CN101478078A - 天线罩内外型面精密加工工艺、主动寻位方法及其工艺装备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线罩内外型面精密加工工艺，包括以下主要工序：1)基准磨削工序；2)检验工序；3)天线罩安装工序；4)天线罩外型面粗精磨工序；5)外型面检验工序；6)天线罩安装转换工序；7)天线罩内型面粗精磨工序；8)检验工序；9)电厚度测试工序。一种支持天线罩机外安装的主动寻位工艺装备，由外型面专用夹具(20)、内型面专用夹具(30)、寻位器(71)和(72)、寻位工作站(40)等组成。本发明可以大大提高天线罩的安装精度和可靠性，大大提高天线罩的加工精度和成品率，尤其可提高同轴度精度2个等级或以上；通过支持天线罩机外安装的主动寻位工艺装备，可以大大降低调试难度，减少安装调试时间，有效地提高天线罩专用数控磨床的机时利用率。

Description

天线罩内外型面精密加工工艺、主动寻位方法及其工艺装备

技术领域

本发明属精密制造技术领域，特别是涉及一种天线罩内外型面精密加工工艺、主动寻位方法及其工艺装备。

背景技术

导弹天线罩是保护导弹导引头天线在恶劣的环境下能正常工作的一种装置，它既是导弹弹体的一个完整舱段(导弹头部)，又是关系到导弹制导精度的关键因素之一，高一份精度，就多一份胜算。然而，由于天线罩是一种大深度薄壳结构件，其长径比大多为2：1，机械加工时缺乏稳定可靠的可用于定位夹紧的工艺基准；此外，天线罩的材料大多为石英陶瓷，又硬又脆、抗拉强度低，无论工件安装还是机械加工，都易于产生微裂纹而影响其合格率。

实际生产中，如文件(彭望泽，防空导弹天线罩，北京：宇航出版社，1993：235-241)里所说的，小型天线罩采用悬臂夹持加工，可以用粘结固定或真空负压固定。目前天线罩加工时常用的安装方法是，加工外型面(14)时，采用短圆锥销(1)及其止口端面(2)定位和真空吸附装置夹紧。真空吸附装置由真空系统(5)、旋转接头(4)和气管(3)组成(见图1)；加工内型面(13)时，外型面(14)在夹具(1’)中定位并由件(3’)和(4’)成的真空吸附装置夹紧(见图2)。该方法存在以下缺点：

(1)在加工天线罩外型面的定位夹紧方法中(图1)，圆锥销限制x、y、z三个方向的移动，止口端面限制z、x方向的转动和y方向的移动，其中，y方向的移动被重复限制，即圆锥销及其止口端面在天线罩轴向方向形成过定位，由此导致该工序定位的不确定性而影响工序质量；

(2)在以天线罩外型面定位加工内型面的工序中(图2)，外型面的加工误差将引起该工序的定位误差而导致天线罩内型面的线形误差、内外型面的同轴度误差及其壁厚均匀性；

(3)天线罩悬臂支承，为了抵抗切削力必须有足够的轴向夹紧力(真空吸附力)，然而较大的真空吸附力易于引起天线罩表面的微裂纹而导致了较高的废品率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种天线罩内外型面精密加工工艺、主动寻位方法及其工艺装备，以解决现有技术中加工精度低、废品率高的缺陷。

一种天线罩内外型面精密加工方法，包括以下步骤：

1)基准磨削工序：粗精磨基准端面(11)和粗磨基准锥孔(12)；

2)检验工序：以端面(11)和锥孔(12)为基准，检测待加工的内外型面余量及其一致性；

3)天线罩安装工序：在寻位工作站(40)上安装外型面专用夹具(20)；基于端面(11)和锥孔(12)，主动寻找天线罩在外型面专用夹具(20)中的准确位置，并采用真空夹紧，并使天线罩(10)与外型面专用夹具(20)成为第一工件夹具整体(51)；

4)天线罩外型面粗精磨工序：第一工件夹具整体(51)通过专用夹具(20)上的快速精确定位标准接口平面a和凸台b，在外型面专用磨床上相应的标准接口平面e和凹槽f中主动寻位与夹紧；粗精磨外型面(14)；磨削完毕后将第一工件夹具整体(51)卸下；

