CN104690595B - 一种固体火箭发动机数控加工中心用柔性减振装置 - Google Patents

Abstract

一种固体火箭发动机数控加工中心用柔性减振装置，包括支承机构和移动机构，所述支承机构包括立柱、滚轮、托架、滑动轴、销轴、弹簧、滑动套筒、定位销、固定套筒和螺纹棒；所述移动机构包括滑块、铜活灵、双头丝杠、定位座、滑槽、齿轮、轴承座、轴承、手摇杆；本发明解决了现有技术中减振装置不易操作，过程不可控，不适用于大批量生产的技术问题，能够达到严格的尺寸限制，更有效地利用数控机床的工作空间的有益效果。

Description

一种固体火箭发动机数控加工中心用柔性减振装置

技术领域

本发明适用于固体火箭发动机薄壁燃烧室壳体镗铣类加工中心加工减振使用，具体涉及一种柔性减振装置。

背景技术

燃烧室壳体是发动机结构件中的重要部件之一，广泛采用薄壁旋转壳体焊接件组合结构，选择超高强度钢材，壳体经表面热处理后硬度≥HRC55，抗拉强度≥1.7GPa，延伸率≥6%，属于难切削材料。镗铣类加工中心主用于加工发动机壳体上外部接口，根据固体火箭发动机设计工艺要求，发动机外部接口应满足一定的加工精度及表面质量要求。

使用加工中心数控镗铣燃烧室壳体外部接口时，切削伴随的振动剧烈，极大降低了产品的精度及表面质量，最为严重的将直接导致接口尺寸超差，影响导弹总体的使用。目前，我所在固体火箭发动机燃烧室壳体数控镗铣时，采用增加辅助垫块取得减振效果提高产品质量，国内对于薄壁壳体的减振措施多用垫片、填充、外缠胶等方式，普遍原理较为简单，但不易操作，过程不可控，不适用于大批量生产。

发明内容

本发明旨在提供一种容易操作，过程可控，且可大批量生产的适用于固体火箭发动机数控加工中心用柔性减振装置。该发明装置同时具有支撑点自动位置调整、产品工作直径可调的功能。

为达成上述目的，本发明提供一种固体火箭发动机数控加工中心用柔性减振装置，包括支承机构和移动机构，所述支承机构包括立柱、滚轮、托架、滑动轴、销轴、弹簧、滑动套筒、定位销、固定套筒和螺纹棒；所述移动机构包括滑块、铜活灵、双头丝杠、定位座、滑槽、齿轮、轴承座、轴承、手摇杆。

其中，支承机构中立柱为焊接组合件，立柱顶部与固定套筒螺栓固定，立柱底部与滑块螺栓固定。滚轮与托架、托架与滑动轴均采用销轴连接，间隙配合关系。弹簧安置于滑动轴与滑动套筒之间。定位销通过固定套筒与滑动套筒上的槽口，后与滑动轴采用螺纹连接固定，主要限制滑动轴、滑动套筒、弹簧之间的轴向位置关系以及固定套筒、滑动套筒、滑动轴之间的径向位置关系。螺纹棒一端与固定套筒采用螺纹连接，另一端与滑动套筒连接，限制固定套筒与滑动套筒之间的轴向位置关系。

再者，移动机构中滑槽采用T型螺栓固定在机床平台上，双头丝杆两头螺纹旋向相反，通过定位座与滑槽连接固定。铜活灵固定在滑块上，并由双头丝杆传动实现相对位置移动，滑块与滑槽的导轨配合实现导向功能。手摇杆带动右端轴承座处的一对齿轮，再经双头丝杠实现整个柔性减振装置的移动功能。

柔性减振装置在燃烧室壳体径向两侧对称放置成一组或若干组，通过先进分析软件或试验方法设置不同径向放置位置可更能达到减振效果。柔性减振装置可根据燃烧室壳体不同直径大小通过手摇杆调整轴向位置，同时呈弧形布置的滚轮与壳体外壁贴合，锁定装置的轴向及径向位置达到对壳体支承点固定的目的。数控镗铣过程中，出现的振动通过滚轮传递至弹簧由弹簧吸收，其原理是通过增加系统阻尼值、提高壳体刚性来降低振动影响，保证燃烧室壳体加工精度及表面质量要求。

