CN107322236B - 一种高温托板自锁螺母的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种高温托板自锁螺母的加工工艺，以解决目前的车削加工方式对刀具消耗大，产品尺寸不一致的问题。本专利通过对加工步骤的创新改进，让车削步骤减少，降低对刀具的消耗，并且通过热镦成形的方式让产品保持良好的一致性，让零件的质量更加稳定。热处理后再对扩口部分局部退火，达到尺寸稳定的效果。在内螺纹的表面镀银防止了安装过程中螺母与螺栓产生的咬死现象；有效防止安装过和中由于咬死现象产生的假力矩现象，避免安全事故发生。

Description

一种高温托板自锁螺母的加工工艺

技术领域

本发明属于机械制造领域，具体涉及一种高温托板自锁螺母的加工工艺。

背景技术

在航空、航天、船舶、高铁等行业中，一些发动机的叶片部位需要紧固件进行安装连接，在这些安装位置处，所需的紧固件必须耐高温、密封性好以及具有自锁功能，这样才能保证连接的稳固性。现在常用的紧固件是如图1所示的高温托板自锁螺母，该高温托板自锁螺母由D形托板部分(1)、收口部分(2)、扩口部分(3)和直齿部分(4)组成，在使用时，是将扩口部分(3)挤压在叶片的安装板上，然后反铆固定，加上高温托板自锁螺母的本身具有自锁功能，这样防止了安装其他零件的松脱。该高温托板自锁螺母具有良好的抗振动性、防松、耐高温、耐腐蚀且便于快速安装、拆卸。目前在生产高温托板自锁螺母的过程中，通常采用车削加工的方式进行机械加工，这种方法具有以下弊端：1、由于高温托板自锁螺母需要精密的尺寸要求，因此在加工的操作比较多，全采用车削加工的话，耗费的时间成本和人工成本较大，效率比较低；2、频繁的使用刀具进行车削，对于刀具的消耗非常大，降低了刀具的使用寿命；3、车削对于尺寸的精度不是很精确，经常会产生微小的误差，导致加工出的产品一致性较差，由于在发动机上安装高温托板自锁螺母时，对于安装尺寸的精确度要求非常高，若是产品的一致性差，就会导致安装时的安装力距不好调整，造成安装的螺母紧密性不一致，这样往往会带来一些安全隐患。

发明内容

本发明意在提供一种高温托板自锁螺母的加工工艺，以解决目前的车削加工方式对刀具消耗大，产品尺寸不一致的问题。

本方案中的一种高温托板自锁螺母的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、备料：选用高温合金作为加工原料，并先将原料进行冷拉、固溶和磨光处理；

步骤二、初车：将备好的原料根据零件的规格需求进行初步的车削加工；

步骤三、镀铜：在初车后的零件表面镀铜；

步骤四、热镦：采用加热镦制的方式对零件加热三次镦制成型；

步骤五、一次退火：将热镦后的零件进行退火处理；

步骤六、机加工：通过机床车削加工，精确零件后续的加工尺寸；

步骤七、攻丝：采用丝锥攻制内螺纹；

步骤八、精加工：用芯棒套住零件，然后精加工零件的外圆；

步骤九、线切割：割D型托板外形；

步骤十、收口：将收口部分进行椭圆收口；

步骤十一、热处理：将零件加热到800～1000℃进行热处理；

步骤十二、二次退火：将扩口部分进行局部退火；

步骤十三、表面处理：在内螺纹表面镀银；

步骤十四、检验：按产品要求进行尺寸、外观检验，得到成品的高温托板自锁螺母。

本发明的原理以及有益效果：一般的螺母在使用过程由于振动等其它原因会自行松脱，为防止这种现象，于是就发明了自锁螺母。自锁螺母它的功能主要是防松、抗振。用于特殊场合。其工作原理一般是靠一般的螺母在使用过程由于振动等其它原因会自行松脱，如振动，为防止这种现象，于是就发明了自锁螺母。本申请中的高温托板自锁螺母属于自锁螺母中的一种，是应用于航空、航天、船舶、高铁等高技术领域的发动机中，对于精度的要求非常高，并且必须具有耐高温、高强度的特点，因此不同于普通的自锁螺母。

