本發(fā)明屬于機械制造加工技術(shù)，具體涉及一種運載火箭貯箱叉形環(huán)的加工方法。

背景技術(shù)：

貯箱是運載火箭和導彈武器的重要組成部分，需要承受燃料內(nèi)壓、軸向壓力、扭曲抗力以及飛行過程中的過載沖擊。其中叉形環(huán)與貯箱筒段、箱底、短殼三個部件焊接，起到了連接作用。叉形環(huán)屬于外形準確度要求較高、尺寸較大、曲率半徑較大的框類零件。叉形環(huán)傳統(tǒng)制造工藝采用鈑金成形，此工藝方法存在較多問題：殘余應(yīng)力較大，存在回彈現(xiàn)象，在成形過程中截面形狀可能發(fā)生畸變和工件扭曲。采用機械加工代替鈑金成形是解決上述問題的理想制造工藝方案。但是對于薄壁大直徑(直徑3000-4000mm，壁厚7-10mm)類零件，裝夾定位和變形控制是影響機械加工精度的重要因素。

某型號運載火箭的貯箱的大直徑薄壁叉形環(huán)大端內(nèi)徑為D，大端壁厚為δ₁±0.1，小端壁厚為δ₂₀^+0.5，高度為H，是典型的大直徑薄壁零件。

傳統(tǒng)工藝方法的工藝流程為下料、預(yù)拉、彎曲貼模、淬火、二次拉彎、修整校形、人工時效、總檢。該工藝方法首先在成形中可能會出現(xiàn)壁厚減薄破裂、起皺、截面畸變成形缺陷，其次實際生產(chǎn)中拉彎模修正量及工藝參數(shù)的確定主要以實際經(jīng)驗或通過試錯法來解決。有時還需要多次預(yù)拉彎及熱處理，最終成形后還要進行人工校形。這種方法成本高，時間長，形狀精度難以保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種針對大直徑薄壁叉形環(huán)加工方法，利用機械加 工的方式生產(chǎn)大直徑薄壁叉形環(huán)，精度較高、畸變和工件扭曲程度較小。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種大直徑薄壁叉形環(huán)加工方法，該方法包括如下步驟：

1)粗車端面及內(nèi)外徑；

a.將4～8個壓板均布在毛料底端，從壓邊外側(cè)頂緊毛料外徑底部，車平毛料兩端面；

b.粗車毛料內(nèi)外徑，使得內(nèi)外徑見光即可，大端留壓邊厚度8～12mm；

2)粗車內(nèi)外形；

粗車外形，使得零件的外形直徑尺寸距零件目標值15-24mm余量；

粗車內(nèi)形，使得零件的內(nèi)形直徑尺寸距零件目標值15-24mm余量；

大端內(nèi)外徑均留壓邊厚度8～12mm；

3)熱處理

去掉壓板，將粗車之后的零件進行熱處理除內(nèi)應(yīng)力；

4)精車基準面；

將零件小端置于車床床面上，零件大端朝上，將壓板均布在小端外側(cè)，從小端外圓頂緊零件；

車床車加工車平大端端面作為基準面；

5)精車內(nèi)外形

a.以大端端面為基準，將上述壓板均勻分布在大端內(nèi)外側(cè)，并壓緊大端底部的壓邊；

b.分3～5次輪流去除部分內(nèi)外形余量，使零件內(nèi)外形直徑尺寸距零件目標值2-3mm余量；

c.松開內(nèi)外側(cè)壓板，自由釋放內(nèi)應(yīng)力；

d.壓緊內(nèi)外側(cè)壓板，去除內(nèi)外形剩余2-3mm余量；

e.分2-3次輪流去除內(nèi)外形剩余余量；

6)切下零件，保留零件高度為目標值。

在上述的一種大直徑薄壁叉形環(huán)加工方法中：進行步驟2)的粗車加工時，車床主軸轉(zhuǎn)速24-25r/min，切削量4-5mm，刀具進給速度0.2-0.4mm/r，選擇焊接式車刀，刀片材料YG8。

