[发明专利]斜喷管壳体中连接法兰内形面的加工方法及工装

说明书

一种斜喷管壳体中连接法兰内形面的加工方法及工装，通过工装使连接法兰轴线与车床主轴同轴，从而完成斜喷管壳体中连接法兰内形面的加工，保证了内形尺寸精度。本发明提高了连接法兰内形面提高了200％的加工效率，加工表面的粗糙度由12.5提高到6.4，刀具损耗降低了50％。采用的工装优化了筋板位置，对工件的单位更准确、方便，减少每次更换产品找正时间，提高了装夹找正速度，使找正时间由40min减少为20min，并使产品的变形量由现有技术中的0.1mm减小为0.03mm，保证了加工质量。

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机喷管壳体连接法兰部分的加工技术，具体是指一种连接法兰内形面的加工方法和工装。

背景技术

在航天火箭发动机金属部件中，喷管壳体是重要的零件之一，其结构由连接法兰和尾管焊接而成。连接法兰为回转体由台阶圆和球面组成，尾管为多段圆锥回转体。 常规情况下连接法兰和尾管回转轴线重合，焊接前连接法兰和尾管已经进行粗加工内 外轮廓均留有加工余量，焊接后再进行精加工。通过车削机床卡盘夹住尾管外圆，可 以加工连接法兰内形面。目前有种喷管壳体，尾管回转轴线与连接法兰回转轴线成α 角度；所述尾管回转轴线与连接法兰回转轴线的交点m距离法兰外端面的距离为H。 由于连接法兰和尾管回转轴线不重合所以无法按照上述加工方法直接车削连接法兰内 形，给加工带来很大难度。

现有加工技术一般会采用五轴铣削，机床卡盘夹住尾管外圆，机床刀头摆动一定角度铣削连接法兰内形。该方法的弊端在于，五轴铣加工编程复杂加工周期长，而且 铣刀加工容易出现让刀和铣刀纹问题，表面光洁度差，加工误差较大。另一种方法是 焊接前将内形加工到最终尺寸焊接后不再加工，此种方法内形面精度会受到焊接变形 和焊接误差的影响，误差较大，无法满足精度要求。

发明内容

为克服现有技术中存在的不能满足加工精度要求的不足，本发明提出了一种斜喷管壳体中连接法兰内形面的加工方法及工装。

本发明提出的斜喷管壳体中连接法兰内形面的加工过程是：

步骤1：车加工定位基准面：

步骤2：制作定位销孔：

在所述法兰盘的端面做0°基准线线；该0°基准线过该法兰盘的中心，并使该 0°基准线的两端分别位于3点与9点位置。

在该连接法兰端面加工两个对称分布的销孔，并使各销孔的中心线分别与所述0°基准线垂直相交。

步骤3：装夹工装和工件；

装夹工装时，通过数控车床卡盘夹住工装一端的底板，分别找正该工装另一端顶板的外圆和端面；使其跳动量小于0.02mm。

装夹产品时，将所述喷管壳体焊接件中法兰盘的外圆周表面放入所述工装中顶板的定位槽内，使喷管壳体焊接件中尾管部分伸入该工装。通过销孔将喷管壳体焊接件 与工装固连。连接法兰内形面

将所述顶板与喷管壳体焊接件中的连接法兰固连。找正已加工法兰盘端面，使跳动量小于0.05mm。

步骤4：车加工连接法兰内形面：

所述连接法兰内形面由前端圆柱面和内圆弧面组成。

将刀具沿车床坐标系+Z方向移动至距离该法兰前端端面3mm处，并以该处作为 切削起始点。

第一步，启动机床。刀具自该切削起始点处沿着机床坐标系-Z方向移动至斜喷管壳体焊接件中连接法兰的圆弧面与圆筒柱面相交处的圆弧起点，通过车床控制刀具的 圆弧形加工路径到达该圆弧的终点，完成内圆弧面的加工。

第二步，退刀。刀具先沿着+Z和+X方向退刀到切削起点。

第三步，刀具从切削起点沿机床坐标系+X方向移动一个切削深度0.5mm，再沿 机床坐标系-Z方向移动与工步1相同的过程完成第二次切削。