CN110561055A - 飞行器发动机排气管加工成套设备以及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行器发动机排气管加工成套设备，其包括自前往后依次排布的倒角车床、小端面加工车床、大端面加工车床、排气斜锥孔加工钻床、车内孔车床。本发明还公开了一种飞行器发动机排气管的加工工艺，使用上述成套设备，包括以下步骤：1）先将排气管毛坯的凸柱端面进行倒角；2）将排气管毛坯的小端面加工；3）将排气管毛坯的大端面加工；4）对小端面内孔进行车螺纹；5）对大端面内孔进行加工；6）对凸柱进行钻孔加工，形成排气斜锥孔；7）对大端面阶梯孔进行加工。本发明能对排气管进行精密加工，具有加工成本低、加工精度高和降低生产成本的优点。

Description

飞行器发动机排气管加工成套设备以及加工工艺

技术领域

本发明涉及一种飞行器发动机排气管加工成套设备以及加工工艺。

背景技术

飞行器的发动机后端连接有排气管，排气管可以排放燃烧的气体并形成气流，从而对飞行器起到推动前进的作用。现有的飞行器排气管（俗称喷管）包括管体，管体的内壁上加工有与发动机连接的台阶面，管体的后端设有环布的多个排气斜锥孔，该排气斜锥孔具有两个维度上的倾斜，首先，其自前端向后端向外呈发散状设置，即排气斜锥孔的中心线与管体的中心线的夹角为18度左右；其次，排气斜锥孔的中心线不完全在管体的轴向截面上，即排气斜锥孔的中心线与其管体的中心线轴向上的夹角3度左右。上述两个夹角的角度可以根据飞行器的具体参数具体确定，但是由于上述两个夹角的存在，因而排气斜锥孔的加工十分困难，如若排气斜锥孔的夹角出现任何角度上的便宜，该飞行器的飞行的准确性和距离会大大折扣。现在普通的钻床很难加工上述排气斜锥孔，其定位和钻孔角度很难把握，多次夹装的话，容易造成加工角度的不精确，若利用现有的加工中心进行加工，也没有一种现有的夹装设备夹持和定位该排气管。

飞行器的排气管由于上述排气斜锥孔的存在，使其加工难度大大增加，如若先加工该排气斜锥孔，无法实现定位，完全加工好排气管的两端的内孔（包括大端面的内孔和小端面的内孔），再加工排气斜锥孔，容易出现加工偏斜问题，并且容易出现大量毛刺，不易清理，因而现在没有一套完整的工艺和设备来加工该排气管。目前的做法大部分是通过精密铸造实现上述排气斜锥孔，然后加工两个端面的内孔，这种做法大大提高了其生产成本，并且也容易出现机加工过程的废品率提高的问题。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种飞行器发动机排气管加工成套设备，使用该成套设备，可以利用现有技术中普通的车床即可精密加工该排气管，大大降低了生产成本，并且提高了劳动效率。

为解决上述技术问题，所提供的飞行器发动机排气管加工成套设备，其结构特点是包括自前往后依次排布的倒角车床、小端面加工车床、大端面加工车床、排气斜锥孔加工钻床、车内孔车床，所述排气斜锥孔加工钻床包括机架，所述机架上装有工作台和钻铰机构，钻铰机构具有钻铰架和连接在钻铰架上的钻铰头，所述工作台上装有斜垫板，斜垫板的顶部表面具有自前往后倾斜设置且自左向右倾斜的斜垫面，斜垫板上连接有顶面与斜垫面平行设置的夹装底座，夹装底座上连接有固定座，固定座上转动连接有由旋转动力机构驱动转动且能连接排气管的固定柱，固定柱垂直于夹装底座的顶面设置，固定柱的顶部具有能与排气管的底孔连接的螺接段，固定座上还连接有用于固定排气管的压紧装置。

所述压紧装置包括连接在固定座上的铰接座，铰接座上铰接有压紧拐臂，压紧拐臂具有外伸的手柄段和向内伸出的夹持段，所述夹持段上设有与排气管的外表面凸柱相适应的叉口，所述叉口具有自上而下倾斜向外延伸的叉口底部。

所述固定座具有上伸的连接支臂，连接支臂的顶部表面与夹装底座的顶部表面平行设置，所述铰接座的底面与连接支臂的顶部表面贴合，铰接座通过螺栓与连接支臂连接，铰接座上设有自其底面向上延伸的键孔，连接支臂的顶部表面设有向下延伸的键孔，铰接座上的键孔和连接支臂的键孔中插装有定位键。

