一种自稳定高精度导电薄壁圆环制备方法及其加工夹具技术

本发明专利技术公开了一种自稳定高精度导电薄壁圆环制备方法及其加工夹具，在导电薄壁圆环两端面设向心圆弧角，用于导电接触，在圆环的外圆上进行保持接触，实现导电区域和保持固定区域分离；在导电薄壁圆环的制备中，先采用时效态TF00的C17200铍青铜材料实现导电薄壁圆环的成形，将导电薄壁圆环放置在ZrO2陶瓷芯轴上进行固溶和时效处理，彻底去除加工残余应力，保持导电薄壁圆环的尺寸稳定性和精度；在导电薄壁圆环的成形中，使用涨芯、涨轴和定位套组成自定心径向锁紧夹具，解决导电薄壁圆环在装夹时不易产生变形、多次装夹不能保证形位公差的问题，且装夹效率高，适应批量加工，可广泛应用于对垂直度、及同轴度有严格要求的导电薄壁圆环加工装夹装置。圆环加工装夹装置。圆环加工装夹装置。

【技术实现步骤摘要】
一种自稳定高精度导电薄壁圆环制备方法及其加工夹具


[0001]本专利技术涉及一种用于滚动电旋转传输装置用的导电薄壁圆环，此种导电薄壁圆环用于载人航天III期工程空间站、航天器和大功率雷达的型号装备中长寿命大功率滚动电旋转传输装置中，属于滚动电接触


