一种薄壁筒形件的涨开式校形装置的制作方法

本发明涉及一种航天发动机筒体加工工装，主要用于校正发动机薄壁筒形件热处理工序产生的变形。

背景技术：

航天发动机壳体属于薄壁细长件，为保证工作性能，需要通过热处理提高力学性能，而热处理产生的变形影响其轴向跳动量、直线度和圆度，对绝热层粘接、装药等后续生产带来质量隐患。因此如何控制发动机筒体热处理变形成为发动机生产的瓶颈。

目前常用控制发动机壳体热处理变形的方法有卡箍校形和热校形两种。

如图1所示，卡箍校形在回火时使用，采用卡箍对薄壁筒形件进行校形。卡箍内径比薄壁筒形件外径略大，卡箍口部位于需要校形处，通过螺栓施力改变两瓣卡箍之间的间隙，从而控制校形部位的外径尺寸，回火后，可以达到校形目的。

但是卡箍校形存在以下缺点：

1)卡箍式校形为点校形，只可校正圆度，不能校正直线度；

2)卡箍反复加热冷却，极易变形，影响校形效果；

3)受到卡箍厚度限制，整体校形效果较差；

4)外箍两瓣为一套，搭配使用，因结构相同，使用时极易混用，对工件造成难以修复的损伤；

5)校形效果与下压量(校形部位外径尺寸变化量)的控制紧密相关，下压量依靠人为控制。

热校形是使用模具在热状态下对薄壁筒形件进行校形的方法。模具材料一般选用热膨胀系数较大的材料，模具的外径应小于薄壁筒形件的内径，使用时将薄壁筒形件套入模具，共同加热，模具膨胀程度比薄壁筒形件大，可达到校形效果，冷却后模具尺寸恢复，可取出薄壁筒形件。

但是热校形存在以下缺点：

1)热校形模具选用材料的热膨胀系数比薄壁筒形件材料大，一般采用耐热不锈钢，费用较高；

2)热校形模具加工周期长，通过计算只能初步确定热校形模具尺寸，还需根据试验数据确定模具最终尺寸；

3)据统计该热校形模具的服役时间为200h；

4)高温状态反复使用，磨具表面析出的硬质颗粒会划伤薄壁筒形件内表面。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种涨开式校形装置，从内向外对薄壁筒形件进行整体校形，能够很好地校正薄壁筒形件的圆度和直线度，还能长期反复使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种涨开式校形装置，包括紧固螺母、涨瓣、轴体和锥体。所述轴体两端同轴安装有两个顶点相对的锥体，其中一个锥体与轴体固连，另一个锥体能够沿轴体轴向运动，且能够通过紧固螺母限定轴向位置；若干涨瓣能够沿轴体轴向围合成一个中空柱体，柱体外径与薄壁筒形件内径相同，柱体两端内壁有锥面，锥角与对应锥体的锥角相同。

所述轴体两端同轴安装有两个顶点相对的锥体，其中一个锥体通过位于底面的限位盘限定轴向位置，另一个锥体能够沿轴体轴向运动，且能够通过紧固螺母限定轴向位置。

所述两个锥体的锥角相同。

所述涨瓣的长度与薄壁筒形件相同。

所述固连轴体的锥体锥面上开有螺纹孔，所述涨瓣对应一端内壁锥面沿轴向开有滑动槽，螺栓一端固连所述螺纹孔，另一端伸入所述滑动槽。

本发明的有益效果是：本发明能够同时校正薄壁筒形件的圆度和直线度，装置结构简单可靠，成本低廉，校形精准，还能长期反复使用。

附图说明

图1是卡箍校形示意图；

图2是热校形示意图；

图3是涨开式校形装置结构示意图；

图中，1-紧固螺母，2-下锥体，3-涨瓣，4-轴体，5-上锥体，6-限位盘，7-螺栓，8-卡箍，9-薄壁筒形件，10-热校形芯模。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明利用可以自由涨开和收缩的涨瓣，达到对薄壁筒形件校圆和校直的目的。该结构包括紧固螺母1、下锥体2、涨瓣3、轴体4、上锥体5、限位盘6以及传力装置。

紧固螺母通过限制下锥体垂直方向的位置实现涨瓣的涨开和收缩。上、下锥体的锥角相同，上锥体锥面有螺纹孔用于连接涨瓣，下锥体沿轴体上下移动实现涨瓣的涨开和收缩。涨瓣由管料加工而成，外径与薄壁筒形件内径相同，涨瓣的长度与薄壁筒形件相同，涨瓣内壁上下两端有锥面，锥角与锥体相同，涨瓣上端有滑动槽通过螺栓和上锥体连接，滑动槽的长度、涨瓣涨开的尺寸、锥面的角度三者遵循三角函数关系。轴体将涨瓣、上锥体和下锥体串联起来，保证上下锥体同轴。限位盘是限制上锥体沿轴体移动。

本校形装置在回火时使用，将薄壁筒形件套入校形装置，装上限位盘；传力装置推动涨瓣，使涨瓣沿上锥体锥面移动，涨瓣上端涨开，将薄壁筒形件上端校圆；传力装置再推动下锥体向上移动，涨瓣下端涨开，将薄壁筒形件撑圆校直；通过紧固螺母限制下锥体位置，使涨瓣保持涨开状态。将校形装置和薄壁筒形件一同回火。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种薄壁筒形件的涨开式校形装置，包括紧固螺母、涨瓣、轴体和锥体，所述轴体两端同轴安装有两个顶点相对的锥体，其中一个锥体与轴体固连，另一个锥体能够沿轴体轴向运动，且能够通过紧固螺母限定轴向位置；若干涨瓣能够沿轴体轴向围合成一个中空柱体，柱体外径与薄壁筒形件内径相同，柱体两端内壁有锥面，锥角与对应锥体的锥角相同。本发明能够同时校正薄壁筒形件的圆度和直线度，装置结构简单可靠，成本低廉，校形精准，还能长期反复使用。

技术研发人员：朱伟强;袁钰坤;张鹏博;郑淑丽;李亚红;张志正;何薇
受保护的技术使用者：西安长峰机电研究所
技术研发日：2018.07.27
技术公布日：2019.01.04