一种用于航天超小型精密球面偶合件滚压装置的制作方法

本发明设计一种机械冷加工技术，特别是一种用于航天超小型精密球面偶合件滚压装置。

背景技术：

柱塞泵由于结构紧凑、工作压力高、效率高且调节方便而广泛应用于各种航空航天产品及工程机械上。精密球面偶合件是将柱塞座与柱塞体通过球面配合连接而成的，其连接后的轴向间隙等性能对油泵的工作效率和使用寿命有重大影响，而柱塞座与柱塞体连接是采用机械收口技术保证质量，该技术通过外力使柱塞座口部进行金属冷挤压致其发生塑性变形，使其沿球面包覆柱塞体球面，内外球面形成全贴合的包容面，从而实现两者的灵活连接，技术难度大、工艺复杂，是各大航空、航天领域研制和生产的核心关键工艺技术。其收口后需进行磨合试验，当柱塞分部件在高压区压出油液时，柱塞承受高压油液作用，柱塞球头与柱塞座内窝贴合，柱塞座底平面与斜盘贴合，将液压力传递至斜盘；当在低压区吸油时，柱塞球头与柱塞座口部收口部分贴合，柱塞座台阶环带与卡盘贴合；在高压向低压转换的瞬间，由于两处间隙存在，柱塞座口部收口部分将承受一定的冲击力，此时也是影响柱塞座收口部位最恶劣的受力工况，造成其轴向间隙放大，不能满足产品设计指标要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于航天超小型精密球面偶合件滚压装置，通过本发明涉及的装置进行滚压后，柱塞座与柱塞体能以其自身质量在任意方向灵活转动且摆角大于22°且活动关节的轴向间隙小于0.015mm。

一种用于航天超小型精密球面偶合件滚压装置，其特征在于，包括共轴的盖板、螺套、推柄、顶杆、第一弹簧、调压螺钉，还包括滑块、销、顶销、第二弹簧；其中盖板沿轴线设置供被滚压工件通过的通孔，螺套左侧端面与盖板右侧端面贴合且螺套左侧端面设置螺旋孔，该螺旋孔左侧端均分为三段且每一段曲率由大到小变化且相邻两段的连接处一侧螺旋空曲率最大另一侧螺旋槽曲率最小，推柄设置于螺套螺旋孔右侧端且沿轴线设置内孔，于螺套螺旋孔内的推柄沿推柄断面径向布设三条顶销通孔且每两条顶销通孔相差120°，滑块设置三个且不同滑块设置于螺套螺旋孔左侧端不同段内且左右两端面分别与盖板、推柄紧贴，滑块还与螺套螺旋孔壁面紧贴且与螺套螺旋孔壁面紧贴的端面相对的端面上设置滚轮，调压螺钉设置于推柄内孔的右端，顶杆设置于推柄内孔内且右端通过第一弹簧与调压螺钉连接，顶杆左端设置为尖端用于顶住被滚压工件，顶杆左端于顶销通孔处设置第二弹簧槽，第二弹簧位于第二弹簧槽内且另一端与顶销连接，顶销通过销与滑块连接。

本发明所涉及的装置，当滚轮与柱塞座口部被滚压面接触时，三个滚轮转动使柱塞座接触面产生塑性变形，从而实现柱塞体球面在柱塞座球窝内的灵活转动。其中滚轮的型面为改变滚压力方向，使得滚轮的滚压面限制滚压过程中零件材料的轴向延伸，使柱塞座收口端首先受力变形，逐步向球心方向扩展，得到较好的球形包络面，从而保证滚松后球面偶合件的性能稳定。

下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。

附图说明

图1是本发明结构剖面示意图。

图2是螺旋孔和滑块配合示意图。

具体实施方式

结合图1、图2，一种用于航天超小型精密球面偶合件滚压装置，其特征在于，包括共轴的盖板1、螺套2、推柄7、顶杆8、第一弹簧9、调压螺钉10，还包括滑块3、销4、顶销5、止动螺钉6、第二弹簧13。

盖板1沿轴线设置供被滚压工件通过的通孔，螺套2左侧端面与盖板1右侧端面贴合且螺套2左侧端面设置螺旋孔，该螺旋孔左侧端均分为三段且每一段曲率由大到小变化且相邻两段的连接处一侧螺旋空曲率最大另一侧螺旋槽曲率最小，推柄7采用莫氏锥柄且设置于螺套2螺旋孔右侧端且沿轴线设置内孔，于螺套2螺旋孔内的推柄7沿推柄7断面径向布设三条顶销通孔且每两条顶销通孔相差120°，滑块3设置三个且不同滑块设置于螺套2螺旋孔左侧端不同段内且左右两端面分别与盖板1、推柄7紧贴，滑块3还与螺套2螺旋孔壁面紧贴且与螺套2螺旋孔壁面紧贴的端面相对的端面上设置滚轮，调压螺钉10设置于推柄7内孔的右端，顶杆8设置于推柄7内孔内且右端通过第一弹簧9与调压螺钉10连接，其顶紧力的大小通过调压螺钉10调节，顶杆8左端设置为尖端用于顶住被滚压工件，顶杆8左端于顶销通孔处设置第二弹簧槽，第二弹簧13位于第二弹簧槽内且另一端与顶销5连接，顶销5通过销4与滑块3连接。转动螺套2，其上的三个螺旋面带动滑块3径向移动，连接在滑块3上的三个滚轮对工件口部施力，完成滚压加工。

每一滑块3两侧设置固定于盖板1上的螺钉轴，限制滑块径向移动时在圆周方向摆动。

滑块3螺套2螺旋孔壁面之间设置轴承，以减小滑块3与螺套内螺旋槽的摩擦力。

螺套2外壁上设置止动螺钉通孔，推柄7外壁上设置与止动螺钉通孔匹配的环形止动螺钉槽，当螺套2停止旋转时，通过止动螺钉6旋入止动螺钉通孔和止动螺钉槽达到螺套2止动限位。

柱塞分部件是由柱塞座与柱塞体通过球面配合连接而成的，其连接后的轴向间隙等性能对油泵的工作效率和使用寿命有重大影响，而柱塞座与柱塞体连接是采用机械收口技术保证质量，该技术通过外力使柱塞座口部进行金属冷挤压致其发生塑性变形，使其沿球面包覆柱塞体球面，内外球面形成全贴合的包容面从而实现两者的灵活连接，其在360°任意方向灵活转动，轴向间隙小于0.015mm，通过190min磨合试验后分解轴向间隙小于0.06mm，60h全寿命试验后再次分解检查其轴向间隙小于0.06mm，技术指标要求高。

针对上述柱塞分部件，本发明的使用方法：将柱塞座装夹在三爪卡盘或专用夹具内，三滚轮滚压装置采用莫氏锥柄插入车床尾座内，滚压装置的顶杆将柱塞体球头顶在柱塞座的球窝内，由弹簧压紧，转动螺套，其上的三个螺旋面带动滑块径向移动，连接在滑块上的三个滚轮对柱塞座口部进行施压，施压后锁紧止动螺钉。滚压完成后，松开止动螺钉，反向旋转螺旋套时，三个滚轮则弹回到原来的位置，便于取下收口后的柱塞组合件。