[發明專利]一種卡環加工工藝方法

在審

• 申請號: 201811329911.3
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109366102A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 張鵬;施延齡;張文;楊立合;劉洋
• 申請（專利權）人: 西安長峰機電研究所
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

本發明提供了一種卡環加工工藝方法，將單件卡環的兩端相向延長到相接，圍合成整圓；按照整圓直徑鍛造一個中空圓柱；粗車中空圓柱，得到卡環毛坯后進行超聲波探傷，滿足探傷要求后熱處理消除鍛造應力；精車卡環毛坯，在中空圓柱的表面車削方牙螺紋；將卡環沿車刀劃痕處切開，得到若干個形狀為整圓的螺旋型面單件卡環；采用數控銑對單件卡環進行銑削；將兩個單件卡環的螺旋面相對構成卡環組件，用粘接塊粘接成一體；通過反復磨削確保兩個卡環螺頭厚度一致；最后對卡環進行線切割。本發明能夠減小加工變形，提高加工尺寸精度，以實現薄壁卡環的精密加工成型。

技術領域

本發明屬于精密機械加工技術領域，涉及一種高強度鋼的精密加工成型工藝技術。

背景技術

卡環連接結構主要應用在固體火箭發動機上，用于殼體與封頭、噴管的連接；亦可用于其他各類產品的連接，應用前景廣泛。

某型號發動機燃燒室殼體與噴管采用卡環連接，卡環為卡環組合件，結合面采用螺旋型結構。單件卡環成對使用，相互首尾配合，卡環組合件示意圖見圖1，單件卡環示意圖見圖2。

卡環材料一般選用30CrMnSiA或20鋼，硬度為調制或正火態(HRC35～40)，外形尺寸：外徑300mm～500mm(尺寸公差約0.02mm～0.10mm)、厚度3mm～6mm、寬度最大值與最小值差距大、首尾不相連(間距約30mm～80mm)，為開放式結構、對接型面近似為圓的螺旋型面，一般標注參考螺旋角度值、端面與外圓的垂直度高(垂直度約0.02mm～0.06mm)。卡環成組配合后，寬度尺寸公差要求

卡環對接型面近似為一圓的螺旋型面，對接型面可采用數控銑加工，數控銑需采用5軸加工中心進行加工，工件轉動與銑刀進給同步聯動，加工程序編制復雜，對工人技能要求高、操作難度大，且一次僅能加工單件卡環，加工時要保證銑削的可靠性，需留取工藝夾頭，夾頭應有足夠的剛度，以保證裝夾不會造成卡環的變形，影響銑削質量，工藝夾頭的長度遠大于卡環加工區域長度，造成很大浪費，經濟性不好。

數控銑加工完螺旋型面的卡環，需要從工藝夾頭上分離下來，保證卡環首尾寬度尺寸，并保證卡單件環本成組配合后寬度尺寸公差若采用數控銑加工，因卡環尾部寬度小，銑加工易造成卡環尾部翹曲變形，即使數控銑將卡環勉強分離，卡環成組配合后寬度尺寸公差易不能保證，加工的卡環不能實現順利裝配，卡環不能使用。

綜上所述，高強度薄壁卡環加工受限于開放式結構，剛性較差，自由狀態尺寸穩定性差，單件卡環加工變形大，卡環成組使用時，配合型面存在不均勻間隙，配合面由面接觸變為線接觸，降低卡環的使用強度；亦會造成卡環受力后型面變形，影響卡環的拆卸等諸多問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種卡環加工工藝方法，能夠減小加工變形，提高加工尺寸精度，以實現薄壁卡環的精密加工成型。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

1)將單件卡環的兩端相向延長到相接，圍合成整圓；按照整圓直徑鍛造一個中空圓柱；

2)粗車中空圓柱，得到卡環毛坯后進行超聲波探傷，滿足探傷要求后熱處理消除鍛造應力；

3)精車卡環毛坯，具體步驟如下：選取卡環兩端相向延長的相接處的寬度作為牙形寬度，以螺紋切槽刀的寬度作為牙槽寬度，以牙形寬度與牙槽寬度之和作為車削螺距，在中空圓柱的表面車削方牙螺紋；將卡環最窄處的延長距離作為從螺頭0mm點開始的弦長，用卡尺在螺尾上找到該點，在卡環毛坯表面沿軸向劃一條穿過該點的刻線；

4)將卡環沿車刀劃痕處切開，得到若干個形狀為整圓的螺旋型面單件卡環；

5)采用數控銑對單件卡環進行銑削，留取0.3～0.5mm的磨削余量；