CN115722692A - 一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，属于自动化加工定位领域；包括软爪卡盘、基准定位堵头、尾顶、螺钉和测量探头；其中，外部喷嘴轴向水平放置；软爪卡盘同轴套装在外部喷嘴的轴向一端；基准定位堵头的一端同轴从外部喷嘴的轴向另一端伸入外部喷嘴中；尾顶套装在基准定位堵头另一端的外壁；通过螺钉实现尾顶与基准定位堵头的固连；测量探头轴向竖直对准基准定位堵头，测量探头通过基准定位堵头确定外部喷嘴的加工基准；本发明提供一种安装于机床中的可拆卸、使用便捷、结构简单高效、低成本的自动化加工定位装置，可实现数控机床车削加工基准零点的在机自动找寻定位、车削加工过程自动进行的新工艺。

Description

一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置

技术领域

本发明属于自动化加工定位领域，涉及一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置。

背景技术

液氧煤油发动机推力室的喷注器喷嘴是推力室头部的重要的精密零件。喷嘴是由外壳体、内壳体、节流嘴三种零件焊接组合而成的薄壁回转体零件，采用三段式焊接结构造成喷嘴外圆同轴度差，喷嘴外圆的两处焊缝导致喷嘴难以采用标准机床卡盘直接进行装卡，使产品外圆面装卡找正困难；喷嘴的加工基准面在喷嘴孔内部，无法直接在数控机床上进行对刀确定加工基准零点，喷嘴焊接过程中产生轴向尺寸收缩导致喷嘴总长度尺寸存在±0.5mm偏差波动，因此不能间接由喷嘴外端面直接对刀测量定位加工基准零点；现有发动机喷嘴加工装置采用心轴工装进行装卡，于机床外利用机械顶尖对装卡于心轴的喷嘴进行圆周找正，找正后将带有喷嘴的心轴采用双顶尖顶紧进行车削加工,此加工方式的缺点其一为机床外采用心轴工装装卡找正，装卸和找正方式复杂，加工效率低下；缺点之二为喷嘴加工基准位于喷嘴孔内部，采用人工单件手工测量确定加工基准，测量精度低，导致产品合格率低下；缺点之三为现有加工方式加工基准无法实现加工基准零点自动找正，难以实现大批量智能化自动加工，造成加工成本过高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种安装于机床中的可拆卸、使用便捷、结构简单高效、低成本的自动化加工定位装置，可实现数控机床车削加工基准零点的在机自动找寻定位、车削加工过程自动进行的新工艺。

本发明解决技术的方案是：

一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，包括软爪卡盘、基准定位堵头、尾顶、螺钉和测量探头；其中，外部喷嘴轴向水平放置；软爪卡盘同轴套装在外部喷嘴的轴向一端；基准定位堵头的一端同轴从外部喷嘴的轴向另一端伸入外部喷嘴中；尾顶套装在基准定位堵头另一端的外壁；通过螺钉实现尾顶与基准定位堵头的固连；测量探头轴向竖直对准基准定位堵头，测量探头通过基准定位堵头确定外部喷嘴的加工基准。

在上述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，所述软爪卡盘根据外部喷嘴外形通过外圆台阶车削成型，软爪卡盘的内壁处设置有矩形槽，用于避让外部喷嘴侧壁的焊缝。

在上述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，所述基准定位堵头为回转体结构；基准定位堵头的侧壁沿周向设置有2个圆柱台阶结构；其中1个圆柱台阶结构设置在伸入外部喷嘴部分的基准定位堵头外壁，另1个圆柱台阶结构位于外部喷嘴与尾顶之间部分的基准定位堵头外壁。

在上述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，伸入外部喷嘴的圆柱台阶结构为限位结构，实现与外部喷嘴内端面相接处顶紧外部喷嘴。

在上述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，外部喷嘴外侧圆柱台阶结构的台阶面为定位基准面，通过与测量探头接触确定加工基准。

在上述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，所述2个圆柱台阶结构的台阶面间距为固定值L；在伸入外部喷嘴的圆柱台阶结构与外部喷嘴内端面顶紧后，另一个圆柱台阶结构的位置则固定，通过测量探头实现确定加工基准。

在上述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，基准定位堵头与尾顶对接的部分为锥体结构；尾顶与基准定位堵头对接位置为锥形凹槽；尾顶的内锥面与基准定位堵头的外锥面尺寸相同，实现尾顶与基准定位堵头的对接配合。

在上述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，所述锥体结构的锥度为2°；实现尾顶与基准定位堵头通过2°锥面导向实现自定心对接。

在上述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，尾顶的侧壁上沿周向均匀设置4个螺纹通孔；螺钉通过螺纹通孔将尾顶和基准定位堵头进行刚性连接。

