喷管腔面分段加工及抛光工艺的制作方法

本发明属于特殊型腔加工技术领域，具体涉及一种喷管腔面分段加工及抛光工艺。

背景技术：

目前，航空航天技术领域的各类飞行器对地面模拟试验精准化的要求越来越高，这对于地面模拟试验设备的建设提出了更高的要求，因此需要进一步提高部分关键部件的加工精度等级。

喷管作为试验设备最关键的部件，喷管模型具有大长度、结构型面结构复杂、弧线曲率按照特殊规律变化较大、壁厚较薄等特点，但是喷管腔面粗糙度要求优于0.4um，达到镜面要求，直径尺寸偏差控制在0.01mm以内；若模型不采用分段加工工艺，则很难达到设计要求。

然而对于喷管型面分段加工工艺，由于喷管每段模型的长度不一、内腔变化较大，又需解决设备加工参数，刀具颤刀，抛光，喷管对接处尺寸控制及组装后整体的同轴度等一系列技术难题。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明的目的在于提供一种喷管腔面分段加工及抛光工艺，解决喷管型面的分段加工以及型面抛光等问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

本发明的目的在于提供一种喷管腔面分段加工及抛光工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤一、依据喷管腔面结构特征，将喷管腔面分段；喷管腔面包括大口径喇叭口型腔、小口径喇叭口型腔、小口径薄壁型腔、沙漏式复杂型腔；

步骤二、对分段后的喷管腔面分别进行加工；

步骤三、对加工后的喷管腔面进行抛光处理。

进一步，步骤二包括小口径喇叭口型腔的腔面加工工艺：

小口径喇叭口型腔的腔面加工工艺包括以下步骤：

1)四爪卡盘夹紧小口径喇叭口型腔A端，留量车平小口径喇叭口型腔B端面，使小口径喇叭口型腔B端端面的粗糙度在3.2以内，平面度0.01以内；

2)将车平的小口径喇叭口型腔B端定位在定位板工装上，卡盘夹紧定位板工装，车平小口径喇叭口型腔A端端面，端面留量4-10mm，使小口径喇叭口型腔的A端和B端两端面平行度在0.02以内；

3)确定小口径喇叭口型腔的内型腔加工参数，使用刀具，车小口径喇叭口型腔的内型腔；

内型腔的入口和出口车为直台，形成型腔入口直台、出口直台；型腔入口直台、出口直台口径偏差在0.01以内；

依据小口径喇叭口型腔的内型腔加工参数加工小口径喇叭口型腔的内型腔，加工过程中，刀具的加工参数为：进给0.05-0.15mm、转速80-400r/min、吃刀量0.05-0.20mm，使小口径喇叭口型腔的内型腔的粗糙度在0.6以内；

4)车除小口径喇叭口型腔A端的端面留量，使小口径喇叭口型腔A端端面的粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内，A端型腔孔口处保留尖角；

5)将小口径喇叭口型腔A端固定在定位板工装上，卡盘夹紧定位板工装，车平小口径喇叭口型腔B端端面，端面留量4-10mm；

6)车除小口径喇叭口型腔B端端面留量，使小口径喇叭口型腔B端端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内，B端型腔孔口处保留尖角。

进一步，步骤二还包括小口径薄壁型腔加工工艺：

小口径薄壁型腔加工工艺包括以下步骤：

1)四爪卡盘夹紧小口径薄壁型腔D端，留量车平小口径薄壁型腔C端端面，使小口径薄壁型腔C端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内；

2)将小口径薄壁型腔C端端面固定在定位板工装上，卡盘夹紧定位板工装，车平小口径薄壁型腔D端端面，端面留量4-10mm；

3)确定小口径薄壁型腔内型腔加工参数，使用刀具，车小口径薄壁型腔内型腔；

小口径薄壁型腔内型腔孔口及型腔内口径最小处车为直台(以备测量使用)，型腔孔口及型腔内口径最小处直台口径偏差在0.01以内；

依据小口径薄壁型腔内型腔加工参数加工小口径薄壁型腔内型腔，加工过程中，刀具的加工参数：进给0.08-0.15mm、转速100-400r/min、吃刀量0.05-0.20mm，使小口径薄壁型腔内型腔的粗糙度在0.6以内；

4)车除小口径薄壁型腔D端端面留量，使小口径薄壁型腔内型腔D端端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内，型腔孔口处保留尖角；

5)将小口径薄壁型腔内型腔D端固定在定位板工装上，卡盘夹紧定位板工装；车平小口径薄壁型腔内型腔E端端面，端面留量4-10mm；

6)车小口径薄壁型腔外壁，等距留量3-5mm；

7)使用刀具，车小口径薄壁型腔内型腔，型腔入口孔口车为直台，型腔入口孔口直台口径偏差0.01以内；

8)车除小口径薄壁型腔E端端面留量，使小口径薄壁型腔E端端面平面度在0.01以内，型腔孔口保留尖角；

9)车除小口径薄壁型腔外壁留量，刀具加工参数：进给0.05-0.2mm、转速80-400r/min、吃刀量0.05-0.30mm，使小口径薄壁型腔外壁粗糙度在0.8以内。