所述固定座上固接有上伸的定位柱，所述固定柱包括连接在套装在定位柱上的套筒，螺纹段设置在套筒的上部，所述定位柱的顶部连接有能顶靠在排气管底部内孔的台阶面上的内定位轴。

所述旋转动力机构包括转动连接在定位柱上的转动螺母，所述套筒的下部固定连接在转动螺母上，所述转动螺母的外周圈表面设有向内凹进的插孔，插孔上插装有驱动手柄，所述固定座上螺接有能将固定柱定位的定位螺栓。

所述斜垫板的上表面连接有平垫板，所述平垫板的上下端面平行设置，所述斜垫板的上表面上设有向下凹进的长条状键槽，所述平垫板的下表面上设有向上凹进的条状键槽，长条状键槽和条状键槽中装有连接键，所述平垫板上表面设有T型槽，所述夹装底座通过穿过T型槽的T型螺栓连接在平垫板上。

所述钻铰机构包括钻铰架，钻铰架上滑动连接有由横向动力机驱动横向滑移的横向连接座，横向连接座上滑动连接有由竖向动力机驱动竖向滑移的竖向连接座，竖向连接座上装有钻铰电机，所述钻铰头动力连接在钻铰电机的动力输出轴上且钻铰头上能连接钻头。

采用上述结构后，上述倒角车床、小端面加工车床、大端面加工车床以及车内孔车床皆采用现有技术中的车床，并且其中增加了排气斜锥孔加工钻床，使之形成完整的成套设备，使用现有技术中的车床实现了该排气管上的常规机加工，采用排气斜锥孔加工钻床对排气斜锥孔进行机加工，由于设置了上述结构的斜垫板，因为保证了固定柱连接排气管时的角度，使固定柱连接排气管后，加工状态下的排气管最上方的待加工的排气斜锥孔呈竖直状态，并且通过压紧装置将排气管夹持牢固，利用钻铰架上的钻铰头可以对其进行加工，加工完一个排气斜锥孔后，旋转动力机构驱使固定柱转动一定角度，可以进行下一个排气斜锥孔的加工。通过上述的加工过程可以看出，本发明实现了对上述排气管的排气斜锥孔的精确加工，从而保证了排气斜锥孔的角度设置，进而保证了飞行器的飞行精确性，无须采购复杂的加工中心，大大降低了生产成本，并且结构简单、使用寿命长。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种飞行器发动机排气管的加工工艺，其特征是使用上述成套设备，包括以下步骤：

1）先使用倒角车床将排气管毛坯的大端面的凸柱端面进行倒角，使所述凸柱端面与大端面的外圆周表面形成设定角度的夹角；

2）再使用小端面加工车床将排气管毛坯的小端面加工，形成小端面内孔；

3）使用大端面加工车床将排气管毛坯的大端面加工，形成大端面内孔；

4）使用小端面加工车床对小端面内孔进行车螺纹，使小端面内孔加工成小端面内螺纹孔；

5）使用大端面加工车床对大端面内孔进行加工，使大端面内孔加工成大端面阶梯孔，大端面阶梯孔包括自内向外依次设置的内大孔、中小孔和外大孔，中小孔的孔壁为向内凸进的内环台，内环台的内环面要低于待加工的排气斜锥孔的进入端；

6）使用排气斜锥孔加工钻床对凸柱进行钻孔加工，形成排气斜锥孔；

7）使用车内孔车床对大端面阶梯孔进行加工，缩短内环台的高度使排气斜锥孔的进入端完全与大端面阶梯孔内腔连通，最后对外大孔车螺纹，使外大孔形成外端面螺纹孔。

通过上述步骤的有序排布，即对排气管毛坯进行有序加工，从而避免出现排气斜锥孔的加工偏斜问题，保证整个排气管的加工精度。

综上所述，本发明能对排气管进行精密加工，具有加工成本低、加工精度高和降低生产成本的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为图1实施例中排气斜锥孔加工钻床的结构示意图；

图3为图2中固定座上的结构示意图；

图4为图2中斜垫板的结构示意图；

图5为沿图4中A-A线剖视的结构示意图；

图6为图4右视方向的结构示意图；

图7为图2中压紧拐臂的结构示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为飞行器的排气管的结构示意图；

