[發明專利]一種提高高超聲速風洞噴管接口尺寸精度的加工方法

有效

• 申請號: 202010210720.6
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111347104B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 楊波;范孝華;孫啟志;孟祥潤;吳岸平;張傲;李俊;朱濤;許曉斌
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: B23D79/00
• 分類號: B23D79/00;G01M9/04
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種提高高超聲速風洞噴管接口尺寸精度的加工方法。該加工方法包括加工準備、粗加工、基準面精加工、噴管型面精加工和切除直邊段。該加工方法將高超聲速風洞噴管分段加工，在分段接口處的尖角部位添加一段可以用來提高測量精度的直邊段，通過對直邊段的高精度測量和加工來保證接口處尖角的尺寸精度，最后再去除直邊段。該加工方法適用于含有曲線型線的管道、斜線型線的管道以及曲面型腔的等不易測量接口尺寸的工件用于組裝拼合時接口的尺寸精度控制，能夠滿足高超聲速風洞噴管在分段對接時的高精度要求，大大降低了加工控制的難度，具有經濟、實用、簡便的優點。

技術領域

本發明屬于高超聲速風洞試驗設備領域，具體涉及一種提高高超聲速風洞噴管接口尺寸精度的加工方法。

背景技術

風洞是飛行器研制工作中的一個不可缺少的地面設備，而噴管又是風洞中的關鍵部件。高超聲速風洞噴管為拉瓦爾噴管，型線呈中間收縮、兩端擴大的不對稱沙漏狀，中間最小尺寸和兩端最大尺寸相差可達10倍以上。

由于高超聲速風洞噴管本身形狀的限制，機械加工行業采用分段加工之后再組裝的方式制造。這種方式對兩段之間接口的質量控制要求非常嚴格，若對接接口加工精度不足，裝配后會在接口處出現臺階而導致型線曲率不連續，嚴重偏離設計，氣流流過噴管內部將產生壓縮波或稀疏波，這些波系通過不斷地會聚、反射而增強，獲得的噴管流場品質無法滿足要求，最終造成整套噴管報廢。因此，加工精度直接決定了噴管的流場品質。

在對噴管進行分段加工時，靠近中間最小截面的接口附近形狀曲率大且尺寸太小，故在加工過程中無法使用量具對接口尺寸進行測量。目前，行業內對接口處的精度控制多為測量外部基準的尺寸，依靠加工器械自身的精度來間接保證接口的尺寸精度，精度僅能保證在±0.05mm。隨著高超聲速技術的發展，對噴管流場品質提出了更高的要求，也就對具有更高加工精度的噴管提出了迫切的需求。

綜上所述，當前，亟需發展一種提高高超聲速風洞噴管接口尺寸精度的加工方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種提高高超聲速風洞噴管接口尺寸精度的加工方法。

本發明的提高高超聲速風洞噴管接口尺寸精度的加工方法包括以下步驟：

a.加工準備：將高超聲速風洞噴管設計圖分成前后兩段，分段Ⅰ的前端面半徑為R1，分段Ⅰ的后端面半徑為R2，分段Ⅱ的前端面半徑為R2，分段Ⅱ的后端面半徑為R3；

b.粗加工：在分段Ⅰ的前端面增加半徑R1、長度L1的直邊段Ⅰ，分段Ⅰ的后端面增加半徑R2、長度L2的直邊段Ⅱ；在分段Ⅱ的前端面增加半徑R2、長度L3的直邊段Ⅲ，分段Ⅱ的后端面增加半徑R3、長度L4的直邊段Ⅳ；粗加工分段Ⅰ的直邊段Ⅰ、內型面和直邊段Ⅱ，粗加工分段Ⅱ的直邊段Ⅲ、內型面和直邊段Ⅳ；粗加工后預留0.1mm～0.2mm的加工余量；

c.基準面精加工：將分段Ⅰ的前端面進行精加工，得到后續精加工的基準面Ⅰ；將分段Ⅱ的前端面進行精加工，得到后續精加工的基準面Ⅱ；基準面Ⅰ、基準面Ⅱ與高超聲速風洞噴管型面軸線的垂直度在0.01/100mm以內；

d.噴管型面精加工：以基準面Ⅰ為基準，精加工分段Ⅰ的直邊段Ⅰ、內型面和直邊段Ⅱ，以基準面Ⅱ為基準，精加工分段Ⅱ的直邊段Ⅲ、內型面和直邊段Ⅳ；精加工去除步驟b的0.1mm～0.2mm的加工余量，精加工的加工精度在±0.005mm以內；

e.切除直邊段：分段Ⅰ先切除直邊段Ⅱ、再切除直邊段Ⅰ；分段Ⅱ先切除直邊段Ⅳ、再切除直邊段Ⅲ，加工完成。

所述的L1、L2、L3和L4的長度范圍為5mm～20mm，L1L2，L3L4。

本發明的提高高超聲速風洞噴管接口尺寸精度的加工方法在分段接口處的尖角部位添加一段可以用來提高測量精度的直邊段，通過對直邊段的高精度測量和加工來保證接口處尖角的尺寸精度，最后再去除直邊段。