在光纤惯导中减少大口径薄壁铁镍合金材料变形的方法与流程

本发明涉及光纤惯导领域，尤其是涉及一种在光纤惯导中减少大口径薄壁铁镍合金材料变形的方法。

背景技术：

铁镍合金是一种在弱磁场中具有高磁导率和低矫顽力的低频软磁材料；含Ni78％的铁镍合金在弱磁场中的磁导率比硅钢高约10～20倍，普遍用于灵敏继电器、磁屏蔽、电话和无线电变压器、精密的交流和直流仪表、电流互感器，以及惯性导航中的光纤陀螺或者其他种类的陀螺中以屏蔽地磁场对敏感元器件的干扰；一般棒料铁镍合金的硬度为HRC24-28，采用一般的硬质合金刀具加工的磨损很大，并且由于有磁导率在加工时铁镍合金的铁屑会吸附在合金刀具上，为了避免以上问题一般采用超硬刀具比如陶瓷刀具进行加工；采用这种超硬刀具加工大口径的薄壁类铁镍合金材料会产生很大的内应力，集中在薄壁上，导致产生一部分变形，并且精加工完成之后要对铁镍合金进行热处理，热处理之后还要对铁镍合金进行激光焊接，这个时候应力会释放，加大薄壁变形量，无法保证同心度和圆度进而无法满足设计和生产的需要，而以这样的方式生产的光纤陀螺，其寿命和准确度将会受到影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在光纤惯导中减少大口径薄壁铁镍合金材料变形的方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明提供了一种在光纤惯导中减少大口径薄壁铁镍合金材料变形的方法，即将敏感元器件设置在基座的第一装配区内，将盖板与所述基座焊接，将定位铝件同轴装配进所述基座的第二装配区内；

所述第一装配区与所述第二装配区之间的环状隔板的横截面为直角梯形，且所述直角梯形的斜边设置在靠近所述第二装配区的一侧，所述直角梯形的较小底边设置在靠近盖板的一侧。

进一步的，所述盖板与所述基座焊接的顺序为：先焊接盖板外径与基座接触的位置，再焊接盖板内径与基座接触的位置。

进一步的，所述盖板矫正变形的方法为：在平台上利用重物压平。

进一步的，所述第二装配区两端的直径差大于或等于0.8mm。

进一步的，所述基座的最大直径大于或等于80mm。

进一步的，基座与盖板焊接之前先进行热处理。

进一步的，热处理的温度大于1100℃。

进一步的，所述敏感元器件在所述基座内需进行固定处理。

进一步的，所述基座和所述盖板的材质为铁镍合金。

本发明提供的在光纤惯导中减少大口径薄壁铁镍合金材料变形的方法，将第一装配区与第二装配区之间的环状隔板的横截面为直角梯形，且直角梯形的斜边设置在靠近第二装配区的一侧，直角梯形的较小底边设置在靠近盖板的一侧，实现了大口径的铁镍合金薄壁类零件变形小，结构简单，重量几乎没有大的增加，方便加工，精度可控、结构稳定、适合大批量生产等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的光纤环圈装配体的俯视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明实施例提供的光纤环圈装配体的基座的俯视图；

图4为图3的B-B剖视图。

附图标记：

1：盖板；2：环状隔板；3：定位铝件；4：敏感元器件；5：基座；6：第一焊缝；7：第二焊缝；8：第一装配区；9：第二装配区。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种在光纤惯导中减少大口径薄壁铁镍合金材料变形的方法，即将敏感元器件4设置在基座5的第一装配区8内，将盖板1与所述基座5焊接，将定位铝件3同轴装配进所述基座5的第二装配区9内；

所述第一装配区8与所述第二装配区9之间的环状隔板2的横截面为直角梯形，且所述直角梯形的斜边设置在靠近所述第二装配区9的一侧，所述直角梯形的较小底边设置在靠近盖板1的一侧。

在本实施例中，将基座5的第一装配区8和第二装配区9之间的环状隔板2的横截面设置为直角梯形，且直角梯形的斜边设置在第二装配区9的一侧，能够与第二装配区9内的定位铝件3相贴合，直角梯形的较小底边设置在盖板1的一侧，能够便于定位铝件3的装配。

基座5通过车床进车削加工，或者其他方式加工。

待基座5加工完成后，将敏感元器件4设置在第一装配区8内，之后将盖板1焊接在基座5上，完成敏感元器件4的封装，最后将定位铝件3装入到第二装配区9内即可。

这样的设置，使得基座5的第二装配区9的侧壁能够克服各种应力，变形量很小，甚至不会使基座5产生应变，也就不需要重复修改工件，在一次流程完成之后，就可以完成大直径定位铝件3的装配，并且质量几乎没有大的增加，满足了大批量生产的要求。

优选的实施方式为，所述盖板1与所述基座5焊接的顺序为：先焊接盖板1外径与基座5接触的位置，再焊接盖板1内径与基座5接触的位置。

如图1和图2所示，盖板1与基座5有两处结合的地方需要进行焊接，在盖板1与基座5进行焊接时，为了防止焊接引起变形，为了保证基座5与盖板1的焊接强度，且为了保证敏感元器件4的封装稳定性，采用工装压接的方式对盖板1进行焊接。

