CN113458831A - 薄壁推力室用复合工装及防变形加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄壁推力室用复合工装及防变形加工方法。其特点是：包括左半端和右半端，该左半端包括第一圆柱底座，在该第一圆柱底座一侧中间开有螺纹孔，而该右半端包括第二圆柱底座，在该第二圆柱底座一侧设有锥台，在该锥台中间设有与前述第一圆柱底座上的螺纹孔配合的螺杆。本发明提供了一种薄壁推力室用复合工装及防变形加工方法，在加工推力室壳体过程中，解决推力室壳体与夹具中心轴线不同心的难点，保证推力室同轴度及形位公差要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄壁推力室用复合工装及防变形加工方法。
背景技术
随着科技发展及社会发展的需要，在宇航产品制造过程中，对宇航产品的加工精度要求越来越高，零件设计趋于整体、轻量、精密型发展，型面结构也越来越复杂，传统的加工方法很难满足新机研制要求。推力室类零件逐渐在满足室压强度情况下壁厚越来越薄，形位公差要求越来越高，薄壁推力室类零件在加工过程中容易出现加工基准不同心和形变而导致不合格，因此要提高薄壁推力室加工的合格率，必须解决薄壁推力室加工基准不同心和变形的技术问题，例如，在加工导弹武器用铌钨合金推力室时，由于推力室形状特殊壁厚较薄，外形面的加工通常采用两顶尖工艺完成，前后顶盘主要依靠推力室壳体内形面周向作用力实现周向、轴向定位，这种工艺会使推力室轴向加工基准偏移，使得定位基准转化从而尺寸、形位公差不能满足实际要求，发明涉及薄壁类推力室加工技术领域，具体来说，涉及一种薄壁推力室加工装卡基准找正复合工装及防变形的加工方法。
现有加工技术一般会采用前顶盘固定推力室的前端，然后通过车床尾座顶锥固定后顶盘，从而实现推力室的固定和定位。该方法的弊端在只能通过前顶盘对推力室壳体进行定位，由于壳体较长，前顶盘与推力室壳体之间存在一定间隙，在重力的作用下会造成推力室壳体前后中心与车床卡盘中心偏移，造成推力室加工同轴度超差；同时在使用尾座顶锥进行后端固定时，由于推力室壁厚较薄，会发生变形，造成推力室周向和轴向定位不准的问题，进而影响推力室壳体的加工质量。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种薄壁推力室用复合工装，在推力室加工中使用能够使得推力室各尺寸及形位公差满足设计要求而且产品质量稳定；
本发明的目的之二是以提供一种薄壁推力室防变形加工方法，解决推力室壳体与夹具中心轴线不同心的难点，能够保证推力室同轴度及形位公差要求。
一种薄壁推力室用复合工装，其特别之处在于：包括左半端和右半端，该左半端包括第一圆柱底座，在该第一圆柱底座一侧中间开有螺纹孔，而该右半端包括第二圆柱底座，在该第二圆柱底座一侧设有锥台，在该锥台中间设有与前述第一圆柱底座上的螺纹孔配合的螺杆。
一种薄壁推力室防变形加工方法，其特别之处在于，包括如下步骤：
(1)推力室毛坯加工：将棒料外圆扒皮，根据推力室喉部尺寸选择钻头，在棒料中心打孔；
(2)推力室内形面定型加工：使用成型钻分别对推力室两端进行定型加工；
(3)喷管平端面：对棒料前后两端面进行车加工，保证端面平行度、垂直度和推力室总长要求；
(4)推力室内腔粗加工：使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯后端，首先在推力室毛坯前端加工夹持面，之后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯前端内腔进行粗加工，留出加工余量，然后调转推力室毛坯，使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯前端，最后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯后端内腔进行粗加工，留出加工余量；
(5)推力室内腔精加工：使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯后端，首先在推力室毛坯前端加工夹持面，之后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯前端内腔进行精加工，然后调转推力室毛坯，使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯前端，最后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯后端内腔进行精加工；
推力室外形面加工：将复合工装的左半端和右半端分别装入推力室两端，通过中间的螺杆将左半端、右半端和推力室的内腔紧密贴合在一起，前端图中左半端使用数控车床卡盘固定，后端图中右半端使用尾座进行固定，按照外形最终尺寸依次对推力室毛坯外形面进行粗加工、精加工和卡环加工。
本发明提供了一种薄壁推力室用复合工装及防变形加工方法，在加工推力室壳体过程中，解决推力室壳体与夹具中心轴线不同心的难点，保证推力室同轴度及形位公差要求。本发明的有益效果还包括：其一，用本发明中的复合工装在车床上一次加工完成，从而保证了复合夹具在组装后整体加工基准与车床卡盘中心的一致性。在装夹到推力室后，实现了复合工装与推力室壳体合二为一的整体精准定位，加工效率得到提高，空间尺寸由复合工装保证，定位精度高，满足推力室同轴度≤0.02mm要求，使得推力室各尺寸及形位公差满足设计要求而且产品质量稳定。其二，用本发明中的复合工装加工推力室外形面时，在使用车床尾座进行推力室后端固定时，尾座的轴向推力主要作用在复合工装上，避免了在定位过程中推力室出口薄壁处发生变形的问题。
