一种用于喷注器壳体与内底的加工工装及加工方法

技术领域

本发明涉及一种用于喷注器壳体与内底的加工工装及加工方法，即一种液体火箭发动机喷注器壳体与内底孔的加工工装及加工方法，属于液体火箭发动机技术领域。

背景技术

喷注器壳体与内底是液体火箭发动机不可或缺的组成部分，提供火箭动力的主要部件。由于壳体、内底上的孔数量非常多，且壳体与内底需要焊接前加工孔，机械加工完成后，需要将壳体与内底装配焊接；装配焊接时，要保证壳体与内底加工的孔同轴，由于分别加工存在加工位置误差，孔的数量又很多，故在装配时很难保证多孔的相对位置，无法满足焊接后的加工工艺精度要求，尤其对硬度较低的壳体和内底材料零件，刚度较低，机械夹紧加工易变形。而其中壳体、内底端面上的孔的相对位置对对发动机的液体流动速度起到了关键性的作用，现有技术中单独加工壳体、内底上的孔将直接影响发动机的液体流动速度，影响产品的性能稳定性和可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了液体火箭发动机喷注器壳体与内底在焊接前均需要加工孔，且保证孔位置精度的问题。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种用于喷注器壳体与内底的加工工装，包括定位盘、垫块、压板，以及组成圆环状的多个涨环；

定位盘整体为柱状，外表面为阶梯状，从一端到另一端外包络逐渐缩小，在最小端上设有环状凹槽，凹槽内设有孔，定位盘的内部沿轴线方向为通孔；内底套装在定位盘的最小端上，喷注器壳体同时套装在定位盘和内底上；

多个涨环位于凹槽内并抵住内底的内圆，通过调整一个或多个涨环的位置，使内底的外圆达到预定位置；

垫块位于定位盘和压板之间，用于支撑压板，压板与定位盘连接后压住喷注器壳体，并使喷注器壳体与内底的位置固定。

优选的，每个涨环弧长为100mm-130mm，且涨环的材料硬度不高于内底的材料硬度。

优选的，所述涨环的材料硬度比内底的材料硬度低一个等级。

一种用于喷注器壳体与内底的加工方法，采用上述的加工工装；包括：

将所述加工工装压紧在机床台面上；

将内底安装在定位盘上，通过调整涨环，使内底外表面满足预设的工艺尺寸要求；

加工内底上的孔，不松动内底，将喷注器壳体套在内底和定位盘上，并固定喷注器壳体，加工喷注器壳体的孔；

不松动喷注器壳体和内底，将加工工装从机床上拆拆下，对喷注器壳体与内底进行焊接。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明使用了喷注器壳体与内底整体一次装夹定位，分步加工的工艺方法，喷注器壳体与内底端面孔数量多达几百个，且位置精度高，加工完成后要保证所有孔同轴后整体焊接，且焊接后孔的相对位置要满足工艺要求，该方法解决了喷注器壳体与内底端面孔加工位置精度问题，保证了整体焊接后孔的相对位置要满足工艺要求。

(2)本发明喷注器壳体与内底的加工工装，考虑现有机床及加工工艺技术条件，通过优化和改进完善了加工工装的方案，采用了多涨瓣结构，使涨环直线接触内圆表面并撑紧内底实现定位和固定，且多涨瓣结构可以实现多方位撑紧力的单独调整，使外圆同轴度与工装、机床保持在工艺要求的范围内，该方法解决了加工定位及位置度的调整问题。本发明通过合理的工艺方法和加工工装，提高了液体火箭发动机喷注器壳体与内底的加工合格率。

