CN114952193B - 大尺寸高精度殷钢波导变形控制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大尺寸高精度殷钢波导变形控制工艺，针对殷钢(4J36)波导，通过去应力退火和热处理后，在波导内表面镀银处理，镀银后即完成加工，本发明解决了殷钢(4J36)波导加工变形控制问题，以保证其高精度、高稳定性要求。本发明有效地减少和消除了加工中产生的残余应力，控制了加工过程中波导的形变，保证了波导稳定性，使其较好地满足设计精度要求。突破了导航设备生产瓶颈，实现了殷钢波导重要零件生产自主可控；在保证殷钢波导的设计精度的前提下，并提高了加工效率和质量，同时节约了生产成本。为后续批量生产提供了技术保障。
Description
技术领域
本发明涉及波导加工领域，尤其是一种波导变形控制工艺，是导航设备的关键工艺技术，用于解决大尺寸殷钢波导在加工过程中变形问题，以满足其高精度、高稳定性要求。
背景技术
某导航设备作为重要装备，已大量装备；殷钢(4J36)波导是该导航设备的重要部件，根据设备功能、性能要求，需要有较好尺寸稳定性，因此选用殷钢这种功能材料做裂缝波导；设计图样要求由1根长度为834mm和2根长度898.65的R48型(口部尺寸22.15mm×47.55mm)波导通过拼焊构成一组波导组件，如图1所示；单根波导上有20组尺寸为2±0.05×12.5±0.05,45°±15′(mm)的裂缝，裂缝间距41.7±0.1(mm)，直线度要求0.3mm；单根波导上焊有4个尺寸为4.3×34×36固定块。用殷钢做大尺寸、高精度波导(R48)在国内目前无记载，因设计精度高，加工难度大，过程控制难，其制造质量直接影响设备的引导精度，是设备制造的技术难点和创新点。
基于殷钢材料具有低膨胀系数、良好的塑性和韧性等特点，殷钢波导的加工具有一定的特殊性，在加工过程中该材料会因加工方法和加工参数不同而导致物理性能不稳定，易产生变形，影响零件尺寸精度。在加工中如何合理安排工艺流程，如何选择适当的工艺方法及参数，控制残余应力引起的变形以保证设计精度要求，一直是设备制造过程中需要解决的关键工艺技术。通过开展殷钢波导加工工艺技术研究，掌握了殷钢波导加工的变形控制工艺技术，可加工出满足产品设计精度要求的波导，为后续生产提供了技术保障。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种大尺寸高精度殷钢波导变形控制工艺，解决了某导航设备的关键工艺技术，即殷钢(4J36)波导加工变形控制问题，以保证其高精度、高稳定性要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案的具体步骤如下：
步骤1：备料：采用定制长度≥1100mm的R48型矩形殷钢波导，内表面粗糙度Ra≤0.8um；波导材料状态为退火态；
步骤2：校形：由波导钳工利用校形工装，对波导进行手工校形，使波导直线度和扭拧度均≤0.3mm；
步骤3：铣长度：按工艺要求将波导铣到所需尺寸；
步骤4：去毛刺：去除波导上的毛刺，去毛刺后波导口部无倒角，口部无变形；
步骤5：铣定位台阶：铣出波导的定位台阶；
步骤6：焊接固定块：将固定块装入波导上预先加工的定位台阶内，配合公差在0.1mm以内，以保证定位精度；在保证固定块与殷钢波导焊接连接强度的前提下，为严格控制焊接过程中波导结构变形，采用电容储能脉冲氩弧焊工艺方法进行焊接加工；进行手工校形，使得直线度和扭拧度均在0.3mm以内；
步骤7：去应力退火：在焊接后进行去应力退火；退火温度：540±10℃，保温1小时，炉冷至室温出炉空冷；
步骤8：数控铣加工裂缝：采用数控立铣、工装装夹加工多组等间距的裂缝；
步骤9：去毛刺：去除铣削产生的毛刺，去毛刺后波导口部无倒角；
步骤10：热处理：采用稳定化回火处理，热处理温度：340±10℃，保温2小时，炉冷至室温出炉空冷；