一般的自锁螺母在加工时，绝大多数的步骤都是采用机床车削的方式，因此产品一致性差，很难满足本申请的高温托板自锁螺母对于尺寸精度的严格要求。本申请中的加工步骤中，部分步骤属于常规技术，因此在原理说明时，无需过多赘述，属于常规的技术操作。而本申请的创新之处在于：1、采用了连续三次热镦成型的工艺，热镦可一次性成型多个零件，因此生产的效率较高，其次，热镦成型很好的保证了产品的一致性，让零件的质量更加稳定。其次，在热镦之前，本工艺先对零件表面进行了镀铜处理，这样在热镦成型后的脱模时，可以很好的保护零件表面不发生磨损；2、在收口步骤时，将收口部分加工为椭圆形，可以起到更好的自锁效果；3、本工艺使用到车削的步骤很少，因此对于刀具的消耗比较小，可有效降低成本；4、通过热处理后再对扩口部分局部退火，可以消除扩口部分的残余应力，稳定其微观组织结构，从而达到尺寸稳定的效果；5、在内螺纹的表面镀银防止了安装过程中螺母与螺栓产生的咬死现象；有效防止安装过程中由于咬死现象产生的假力矩现象，避免安全事故发生。

进一步，在所述一次退火的步骤中，退火后的零件晶粒度级别为2～6级。晶粒度可用晶粒的平均面积或平均直径表示。工业生产上采用晶粒度等级来表示晶粒大小。标准晶粒度共分8级，1-4级为粗晶粒，5-8级为细晶粒。一般晶粒度越大，也就是越细越好。若是粒度太大，会导致零件的硬度过高，后续的加工比较困难，消耗刀具也更严重。

进一步，所述热镦步骤的具体操作为：先加热到800～900℃进行第一次镦制，然后加热到1100～1200℃进行第二次镦制，最后加热到900～1000℃进行第三次镦制。经过三次加热镦制，并且温度是低——高——低的顺序，能让零件保持很好的金属流线性，而且金属的组织结构更加紧密，提高了产品的质量。

进一步，所述一次退火和二次退火时，都先将零件加热到300～500℃，然后再匀速冷却。

进一步，所述一次退火和二次退火时，都先将零件加热到300～400℃，然后再匀速冷却。

进一步，所述一次退火和二次退火时，都先将零件加热到400℃，然后再匀速冷却。

附图说明

图1为本发明中成品的高温托板自锁螺母的结构示意图；

图2为热镦步骤完成后的零件整体结构示意图；

图3为线切割步骤完成后的D型托板结构示意图；

图4为收口步骤完成后的收口部分的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：D形托板部分1、收口部分2、扩口部分3、直齿部分4、内螺纹5。

实施例1：

本申请所加工的高温托板自锁螺母如图1所示，由D形托板部分1、收口部分2、扩口部分3和直齿部分4组成，在使用时，是将扩口部分3挤压在叶片的安装板上，然后反铆固定，加上高温托板自锁螺母的本身具有自锁功能，这样防止了安装其他零件的松脱。该高温托板自锁螺母具有良好的抗振动性、防松、耐高温、耐腐蚀且便于快速安装、拆卸。

在本实施例中，制作该高温托板自锁螺母的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一、备料：选用A38、GH2132、GH159等高温合金材料，并且该材料需要提前进行冷拉、固溶和磨光处理，以此作为原料来进行加工。冷拉是指以超过原来合金屈服点强度的拉应力，强行拉伸合金，使合金产生塑性变形以达到提高合金屈服点强度和节约合金的目的。固溶是一种非常常见的合金加工处理工艺，其目的是改善合金的塑性和韧性。磨光可去掉合金表面的毛刺、锈蚀、划痕、焊瘤、焊缝、砂眼、氧化皮等各种宏观缺陷，以提高零件的平整度。

步骤二、初车：将备好的合金原料根据零件的规格需求进行车削，留有部分余量，这样既保证了尺寸要求，又便于后续的加工。

步骤三、镀铜：采用无氰镀铜工艺，在初车后的零件表面镀铜。

步骤四、热镦：先加热到800℃进行第一次镦制，然后加热到1100℃进行第二次镦制，此时零件的尺寸形状基本成型，最后加热到900℃进行第三次镦制，让金属结构更加稳定，热镦后成形如图2所示。