进一步，步骤二还包括沙漏式复杂型腔加工工艺：

沙漏式复杂型腔加工工艺包括以下步骤：

1)四爪卡盘夹紧沙漏式复杂型腔F端，留量车平G端面，使G端端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内；

2)将沙漏式复杂型腔G端固定在定位板工装上，卡盘夹紧定位板工装，车平沙漏式复杂型腔F端端面，端面留量4-10mm，使沙漏式复杂型腔F端和G端两端面平行度在0.02以内；

3)确定沙漏式复杂型腔内型腔加工参数，使用刀具，车沙漏式复杂型腔内型腔；

4)使用刀具，车沙漏式复杂型腔内型腔，内型腔孔口及口径最小处车为直台，内型腔入口直台、出口直台口径偏差在0.01以内；

根据沙漏式复杂型腔内型腔加工参数加工沙漏式复杂型腔内型腔，刀具加工参数：进给0.08-0.15mm、转速80-200r/min、吃刀量0.05mm-0.20mm，使沙漏式复杂型腔内型腔粗糙度在0.6以内；

5)车除沙漏式复杂型腔F端端面留量，使沙漏式复杂型腔F端端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内；

6)将沙漏式复杂型腔F端固定在定位板工装上，卡盘夹紧定位板工装2，车平沙漏式复杂型腔G端端面，端面留量5mm；

7)车除沙漏式复杂型腔G端端面留量，使沙漏式复杂型腔G端端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内。

进一步，步骤三所述的喷管抛光工艺包括以下步骤：

1)将气钻固定在抛光工装上，气钻装夹抛光片，同时，喷管固定在定位板工装上，四抓卡盘夹紧定位板工装，将喷管固定在机床工作台上；

2)气钻通入压缩空气，调整气钻转速至2000-6000r/min；

3)根据喷管内型腔，设定抛光路径，保持机床工作台转速至80-400r/min使喷管内型腔面粗糙度达镜面要求，粗糙度在0.1-0.3μm。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

(1)本发明一种喷管腔面分段加工及抛光工艺，通过合理分段加工，制作专用装夹工装，解决了薄壁、直径变化较大型腔加工颤刀难题，保证尺寸偏差控制在0.01mm以内；

(2)本发明一种喷管腔面分段加工及抛光工艺，通过优化加工参数，将喷管内型型腔粗糙度控制在0.4μm以内；

(3)本发明一种喷管腔面分段加工及抛光工艺，通过制作专用抛光工装，将喷管内型面粗糙度抛至镜面水平(粗糙度0.1-0.3um)；

(4)本发明一种喷管腔面分段加工及抛光工艺，通过优化分段方案设计，解决了分段组装精度差的难题，控制组装后同轴度0.08mm/3000mm。

附图说明

图1是本发明喷管大口径喇叭口型腔或小口径喇叭口型腔加工工艺示意图；

图2是本发明喷管小口径薄壁型腔加工工艺示意图；

图3是本发明沙漏式复杂型腔加工工艺示意图；

图4是本发明喷管型面抛光工艺示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明一种喷管腔面分段加工及抛光工艺作详细说明。

如图1至图4所示，本发明一种喷管腔面分段加工及抛光工艺，包括以下步骤：

步骤一、依据喷管腔面结构特征，将喷管腔面分段；喷管腔面包括大口径喇叭口型腔、小口径喇叭口型腔、小口径薄壁型腔、沙漏式复杂型腔；

步骤二、对分段后的喷管腔面分别进行加工；

(1)大口径喇叭口型腔和小口径喇叭口型腔加工：

鉴于大口径喇叭口型腔和小口径喇叭口型腔的腔面结构相似，下面以小口径喇叭口型腔的腔面加工为例说明；

小口径喇叭口型腔的腔面的加工工艺包括以下步骤：

1)四爪卡盘夹紧小口径喇叭口型腔A端，留量车平小口径喇叭口型腔B端面，使小口径喇叭口型腔B端端面的粗糙度在3.2以内，平面度0.01以内；

2)将车平的小口径喇叭口型腔B端定位在定位板工装2上，卡盘夹紧定位板工装2，车平小口径喇叭口型腔A端端面(端面留量4-10mm，以备测量使用)，使小口径喇叭口型腔的A端和B端两端面平行度在0.02以内；

3)确定小口径喇叭口型腔的内型腔加工参数，使用刀具1，车小口径喇叭口型腔的内型腔；

内型腔的入口和出口车为直台(以备测量使用)，形成型腔入口直台3、出口直台4；型腔入口直台3、出口直台4口径偏差在0.01以内；

依据小口径喇叭口型腔的内型腔加工参数加工小口径喇叭口型腔的内型腔，加工过程中，刀具1的加工参数为：进给0.05-0.15mm、转速80-400r/min、吃刀量0.05-0.20mm，使小口径喇叭口型腔的内型腔的粗糙度在0.6以内；