5)外型面检验工序：将第一工件夹具整体(51)安置在三坐标测量机上；检验外型面(14)的合格性；

6)天线罩安装转换工序：在寻位工作站(40)上安装内型面专用夹具(30)；在内型面专用夹具(30)上安装第一工件夹具整体(51)，使磨削后的天线罩外型面(14)与内型面专用夹具(30)的工作中心同轴，并使天线罩和专用夹具(30)成为第二工件夹具整体(52)；然后去除不包括支承板(22)在内的外型面专用夹具(20)；

7)天线罩内型面粗精磨工序：第二工件夹具整体(52)通过专用夹具(30)上的快速精确定位标准接口平面c和凸台d，在内型面专用磨床上相应的标准接口平面e和凹槽f中主动寻位与夹紧；粗精磨内型面(13)、精磨锥孔(12)；磨削完毕后将第二工件夹具整体(52)卸下；

8)检验工序：将第二工件夹具整体(52)安置在三坐标测量机上；检验内型面(13)、锥孔(12)的合格性，内型面(13)、锥孔(12)与端面(11)的位置度，内型面(13)与外型面(14)的壁厚及其一致性；

9)电厚度测试工序：在电厚度测试机上测试电厚度；如果电厚度满足要求，则结束；否则，修磨天线罩外型面(14)。

一种天线罩外型面精密加工的专用夹具，外型面专用夹具(20)包括，天线罩寻位元件(21)、定位支承板(22)、外型面加工专用夹具基础件(23)，所述的寻位元件(21)的寻位面为圆锥形，通过弹性机构(24)和外寻位基础件(23)相连，寻位元件(21)上有一导向柱和外型面加工专用夹具基础件(23)的导向孔相配合，所述的定位支承板(22)通过定位销和螺栓与外型面加工专用夹具基础件(23)相连，外型面加工专用夹具基础件(23)和寻位元件(21)的通气孔用软管(25)相连，外接真空装置。

一种天线罩内型面精密加工的专用夹具，内型面专用夹具(30)包括天线罩外型面支承座(31)、自适应支撑元件和内型面加工专用夹具基础件(35)。

所述的自适应支撑元件由第一自适应支撑元件(32)和第二自适应支撑元件(33)组成，自适应支撑元件具有与天线罩外轮廓一致的内轮廓表面，并通过径向弹性机构使其与天线罩均匀贴合。

一种天线罩内外型面精密加工工序转换的主动寻位方法，通过寻位器(71)，使两个先后使用的外型面专用夹具(20)和内型面专用夹具(30)主动对中，以保证与外型面专用夹具(20)形成第一工件夹具整体(51)的天线罩精确转换为与内型面专用夹具(30)形成第二工件夹具整体(52)。

一种天线罩内外型面精密加工专用夹具快速精确寻位的标准接口装置，所述的专用夹具主动寻位的标准接口装置包括寻位器(71)、专用夹具与寻位器相配合的寻位特征面、寻位器与寻位工作站或机床相配合的过渡板组成。

所述的寻位器(71)上的接口平面(e)和凹槽(f)分别与外型面专用夹具(20)上的第一平面(a)、第一凸台(b)相配合，或分别与内型面专用夹具(30)上的第二平面(c)、第二凸台(d)相配合。

所述的寻位器(71)与寻位工作站或不同机床相配合时，还配置有相应的第一过渡板(81)、第二过渡板(82)或第三过渡板(83)以实现寻位器与寻位工作站(40)、天线罩外型面磨床主轴(41)和内型面磨床主轴(42)的快速精确寻位。

有益效果

本发明通过上述天线罩内外型面精密加工的工艺过程，采用少量专用夹具、专用夹具主动寻位的标准接口装置和主动寻位工作站，使天线罩在机外实现快速精确的主动寻位，尤其是内外型面基准转换时的主动寻位；工序转换时天线罩与相关专用夹具成为一个整体，通过专用夹具及其主动寻位装置实现天线罩与专用夹具在机床上的快速精确寻位。本发明涉及的天线罩工艺过程、主动寻位方法及其工艺装备不但解决了天线罩位置精度低、表面容易产生微裂纹等制造瓶颈问题，提高了成品率，可以避免和减少不同工序基准转换误差对天线罩加工精度的影响，可以有效地控制内外型面的同轴度和壁厚，可以使同轴度精度提高2个等级或以上，为提高导弹制导精度提供基本保证；而且可以大大降低调试难度和减少安装调试时间，有效地提高天线罩数控磨床的机时利用率，实现节能降耗目标。