图10为图9的俯视图；

图11为本发明加工的流程图。

具体实施方式

如图9和图10所示，申请人提供了一种加工完成的飞行器的发动机排气管，该排气管具有管体，管体的上部（指的是图中的上部，实际使用过程中是排气管的尾部）设置了多个排气斜锥孔50，即在铸造管体时，管体的外壁设置了多道突起（也可以称为外表面的凸柱），在该突起部位加工，形成上述排气斜锥孔，从图中可以明显看出，排气斜锥孔50的中心线与排气管的中心线在轴向截面的夹角为X，排气斜锥孔50的中心线与排气管的中心线在径向截面上的夹角为Y，现有技术中无法固定该排气管从而进行精确的加工该排气斜锥孔，另外，管体设置上述凸柱的一端为其大端，另一端为其小端，小端具有小端面螺纹孔，大端具有阶梯孔，阶梯孔包括内大孔、中小孔和外端面螺纹孔，从图中明显可以看出，上述排气斜锥孔的进入端面与阶梯孔内腔完全连通，即形成相贯线，这种结构在机加工中，很难保证排气斜锥孔的精度，因而需要确定固定的设备以及相关的工艺路线，目前还没有相关的成套设备以及工艺来实现。

参考附图1、一种飞行器发动机排气管加工成套设备，其特征是包括自前往后依次排布的倒角车床1-1、小端面加工车床1-2、大端面加工车床1-3、排气斜锥孔加工钻床1-4、车内孔车床1-5，上述倒角车床1-1、小端面加工车床1-2、大端面加工车床1-3以及车内孔车床1-5皆采用现有技术中的车床，其具体结构未在图中示出，在此也不详细赘述，上述各个车床以及钻床的一侧可以设置工件输送机，输送机可以采用现有技术中的皮带输送机或链条输送机，用于待加工部件的转运时输送，并且使上述多个设备形成连贯的生产线。

参考图2、图3和图4，排气斜锥孔加工钻床1-4包括机架1，所述机架1上装有工作台2和钻铰机构，钻铰机构具有钻铰架3和连接在钻铰架上的钻铰头4，在本实施例中，钻铰机构包括钻铰架3，钻铰架3上滑动连接有由横向动力机驱动横向滑移的横向连接座16，横向连接座16上滑动连接有由竖向动力机驱动竖向滑移的竖向连接座17，上述竖向动力机和横向动力机皆采用伺服电机，伺服电机的动力输出轴上连接有丝杠，竖向连接座以及横向连接座上装有螺接在丝杠上的丝母，并且上述滑动连接的结构可采用现有技术中的导轨滑块的连接结构，竖向连接座上装有钻铰电机18，所述钻铰头4动力连接在钻铰电机的动力输出轴上且钻铰头上能连接钻头。

参考附图2、图3和图4，所述工作台2上装有斜垫板5，斜垫板5的顶部表面具有自前往后倾斜设置且自左向右倾斜的斜垫面，上述前后左右的定义皆以图2中的方向进行定义，即垂直于直面方向为前后方向、图中的左右方向为该机的左右方向，结合图5和图6所示，可以明显看出斜垫板的倾斜方向，斜垫板5上连接有顶面与斜垫面平行设置的夹装底座6，在本实施例中，由于夹装底座6上需要连接其他部件，因而其顶部需要机加工连接孔或连接槽，由于机加工过多会导致上述顶部表面变形或不平整，为了最大程度的减少斜垫板5顶面的机加工程度，因为斜垫板5的上表面连接有平垫板15，所述平垫板的上下端面平行设置，所述斜垫板5的上表面上设有向下凹进的长条状键槽，所述平垫板的下表面上设有向上凹进的条状键槽，长条状键槽和条状键槽中装有连接键，所述平垫板15上表面设有T型槽，所述夹装底座6通过穿过T型槽的T型螺栓连接在平垫板15上，夹装底座6上连接有固定座7，固定座与夹装底座的连接也可以采用T型槽和T型螺栓的结构，当然也可以直接采用螺栓连接的结构。

参考图2、图3、图7和图8所示，固定座7上转动连接有由旋转动力机构驱动转动且能连接排气管的固定柱8，固定柱8垂直于夹装底座的顶面设置，固定柱8的顶部具有能与排气管的底孔连接的螺接段，固定座7上还连接有用于固定排气管的压紧装置。所述压紧装置包括连接在固定座7上的铰接座9，铰接座9上铰接有压紧拐臂10，压紧拐臂10具有外伸的手柄段101和向内伸出的夹持段102，所述夹持段102上设有与排气管的外表面凸柱相适应的叉口，所述叉口具有自上而下倾斜向外延伸的叉口底部，在图8和图7中明显可以看出该倾斜状的叉口底部，即从而使压紧拐臂10摆动时，叉口夹持上述排气管的凸柱更加牢固，越夹持越紧。

