本发明专利技术公开了一种柔性喷管薄壁双球面增强件的加工方法及其装置。加工方法包括以下步骤：1)锻件坯料制备；2)粗车；3)调质热处理；4)半精车内球面；5)去应力回火；6)车基准；7)精车内球面；8)精车外球面。实现该加工方法的装置，包括内球面专用夹具和外球面专用夹具。本发明专利技术采用专用工装以及特殊的装夹及找正方法，加工薄壁双球面增强件，加工精度较高，形位公差完全满足产品设计精度要求。用本发明专利技术所提供的方法制成的产品，经多次地面试验考核，均取得圆满成功。本发明专利技术的加工方法不仅可以用于加工薄壁双球面增强件，还可以用于其他类似薄壁球面产品的加工控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体火箭发动机柔性喷管增强件的加工方法，具体指一种柔性喷管薄壁双球面增强件的加工方法及其装置。
技术介绍
固体火箭发动机是航天飞行器的动力装置，它是由装药燃烧室、喷管和点火装置等构成。柔性喷管是固体火箭发动机的喷管中应用比较普遍的一种可动喷管。柔性喷管是固体火箭发动机的一个关键部件，它是由活动体、固定体及柔性接头3大部件组成。喷管摆动的执行部件是柔性接头，借助于柔性接头实施喷管摆动，达到推力向量调节的目的，具有性能稳定，密封可靠、可潜入等一系列优点。柔性接头是一种非刚性承压密封连接件，由若干同心的环状球体的弹性件(橡胶)和增强件(钢或复合材料)相互交替地粘接在一起，前后各有法兰组成的一个完整部件。柔性接头在受到轴向及横向载荷作用时，增强件是使柔性接头保持基本结构形状的承力件，因此，增强件应满足保护柔性接头、防止柔性接头有受压变形的要求。依据增强件的工作环境，增强件主要承受拉伸和压缩应力的作用，破坏多由压缩应力或层间剪切所致，因此，增强件的材质多选力学性能较高的高强度钢(抗拉强度IOOOMPa IlOOMPa)。作为柔性接头的增强件应当具有高比强度、高比模量、且有良好的力学性能和工艺性能，因此，选用30CrMnSiA锻件进行加工。由于柔性接头是由增强件与弹性件相互叠加而成，组装后要求柔性接头上、下两端面的平行度不大于O. 06mm,同轴度不大于O. 2mm，这就对组成柔性接头的10个增强件提出了很高的精度要求。对于每一个球半径不同的双球面增强件来说，要求它们的厚度均匀性好、内外球面的同轴度高。为了确保产品精度满足要求，不但要在产品加工方面寻求最佳的工艺流程和参数，同时需要制做十套不同的专用工装，工装的精度要精准，否则容易造成增强件的型面偏差大以及柔性接头的不同轴。因此，薄壁双球面增强件产品加工的难点是壁厚薄、球半径以及同轴度精度高。由于柔性接头要具有足够的刚性和较小的质量，因此，要求柔性接头的增强件在满足刚性的前提下，壁厚尽可能薄。柔性接头的增强件产品设计要求壁厚偏差不大于±0. 1mm，上、下两端面平行度要求不大于O. 06mm,内外球面的同轴度要求不大于O. 2mm,内球面半径要求为SR±0. 08，外球面半径要求为SR±0. 08 ;表面粗糙度要求为Ra3. 2。目前，制造柔性喷管球形薄壁增强件时，先采用增加锻件长度用于工艺夹头，一次装夹数控车加工内外球面后，再将工艺夹头切掉。此工艺存在的问题是加工中零件振动大、表面粗糙度差、尺寸精度差，切掉工艺夹头后零件变形较大，而且还浪费了大量的材料。因此，在加工中首先要解决的问题是装夹，另外就是在加工中控制装夹变形和切削变形，同时要保证内外球面的同轴度。这样在增强件与弹性件交互叠加粘接时才能保证柔性接头的整体同轴度及平行度。综上所述，如何解决薄壁双球面增强件的装夹变形与加工变形，保证尺寸精度及形位公差是亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是寻求最佳的装夹及加工方法，克服现有技术的缺陷，保证无加长夹头薄壁双球面增强件加工精度及形位公差，提供ー种合理有效的柔性喷管薄壁双球面增强件的加工方法。本专利技术的另一目的是提供实现该加工方法的装夹装置。