附图说明

图1传统天线罩外型面加工时的安装方案示意图；

图2传统天线罩内型面加工时的安装方案示意图；

图3天线罩(10)示意图；

图4本发明涉及的天线罩外型面磨削工序工件主动寻位及其外型面专用夹具(20)示意图；

图5本发明涉及的天线罩内型面磨削工序工件主动寻位及其内型面专用夹具(30)示意图；

图6本发明涉及的第一工件夹具在外型面专用磨床上的工作位姿示意图；

图7本发明涉及的第二工件夹具整体在专用磨床上的工作位姿示意图；

图8本发明涉及的天线罩电厚度测试工序工件主动寻位及其夹紧机构示意图；

图9本发明涉及的天线罩及其电厚度测试夹具整体在电厚度测试机上的工作位姿示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种天线罩内外型面精密加工专用夹具，分外型面专用夹具20和内型面专用夹具30两种。所述的外型面专用夹具20包括，天线罩寻位元件21、定位支承板22、外型面加工专用夹具基础件23，寻位元件21的寻位面为圆锥形，通过弹性圈24和外寻位基础件23相连，寻位元件21上有一导向柱和外型面加工专用夹具基础件23的导向孔相配合，定位支承板22通过定位销和螺栓与外型面加工专用夹具基础件23相连，外型面加工专用夹具基础件23和寻位元件21的通气孔用软管25相连，外接真空装置。所述的内型面专用夹具30包括，天线罩外型面支承座31、自适应支撑元件和内型面加工专用夹具基础件35，所述的自适应支撑元件由第一自适应支撑元件32和第二自适应支撑元件33组成，自适应支撑元件具有与天线罩外轮廓一致的内轮廓表面，并通过径向弹性机构使其与天线罩均匀贴合。自适应支撑元件可以根据天线罩规格和型面要求配置和快速更换。

一种支持天线罩内外型面精密加工的工艺过程，包括以下步骤：

1)基准磨削工序：基于天线罩毛坯及其余量分布状况划线；采用划线找正法，在机床上检测调试安装天线罩，使天线罩具有正确安装位置后，粗精磨基准端面11和粗磨基准锥孔12；

2)外型面检验工序：以端面11和锥孔12为基准，检测待加工的内外型面余量及其一致性；

3)天线罩安装工序：在寻位工作站40上安装外型面加工用的外型面专用夹具20；基于端面11和锥孔12，主动寻找天线罩在外型面专用夹具20中的准确位置，并采用真空夹紧，并采用真空夹紧，使天线罩10与外型面专用夹具20成为第一工件夹具整体51(图4实线部分)；

4)天线罩外型面粗精磨工序：通过外型面专用夹具20与机床(或测量机或寻位工作站)快速安装的寻位器71及其与机床连接的第三过渡板83，使第一工件夹具整体51在外型面专用磨床主轴41上主动寻位与夹紧；粗精磨外型面14(图6)；磨削完毕后将第一工件夹具整体51卸下；

5)检验工序：将第一工件夹具整体51安置在三坐标测量机上；检验外型面14的合格性；

6)天线罩安装转换工序：在寻位工作站40上安装内型面专用夹具30；使第一工件夹具整体51在内型面专用夹具30上主动寻位，即使外型面专用夹具20和内型面专用夹具30的中心一致；如果磨削后的天线罩外型面14与内型面专用夹具30的工作中心具有较大同轴度误差时，可根据两者间的偏心量调整外型面专用夹具20相对内型面专用夹具30的位置，直至符合要求后，使天线罩支承板22与外型面支承座31紧固，通过第一自适应支撑元件32和第二自适应支撑元件33支撑天线罩10，内寻位基础件35和外型面支承座31用螺钉34紧固，即使天线罩10、支承板22和内型面专用夹具30成为第二工件夹具整体52；去除不包括支承板22在内的外型面专用夹具20；

7)天线罩内型面粗精磨工序：通过内型面专用夹具30与寻位器71、机床连接第一过渡板81，使第二工件夹具整体52在内型面专用磨床主轴42上主动寻位与夹紧；粗精磨内型面13、精磨锥孔12(图7)；磨削完毕后将第二工件夹具整体52卸下；

8)检验工序：将第二工件夹具整体52安置在三坐标测量机上；检验内型面13、锥孔12的合格性，内型面13、锥孔12与端面11的位置度，内型面13与外型面14的壁厚及其一致性。