附图说明
图1为复合夹具的结构示意图；
图2为复合夹具与推力室壳体组装后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施案例对本发明作进一步的详细说明，以下实施案例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施案例。
实施例1：
加工步骤如下：
1)推力室毛坯加工：将棒料外圆扒皮，再根据推力室喉部尺寸选择合适的钻头，在棒料中心打孔；
2)推力室内形面定型加工：使用成型钻对推力室两端进行定型加工；
3)推力室平端面：对棒料前后两端面进行车加工，保证端面平行度、垂直度及推力室总长要求；
4)推力室内腔粗加工：使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯后端(图中右半端)，首先在推力室毛坯前端(图中左半端)加工夹持面，之后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯前端内腔进行粗加工，留出加工余量，然后调转推力室毛坯，使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯前端(图中左半端)，最后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯后端内腔进行粗加工，留出加工余量。
5)推力室内腔精加工：使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯后端(图中右半端)，首先在推力室毛坯前端(图中左半端)加工夹持面，之后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯前端内腔进行精加工，然后调转推力室毛坯，使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯前端(图中左半端)，最后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯后端内腔进行精加工。
6)推力室外形面粗、精加工：将复合夹具前顶盘1装入数控车床卡盘，使卡盘夹持101加工定位基准，装入推力室壳体，使推力室前端面基准与前顶盘定位基准102重合，推力室轴向定位通过103面实现，插入并旋转顶盘201，通过定位孔202和定位销104固定推力室壳体，然后通过扳手拧紧后顶盘，尾座顶尖顶在定位孔203处，从而实现推力室壳体与复合工装的整体定位装夹，按照推力室外形最终尺寸对推力室毛坯进行粗、精及卡环加工；
7)推力室尺寸及形位公差检测：采用万能工具显微镜对推力室燃烧室段内劲、喉部、出口内径、出口外径进行检测，使用三坐标对推力室形位公差进行检测。
经过试用证明，用上述方法对推力室进行加工，加工效率大大提高，同时产品精度较高，完全满足产品设计精度要求，本加工产品在导弹试飞中取得成功。
当然，以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，以上所述仅是本发明的较佳施例，故凡依本发明专利申请范围所述的方案所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (2)
1.一种薄壁推力室用复合工装，其特征在于：包括左半端和右半端，该左半端包括第一圆柱底座，在该第一圆柱底座一侧中间开有螺纹孔，而该右半端包括第二圆柱底座，在该第二圆柱底座一侧设有锥台，在该锥台中间设有与前述第一圆柱底座上的螺纹孔配合的螺杆。
2.一种薄壁推力室防变形加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)推力室毛坯加工：将棒料外圆扒皮，根据推力室喉部尺寸选择钻头，在棒料中心打孔；
(2)推力室内形面定型加工：使用成型钻分别对推力室两端进行定型加工；
(3)喷管平端面：对棒料前后两端面进行车加工，保证端面平行度、垂直度和推力室总长要求；
(4)推力室内腔粗加工：使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯后端，首先在推力室毛坯前端加工夹持面，之后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯前端内腔进行粗加工，留出加工余量，然后调转推力室毛坯，使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯前端，最后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯后端内腔进行粗加工，留出加工余量；
(5)推力室内腔精加工：使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯后端，首先在推力室毛坯前端加工夹持面，之后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯前端内腔进行精加工，然后调转推力室毛坯，使用数控车床卡盘，夹持推力室毛坯前端，最后按照推力室最终尺寸对推力室毛坯后端内腔进行精加工；
(6)推力室外形面加工：将复合工装的左半端和右半端分别装入推力室两端，通过中间的螺杆将左半端、右半端和推力室的内腔紧密贴合在一起，前端图中左半端使用数控车床卡盘固定，后端图中右半端使用尾座进行固定，按照外形最终尺寸依次对推力室毛坯外形面进行粗加工、精加工和卡环加工。
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