在上述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，所述基准定位堵头伸入外部喷嘴的轴向一端为锥体结构；基准定位堵头通过轴向两端的锥体导向结构，实现对外部喷嘴的二次校正。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明的软爪卡盘的矩形槽避开喷嘴第一处焊缝后将喷嘴进行卡紧，将喷嘴的加工回转中心轴线进行校正，喷嘴左端面与软爪卡盘右端面贴紧，可实现喷嘴的中心轴线方向和圆周定位；

(2)本发明的由机床尾座沿轴向运动将基准定位堵头推入外部喷嘴回转中心内孔处，由基准定位堵头的左侧圆柱台阶面与喷嘴内孔的加工基准面相接触并顶紧，防止加工过程外部喷嘴轴向窜动；

(3)本发明基准定位堵头的双锥面导向结构可对喷嘴回转中心轴线进行二次校正，消除喷嘴同轴度误差；

(4)本发明由于基准定位堵头的左侧圆柱台阶的加工基准面与右侧圆柱台阶的定位基准面距离为定值L，由此可间接得到喷嘴内孔处的加工基准面零点坐标，测量探头将零点坐标自动反馈于数控机床，机床即可自动对刀进行车削加工。

附图说明

图1为本发明自动化加工定位装置示意图。

图中，

1-软爪卡盘；2-基准定位堵头；3-尾顶；4-螺钉；5-测量探头。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供了一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，外部喷嘴车加工时，通过软爪卡盘1将喷嘴外部喷嘴的一端轴向和周向定位卡紧，外部喷嘴另一端内孔处的加工基准面由基准定位堵头2的左侧台阶面进行轴向顶死定位，自动测量探头5对基准定位堵头2的测量基准面进行检测定位，通过自动测量探头系统将测量值反馈机床，可间接得到喷嘴内孔的车削加工基准零点，实现加工零点在机自动找寻，实现数控机床连续自动车削外部喷嘴。本发明所述的液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，专用于某液体火箭发动机喷注器喷嘴的加工基准自动定位后车削加工的用途。本发明具有基准定位精度高、自动化程度高、成本小、实用性强等优点。

自动化加工定位装置，如图1所示，具体包括软爪卡盘1、基准定位堵头2、尾顶3、螺钉4和测量探头5；其中，外部喷嘴轴向水平放置；软爪卡盘1同轴套装在外部喷嘴的轴向一端；基准定位堵头2的一端同轴从外部喷嘴的轴向另一端伸入外部喷嘴中；尾顶3套装在基准定位堵头2另一端的外壁；通过螺钉4实现尾顶3与基准定位堵头2的固连；测量探头5轴向竖直对准基准定位堵头2，测量探头5通过基准定位堵头2确定外部喷嘴的加工基准。

其中，软爪卡盘1根据外部喷嘴外形通过外圆台阶车削成型，软爪卡盘1的内壁处设置有矩形槽，用于避让外部喷嘴侧壁的焊缝。

基准定位堵头2为回转体结构；基准定位堵头2的侧壁沿周向设置有2个圆柱台阶结构；其中1个圆柱台阶结构设置在伸入外部喷嘴部分的基准定位堵头2外壁，另1个圆柱台阶结构位于外部喷嘴与尾顶3之间部分的基准定位堵头2外壁。伸入外部喷嘴的圆柱台阶结构为限位结构，实现与外部喷嘴内端面相接处顶紧外部喷嘴。外部喷嘴外侧圆柱台阶结构的台阶面为定位基准面，通过与测量探头5接触确定加工基准。

2个圆柱台阶结构的台阶面间距为固定值L；在伸入外部喷嘴的圆柱台阶结构与外部喷嘴内端面顶紧后，另一个圆柱台阶结构的位置则固定，通过测量探头5实现确定加工基准。

基准定位堵头2与尾顶3对接的部分为锥体结构；尾顶3与基准定位堵头2对接位置为锥形凹槽；尾顶3的内锥面与基准定位堵头2的外锥面尺寸相同，实现尾顶3与基准定位堵头2的对接配合。锥体结构的锥度为2°；实现尾顶3与基准定位堵头2通过2°锥面导向实现自定心对接。基准定位堵头2伸入外部喷嘴的轴向一端为锥体结构；基准定位堵头2通过轴向两端的锥体导向结构，实现对外部喷嘴的二次校正。

尾顶3的侧壁上沿周向均匀设置4个螺纹通孔；螺钉4通过螺纹通孔将尾顶3和基准定位堵头2进行刚性连接。

本发明由软爪卡盘1、基准定位堵头2、尾顶3、螺钉4、测量探头5；软爪卡盘1为自定心软爪依据产品外圆台阶车削构成；基准定位堵头2为回转体，外圆有两个圆柱台阶结构，左侧第一个圆柱台阶面为限位结构，与外部喷嘴内端面相接处顶紧外部喷嘴，中间位置圆柱台阶面为定位基准面，可与测量探头5接触确定加工基准，基准定位堵头2右端为锥面结构；尾顶3左侧内孔为内锥面结构，内锥面与基准定位堵头2的外锥面尺寸结构相同，实现尾顶3与基准定位堵头2的自定心。尾顶3左侧锥面部位圆周均布4个螺纹通孔，通过螺钉4将尾顶3与基准定位堵头2进行刚性连接，尾顶3右端与数控机床尾座固定连接为一体；探头安装于机床刀塔部位，外部喷嘴加工时探头与基准定位堵头2的定位基准面相互接触确定外部喷嘴加工基准。