4)车除小口径喇叭口型腔A端的端面留量，使小口径喇叭口型腔A端端面的粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内，A端型腔孔口处保留尖角；

5)将小口径喇叭口型腔A端固定在定位板工装2上，卡盘夹紧定位板工装2，车平小口径喇叭口型腔B端端面(端面留量4-10mm，以备测量使用)；

6)车除小口径喇叭口型腔B端端面留量，使小口径喇叭口型腔B端端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内，B端型腔孔口处保留尖角；

(2)小口径薄壁型腔加工：

小口径薄壁型腔加工工艺包括以下步骤：

1)四爪卡盘夹紧小口径薄壁型腔D端，留量车平小口径薄壁型腔C端端面，使小口径薄壁型腔C端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内；

2)将小口径薄壁型腔C端端面固定在定位板工装2上，卡盘夹紧定位板工装2，车平小口径薄壁型腔D端端面(端面留量4-10mm，以备测量使用)；

3)确定小口径薄壁型腔内型腔加工参数，使用刀具1，车小口径薄壁型腔内型腔；

小口径薄壁型腔内型腔孔口及型腔内口径最小处车为直台(以备测量使用)，型腔孔口及型腔内口径最小处直台口径偏差在0.01以内；

依据小口径薄壁型腔内型腔加工参数加工小口径薄壁型腔内型腔，加工过程中，刀具1的加工参数：进给0.08-0.15mm、转速100-400r/min、吃刀量0.05-0.20mm，使小口径薄壁型腔内型腔的粗糙度在0.6以内；

4)车除小口径薄壁型腔D端端面留量，使小口径薄壁型腔内型腔D端端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内，型腔孔口处保留尖角；

5)将小口径薄壁型腔内型腔D端固定在定位板工装2上，卡盘夹紧定位板工装2；车平小口径薄壁型腔内型腔E端端面(端面留量4-10mm，以备测量使用)；

6)车小口径薄壁型腔外壁，等距留量3-5mm(防止车加工内腔时变形)；

7)使用刀具1，车小口径薄壁型腔内型腔，型腔入口孔口车为直台(以备测量使用)，型腔入口孔口直台口径偏差0.01以内；

8)车除小口径薄壁型腔E端端面留量，使小口径薄壁型腔E端端面平面度在0.01以内，型腔孔口保留尖角；

9)车除小口径薄壁型腔外壁留量，刀具1加工参数：进给0.05-0.2mm、转速80-400r/min、吃刀量0.05-0.30mm，使小口径薄壁型腔外壁粗糙度在0.8以内；

(3)沙漏式复杂型腔加工：

沙漏式复杂型腔加工工艺包括以下步骤：

1)四爪卡盘夹紧沙漏式复杂型腔F端，留量车平G端面，使G端端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内；

2)将沙漏式复杂型腔G端固定在定位板工装2上，卡盘夹紧定位板工装2，车平沙漏式复杂型腔F端端面(端面留量4-10mm，以备测量使用)，使沙漏式复杂型腔F端和G端两端面平行度在0.02以内；

3)确定沙漏式复杂型腔内型腔加工参数，使用刀具1，车沙漏式复杂型腔内型腔；

4)使用刀具1，车沙漏式复杂型腔内型腔，内型腔孔口及口径最小处车为直台(测量用)，内型腔入口直台3、出口直台4口径偏差在0.01以内；

根据沙漏式复杂型腔内型腔加工参数加工沙漏式复杂型腔内型腔，刀具1加工参数：进给0.08-0.15mm、转速80-200r/min、吃刀量0.05mm-0.20mm，使沙漏式复杂型腔内型腔粗糙度在0.6以内；

5)车除沙漏式复杂型腔F端端面留量，使沙漏式复杂型腔F端端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内；

6)将沙漏式复杂型腔F端固定在定位板工装2上，卡盘夹紧定位板工装2，车平沙漏式复杂型腔G端端面(端面留量5mm，以备测量使用)；

7)车除沙漏式复杂型腔G端端面留量，使沙漏式复杂型腔G端端面粗糙度在3.2以内，平面度在0.01以内；

步骤三、对加工后的喷管腔面进行抛光处理；

分别对加工后的大口径喇叭口型腔、小口径喇叭口型腔、小口径薄壁型腔以及沙漏式复杂型腔分别进行抛光；

喷管抛光工艺包括以下步骤：

1)将气钻11固定在抛光工装12上，气钻11装夹抛光片9，同时，喷管10固定在定位板工装2上，四抓卡盘夹紧定位板工装2，将喷管10固定在机床工作台上；

2)气钻11通入压缩空气13，调整气钻11转速至2000-6000r/min；

3)根据喷管内型腔，设定抛光路径，保持机床工作台转速至80-400r/min使喷管10内型腔面粗糙度达镜面要求，粗糙度在0.1-0.3μm。