一种薄壁卡环加工工艺方法技术

本发明专利技术提供了一种薄壁卡环加工工艺方法，对卡环坯料粗车外形，得到一端带有夹头的圆环结构，对圆环进行超声波探伤和调质热处理后进行内孔和外圆的精车；在圆环侧壁沿轴向铣削卡环缺口；对圆环端面铣削螺旋型面形成卡环形状；在卡环大端沿径向钻孔；然后将卡环从圆环端面切断，形成一个封闭的卡环圆环；将两件卡环成组检测尺寸；找出单件卡环缺口连接处位置，剪断扉边；修锉毛刺并对棱边倒圆；最后对卡环激光刻标记，涂防锈油后成组存放。本发明专利技术能够有效减小加工变形，得到的卡环组件配合精度高、互换性好，生产效率大幅提高，消除了加工安全隐患，降低了设备能耗。降低了设备能耗。降低了设备能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁卡环加工工艺方法


[0001]本专利技术属于精密机械加工
，涉及一种高强度钢的精密加工成型工艺技术。

技术介绍

[0002]卡环连接结构能够应用在固体火箭发动机上，用于壳体与封头、喷管的连接；亦可用于民用产品的连接，应用前景广泛。
[0003]某型号发动机燃烧室壳体与喷管采用卡环连接，卡环为卡环组合件，结合面采用螺旋型结构。单件卡环成对使用，相互首尾配合。卡环组合件的结构如图1所示，单件卡环的结构如图2所示。
[0004]薄壁卡环一般选用金属材料，硬度为调制或正火态(HRC35～40)，外径为100mm～500mm(尺寸公差约0.08mm～0.10mm)，厚度为3mm～10mm(尺寸公差约0～0.05mm)，宽度最大值与最小值差距大，首尾不相连(间距约30mm～50mm)，采用开放式结构、对接型面近似为圆的螺旋型面，端面与外圆的垂直度高(垂直度约0.02mm～0.05mm)，尺寸范围大，厚度薄，宽度差距大，尺寸精度高，加工易变形，形位公差不易保证，一般标注参考螺旋角度值、端面与外圆的垂直度高(垂直度约0.02mm～0.06mm)。卡环成组配合后，宽度尺寸公差要求0
ꢀ‑
0.05mm。
[0005]卡环对接型面近似为一圆的螺旋型面，对接型面可采用数控铣加工，数控铣需采用5轴加工中心进行加工，工件转动与铣刀进给同步联动，加工程序编制复杂，对工人技能要求高，操作难度大，且一次仅能加工单件卡环，加工时要保证铣削的可靠性，需留取工艺夹头，夹头应有足够的刚度，以保证装夹不会造成卡环的变形，影响铣削质量，工艺夹头的长度远大于卡环加工区域长度，造成很大浪费，经济性不好。
[0006]数控铣加工完螺旋型面的卡环，需要从工艺夹头上分离下来，保证卡环首尾宽度尺寸，并保证单件卡环成组配合后宽度尺寸公差控制在0～0.05mm。若采用数控铣加工，因卡环尾部宽度小，铣加工易造成卡环尾部翘曲变形，即使数控铣将卡环勉强分离，卡环成组配合后宽度尺寸公差0～0.05mm也不能得到保证。加工的卡环不能实现顺利装配，导致卡环不能使用。
[0007]《航天制造技术》2011年6月第3期发表的论文“固体火箭发动机用大直径卡环结构及加工工艺方法”以及专利申请“一种卡环加工工艺方法”(申请好为CN201811329911.3)提供了类似的工艺方法，利用车、粘接、磨削、线切割等工序组合加工，实现卡环的加工成型，摆脱对5轴加工中心的依赖性。但提供的加工方法工序冗长，控制点较多，质量稳定性不好，单件卡环缺乏互换性，一旦单件卡环出现问题就会导致卡环成组报废。
[0008]专利申请“一种高精度卡环类零件加工方法及装置”(公开号为CN114193100 A)采用的方法步骤依次是根据待加工卡环的尺寸，选取两个半圆形卡环连成一体的圆环毛坯进行粗加工，生成粗加工零件；进行热处理调质；进行精铣、精车处理以及热处理；基于定型工装固定精加工卡环，切出卡环两端对接端面外形轮廓；装配定型工装进行稳定化处理；卡环
进行人工校形；稳定化处理，得到卡环零件。此方法加工的卡环为两个半圆环组成的卡环，结构与本专利技术所加工的卡环结构不同。该方法过程中卡环精加工需要两次热处理及配备定型工装，加之需要人工参与校形，说明此加工方法变形较大，在精加工后需要多次辅助工序进行处理，工艺控制点较多，加工方法复杂，对人员、设备要求较高。
[0009]受限于其自身的开放式结构，刚性较差，自由状态尺寸稳定性差，单件卡环加工变形大，卡环成组使用时，配合型面存在不均匀间隙，配合面由面接触变为线接触，降低了卡环的使用强度；亦会造成卡环受力后型面变形，影响卡环的拆卸等诸多问题。
[0010]现有加工方法工序冗长，控制点较多，加工变形较大，工艺过程繁琐，有必要研究一种快捷、高效的卡块加工工艺方法。

