間隙作為圓筒旋壓的正式間隙，確定下來用于產品旋壓，加工過程中產品是否合格則不可知，旋完后用超聲波測厚儀測量產品壁厚，該測量方法只能實現產品的質量檢驗，但無法實現加工成形過程中產品質量的實時監控，造成產品廢品率增高。

發明內容

為克服現有技術中存在的無法實現加工成形過程中產品質量的實時監控，造成產品廢品率增高的不足，本發明提出了一種反旋成形圓筒的壁厚監測裝置及監測方法。

本發明提出的反旋成形圓筒的壁厚監測裝置包括觸頭導軌外套、光柵尺尺體、光柵尺數顯表、光柵尺尺體架、觸頭導軌內套、觸頭、光柵尺讀數頭、光柵尺讀數頭連桿。其中：觸頭導軌的兩端分別與旋壓機主軸箱和旋壓機尾頂座上。光柵尺讀數頭連桿的一端安裝在觸頭導軌上，并且所述光柵尺讀數頭連桿的中心線垂直于觸頭導軌的圓周表面。光柵尺的尺體架一端固定在旋壓機的旋輪頭上，并且該光柵尺的尺體架寬度方向的中心線過旋輪頭的中心；光柵尺尺體架另一端連接在光柵尺尺體上。光柵尺讀數頭與所述光柵尺讀數頭連桿連接。觸頭的軸桿安裝在觸頭導軌上，觸頭的軸承與芯模的圓周表面接觸。所述觸頭的軸承通過軸承擋圈固定在觸頭的軸上。

所述觸頭導軌包括觸頭導軌外套和觸頭導軌內套，其中觸頭導軌內套嵌套在觸頭導軌外套內，并且兩者之間滑動配合。在該觸頭導軌外套的殼體上開有兩個條形槽，并且兩個條形槽在該觸頭導軌外套的圓周上成90°分布。觸頭導軌內套的殼體上開有兩個同徑的通孔，并且兩個通孔在該觸頭導軌內套的圓周上成90°分布。

本發明還提出了一種利用所述反旋成形圓筒的壁厚監測裝置對旋壓圓筒的實時壁厚進行監測的方法，具體過程是：

步驟1，試旋壓。啟動旋壓機，對圓筒工件進行試旋壓。試旋壓時，初步確定芯模主軸的轉速、旋輪縱向進給速度和旋輪與芯模之間的間隙。通過試旋壓得到旋壓過程材料擠出速度的理論值V₂。試旋壓長度需滿足檢測要求。

步驟2，檢測試旋壓后的圓筒工件的壁厚。采用常規方法檢測圓筒工件的壁厚。如果檢測結果合格，則進入步驟3；若檢測結果不合格，調整旋輪與芯模之間的間隙再次試旋壓，直至檢測結果合格。

步驟3，旋壓。以試旋壓的參數作為旋壓參數，采用常規方法對工件進行精旋壓成形，并得到旋壓過程材料擠出速度的實際值V₁。將得到的旋壓過程材料擠出速度的實際值V₁與試旋壓時得到旋壓過程材料擠出速度理論值V₂進行對比：若V₁＞V₂，說明選出的圓筒工件的壁厚小于要求值，需加大旋輪與芯模之間的間隙；若V₁＜V₂時，則說明選出的圓筒工件的壁厚大于要求值，需減小旋輪與芯模之間的間隙。若V₁＝V₂時，保持大旋輪與芯模之間的間隙。

本發明根據壓變形等體積原理，δ₁·V_進=δ₂·V₂???（1）

其中，δ₁是旋前圓筒的壁厚，V_進是精旋壓中旋輪進給速度，δ₂是所要求的壁厚，V₂是旋壓過程材料擠出速度理論值。