技术介绍

[0002]滚动电旋转传输装置采用多个高弹性导电薄壁圆环进行电传输，与传统滑动电接触相比较，滚动电传输技术具有传输功率大、摩擦阻力矩小、磨损量小、接触性能稳定、接触电噪声低的电传输优势，逐步发展成为空间站、航天器和雷达装备的领域内电旋转传输优选方案。
[0003]现有的滚动电旋转传输装置均采用导电薄壁圆环和结构保持架形式，导电薄壁圆环在电传输过程中，既要与导电接触材料接触，又要与不同运动保持结构材料进行接触，受不同材质的摩擦磨损转移影响，造成滚动电接触性能下降明显，电传输效率不稳定。
[0004]滚动电旋转传输装置的每个环路中放置的导电薄壁圆环数量多个，且极大状态下增加导电薄壁圆环的数量，导电薄壁圆环的数量和尺寸精度决定着滚动电传输装置的滚动电接触电阻及其焦耳热耗、可靠性及其工作寿命的核心性能指标，导电薄壁圆环在往复应力载荷下，具有自转和公转运转特点，导电薄壁圆环弹性储能不稳定，需开展15年以上弹性稳定保持，在109次及以上循环应力疲劳状态的导电薄壁圆环的制备。
[0005]当前，美国NASA航天局和Diamond公司、国内航天科技集团公司八院和五院单位的滚环电传输技术研究和应用，国外的滚动电传输技术较为成熟，国内滚动电传输技术存在导电薄壁圆环弹性稳定性差、疲劳寿命不足、尺寸精度一致性差的问题。
[0006]国外美、欧国家对长寿命滚环的制备工艺技术已经发展得比较成熟，已经突破了抗疲劳长寿命滚动弹性导电薄壁圆环的制备工艺技术，技术成果已用于国际空间站配套长寿命滚动旋转电传输装置中，可实现装备在轨可靠运行20年以上，导电薄壁圆环的应力循环达到了109次以上。
[0007]国内近几年滚动旋转电传输装置的研制技术发展较快，对弹性导电薄壁圆的精密加工已取得进展，提升了滚动旋转电传输装置的电传输性能、效率和功率，但对弹性导电薄壁圆的制备技术方面还没有形成成熟的制备工艺方法，抗疲劳弹性导电薄壁圆的加工精度距离目标109次弹性疲劳、导电薄壁圆环的内外圆（内外环的厚度在0.2mm
‑
2mm）的同轴度达到0.01mm，圆度达到0.01mm仍有较大差距，因此迫切需要进行滚动电旋转传输装置的弹性导电薄壁圆制备工艺技术研究。
[0008]自稳定因子指导电薄壁圆环用于接触的圆弧半径R与接触直径D2的比值，比值越大，其稳定性减小，比值大于1，导电薄壁圆环自转和公转的运转过程中处于不稳定状态；比值为1，导电薄壁圆环自转和公转的运转过程中处于中性稳定状态；比值小于1，导电薄壁圆环自转和公转的运转过程中处于稳定状态。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是克服现有的滚动电传输技术性能和可靠性不足，及导电薄壁圆环制备过程中不易装夹，成形精度不可控的难点，专利技术一种自稳定高精度导电薄壁圆环制备方法及其加工夹具，解决
技术介绍
中的问题。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种自稳定高精度导电薄壁圆环，其特征在于：导电薄壁圆环为等壁厚圆柱壳结构，所述导电薄壁圆环的壁厚H为，H在0.05mm
‑
2mm的范围内，所述导电薄壁圆环的长度L符合；导电薄壁圆环内外圆的同轴度达到0.001mm，圆度达到0.01mm；导电薄壁圆环内外环的厚度在0.05mm
‑
2mm之间。
[0011]进一步的：所述导电薄壁圆环两个端面分别设有相等的向心的圆弧角R；导电薄壁圆环两个端面用于导电接触，在圆环的外圆柱上进行保持，实现导电区域和保持固定区域分离；所述导电薄壁圆环自稳定因子，要求SF＜1。
[0012]进一步的：所述导电薄壁圆环采用时效态TF00的C17200铍青铜棒材。
[0013]一种自稳定高精度导电薄壁圆环制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、根据导电薄壁圆环的尺寸，选取时效态TF00的C17200铍青铜棒材棒材，进行第一次制管，使制成的管达到内孔直径=D1mm
‑
2mm，外孔直径=D2mm+2 mm，每段的长度控制在200
±
20mm，孔深170
±
20mm，并在无孔夹头端面进行硬度测试；步骤2、通过二次制管使制成的管内孔直径尺寸控制在D1mm
‑
1mm；步骤3、内孔尺寸精加工到步骤2中内孔直径D1，按照导电薄壁圆环的长度L+0.1mm进行切断；步骤4、以内孔定位，采用自定心的导电薄壁圆环成形用加工夹具，采用导电薄壁圆环端面止靠，涨芯径向锁紧，实现一次装夹成形；步骤5、把导电薄壁圆环一一放置在陶瓷芯轴上；步骤6、将用材料为ZrO2的所述陶瓷芯轴逐一固定的所述导电薄壁圆环放置在加热炉内，按照加热温度为760
±
10℃，恒温保持2h
±
10min，高温结束，控制在11s内水冷；步骤7、将用材料为ZrO2的所述陶瓷芯轴逐一固定的所述导电薄壁圆环采用真空炉进行150℃
±
10℃保温0.5h、200℃
±
10℃保温0.5h和250℃
±
10℃保温0.5h的阶梯式温度时效处理；步骤8、测量所述导电薄壁圆环维式硬度是否在390
±
20Hv，进行随炉试件的抗拉强度试验，测试试件的弹性，抗拉强度不低于1200MPa，弹性模量不低于130GPa。
[0014]进一步的：步骤4中导电薄壁圆环成形用加工夹具包括涨芯、定位套、涨轴；所述涨芯右端的圆柱外壁设有滚花，所述涨芯的左端设有8
°