技术实现思路

[0011]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种薄壁卡环加工工艺方法，加工成型快捷高效，能够有效减小加工变形，提高加工尺寸精度。
[0012]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
[0013]1)卡环毛坯下料；
[0014]2)粗车外形，得到一端径向向内和向外凸起的圆环结构，径向凸起处作为夹头，除夹头位置外，圆环外圆和内孔留取余量；
[0015]3)对粗车得到的圆环进行超声波探伤；
[0016]4)对探伤满足要求的圆环进行调质热处理；
[0017]5)对调质热处理后达到硬度要求的圆环进行内孔和外圆的精车；在圆环侧壁沿轴向铣削卡环缺口；对圆环端面铣削螺旋型面形成卡环形状；在卡环大端沿径向钻孔；
[0018]6)将卡环从圆环端面切断，形成一个封闭的卡环圆环；
[0019]7)将两件卡环成组检测尺寸；
[0020]8)找出单件卡环缺口连接处位置，剪断扉边；
[0021]9)修锉毛刺并对棱边倒圆；
[0022]10)对卡环激光刻标记，涂防锈油后成组存放。
[0023]所述的卡环毛坯下料时圆环轴向长度按加工10个卡环计算。
[0024]所述的步骤2)除夹头位置外，外圆留取单边余量4～6mm，内孔留取单边余量5～7mm。
[0025]所述的步骤2)和步骤5)加工后表面粗糙度最大允许值为3.2μm。
[0026]所述的步骤5)精车时先加工内孔，深度不小于卡环宽度+5mm；然后加工外圆，长度不小于卡环宽度+5mm。
[0027]所述的步骤5)铣削缺口深度为(设计螺尾宽度尺寸
‑
0.3mm)
±
0.05mm。
[0028]所述的步骤5)用侧刃铣卡环型面，主轴旋转角度为(360
°‑
卡环缺口处角度)，铣削时采用联动加工，均匀依次进刀。
[0029]所述的步骤6)用2mm～3mm切断刀将卡环切断，保证尺寸为设计螺尾
[0030]所述的铣削过程中采用具有防锈功能的半合成或全合成切削液。
[0031]本专利技术的有益效果是：
[0032]1)卡环组件配合精度高、互换性好
[0033]采用车、铣复合加工的方法，可以保证卡环成组配合的严密性，卡环螺旋面配合精度高，承载力大，受力均匀，装配后变形小，易于卡环二次拆装，重复使用，互换性好。
[0034]2)适用范围广
[0035]此方法适用于大小不同尺寸卡环的加工，可也用于首尾不连接、刚性差等同类结构零件的加工，可以推广应用。
[0036]3)生产效率大幅提高
[0037]一件卡环毛坯，一次装夹，能够连续不间断加工出10件单件卡环，组成5副卡环组件，取代了原数控铣、粘接、磨削、线切割等多工序加工，取代了精加工的卡环经两次热处理及人工校形作业等工序，生产效率大幅提高。
[0038]4)消除了加工安全隐患
[0039]在铣削时，卡环槽深度留取余量，在切断后，卡环仍旧连接在一起，不会出现卡环散落以及发生缠刀、崩刀现象，避免造成人员、设备损伤，工艺安全性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄壁卡环加工工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：1)卡环毛坯下料；2)粗车外形，得到一端径向向内和向外凸起的圆环结构，径向凸起处作为夹头，除夹头位置外，圆环外圆和内孔留取余量；3)对粗车得到的圆环进行超声波探伤；4)对探伤满足要求的圆环进行调质热处理；5)对调质热处理后达到硬度要求的圆环进行内孔和外圆的精车；在圆环侧壁沿轴向铣削卡环缺口；对圆环端面铣削螺旋型面形成卡环形状；在卡环大端沿径向钻孔；6)将卡环从圆环端面切断，形成一个封闭的卡环圆环；7)将两件卡环成组检测尺寸；8)找出单件卡环缺口连接处位置，剪断扉边；9)修锉毛刺并对棱边倒圆；10)对卡环激光刻标记，涂防锈油后成组存放。2.根据权利要求1所述的薄壁卡环加工工艺方法，其特征在于，所述的卡环毛坯下料时圆环轴向长度按加工10个卡环计算。3.根据权利要求1所述的薄壁卡环加工工艺方法，其特征在于，所述的步骤2)除夹头位置外，外圆留取单边余量4～6mm，内孔留取单边余量5～7mm。4.根据权利要求1所述的薄壁卡环加...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，罗辉，袁强，张全茂，
申请(专利权)人：西安长峰机电研究所，
类型：发明
国别省市：