CN107186443A - 一种直升机操纵系统用法兰盘的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供一种直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，包括下述步骤：在回转体毛坯的槽型结构底部以毛坯中轴为中心对称开设两个辅助工艺孔，并在后续加工过程中采用所述辅助工艺孔进行辅助定位。本发明创造能够提升产品精度等级、产品合格率，解决了执行常规工艺产品精度低、加工难度高和合格率低等问题。

Description

一种直升机操纵系统用法兰盘的加工方法

技术领域

本发明创造涉及轴承结构设计领域，具体涉及一种直升机操纵系统用法兰盘的加工方法。

背景技术

直升机操纵系统用法兰盘对直升机的稳定操作和平稳运行具有重要意义，是直升机操作系统的重要结构部件之一。该法兰盘具有如图1所示的结构：包括中央环体101和对称设置于所述中央环体101两端的一对凸缘102；所述中央环体101内侧为呈弧面的内球面滚道103，所述中央环体101外侧为小外圆104；所述凸缘102具有与所述中央环体101的环体一端平齐的端面，二者平齐的端面被称为大端面105；所述凸缘102的另一端面(内端面109)与所述中央环体101的环体另一端(小端面110)呈台阶面；所述凸缘102的外周所在的圆为大外圆106，与中央环体101同心；所述凸缘102上对称均布有定位孔107；所述中央环体101内侧自大端面105向内还开设有装轴承槽口108，所述装轴承槽口108一般位于所述凸缘102对应的中央位置。

法兰盘作为轴承的第二外圈它与第一外圈相配合，其配合精度愈好表面愈光滑偏转力矩会愈小，轴承的摆动精度愈高。从法兰盘轴承结构特征看，在车、磨和热处理的结构设计中存在以下几项难以解决的技术关键课题：

(1)如果毛坯采用模压成型，毛坯形状和法兰盘凸缘毛坯相似，但需要在各表面多留些加工余量，其优点是材料利用率会高一些，但是车、磨加工的难题很多，特别是车、磨平面工序，由于材料硬度低、强度差，当在车削和立轴平面磨床上加工时受热变形和切削应力影响，极易使凸缘产生加工后变形，其变形量甚至超过了给凸缘所留的磨量，从而造成了法兰盘凸缘两端面平行差、平面度超差，大端面105尤其严重，弯曲度达到0.2mm以上。

(2)由于磨内球面滚道103要以法兰盘凸缘毛坯大端面105和小外圆104定位，大端面105平面度不好，加工小外圆104也无法保证小外圆104的磨削圆度的指标，故使磨内球面滚道103无法满足技术要求。

(3)采用传统的结构设计时预先铣出装轴承槽口108，但在磨内球面滚道103时砂轮途径装轴承槽口108产生振动，从而在装轴承槽口108的两侧将产生0.01～0.02mm的下沉量从而破坏了内球面滚道103的圆度、沟形差的加工精度。

(4)因为磨内球面滚道103时，以大端面105和小外圆104为基准定位，小外圆104只能用万能磨床装卡加工而大端面105和小外圆104加工精度差，定位不稳定，磨内球面滚道103时圆度沟形差肯定无法达标，特别是达不到Ra 0.2的表面粗糙度要求。

以上难点造成法兰盘轴承在加工过程中因材料硬度低、刚性差且轴承属于薄壁结构极易变形，产品加工精度和尺寸一致性也较差。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，能够提升产品精度等级、产品合格率，解决了执行常规工艺产品精度低、加工难度高和合格率低等问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，包括下述步骤：在回转体毛坯的槽型结构底部以毛坯中轴为中心对称开设两个辅助工艺孔，并在后续加工过程中采用所述辅助工艺孔进行辅助定位。