的与涨轴进行配合加工的锥台，所述涨芯左端圆柱外壁设有螺纹；所述定位套的圆环状外壁设有滚花，所述定位套右端面设有外圆弧形台阶面；所述涨轴中空；左部为圆柱，右部为壁厚一致的四瓣式支撑卡爪，所述涨轴内壁中部圆柱部分径向设有8
°
锥螺纹孔，所述涨轴的8
°
锥螺纹孔与所述涨芯锥台外锥面配合；所述涨芯、所述定位套、所述涨轴均采用经
‑
40℃
‑
+80℃的低高温稳定处理的 H62铜合金。
[0015]进一步的：步骤5中陶瓷芯轴材料为ZrO2，所述陶瓷芯轴上部分为直径比导电薄壁圆环内孔直径D1小的圆柱，所述陶瓷芯轴下部分为直径比导电薄壁圆环外圆直径D2大的圆柱，用于配合保形。
[0016]进一步的：步骤5中所述陶瓷芯轴与所述导电薄壁圆环配合间隙控制在0.009mm内，所述陶瓷芯轴圆度在0.007mm内。
[0017]进一步的：所述涨轴各个表面光洁度高于Ra0.8，所述涨轴与所述涨轴上的锥螺纹孔同轴度≤0.005mm，所述涨轴外圆与所述涨轴锥螺纹孔同轴度≤0.04mm。
[0018]进一步的：所述定位套外圆弧形台阶面与四瓣式支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自稳定高精度导电薄壁圆环，其特征在于：导电薄壁圆环（1）为等壁厚圆柱壳结构，所述导电薄壁圆环（1）的壁厚H为，H在0.05mm
‑
2mm的范围内，所述导电薄壁圆环（1）的长度L符合；导电薄壁圆环（1）内外圆的同轴度达到0.001mm，圆度达到0.01mm；导电薄壁圆环（1）内外环的厚度在0.05mm
‑
2mm之间。2.根据权利要求1所述的一种自稳定高精度导电薄壁圆环，其特征在于：所述导电薄壁圆环（1）两个端面分别设有相等的向心的圆弧角R；导电薄壁圆环（1）两个端面用于导电接触，在圆环的外圆柱上进行保持，实现导电区域和保持固定区域分离；所述导电薄壁圆环自稳定因子，要求SF＜1。3.根据权利要求1所述的一种自稳定高精度导电薄壁圆环，其特征在于：所述导电薄壁圆环（1）采用时效态TF00的C17200铍青铜棒材。4.一种自稳定高精度导电薄壁圆环制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、根据导电薄壁圆环（1）的尺寸，选取时效态TF00的C17200铍青铜棒材棒材，进行第一次制管，使制成的管达到内孔直径=D1mm
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2mm，外孔直径=D2mm+2 mm，每段的长度控制在200
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20mm，孔深170
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20mm，并在无孔夹头端面进行硬度测试；步骤2、通过二次制管使制成的管内孔直径尺寸控制在D1mm
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1mm；步骤3、内孔尺寸精加工到步骤2中内孔直径D1，按照导电薄壁圆环（1）的长度L+0.1mm进行切断；步骤4、以内孔定位，采用自定心的导电薄壁圆环（1）成形用加工夹具，采用导电薄壁圆环（1）端面止靠，涨芯（4）径向锁紧，实现一次装夹成形；步骤5、把导电薄壁圆环（1）一一放置在陶瓷芯轴（5）上；步骤6、将用材料为ZrO2的所述陶瓷芯轴（5）逐一固定的所述导电薄壁圆环（1）放置在加热炉内，按照加热温度为760
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10℃，恒温保持2h
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10min，高温结束，控制在11s内水冷；步骤7、将用材料为ZrO2的所述陶瓷芯轴（5）逐一固定的所述导电薄壁圆环（1）采用真空炉进行150℃
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10℃保温0.5h、200℃
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10℃保温0.5h和250℃
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10℃保温0.5h的阶梯式温度时效处理；步骤8、测量所述导电薄壁圆环（1）维式硬度是否在390
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20Hv，进行随炉试件的抗拉强度试验，测试试件的弹性，抗拉强度不低于1200MPa，弹性模量不低于130GPa。5.根据权利要求4所述的一种自稳定高精度导电薄壁圆环制备方法，其特征在于：步骤4中导电薄壁圆环（1）成形用加工夹具包括涨芯(2)、定位套（3）、涨轴(4)；所述涨芯(2)右端的圆柱外壁设有滚花，所述涨芯(2)的左端设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海红，张林，张品荣，李道权，钱志源，刘承山，高飞，王义坚，马志飞，周曾炜，林兴颜，王星星，
申请(专利权)人：中船九江精达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：