参考图2和图3所示，所述固定座7具有上伸的连接支臂，连接支臂的顶部表面与夹装底座的顶部表面平行设置，所述铰接座9的底面与连接支臂的顶部表面贴合，铰接座9通过螺栓与连接支臂连接，铰接座9上设有自其底面向上延伸的键孔，连接支臂的顶部表面设有向下延伸的键孔，铰接座上的键孔和连接支臂的键孔中插装有定位键，上述结构的设置，可以保证上述铰接座的连接平稳性，并保证其夹持上述凸柱时的竖直程度，从而保证了加工精度。所述固定座7上固接有上伸的定位柱11，所述固定柱8包括连接在套装在定位柱11上的套筒，螺纹段设置在套筒的上部，所述定位柱11的顶部连接有能顶靠在排气管底部内孔的台阶面上的内定位轴12，通过上述内定位轴的设置，可以保证排气管与发动机相连后，上述排气斜锥孔的角度设置。所述旋转动力机构包括转动连接在定位柱11上的转动螺母13，所述套筒的下部固定连接在转动螺母13上，所述转动螺母13的外周圈表面设有向内凹进的多个插孔，插孔的个数可以根据上述排气斜锥孔的个数进行确定，插孔上插装有驱动手柄14，所述固定座7上螺接有能将固定柱定位的定位螺栓，通过驱动手柄进行驱动，转动螺母带动套筒转动，从而使固定柱上的排气管转动一定角度，再通过旋拧定位螺栓实现顶紧定位，实现一次夹装进行多个排气斜锥孔的加工。

参考图11所示，本发明还提供了一种飞行器发动机排气管的加工工艺，其使用上述成套设备，包括以下步骤：

1）先使用倒角车床1-1将排气管毛坯的大端面的凸柱端面进行倒角，使所述凸柱端面与大端面的外圆周表面形成设定角度的夹角；

2）再使用小端面加工车床1-2将排气管毛坯的小端面加工，形成小端面内孔；

3）使用大端面加工车床1-3将排气管毛坯的大端面加工，形成大端面内孔；

4）使用小端面加工车床1-2对小端面内孔进行车螺纹，使小端面内孔加工成小端面内螺纹孔；

5）使用大端面加工车床1-3对大端面内孔进行加工，使大端面内孔加工成大端面阶梯孔，大端面阶梯孔包括自内向外依次设置的内大孔、中小孔和外大孔，中小孔的孔壁为向内凸进的内环台，内环台的内环面要低于待加工的排气斜锥孔的进入端；

6）使用排气斜锥孔加工钻床1-4对凸柱进行钻孔加工，形成排气斜锥孔；

7）使用车内孔车床1-5对大端面阶梯孔进行加工，缩短内环台的高度使排气斜锥孔的进入端完全与大端面阶梯孔内腔连通，最后对外大孔车螺纹，使外大孔形成外端面螺纹孔。

采用上述工艺的好处在于：由于采用了图11中的排气管的毛坯件，其铸造工艺大大降低了要求，因而降低了成本，在凸柱端面进行倒角的过程中，可以夹持排气管的小端，从而保证夹持牢固以及加工精度；先加工了大端面内孔，可以精确定位并加工上述小端面内螺纹孔，提高了其精度；先形成图11中以及步骤5）中所要求的大端面阶梯孔，使加工排气斜锥孔能够钻到底，避免出现毛刺过多以及加工偏斜的问题（如若先进行步骤7，即将大端的内孔完全加工完成，则容易形成上述问题）。

本发明还可以具有其他实施例，在权利要求书的记载中所形成的其它技术方案不再进行一一赘述，本发明不受上述实施例的限制，基于本发明上述实施例的等同变化以及部件替换皆在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种飞行器发动机排气管加工成套设备，其特征是包括自前往后依次排布的倒角车床（1-1）、小端面加工车床（1-2）、大端面加工车床（1-3）、排气斜锥孔加工钻床（1-4）、车内孔车床（1-5），所述排气斜锥孔加工钻床（1-4）包括机架（1），所述机架（1）上装有工作台（2）和钻铰机构，钻铰机构具有钻铰架（3）和连接在钻铰架上的钻铰头（4），所述工作台（2）上装有斜垫板（5），斜垫板（5）的顶部表面具有自前往后倾斜设置且自左向右倾斜的斜垫面，斜垫板（5）上连接有顶面与斜垫面平行设置的夹装底座（6），夹装底座（6）上连接有固定座（7），固定座（7）上转动连接有由旋转动力机构驱动转动且能连接排气管的固定柱（8），固定柱（8）垂直于夹装底座的顶面设置，固定柱（8）的顶部具有能与排气管的底孔连接的螺接段，固定座（7）上还连接有用于固定排气管的压紧装置。