进一步，整体装配完成后，该装置总长1200mm，宽82mm，高445mm，滑槽底面距滑动轴中心距离368.5mm。托架可转动角度范围为0°-20°，可实现与壳体支撑点位置自动调整。装置安装在中心高为400mm的镗铣类加工中心后，可实现对直径200mm至450mm的燃烧室壳体数控钻铣削加工减振应用。

本发明的柔性数控减振装置，其严格的尺寸限制，能更有效地利用数控机床的工作空间。装置的发明有效降低燃烧室壳体在数控镗铣时的振动影响，保证燃烧室壳体加工精度及表面质量，提高工作效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本创新型提供的固体火箭发动机数控加工中心用柔性减振装置支承机构的结构示意图；

图2为本创新型提供的固体火箭发动机数控加工中心用柔性减振装置的移动机构的结构示意图；

图3为本创新型提供的固体火箭发动机数控加工中心用柔性减振装置的使用示意图；

图中1为立柱，2为滚轮，3为支撑架，4为销轴，5为滑动轴，6为弹簧，7为滑动套筒，8为定位销，9为固定套筒，10为螺纹棒，11为滑槽，12为滑块，13为双头丝杠，14为定位座，15为齿轮，16为轴承座，17为手摇杆，18为铜活灵。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述本发明。本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明而不用于限制本发明的保护范围。本发明优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

现详细说明根据本发明的一种固体火箭发动机数控加工中心用柔性减振装置。

如图1所示，是本发明固体火箭发动机燃烧室壳体数控加工中心用柔性减振装置支承机构的结构示意图，其中托架上安装的滚轮2呈圆弧形布置，因为考虑滚轮2与燃烧室壳体之间的滚动摩擦，选用聚脂乙烯材料，两滚轮2直径Φ50mm，中心距100mm，圆心角39°。弹簧6直径6mm，大径56mm，圈数3圈，工作极限载体955.2N，单圈工作极限载荷下最大变形量9.391mm。固定套筒9最大外径82mm，内孔Φ57mm，深115mm，表面粗糙度要求1.6。滑动套筒7于固定套筒9间隙配合面外径Φ57mm，长112mm，表面粗糙度要求1.6。滑动套筒7与滑动轴5间隙配合面内孔直径Φ45mm，深112mm，表面粗糙度要求1.6。滑动轴5与滑动套筒7间隙配合面外径Φ45mm，长120mm，表面粗糙度要求1.6，与弹簧6接触端外径大小为Φ60mm，接触面表面粗糙度要求1.6。考虑到支撑架3、滑动轴5、滑动套筒7、销轴4都要承受载荷影响，故零件选用30Cr3材料热处理后强度达1400MPa。定位销8与滑动轴5采用M8螺纹连接，同时滑动套筒7上轴向槽宽8.5mm，长36.5mm，固定套筒9上轴向槽宽8.5，长40.5mm。螺纹棒10一端采用M24螺纹与固定套筒9连接，一端采用M8螺纹与滑动套筒7连接，总长80mm。

如图2所示，是本发明固体火箭发动机燃烧室壳体数控加工中心用柔性减振装置移动机构的结构示意图。其中滑槽11总长1000mm，宽100mm。滑槽11与滑块12接触面粗糙度要求0.8，相对底面平行度要求0.03、垂直度要求0.03，滑槽11内部槽宽60mm。滑块12上分布4个Φ7mm孔，采用M6螺栓与铜活灵18连接，另外分布4个M8螺纹孔，用M8螺钉与立柱1连接。滑块12内部槽宽100mm，高35.2mm。双头丝杠13总长1052mm，两头螺纹均采用Tr26x6LH-7e，旋向相反，螺纹段长390mm，两端螺纹圆跳动要求在0.06mm之内，与定位座14配合段长203mm，表面粗糙度要求0.8，圆跳动要求在0.06mm之内，直径为Φ30mm。定位座14采用M6螺栓固定在滑槽11底部，与双头丝杠13接触内孔要求Φ30mm。用滚动轴承支承双头丝杠13固定在轴承座16上。手摇杆17带动一对齿轮15传动，带动双头丝杠13作回转运动，齿轮比为1：1，模数m=1.5，齿数22，宽度33mm。

根据燃烧室数控加工要求及燃烧室壳体尺寸大小，确定了该装置长、宽、高的具体结构尺寸。确定装配工艺，零件机械加工到位满足尺寸、精度、表面粗糙度要求后进行可靠装配。

如图3所示，为本创新型提供的固体火箭发动机数控加工中心用柔性减振装置的使用示意图。柔性减振装置由一对（2个）支承机构及一个移动机构组成。在燃烧室壳体径向放置多个柔性减振装置，调整轴向及径向位置后安装于机床台面上，可实现对直径200mm至450mm的燃烧室壳体数控镗铣类加工中心减振应用。