在本实施例中，盖板1与基座5的焊接顺序为：先焊接盖板1外径与基座5接触的位置，再焊接盖板1内径与基座5接触的位置。

优选的实施方式为，所述盖板1矫正变形的方法为：在平台上利用重物压平。

大口径铁镍合金的薄壁盖板1在经过切削力、夹紧力、热处理后，其应力也很容易变形，但是盖板1为平板类结构，其可以放置到大理石平台或其他较为平整的硬质平面上，采用重物压的方式就能矫正盖板1变形的问题。

需要指出的是，在本实施例中，盖板1矫正变形的方法是利用重物压平，但其不仅仅局限于这样一种方式，其还可以是通过挤压矫正盖板1变形，也就是说，其只要能够将盖板1的变形进行矫正即可。

优选的实施方式为，所述第二装配区9两端的直径差大于或等于0.8mm。

在本实施例中，为保证不发生应力形变，第二装配区9的两端的直径相差需要大于或等于0.8mm，也就是说，直径差可以是1mm、1.5mm、2mm乃至更大，这样才能够在保证有足够的斜度的情况下，保证基座5不发生应力形变。

优选的实施方式为，所述基座5的最大直径大于或等于80mm。

在基座5的最大直径大于或等于80mm时，才会比较容易发生应力形变，也就是说，本发明是在基座5的直径较大的情况下才适用的。

当基座5的直径小于80mm时，其发生的应力形变较小，甚至不会发生应力形变。

当基座5发生的应力形变较小时，在不影响整体产品的使用的话，就可以不对基座5进行调整，在影响到了整体产品的使用时，可以将第二装配区9的直径差设置的较为小一些，如0.6mm、0.5mm等，也就是说，第二装配的直径差可以根据基座5的最大直径进行适当的调整。

优选的实施方式为，基座5与盖板1焊接之前先进行热处理。

热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

在本实施例中，对基座5和盖板1进行焊接之前，先进行热处理，能够改变基座5和盖板1的力学性能，以使其能够达到光纤惯导的使用标准。

优选的实施方式为，热处理的温度大于1100℃。

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。

加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，近而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。

加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。

在本实施例中，为了保证热处理的效果，加热的温度需要在1100℃以上，以保证获得需要的力学性能。

优选的实施方式为，所述敏感元器件4在所述基座5内需进行固定处理。

为了保证敏感元器件4不会由于光纤陀螺的转动而导致敏感元器件4跟随转动或晃动，进一步为了保证敏感元器件4不会损坏，需要将敏感元器件4在基座5内进行固定。

在本实施例中，敏感元器件4在基座5内固定的方式为粘接。

所述基座5和所述盖板1的材质为铁镍合金。

有上述可以看出，本发明生产光线陀螺的主要方法为：首先完成大口径铁镍合金的薄壁盖板1和大口径的铁镍合金的基座5的机加工，由于切削力和夹紧力的因素造成了薄壁盖板1和基座5的变形；然后要对大口径铁镍合金的薄壁盖板1和大口径的铁镍合金的基座5进行大于1100℃的热处理，由于应力的释放使得在原来变形的基础上进一步叠加变形；然后大口径铁镍合金的薄壁盖板1和大口径的铁镍合金的基座5用于包裹敏感元器件4，通过某种方式固定敏感元器件4之后，大口径铁镍合金的薄壁盖板1和大口径的铁镍合金的基座5如图中1和图2所示有两处结合的地方要进行封焊，为了防止焊接引起变形，采用工装压接的方式先焊接第一焊缝6，然后焊接第二焊缝7；焊接完成之后大口径铁镍合金的薄壁盖板1、敏感元器件4、大口径的铁镍合金的基座5变成一个完整的整体，之后与大直径的定位铝件3装配；由于大直径的定位铝件3对大口径的铁镍合金的基座5有定位作用，要求大口径的铁镍合金的基座5的内侧壁与大直径定位铝件3的外圆具有一定的同心度和公差配合要求，但是大口径的铁镍合金的基座5经过切削力、夹紧力、热处理的应力、焊接应力，在厚度为a的内侧壁如果按照图中虚线等直径的方法结构设计，那么内侧壁就会发生了很大的形变，无法完成与大直径的定位铝件3的组装，达不到设计要求，并且在实际生产中已经验证了此问题；如果在内侧壁a与大直径的定位铝件3配合的面设计一个斜面，此斜面也不需要太倾斜，只要图中的内侧壁底部的半径尺寸比最上面内侧壁半径尺寸差值C≥0.4mm，就可以使得内侧壁a能够克服各种应力，变形量很小，不需要重复修改工件，一次流程完成之后，就可以完成大直径的定位铝件3的装配，并且质量几乎没有大的增加，满足了大批量生产的要求，该方法已经在实际中得到了验证，符合以上特点。

在该方法应用中一般认为直径D≥80mm的铁镍合金为大口径类薄壁类铁镍合金材料，并且容易出现以上变形问题。

大口径铁镍合金的薄壁盖经过切削力、夹紧力、热处理的应力也很容易变形，但是盖板1为平板类结构，可以放置到大理石平台上采用重物压的方式就能矫正变形的问题。

本发明提供的在光纤惯导中减少大口径薄壁铁镍合金材料变形的方法，将第一装配区8与第二装配区9之间的环状隔板2的横截面为直角梯形，且直角梯形的斜边设置在靠近第二装配区9的一侧，直角梯形的较小底边设置在靠近盖板1的一侧，实现了大口径的铁镍合金薄壁类零件变形小，结构简单，重量几乎没有大的增加，方便加工，精度可控、结构稳定、适合大批量生产等优点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。