为实现上述目的，本专利技术所设计的柔性喷管薄壁双球面增强件的加工方法，包括以下步骤I)锻件坯料制备按照产品最大外形尺寸留加工余量，采用常规锻造エ艺方法制备环形锻件坯料；2)粗车车加工去除环形锻件坯料的表面缺陷及大部分加工余量，保证后续调质热处理的淬透性和机械加工效率，并在外表面上车加工出后续装夹的エ艺夹头；3)调质热处理按照常规的热处理方法对粗车后的零件进行淬火+高温回火调质热处理；4)半精车内球面找正粗车后的零件的外圆及端面对称四点，装夹エ艺夹头，将零件的A端面及エ艺夹头的B端面车加工见光，并半精车加工内球面；5)去应カ回火对半精车后的零件进行去应カ回火，减小加工应カ；6)车基准装夹エ艺夹头外圆面，找正后，将零件的A端面及エ艺夹头的B端面再进行车加工见光；7)精车内球面采用内球面专用夹具装夹，以エ艺夹头的B端面定位，压紧エ艺夹头的C端面，精车零件的内球面、出口锥面及A端面；8)精车外球面采用外球面专用夹具装夹，使外球面专用夹具的球面与零件的内球面相吻合，以零件的内球面定位，找正零件的A端面和外圆，压紧出口锥面后，精车零件的外球面，将エ艺夹头和零件的A端面ー并车除，即可得到柔性喷管薄壁双球面增强件。进ー步地，所说的步骤I)中，环形锻件坯料按照零件最大外形尺寸留单面加工余量 5 10mnin进ー步地,所说的步骤2)中,零件粗车留后续单面加工余量3 6_。进ー步地，所说的步骤3)中，调质热处理后材料硬度要求为33 38HRC，以提高零件材料的机械性能。进ー步地，所说的步骤4)中，半精车内球面采用端面定位、装夹，減少径向装夹变形；半精车留后续精车单面加工余量I 2mm。进ー步地，所说的步骤5)中，去应カ回火的条件为350 450°C，保温180 320min。这样，可以减小零件后序加工变形。进ー步地，所说的步骤6)中，车基准加工后在自由状态检测零件的A端面及エ艺夹头的B端面的平行度、平面度误差在O. 03mm以内。这样，为后续精车加提供精准的基准。进ー步地，所说的步骤8)中，精车外球面找正零件的A端面、外圆均布4点跳动不大于 O. 02mm。本专利技术采用数控车加工以提高加工精度和加工效率。本专利技术中，精车内球面采用内球面专用夹具，精车外球面采用外球面专用夹具，装夹时既保证零件便于装夹，又可控制零件加工变形本专利技术所设计的实现上述加工方法的装夹装置，包括内球面专用夹具和外球面专用夹具，所述内球面专用夹具包括环形底板，所述环形底板上端面靠近内圈处嵌置有用于支承工艺夹头的B端面的环形平台，所述环形底板上端面靠近环形平台外侧处沿周向均布有用于压紧工艺夹头的C端面的压板，所述压板通过联接螺栓与环形底板上端面相连，从而将工艺夹头固定在压板和环形底板之间；所述外球面专用夹具包括底座，所述底座的上部外球面与零件的内球面相吻合，所述底座顶部设置有用于压紧零件出口锥面的锥面压板，所述锥面压板通过压紧螺栓与底座上端面相连，从而将零件固定在锥面压板和底座之间。优选地，所述底座的上部外球面沿周向均布有便于手动调整零件坐落位置的U形槽。这样，可以在找正调整时，防止底座与零件的内球面形成真空。本专利技术的有益效果采用本专利技术的加工方法和专用夹具来加工薄壁双球面增强件，加工精度高，完全满足产品设计精度要求，产品设计要求壁厚偏差不大于±0. 06mm；上、下两端面平行度不大于O. 04mm ;内外球面的同轴度要求不大于O. 15mm ;内球面半径为SR±0. 06 ;外球面半径为SR±0. 05 ;表面粗糙度为Ra3. 2，而且还节约了 80%的原材料，技术效果明显。用本专利技术所提供的方法制成的增强件，不但各尺寸及形位公差满足设计要求，而且十件增强件与弹性件交互叠加制成的柔性接头形位公差及外形尺寸也满足设计要求，该产品已顺利通过多次地面试验。本专利技术的加工方法不仅可以用于加工无夹头双球面薄壁增强件加工，还可以用于其他类似产品的加工控制。附图说明图I为柔性喷管薄壁双球面增强件的结构示意图。图2为环形锻件坯料的结构示意图。图3为粗车后的结构示意图。图4为半精本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘妮，余天雄，晏述亮，韩庆波，闫敏，胡稳淼，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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