步骤五、一次退火：先将零件加热到300℃，然后让其在室温下自然冷却。

步骤六、机加工：通过机床车削加工，精确零件后续的加工尺寸。

步骤七、攻丝：采用丝锥攻制内螺纹5。

步骤八、精加工：用芯棒套住零件，然后精加工零件的外圆。

步骤九、线切割：割D型托板外形1，成形如图3所示。

步骤十、收口：将收口部分2进行椭圆收口，收口成形如图4所示。

步骤十一、热处理：将零件加热到800℃进行热处理。

步骤十二、二次退火：将扩口部分3加热到300℃，然后让其在室温下自然冷却。

步骤十三、表面处理：内螺纹5的表面镀银。

步骤十四、检验：按产品要求进行尺寸、外观检验，最后得到如图1所示的高温托板自锁螺母。

实施例2：

实施例2与实施例1的区别在于：

步骤四、热镦：先加热到850℃进行第一次镦制，然后加热到1150℃进行第二次镦制，此时零件的尺寸形状基本成型，最后加热到950℃进行第三次镦制，让金属结构更加稳定。

步骤五、一次退火：先将零件加热到400℃，然后让其在室温下自然冷却。

步骤十一、热处理：将零件加热到900℃进行热处理。

步骤十二、二次退火：将扩口部分3加热到400℃，然后让其在室温下自然冷却。

其余步骤均与实施例1的相同。

对比例：

实施例与实施例1的区别在于：

步骤四、热镦：先加热到900℃进行第一次镦制，然后加热到1200℃进行第二次镦制，此时零件的尺寸形状基本成型，最后加热到1000℃进行第三次镦制，让金属结构更加稳定。

步骤五、一次退火：先将零件加热到500℃，然后让其在室温下自然冷却。

步骤十一、热处理：将零件加热到1000℃进行热处理。

步骤十二、二次退火：将扩口部分3加热到500℃，然后让其在室温下自然冷却。

其余步骤均与实施例1的相同。

对比例：

采用传统的加工方法来加工高温托板自锁螺母，具体工艺步骤均为本领域技术人员常规的技术操作。

试验：

分别采用传统的加工方法(对比例)与本申请的加工工艺(即实施例1、实施例2和实施例3)，各加工20个高温托板自锁螺母，测试合格产品的数量和刀具的损耗量。数据如下：

表1

由表1的数据可知，采用本申请的加工工艺(实施例1、实施例2和实施例3)，加工20个产品时，合格率达100％，而传统的加工方法(对比例)只有80％，因此本申请加工产品的一致性明显更好。而且刀具的损耗量也明显更少。

Claims (5)

1.一种高温托板自锁螺母的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、备料：选用A38、GH2132或GH159作为加工原料，并先将原料进行冷拉、固溶和磨光处理；

步骤二、初车：将备好的原料根据零件的规格需求进行初步的车削加工；

步骤三、镀铜：在初车后的零件表面镀铜；

步骤四、热镦：采用加热镦制的方式对零件加热三次镦制成型，具体操作为：先加热到800～900℃进行第一次镦制，然后加热到1100～1200℃进行第二次镦制，最后加热到900～1000℃进行第三次镦制；

步骤五、一次退火：将热镦后的零件进行退火处理；

步骤六、机加工：通过机床车削加工，精确零件后续的加工尺寸；

步骤七、攻丝：采用丝锥攻制内螺纹；

步骤八、精加工：用芯棒套住零件，然后精加工零件的外圆；

步骤九、线切割：割D型托板外形；

步骤十、收口：将收口部分进行椭圆收口；

步骤十一、热处理：将零件加热到800～1000℃进行热处理；

步骤十二、二次退火：将扩口部分进行局部退火；

步骤十三、表面处理：在内螺纹表面镀银；

步骤十四、检验：按产品要求进行尺寸、外观检验，得到成品的高温托板自锁螺母。

2.根据权利要求1所述的一种高温托板自锁螺母的加工工艺，其特征在于：在所述一次退火的步骤中，退火后的零件晶粒度级别为2～6级。

3.根据权利要求2所述的一种高温托板自锁螺母的加工工艺，其特征在于：所述一次退火和二次退火时，都先将零件加热到300～500℃，然后再匀速冷却。

4.根据权利要求3所述的一种高温托板自锁螺母的加工工艺，其特征在于：所述一次退火和二次退火时，都先将零件加热到300～400℃，然后再匀速冷却。

5.根据权利要求3所述的一种高温托板自锁螺母的加工工艺，其特征在于：所述一次退火和二次退火时，都先将零件加热到400℃，然后再匀速冷却。