具体地，所述加工方法包括下述步骤：

S1：将原料加工成毛坯形状，所述毛坯为槽型结构的回转体，所述槽型结构与终产品具有如下的结构对应关系并具有加工余量：

槽型结构的外端面与终产品的大端面对应，

槽型结构的内端面与终产品的小端面对应，

槽型结构的槽底面与终产品的内端面对应，

槽型结构的内壁外侧面与终产品的内球面滚道对应，

槽型结构的内壁内侧面与终产品的小外圆对应，

槽型结构的外壁构成凸壁，凸壁的外侧面与终产品的大外圆对应；

S2：在所述毛坯的槽型结构底部以毛坯中轴为中心对称开设两个辅助工艺孔；

S3：将槽型结构的外端面、内端面分别加工得到终产品的大端面、小端面；

S4：将槽型结构的内壁内侧面初步加工得到终产品的小外圆；

S5：以大端面和凸壁的外侧面定位，初步加工终产品的内球面滚道；

S6：以两个辅助工艺孔和大端面定位，小端面压紧，在槽型结构的槽底面加工得到终产品的定位孔；

S7：以大端面和凸壁的外侧面定位，加工得到终产品的内球面滚道；

S8：以两个辅助工艺孔、小端面和大端面定位，加工得到终产品的装轴承槽口；

S9：以大端面和任意两个定位孔定位，车去毛坯回转体上多余的回转部分以及凸壁，初步加工终产品的凸缘；

S10：去除凸缘相关的多余留量，达成终产品质量要求；

其中，所述步骤S6和S7的加工顺序可以互换。

进一步，所述步骤S1中，所述毛坯经由下述过程获得：将棒料进行镗孔前的钻孔，然后进行固溶处理，随后在数控车床上进行车削镗孔，形成所述毛坯。

进一步，所述步骤S3中，终产品的大端面、小端面先后经由双端面磨用贯穿法和平面精研获得。

进一步，所述步骤S4中，终产品的小外圆经由车削中心用硬车方法获得。

进一步，所述步骤S6中，所述定位孔相对所述辅助工艺孔呈垂直方向均布。

进一步，所述步骤S7中，终产品的内球面滚道先后经沟磨床磨削和超精获得。

进一步，所述步骤S9中，初步加工产品的凸缘具体包含下述过程：以大端面和任意两个定位孔定位，用磁力吸附法，在车削加工中心上车去毛坯回转体上多余的回转部分以及凸壁，初步加工终产品的凸缘。

进一步，所述步骤S10中，凸缘相关的多余留量包括内壁内侧面和槽底面等处的多余留量。

相对于现有技术，本发明创具有以下优势：

1)原加工方式，该法兰盘加工精度只能达到P0级水平，且零件由于刚性差加工精度低，P0级合格率只能达到50％，本发明的加工精度可达到P5级，合格率达到90％以上，产品精度等级提升了三大级。

2)通过增加毛坯刚性和采用非刚性夹紧方式，解决了工件加工过程中易变形的技术难题，加工精度等级有了明显提升。

3)通过增加辅助定位面(指凸壁的外侧面)提高了法兰盘凸缘的定位精度，解决了外球面滚道加工精度低的矛盾，同时还解决了磨加工后因粗糙度达不到工艺要求不能进行超精外球面内滚道的矛盾。

4)通过设计辅助工艺孔，后铣轴承槽口避免了原工艺磨削内球面外滚道时所带槽口干扰破坏外球面内滚道圆度等的不利影响。

5)通过设定辅助工艺孔，解决了原工艺不能保证定位孔与外球面滚道同心度的要求。

6)通过加工方式改进，改善了轴承的动态性能和旋转精度，如启动力矩、偏转力矩、轴承摆动精度使用寿命都有明显提高。

总之，本发明提供的方法解决了车削、磨削过程中加工精度低的缺陷，使加工质量有了明显改善和控制，工序控制稳定可靠，此项改进具有良好的使用价值和推广价值。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为直升机操纵系统用法兰盘的结构示意图；

图2为图1中画圈部位的局部放大图；

图3为加工过程中毛坯的一种中间结构示意图；

图4为加工过程中另一种中间结构示意图。

附图标记说明：

101-中央环体；102-凸缘；103-内球面滚道；104-小外圆；105-大端面；106-大外圆；107-定位孔；108-装轴承槽口；109-内端面；110-小端面；201-外端面；202-内端面；203-槽底面；204-内壁外侧面；205-内壁内侧面；206-凸壁；207-辅助工艺孔；208-外侧面。

具体实施方式

下面将参考附图来详细说明本发明创造。

本发明创造一个具体的加工方式包括下述步骤：

(1)将棒料进行镗孔前的钻孔，然后进行固溶处理，随后在数控车床上进行车削镗孔，形成如图3所示的毛坯形状(图3中的辅助工艺孔207在下一步中加工)，即所述毛坯为槽型结构的回转体，所述槽型结构与终产品具有如下的结构对应关系并具有加工余量：

槽型结构的外端面201与终产品的大端面105对应，

槽型结构的内端面202与终产品的小端面110对应，

槽型结构的槽底面203与终产品的内端面109对应，

槽型结构的内壁外侧面204与终产品的内球面滚道103对应，

槽型结构的内壁内侧面205与终产品的小外圆104对应，

槽型结构的外壁构成凸壁206，凸壁206的外侧面208与终产品的大外圆106对应。

(2)在所述毛坯的槽型结构底部以毛坯中轴为中心对称开设两个辅助工艺孔207(图3)。

(3)采用贯穿双端面磨槽型结构的外端面201、内端面202，用平面精研槽型结构的外端面201、内端面202，得到终产品的大端面105、小端面110。一般情况下，凸壁206的端面会连通所述内端面202一起，在本步骤中采用同样的方法得以加工。