本发明的工作原理是：基准定位堵头2和尾顶3利用螺钉4进行刚性固定连接，尾顶3右端锥面采用莫式锥度与数控机床尾座进行刚性固定连接；软爪卡盘1的矩形槽避开喷嘴第一处焊缝后将喷嘴进行卡紧，将喷嘴的加工回转中心轴线进行校正，喷嘴左端面与软爪卡盘1右端面贴紧，可实现喷嘴的中心轴线方向和圆周定位；数控机床进行车削加工时，机床尾座和尾顶3、基准定位堵头2已进行刚性连接，由机床尾座沿轴向运动将基准定位堵头2推入外部喷嘴回转中心内孔处，由基准定位堵头2的左侧圆柱台阶面与喷嘴内孔的加工基准面相接触并顶紧，防止加工过程外部喷嘴轴向窜动，基准定位堵头2的双锥面导向结构可对喷嘴回转中心轴线进行二次校正，消除喷嘴同轴度误差；测量探头5自动移动至基准定位堵头2右侧圆柱台阶处的基准定位面进行测定，由于基准定位堵头2的左侧圆柱台阶的加工基准面与右侧圆柱台阶的定位基准面距离为定值L，由此可间接得到喷嘴内孔处的加工基准面零点坐标，测量探头将零点坐标自动反馈于数控机床，机床即可自动对刀进行车削加工。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，其特征在于：包括软爪卡盘(1)、基准定位堵头(2)、尾顶(3)、螺钉(4)和测量探头(5)；其中，外部喷嘴轴向水平放置；软爪卡盘(1)同轴套装在外部喷嘴的轴向一端；基准定位堵头(2)的一端同轴从外部喷嘴的轴向另一端伸入外部喷嘴中；尾顶(3)套装在基准定位堵头(2)另一端的外壁；通过螺钉(4)实现尾顶(3)与基准定位堵头(2)的固连；测量探头(5)轴向竖直对准基准定位堵头(2)，测量探头(5)通过基准定位堵头(2)确定外部喷嘴的加工基准。

2.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，其特征在于：所述软爪卡盘(1)根据外部喷嘴外形通过外圆台阶车削成型，软爪卡盘(1)的内壁处设置有矩形槽，用于避让外部喷嘴侧壁的焊缝。

3.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，其特征在于：所述基准定位堵头(2)为回转体结构；基准定位堵头(2)的侧壁沿周向设置有2个圆柱台阶结构；其中1个圆柱台阶结构设置在伸入外部喷嘴部分的基准定位堵头(2)外壁，另1个圆柱台阶结构位于外部喷嘴与尾顶(3)之间部分的基准定位堵头(2)外壁。

4.根据权利要求3所述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，其特征在于：伸入外部喷嘴的圆柱台阶结构为限位结构，实现与外部喷嘴内端面相接处顶紧外部喷嘴。

5.根据权利要求4所述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，其特征在于：外部喷嘴外侧圆柱台阶结构的台阶面为定位基准面，通过与测量探头(5)接触确定加工基准。

6.根据权利要求5所述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，其特征在于：所述2个圆柱台阶结构的台阶面间距为固定值L；在伸入外部喷嘴的圆柱台阶结构与外部喷嘴内端面顶紧后，另一个圆柱台阶结构的位置则固定，通过测量探头(5)实现确定加工基准。

7.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，其特征在于：基准定位堵头(2)与尾顶(3)对接的部分为锥体结构；尾顶(3)与基准定位堵头(2)对接位置为锥形凹槽；尾顶(3)的内锥面与基准定位堵头(2)的外锥面尺寸相同，实现尾顶(3)与基准定位堵头(2)的对接配合。

8.根据权利要求7所述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，其特征在于：所述锥体结构的锥度为2°；实现尾顶(3)与基准定位堵头(2)通过2°锥面导向实现自定心对接。

9.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，其特征在于：尾顶(3)的侧壁上沿周向均匀设置4个螺纹通孔；螺钉(4)通过螺纹通孔将尾顶(3)和基准定位堵头(2)进行刚性连接。

10.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机喷嘴的自动化加工定位装置，其特征在于：所述基准定位堵头(2)伸入外部喷嘴的轴向一端为锥体结构；基准定位堵头(2)通过轴向两端的锥体导向结构，实现对外部喷嘴的二次校正。

Images