步骤11：镀银：波导内表面镀银处理，镀银后即完成加工。
所述步骤6中，进行焊接加工时，为防止焊接过程中，受热不均匀而导致的变形，工艺规定焊接顺序为：先定位焊，再断续交叉对称施焊。
所述步骤7和步骤10中，因殷钢材料的特殊性，热处理均要在真空炉或氮气保护炉中进行。
所述步骤7和步骤10中，为保证热处理质量，严格控制装炉量，每炉不超过8根波导管；且要求波导窄面与工作台接触。
所述步骤8中，裂缝切削工艺参数为主轴转速在2200～2300转/min，进给速度在80～100mm/min，切削深度0.1～0.3mm，以保证波导加工过程中波导不变形，裂缝加工采用合金钢棒铣刀。
本发明的有益效果：殷钢波导是某导航设备的重要零件，在生产过程中因采用了殷钢波导变形控制工艺技术，包含工艺流程设计，工艺方法和工艺参数选择等，有效地减少和消除了加工中产生的残余应力，控制了加工过程中波导的形变，保证了波导稳定性，使其较好地满足设计精度要求。该变形控制技术是导航设备的关键工艺技术；同时也是国内独创的工艺技术；本发明突破了导航设备生产瓶颈，实现了殷钢波导重要零件生产自主可控；在保证殷钢波导的设计精度的前提下，并提高了加工效率和质量，同时节约了生产成本。为后续批量生产提供了技术保障。
附图说明
图1为波导组件示意图。
图2为本发明波导的加工示意图。
其中，1-殷钢波导一，2-殷钢波导二，3-殷钢波导三，4-固定块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
在殷钢波导窄(或宽边)边上需加工多组等间距尺寸的裂缝；在波导宽面焊有4个固定块；波导直线度要求0.3mm，如图2所示。
波导的具体工艺流程如下：备料→校形→铣长度→去毛刺→铣定位台阶→焊固定块→去应力退火→数控铣加工裂缝、点孔→去毛刺→热处理→镀银→包装；具体实施方法如下：
步骤1：备料：采用定制长度为1100mm的R48型矩形殷钢波导，波导内孔尺寸47.55mm×22.15mm，壁厚1.625mm，内表面粗糙度Ra≤0.8um；波导材料状态为退火态；
步骤2：校形：由波导钳工利用校形工装，对波导进行手工校形，使波导直线度和扭拧度均≤0.3mm；
步骤3：铣长度：按图纸尺寸要求，用数控铣床将波导1长度由1100mm铣到图纸要求尺寸898.65±0.05mm；选择X轴工作行程＞1000mm的数控立铣；机床定位精度0.015mm；采用棒铣刀；
步骤4：去毛刺：因波导比较特殊，需由波导钳工去除上道工序产生的毛刺，去毛刺后波导口部不允许有倒角，不允许口部有变形；
步骤5：铣定位台阶：按图纸要求位置，用数控立式铣床(铣床型号同工序3)铣固定块焊接用定位台阶深0.3；保证尺寸：46.5±0.1、296.5±0.1、546.5±0.1、796.5±0.1
要求数控立铣床：工作行程1600×820×700；定位精度0.015mm；采用棒铣刀；
步骤6：焊接固定块：将外形尺寸为4.3mm×34mm×36mm的固定块装入波导1预先加工的定位台阶内，配合公差在0.1mm以内，以保证定位精度；在保证固定块与殷钢波导焊接连接强度的前提下，本工序为严格控制焊接过程中波导结构变形，采用电容储能脉冲氩弧焊工艺方法进行焊接加工；焊接电流为12A，不填加焊料，焊接顺序为：先定位焊，再采用断续交叉对称施焊，以防止焊接引起的变形；加工后采用目测的方法对焊缝外观进行检验，并测量波导直线度和扭拧度。若直线度和扭拧度＞0.3mm，由波导钳工进行手工校形，将殷钢波导直线度和扭拧度校到0.3mm以内后，再进行热处理；
步骤7：去应力退火：为消除焊接带来的残余应力，减少波导变形，在焊接后进行去应力退火；退火温度：540±10℃，保温1小时，炉冷至室温出炉空冷；因殷钢材料的特殊性，热处理均要在真空炉或氮气保护炉中进行；为保证热处理质量，严格控制装炉量，每炉不超过8根波导管；且要求波导窄面与工作台接触；