(4)采用车削中心硬车法完成槽型结构的内壁内侧面205，初步加工终产品的小外圆104。

(5)用数控车以大端面105和外侧面208定位卡紧，精车槽型结构的内壁外侧面204，初步车加工终产品的内球面滚道103。

(6)用两个辅助工艺孔207定位、以大端面105定位，用压板压紧小端面110，在槽型结构的槽底面加工得到终产品的定位孔107，所述定位孔107相对所述辅助工艺孔207呈垂直方向均布(图4)。

(7)以大端面105和外侧面208定位，用沟磨床磨削内球面滚道103，然后超精内球面滚道103。

(8)用两个辅助工艺孔207及小端面110定位、以大端面105压紧，硬铣得到终产品的装轴承槽口108。

(9)以大端面105和任意两个定位孔107定位，用磁力吸附法，在车削加工中心上车去毛坯回转体上多余的回转部分以及凸壁206，初步加工终产品的凸缘102。

(10)去除凸缘102相关的多余留量，包括内壁内侧面205和槽底面203等处的多余留量，得到终产品的小外圆104和内端面109等剩余相关部位的精尺寸，达成终产品质量要求。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，包括下述步骤：在回转体毛坯的槽型结构底部以毛坯中轴为中心对称开设两个辅助工艺孔，并在后续加工过程中采用所述辅助工艺孔进行辅助定位。

2.根据权利要求1所述的直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括下述步骤：

S1：将原料加工成毛坯形状，所述毛坯为槽型结构的回转体，所述槽型结构与终产品具有如下的结构对应关系并具有加工余量：

槽型结构的外端面与终产品的大端面对应，

槽型结构的内端面与终产品的小端面对应，

槽型结构的槽底面与终产品的内端面对应，

槽型结构的内壁外侧面与终产品的内球面滚道对应，

槽型结构的内壁内侧面与终产品的小外圆对应，

槽型结构的外壁构成凸壁，凸壁的外侧面与终产品的大外圆对应；

S2：在所述毛坯的槽型结构底部以毛坯中轴为中心对称开设两个辅助工艺孔；

S3：将槽型结构的外端面、内端面分别加工得到终产品的大端面、小端面；

S4：将槽型结构的内壁内侧面初步加工得到终产品的小外圆；

S5：以大端面和凸壁的外侧面定位，初步加工终产品的内球面滚道；

S6：以两个辅助工艺孔和大端面定位，小端面压紧，在槽型结构的槽底面加工得到终产品的定位孔；

S7：以大端面和凸壁的外侧面定位，加工得到终产品的内球面滚道；

S8：以两个辅助工艺孔、小端面和大端面定位，加工得到终产品的装轴承槽口；

S9：以大端面和任意两个定位孔定位，车去毛坯回转体上多余的回转部分以及凸壁，初步加工终产品的凸缘；

S10：去除凸缘相关的多余留量，达成终产品质量要求；

其中，所述步骤S6和S7的加工顺序可以互换。

3.根据权利要求2所述的直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述毛坯经由下述过程获得：将棒料进行镗孔前的钻孔，然后进行固溶处理，随后在数控车床上进行车削镗孔，形成所述毛坯。

4.根据权利要求2所述的直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，其特征在于，所述步骤S3中，终产品的大端面、小端面先后经由双端面磨用贯穿法和平面精研获得。

5.根据权利要求2所述的直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，其特征在于，所述步骤S4中，终产品的小外圆经由车削中心用硬车方法获得。

6.根据权利要求2所述的直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述定位孔相对所述辅助工艺孔呈垂直方向均布。

7.根据权利要求2所述的直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，其特征在于，所述步骤S7中，终产品的内球面滚道先后经沟磨床磨削和超精获得。

8.根据权利要求2所述的直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，其特征在于，所述步骤S9中，初步加工产品的凸缘具体包含下述过程：以大端面和任意两个定位孔定位，用磁力吸附法，在车削加工中心上车去毛坯回转体上多余的回转部分以及凸壁，初步加工终产品的凸缘。

9.根据权利要求2所述的直升机操纵系统用法兰盘的加工方法，其特征在于，所述步骤S10中，凸缘相关的多余留量包括内壁内侧面和槽底面处的多余留量。