[发明专利]异型喷管壳体周向锥孔加工复合夹具

说明书

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机抛罩系统喷管壳体加工技术，具体地指一种异型喷管壳体周向锥孔加工方法及其复合夹具。

背景技术

随着现代设计技术的发展，某些型号固体火箭发动机的抛罩喷管壳体为集成了燃烧室、收敛段喷管、扩散段喷管，及口盖密封等多种功能的异型喷管壳体，该异型喷管壳体整体结构复杂，外锥面上遍布异形孔、斜面及凹槽，大多数尺寸为空间尺寸且无法对刀。

喷管壳体作为抛罩系统的最终执行机构，是整个系统的关键性零件。如图1，图2所示，喷管壳体的整体结构为锥形，在壳体外锥面上存在的三处喷火外锥锥孔8，加工深度较深，与壳体中心轴线夹角偏差±5′，孔底尖点直径为公差0.08mm；小端喉衬锥孔801处于内锥面，深度偏差为±0.3mm，与壳体轴线的轴向夹角偏差为±5′，外锥面的三处外锥锥孔802与小端锥孔801需同轴，周向分度为偏差±5′，锥孔轴线与壳体中心轴线交点距小端面的空间尺寸偏差为±0.05mm。该六处锥孔轴向、周向角度要求均非常严格，其尺寸直接影响到质心位置、推力中心及平衡，锥孔的底径直接影响推力的大小，因此这些锥孔的尺寸精度和位置精度将直接影响到整个抛罩系统的正常工作。

现有的加工技术一般会采用固定板分别固定喷管壳体的大小两端面，然后在固定板侧面加工找正销孔用以定位锥孔轴线与壳体轴线的交点尺寸，在加工时使用翻转台装夹固定板，固定板连接喷管壳体，翻转角度后，拉直找正销后分别加工各锥孔。该方法的弊端在于只能先加工外锥锥孔802，由于壳体较长，锥孔较深，加工中让刀严重，锥面表观质量很差；且掉头加工小端锥孔801时找正不准，找正销孔离中心较远，误差放大现象严重，同时多次使用后容易松动，进一步造成了定位不准的问题，进而影响喷管壳体的加工质量。

发明内容

本发明的目的就是提供一种异型喷管壳体加工方法及其复合夹具，在非五轴加工条件下，克服空间尺寸无法精确加工的难点，保证喷管壳体上锥孔的位置精度和形位要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种异型喷管壳体周向锥孔加工方法，包括如下步骤：

1）喷管壳体粗加工：按照喷管壳体最终尺寸对喷管壳体毛坯进行粗加工，留出加工余量，并进行热处理；

2）喷管壳体的端面平磨：对称平磨喷管壳体前后两端面，保证平行度和喷管壳体总长要求；

3）喷管壳体半精加工：以喷管壳体的两端面为基准分别加工出外形和内腔各尺寸后，将喷管壳体装夹，找正复合加工中基准孔，在喷管壳体周向加工出锥孔定位孔；

4）喷管壳体的小端锥孔加工：使用立式加工中心配合翻转工作台，以所述锥孔定位孔定位，加工出小端锥孔；

5）喷管壳体的外锥锥孔加工：将喷管壳体装夹，以所述锥孔定位孔定位，加工出外锥锥孔，保证深度和粗糙度要求；

6）周向锥孔的位置精度检测：采用坐标测量仪对小端锥孔和外锥锥孔的角度进行检测。

进一步地，所述步骤4）中，以喷管壳体平磨过的大端端面定位，翻转台翻转理论角度，该角度为复合加工中基准孔与喷管壳体中心线的夹角，找正锥孔定位孔跳动在0.01mm以内，采用锥形铣刀精加工小端锥孔，保证锥孔锥度要求和表观质量要求。采用锥形铣刀精加工可保证锥孔锥度要求和表观质量要求，避免了用立铣刀加工深锥孔容易出现的让刀和铣刀纹问题。

进一步地，所述步骤5）中，采用三轴数控电火花加工，以主轴找正杆找正锥孔定位孔中心，定位精度在0.04mm以内，采用粗加工电极和精加工电极分别去余量和精加工外锥锥孔。

进一步地，所述步骤1）中，粗加工按照喷管壳体最大外形尺寸留单边2～3mm余量，前后端面留单边0.2～0.4mm余量。

进一步地，所述步骤2）中，将喷管壳体前后两端面平磨后，控制喷管壳体总长的精度为±0.02mm，并控制两端面的平行度误差在0.02mm以内。

进一步地，所述步骤3）中，装夹夹具以喷管壳体的小端端面定位，配合喷管壳体锥孔的周向定位，控制喷管壳体装夹定位精度在0.05mm以内，并控制复合加工中基准孔找正公差在0.01mm以内。

更进一步地，所述步骤6）中，用三坐标测量仪对锥孔相对主轴的角度和相互间角度进行检测。