Claims (10)

1.一种固体火箭发动机数控加工中心用柔性减振装置, 其特征在于包括支承机构和移动机构，所述支承机构包括立柱、滚轮、托架、滑动轴、销轴、弹簧、滑动套筒、定位销、固定套筒和螺纹棒；所述立柱为焊接组合件，所述立柱顶部与所述固定套筒固定；所述滚轮与所述托架、所述托架与所述滑动轴均相互连接，间隙配合关系；所述弹簧安置于所述滑动轴与所述滑动套筒之间；所述定位销通过所述固定套筒与所述滑动套筒上的槽口，后与所述滑动轴连接固定；所述螺纹棒一端与所述固定套筒连接，另一端与所述滑动套筒连接；所述移动机构包括滑块、铜活灵、双头丝杠、定位座、滑槽、齿轮、轴承座、轴承和手摇杆；所述滑槽采用T型螺栓固定在机床平台上，所述双头丝杆两头螺纹旋向相反，通过所述定位座与所述滑槽连接固定；所述铜活灵固定在所述滑块上，并由所述双头丝杆传动实现相对位置移动，所述滑块与所述滑槽的导轨配合；所述手摇杆带动右端轴承座处的一对齿轮，再经所述双头丝杠实现整个柔性减振装置的移动；所述支承机构中的立柱底部与所述移动机构中的滑块固定。

2.根据权利要求1所述的柔性减振装置,其特征在于所述装置总长1200mm，宽82mm，高445mm，所述滑槽底面距所述滑动轴中心距离368.5mm，所述托架可转动角度范围为0°-20°。

3.根据权利要求1所述的柔性减振装置，其特征在于所述滚轮呈圆弧形，两滚轮直径Φ50mm，中心距100mm，圆心角39°。

4.根据权利要求1所述的柔性减振装置，其特征在于所述弹簧直径6mm，大径56mm，圈数3圈，工作极限载体955.2N，单圈工作极限载荷下最大变形量9.391mm。

5.根据权利要求1所述的柔性减振装置，其特征在于所述固定套筒最大外径82mm，内孔Φ57 mm，深115mm，表面粗糙度要求1.6。

6.根据权利要求1所述的柔性减振装置，其特征在于所述滑动套筒与所述固定套筒间隙配合面外径Φ57mm，长112mm，表面粗糙度要求1.6；所述滑动套筒与所述滑动轴间隙配合面内孔直径Φ45mm，深112mm，表面粗糙度要求1.6；所述滑动轴与所述滑动套筒间隙配合面外径Φ45mm，长120mm，表面粗糙度要求1.6，与所述弹簧接触端外径大小为Φ60mm，接触面表面粗糙度要求1.6。

7.根据权利要求1所述的柔性减振装置，其特征在于所述定位销与所述滑动轴采用M8螺纹连接，同时所述滑动套筒上轴向槽宽8.5mm，长36.5mm，所述固定套筒上轴向槽宽8.5，长40.5mm。

8.根据权利要求1所述的柔性减振装置，其特征在于所述螺纹棒一端采用M24螺纹与固定套筒连接，另一端采用M8螺纹与所述滑动套筒连接，总长80mm。

9.根据权利要求1所述的柔性减振装置，其特征在于所述滑槽总长1000mm，宽100mm；所述滑槽与所述滑块接触面粗糙度为0.8，相对底面平行度为0.03，垂直度为0.03，所述滑槽内部槽宽60mm；所述滑块上分布4个Φ7mm孔，采用M6螺栓与所述铜活灵连接，另外分布4个M8螺纹孔，用M8螺钉与所述立柱连接；所述滑块内部槽宽100mm，高35.2mm。

10.根据权利要求1所述的柔性减振装置，其特征在于所述双头丝杠总长1052mm，两头螺纹均采用Tr26x6LH-7e，螺纹段长390mm，两端螺纹圆跳动要求在0.06mm之内，与定位座配合段长203mm，表面粗糙度要求0.8，圆跳动要求在0.06mm之内，直径为Φ30mm；所述定位座采用M6螺栓固定在所述滑槽底部，与所述双头丝杠接触内孔要求Φ30mm；所述齿轮比为1：1，模数m=1.5，齿数22，宽度33mm。