在上述的一種大直徑薄壁叉形環(huán)加工方法中：進行步驟5)的精車加工時，精加工車床主軸轉(zhuǎn)速27-28r/min，刀具進給速度0.15-0.25mm/r，機夾式車刀，刀片材料YG3。

在上述的一種大直徑薄壁叉形環(huán)加工方法中：所述步驟3)熱處理的時效溫度為140±5℃，時效時間為4～6小時，冷卻方式為空氣冷卻。

本發(fā)明的顯著效果在于：通過機械加工的方式，先粗加工內(nèi)外形，熱處理去除內(nèi)應(yīng)力之后，確定基準面，再多次去除內(nèi)外形大量余量，自由狀態(tài)釋放內(nèi)應(yīng)力(也可通過熱處理去除內(nèi)應(yīng)力)，再次精加工去除剩余余量。

由于毛料零件截面厚度較大，且留有加工余量，所以粗車內(nèi)外形時，直接用壓板壓緊零件，裝夾之后，進行加工，尺寸精確。粗車完后大端留壓邊，一方面為后續(xù)精加工提供裝夾位置，另一方面，留壓邊增強零件徑向強度,防止零件在熱處理或搬運過程中產(chǎn)生過大扭曲變形。精車內(nèi)外形采用交叉去除內(nèi)外形余量的方法使內(nèi)應(yīng)力均勻釋放，以防內(nèi)應(yīng)力釋放導致已加工面的變形引起超差。

附圖說明

圖1為叉形環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為粗車內(nèi)外形結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為精車內(nèi)外形結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1所示的交叉環(huán)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁的截面為橢球理論線，交叉環(huán)上端外壁為橢球面，下端的外壁為圓柱外表面。將下端稱之為大端，上端稱之為小端。

實施例1：

某型號成品的尺寸為大端內(nèi)徑為Φ3338mm，大端壁厚為8±0.1mm，小端壁厚為4.6+0.50，高度為160mm。

下面以該型號產(chǎn)品加工為例，說明加工具體工藝。

1)粗車端面及內(nèi)外徑

a.將4～8個壓板(本實施例選擇8個)均布在毛料底端，從壓邊外側(cè)頂緊毛料外徑底部，車平毛料兩端面。

b.粗車毛料內(nèi)外徑，使得內(nèi)徑Φ3270±1，外徑Φ3374±1，單位毫米，大端留壓邊厚度10mm。

2)粗車內(nèi)外形

如圖2所示，

粗車毛料上端，使得毛料的小端外徑Φ3320.3mm；粗車內(nèi)形，大端內(nèi)外徑均留壓邊厚度10mm；

車加工時，車床主軸轉(zhuǎn)速24-25r/min，切削量4-5mm，刀具進給速度0.2～0.4mm/r，選擇焊接式車刀，刀片材料YG8。

本實施例中，主軸轉(zhuǎn)速255r/min，切削量5mm，刀具進給速度0.3mm/r。

3)熱處理

去掉壓板，將粗車之后的零件進行熱處理除內(nèi)應(yīng)力。

時效溫度：140±5℃，時效時間為4～6小時，冷卻方式：空氣冷卻。

本實施例中時效時間為3小時溫度選擇140℃。

4)精車基準面

將零件小端置于車床床面上，零件大端朝上，將八組壓板均布在小端外側(cè)，從小端外圓頂緊零件；

車床車加工車平大端端面作為基準面。

5)精車內(nèi)外形

如圖3所示，

a.以大端端面為基準，將上述壓板均勻分布在大端內(nèi)外側(cè)，并壓緊大端底部的壓邊；

b.分3～5次輪流去除內(nèi)外形余量8mm；

c.松開內(nèi)外側(cè)壓板，自由釋放內(nèi)應(yīng)力；

d.壓緊內(nèi)外側(cè)壓板，內(nèi)形去除2mm，外形去除2mm；

e.分2-3次輪流去除內(nèi)外形剩余2mm余量

車加工時，精加工車床主軸轉(zhuǎn)速27-28r/min，刀具進給速度0.1～0.3mm/r，機夾式車刀，刀片材料YG3。

本實施例中選擇車床主軸轉(zhuǎn)速27r/min，刀具進給速度0.2mm/r。

6)切下零件，保留零件高度160mm。