(3)采用本发明的装置与方法，不仅提升了内底及壳体端面孔的加工精度，而且更易于内底与壳体零件的装夹，装夹效率提升了200％以上。

(4)本发明的多涨瓣结构(涨环)使用H62等硬度较软材料，不仅起到撑紧、调节内底同轴度的作用，也保护内底表面不会被压伤。

(5)本发明加工方法更容易使用在两种硬度较低的柱状零件加工，且零件在加工状态时无可固定的工艺孔或易于固定的工艺位置，也同时满足两件加工孔位数达1000个，且孔的数量及位置相同的零件工艺加工方法，且能够保证两件零件加工后，孔位置度最高达到0.0015mm，最低达到0.003mm的精度。

(6)本发明加工方法可以将喷注器壳体、内底和加工工装整体用于壳体与内底的焊接工艺，也可以将喷注器壳体、内底与加工工装拆卸后继续下一步工序，并且重复将喷注器壳体、内底和加工工装装配后，也能满足喷注器壳体与内底孔的同轴度要求，且通过定位装配后两个零件孔的同轴度精度可以达到0.005mm。

附图说明

图1为本发明加工工装结构示意图；

图2为本发明定位盘结构示意图；

图3为本发明涨环结构示意图；

图4为本发明压环和固定板结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

实施例1：

一种用于喷注器壳体与内底的加工工装及加工方法，该喷注器壳体30与内底上端面孔同轴时焊接在一起，而喷注器壳体30与内底20上端面孔的数量较多，数量相同，该方法是在喷注器壳体30与内底20一次装夹保证定位精度时使用相同的加工程序分别加工喷注器壳体30与内底20上端面的孔，实现喷注器壳体30与内底20孔的相对位置精度。

该加工工装包括定位盘1、垫块2、压板3、第一螺钉4、第二螺钉5、圆柱端紧定螺钉6、涨环7，加工工装实现喷注器壳体30与内底20的定位和夹紧。

加工方法包括：

(1)数控机床台面上放置四个一定高度的标准平垫块，将该加工工装安装于标准平垫块上，通过T型螺栓将该加工工装压紧在数控机床台面上；

(2)将内底20安装在定位盘上，通过第二螺钉5、圆柱端紧定螺钉6和涨环7将内底20固定在定位盘上1，且通过调节涨环7压紧内底20内表面，使用数控机床打表测量内底20外表面，使得内底20外表面直径使其达到工艺尺寸要求；

(3)先加工定位压紧的内底20上端面的孔，不松动内底20，将喷注器壳体30套在内底20上，使用垫块2、第一螺钉4和压板3压紧固定喷注器壳体30，再加工喷注器壳体30上端面的孔；

(4)加工完成喷注器壳体30与内底20的孔后，不松动喷注器壳体30和内底20，拆卸与数控机床连接的T型螺栓，将喷注器壳体30、内底20和加工工装整体用于喷注器壳体30与内底20的焊接工艺。

所述的步骤(1)中，加工工装需要安装于放置在机床工作台面上的标准平垫块上，方便通过第二螺钉5和圆柱端紧定螺钉6来调整涨环7的外圆直径。

所述的步骤(2)中，将内底20装配到加工工装的定位盘1上，通过第二螺钉5和圆柱端紧定螺钉6来调整涨环7，使涨环7接触到内底20的内圆，并通过调整涨环7，通过百分表测量工装定位轴端及内底20外表面的圆跳动，使内底20外圆与加工工装同轴，并采用镗孔的方法加工内底20上端面的孔。

所述的步骤(2)中，涨环7为多涨瓣结构，且根据加工件直径的大小设计涨环数量，每个涨环弧长为：100mm-130mm之间，且涨环材料与内底20相同或硬度等级低一级，多涨瓣结构可以通过单独调整每一个涨环实现多方位撑紧力的单独调整。

所述的步骤(3)中，在加工完内底20上端面的孔后，不松动内底20，将喷注器壳体30装配到内底20上，通过第一螺钉4、垫块2和压板3压紧喷注器壳体30外缘，使喷注器壳体30固定。