9)电厚度测试工序：在电厚度测试机上测试电厚度；如果电厚度满足要求，则结束；否则，继续修磨外型面14。

一种使天线罩在机外主动寻位并与专用夹具形成一个整体后，基于专用夹具与机床的标准接口，使工件夹具整体快速精确地在机床上主动寻位的方法。

在天线罩外型面精密加工前，先将天线罩垂直放置在专用夹具20中，保证其定位精确可靠，并与外型面专用夹具20形成第一工件夹具整体51。

一种天线罩在专用夹具20中定位并与其形成一个整体的主动寻位方法，包括以下几个步骤：

1)在寻位工作站40上安装外型面专用夹具20，专用夹具20的基础件23依据其寻位第一平面a和第一凸台b在寻位器71的平面e和凹槽f在定位并夹紧；

2)将天线罩垂直放置在专用夹具20的定位支承板22的p面上，并通过寻位元件21的圆锥形表面主动对中，即使天线罩基准孔12中心与专用夹具20工作中心一致。寻位元件21的导向柱v在弹性机构24的支持下沿外型面加工专用夹具基础件23的导向孔w中上下移动，以保证天线罩基于寻位元件21主动寻位；

3)天线罩在专用夹具20中主动寻位后，采用真空夹紧(图4)，即使天线罩10与专外型面专用夹具20成为第一工件夹具整体51。

在天线罩外型面精密加工后、内型面精密加工前，先将天线罩专用夹具20整体垂直放置到专用夹具30中，保证外型面专用夹具20与内型面专用夹具30的中心一致，即使第一工件夹具整体51在内型面专用夹具30中主动寻位，并使天线罩与30形成第二工件夹具整体52。

一种天线罩内外型面精密加工工序转换的主动寻位方法，即第一工件夹具整体51在专用夹具30中定位并与其形成第二工件夹具整体52的主动寻位方法，包括以下几个步骤：

1)在寻位工作站40上安装外型面专用夹具30，外型面专用夹具30的基础件35依据其寻位第二平面c和第二凸台d在寻位器71的平面e和凹槽f在定位并夹紧；

2)将第一工件夹具整体51倒置在专用夹具30的外型面支承座31的平面q、第一自适应支撑元件32和第二自适应支撑元件33上，并基于寻位器72，实现第一工件夹具整体51在30上的主动寻位，即使外型面专用夹具20与内型面专用夹具30的中心一致；

3)通过主动寻位工作站40的测量系统，测量天线罩外型面，如果磨削后的天线罩外型面14与内型面专用夹具30的工作中心具有较大同轴度误差时，可根据两者间的偏心量调整外型面专用夹具20相对内型面专用夹具30的位置，直至符合要求后，使天线罩支承板22与外型面支承座31紧固，即使天线罩10、支承板22和内型面专用夹具30成为第二工件夹具整体52(图5)；去除不包括支承板22在内的外型面专用夹具20。

实施例2

一种天线罩电厚度检测与外型面精确修磨工序的主动寻位方法，包括以下几个步骤：

1)在寻位工作站40上安装外型面专用夹具20，该专用夹具以精密磨削后的天线罩端面11和锥孔12定位；

2)将加工(或修磨)完毕的天线罩垂直放置在外型面专用夹具20上，并主动寻位，使天线罩锥孔12中心与外型面专用夹具20中心一致，并在天线罩端口外部采用夹紧机构60实现夹紧；

3)使天线罩10与外型面专用夹具20的支承板22、夹紧机构60成为一个工件/夹具整体53(图8，不包括40、71和81)；

4)将工件/夹具整体53安装到电厚度测试机43上去进行电厚度测试，通过寻位器72，使支承板22在电厚度测试机主轴上实现工件夹具整体53在电厚度测试机上的快速精确寻位，即使天线罩内型面与模胎61形成均匀的间隙(图9)；

5)如果测试结果未达到所要求的电厚度技术指标，则将工件/夹具整体53整体拆下，并放置到步骤2)所述的外型面专用夹具20上，即在外型面专用夹具20的外型面加工专用夹具基础件23和寻位元件21上主动寻位，并实现真空夹紧；之后拆除夹紧机构60，以还原到第一工件夹具整体51；

6)将第一工件夹具整体51安装到机床上去，修磨天线罩外型面，再重复步骤2)及其后的相关步骤，直至电厚度测试结果满足所要求的技术指标。

Claims (8)

1.一种天线罩内外型面精密加工方法，包括以下步骤：

1)基准磨削工序：粗精磨基准端面(11)和粗磨基准锥孔(12)；

2)检验工序：以端面(11)和锥孔(12)为基准，检测待加工的内外型面余量及其一致性；

3)天线罩安装工序：在寻位工作站(40)上安装外型面专用夹具(20)；基于端面(11)和锥孔(12)，主动寻找天线罩在外型面专用夹具(20)中的准确位置，并采用真空夹紧，并使天线罩(10)与外型面专用夹具(20)成为第一工件夹具整体(51)；