步骤8：数控铣加工裂缝、点孔：采用数控立铣(铣床型号同工序3)加工20组等间距为41.7±0.1mm的裂缝，裂缝尺寸2±0.05×12.5±0.05。具体工艺方法：选择X轴行程大于1000mm的数控铣床加工，通过一次装夹，完成20组裂缝加工，利用机床本身精度来保证裂缝尺寸精度及累积公差0.1mm的精度要求。加工后利用三坐标测量设备检验裂缝尺寸及间距尺寸。为避免装夹夹紧力及加工引起的波导变形，设计了专用铣削工装，工装放置在波导内腔，增加了波导的刚度，在很大程度上避免了装夹和铣削加工带来的变形；同时利用工装消除铣刀在铣透腔壁时因侧向力导致的残料翻边现象，达到无毛刺加工的目的。并制定裂缝切削工艺参数(主轴转速在2200～2300转/min，进给速度在80～100mm/min，切削深度0.1～0.3mm)，以保证波导加工过程中波导不变形。裂缝加工采用合金钢棒铣刀。裂缝加工完成后，点出左边两组安装孔位置；
步骤9：去毛刺：由波导钳工去除铣削产生的毛刺，去毛刺后波导口部不允许出现倒角；
步骤10：热处理：为保证尺寸稳定性，波导镀银前再进行一道热处理，采用稳定化回火处理，热处理温度：340±10℃，保温2小时，炉冷至室温出炉空冷。热处理均要在真空炉或氮气保护炉中进行，严格控制装炉量，每炉不超过8根波导管，且要求波导窄面与工作台接触；
步骤11：镀银：波导内表面镀银处理，镀银后用油纸单根包装后入库。
Claims (5)
1.一种大尺寸高精度殷钢波导变形控制工艺，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：备料：采用定制长度≥1100mm的R48型矩形殷钢波导，内表面粗糙度Ra≤0.8um；波导材料状态为退火态；
步骤2：校形：由波导钳工利用校形工装，对波导进行手工校形，使波导直线度和扭拧度均≤0.3mm；
步骤3：铣长度：按工艺要求将波导铣到所需尺寸；
步骤4：去毛刺：去除波导上的毛刺，去毛刺后波导口部无倒角，口部无变形；
步骤5：铣定位台阶：铣出波导的定位台阶；
步骤6：焊接固定块：将固定块装入波导上预先加工的定位台阶内，配合公差在0.1mm以内，以保证定位精度；在保证固定块与殷钢波导焊接连接强度的前提下，为严格控制焊接过程中波导结构变形，采用电容储能脉冲氩弧焊工艺方法进行焊接加工；进行手工校形，使得直线度和扭拧度均在0.3mm以内；
步骤7：去应力退火：在焊接后进行去应力退火；退火温度：540±10℃，保温1小时，炉冷至室温出炉空冷；
步骤8：数控铣加工裂缝：采用数控立铣、工装装夹加工多组等间距的裂缝；
步骤9：去毛刺：去除铣削产生的毛刺，去毛刺后波导口部无倒角；
步骤10：热处理：采用稳定化回火处理，热处理温度：340±10℃，保温2小时，炉冷至室温出炉空冷；
步骤11：镀银：波导内表面镀银处理，镀银后即完成加工。
2.根据权利要求1所述的大尺寸高精度殷钢波导变形控制工艺，其特征在于：
所述步骤6中，进行焊接加工时，为防止焊接过程中，受热不均匀而导致的变形，工艺规定焊接顺序为：先定位焊，再断续交叉对称施焊。
3.根据权利要求1所述的大尺寸高精度殷钢波导变形控制工艺，其特征在于：
所述步骤7和步骤10中，热处理均要在真空炉或氮气保护炉中进行。
4.根据权利要求1所述的大尺寸高精度殷钢波导变形控制工艺，其特征在于：
所述步骤7和步骤10中，每炉不超过8根波导管；且要求波导窄面与工作台接触。
5.根据权利要求1所述的大尺寸高精度殷钢波导变形控制工艺，其特征在于：
所述步骤8中，裂缝切削工艺参数为主轴转速在2200～2300转/min，进给速度在80～100mm/min，切削深度0.1～0.3mm，以保证波导加工过程中波导不变形，裂缝加工采用合金钢棒铣刀。
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