所述的步骤(3)中，喷注器壳体30与内底20孔数量相同，孔的大小和位置均相同，为保证喷注器壳体30与内底20的相对位置，在加工完内底20上端面的孔后，固定压紧喷注器壳体30，使用相同的数控加工程序直接加工喷注器壳体30上端面的孔。

所述的步骤(4)中，不拆卸喷注器壳体30、内底20和加工工装，在保证喷注器壳体30与内底20上端面孔同轴时焊接喷注器壳体30与内底20，

优选的，加工工装还包括压环8和固定板9，其中，内底20孔加工完后，需将固定板9把内底20与工作台连接，将压环8压在内底20上方便压紧，进行孔的锪窝工序，如图4所示。

图1为加工工装结构，在数控机床台面上放置四个一定高度的标准平垫块，将该加工工装安装于标准平垫块上，通过T型螺栓将该加工工装压紧在数控机床台面上；将内底20安装在图2的定位盘1，通过第二螺钉5、圆柱端紧定螺钉6和图3涨环7将内底20固定在定位盘1上，且通过涨环7压紧内底20内表面，使用数控机床打表测量内底20外表面，使其达到工艺尺寸要求；先加工定位压紧的内底20上端面的孔，不松动内底20，将喷注器壳体30套在内底20上，使用垫块2、第一螺钉4和压板3压紧固定喷注器壳体30，再加工喷注器壳体30上端面的孔；加工完成喷注器壳体30与内底20的孔后，不松动喷注器壳体30和内底20，拆卸与数控机床连接的T型螺栓，可以将喷注器壳体30、内底20和加工工装整体用于喷注器壳体30与内底20的焊接工艺，也可以将喷注器壳体30、内底20与加工工装整体拆卸后继续下一步工序，并且重复将喷注器壳体30、内底20和加工工装装配后，也能满足喷注器壳体30与内底20孔的同轴度要求。

实施例2：

一种用于喷注器壳体与内底的加工工装，包括定位盘1、垫块2、压板3，以及组成圆环状的多个涨环7；

定位盘1整体为柱状，外表面为阶梯状，从一端到另一端外包络逐渐缩小，在最小端上设有环状凹槽10，凹槽10内设有孔11，定位盘1的内部沿轴线方向为通孔；内底20套装在定位盘的最小端上，喷注器壳体30同时套装在定位盘和内底20上；

多个涨环7位于凹槽10内并抵住内底20的内圆，通过调整一个或多个涨环7的位置，使内底20的外圆达到预定位置；

垫块2位于定位盘1和压板3之间，用于支撑压板3，压板3与定位盘1连接后压住喷注器壳体30，并使喷注器壳体30与内底20的位置固定。

可选的，每个涨环7弧长为100mm-130mm，且涨环7的材料硬度不高于内底20的材料硬度。

可选的，所述涨环7的材料硬度比内底20的材料硬度低一个等级。

一种用于喷注器壳体与内底的加工方法，采用实施例1或2的加工工装；包括：

将所述加工工装压紧在机床台面上；

将内底20安装在定位盘1上，通过调整涨环7，使内底20外表面满足预设的工艺尺寸要求；

加工内底20上的孔，不松动内底20，将喷注器壳体30套在内底20和定位盘1上，并固定喷注器壳体30，加工喷注器壳体30的孔；

不松动喷注器壳体30和内底20，将加工工装从机床上拆拆下，对喷注器壳体30与内底20进行焊接。

可选的，在机床台面上放置数个平垫块，将所述加工工装置于平垫块上，将所述加工工装与机床台面连接。

可选的，所述内底20和喷注器壳体30上的孔均采用镗孔的方法加工。

可选的，所述内底20和壳体30上的孔，数量、大小、位置均相同。

可选的，使用数控机床打表测量内底20外表面。

可选的，利用螺栓穿过凹槽10上的孔11，调整涨环7。

可选的，使用相同的数控加工程序加工内底20和喷注器壳体30上的孔。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。