4)天线罩外型面粗精磨工序：第一工件夹具整体(51)通过专用夹具(20)上的快速精确定位标准接口平面a和凸台b在外型面专用磨床上相应的标准接口平面e和凹槽f中主动寻位与夹紧；粗精磨外型面(14)；磨削完毕后将第一工件夹具整体(51)卸下；

5)外型面检验工序：将第一工件夹具整体(51)安置在三坐标测量机上；检验外型面(14)的合格性；

6)天线罩安装转换工序：在寻位工作站(40)上安装内型面专用夹具(30)；在内型面专用夹具(30)安装第一工件夹具整体(51)，使磨削后的天线罩外型面(14)与内型面专用夹具(30)的工作中心同轴，并使天线罩和专用夹具(30)成为第二工件夹具整体(52)；然后去除不包括支承板(22)在内的外型面专用夹具(20)；

7)天线罩内型面粗精磨工序：第二工件夹具整体(52)通过专用夹具(30)上的快速精确定位标准接口平面c和凸台d，在内型面专用磨床上相应的标准接口平面e和凹槽f中主动寻位与夹紧；粗精磨内型面(13)、精磨锥孔(12)；磨削完毕后将第二工件夹具整体(52)卸下；

8)检验工序：将第二工件夹具整体(52)安置在三坐标测量机上；检验内型面(13)、锥孔(12)的合格性，内型面(13)、锥孔(12)与端面(11)的位置度，内型面(13)与外型面(14)的壁厚及其一致性；

9)电厚度测试工序：在电厚度测试机上测试电厚度；如果电厚度满足要求，则结束；否则，修磨天线罩外型面(14)。

2.一种天线罩外型面精密加工的专用夹具，其特征是：外型面专用夹具(20)包括，天线罩寻位元件(21)、定位支承板(22)、外型面加工专用夹具基础件(23)，所述的寻位元件(21)的寻位面为圆锥形，通过弹性机构(24)和外寻位基础件(23)相连，寻位元件(21)上有一导向柱和外型面加工专用夹具基础件(23)的导向孔相配合，所述的定位支承板(22)通过定位销和螺栓与外型面加工专用夹具基础件(23)相连，外型面加工专用夹具基础件(23)和寻位元件(21)的通气孔用软管(25)相连，外接真空装置。

3.一种天线罩内型面精密加工的专用夹具，其特征是：内型面专用夹具(30)包括天线罩外型面支承座(31)、自适应支撑元件和内型面加工专用夹具基础件(35)。

4.如权利要求3所述的天线罩内型面精密加工的专用夹具，其特征是：所述的自适应支撑元件由第一自适应支撑元件(32)和第二自适应支撑元件(33)组成，自适应支撑元件具有与天线罩外轮廓一致的内轮廓表面，并通过径向弹性机构使其与天线罩均匀贴合。

5.一种天线罩内外型面精密加工工序转换的主动寻位方法，其特征是：通过寻位器(71)，使两个先后使用的外型面专用夹具(20)和内型面专用夹具(30)主动对中，以保证与外型面专用夹具(20)形成第一工件夹具整体(51)的天线罩精确转换为与内型面专用夹具(30)形成第二工件夹具整体(52)。

6.一种天线罩内外型面精密加工专用夹具快速精确寻位的标准接口装置，其特征是：所述的专用夹具主动寻位的标准接口装置包括寻位器(71)、专用夹具与寻位器相配合的寻位特征面、寻位器与寻位工作站或机床相配合的过渡板组成。

7.如权利要求6所述专用夹具主动寻位的标准接口装置，其特征是：所述的寻位器(71)上的接口平面(e)和凹槽(f)分别与外型面专用夹具(20)上的第一平面(a)、第一凸台(b)相配合，或分别与内型面专用夹具(30)上的第二平面(c)、第二凸台(d)相配合。

8.如权利要求6述专用夹具主动寻位的标准接口装置，其特征是：所述的寻位器(71)与寻位工作站或不同机床相配合时，还配置有相应的第一过渡板(81)、第二过渡板(82)或第三过渡板(83)以实现寻位器与寻位工作站(40)、天线罩外型面磨床主轴(41)和内型面磨床主轴(42)的快速精确寻位。

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