2.根据权利要求1所述的飞行器发动机排气管加工成套设备，其特征是：所述压紧装置包括连接在固定座（7）上的铰接座（9），铰接座（9）上铰接有压紧拐臂（10），压紧拐臂（10）具有外伸的手柄段（101）和向内伸出的夹持段（102），所述夹持段（102）上设有与排气管的外表面凸柱相适应的叉口，所述叉口具有自上而下倾斜向外延伸的叉口底部。

3.根据权利要求2所述的飞行器发动机排气管加工成套设备，其特征是：所述固定座（7）具有上伸的连接支臂，连接支臂的顶部表面与夹装底座的顶部表面平行设置，所述铰接座（9）的底面与连接支臂的顶部表面贴合，铰接座（9）通过螺栓与连接支臂连接，铰接座（9）上设有自其底面向上延伸的键孔，连接支臂的顶部表面设有向下延伸的键孔，铰接座上的键孔和连接支臂的键孔中插装有定位键。

4.根据权利要求1所述的飞行器发动机排气管加工成套设备，其特征是：所述固定座（7）上固接有上伸的定位柱（11），所述固定柱（8）包括连接在套装在定位柱（11）上的套筒，螺纹段设置在套筒的上部，所述定位柱（11）的顶部连接有能顶靠在排气管底部内孔的台阶面上的内定位轴（12）。

5.根据权利要求4所述的飞行器发动机排气管加工成套设备，其特征是：所述旋转动力机构包括转动连接在定位柱（11）上的转动螺母（13），所述套筒的下部固定连接在转动螺母（13）上，所述转动螺母（13）的外周圈表面设有向内凹进的插孔，插孔上插装有驱动手柄（14），所述固定座（7）上螺接有能将固定柱定位的定位螺栓。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的飞行器发动机排气管加工成套设备，其特征是：所述斜垫板（5）的上表面连接有平垫板（15），所述平垫板的上下端面平行设置，所述斜垫板（5）的上表面上设有向下凹进的长条状键槽，所述平垫板的下表面上设有向上凹进的条状键槽，长条状键槽和条状键槽中装有连接键，所述平垫板（15）上表面设有T型槽，所述夹装底座（6）通过穿过T型槽的T型螺栓连接在平垫板（15）上。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的飞行器发动机排气管加工成套设备，其特征是：所述钻铰机构包括钻铰架（3），钻铰架（3）上滑动连接有由横向动力机驱动横向滑移的横向连接座（16），横向连接座（16）上滑动连接有由竖向动力机驱动竖向滑移的竖向连接座（17），竖向连接座上装有钻铰电机（18），所述钻铰头（4）动力连接在钻铰电机的动力输出轴上且钻铰头上能连接钻头。

8.一种飞行器发动机排气管的加工工艺，其特征是使用如权利要求1-7中的成套设备，包括以下步骤：

1）先使用倒角车床（1-1）将排气管毛坯的大端面的凸柱端面进行倒角，使所述凸柱端面与大端面的外圆周表面形成设定角度的夹角；

2）再使用小端面加工车床（1-2）将排气管毛坯的小端面加工，形成小端面内孔；

3）使用大端面加工车床（1-3）将排气管毛坯的大端面加工，形成大端面内孔；

4）使用小端面加工车床（1-2）对小端面内孔进行车螺纹，使小端面内孔加工成小端面内螺纹孔；

5）使用大端面加工车床（1-3）对大端面内孔进行加工，使大端面内孔加工成大端面阶梯孔，大端面阶梯孔包括自内向外依次设置的内大孔、中小孔和外大孔，中小孔的孔壁为向内凸进的内环台，内环台的内环面要低于待加工的排气斜锥孔的进入端；

6）使用排气斜锥孔加工钻床（1-4）对凸柱进行钻孔加工，形成排气斜锥孔；

7）使用车内孔车床（1-5）对大端面阶梯孔进行加工，缩短内环台的高度使排气斜锥孔的进入端完全与大端面阶梯孔内腔连通，最后对外大孔车螺纹，使外大孔形成外端面螺纹孔。