Högtillförlitlig precisionskontrollmetod för gängbearbetning
1 Förord
Förbränningskammarskalet på en viss motormodell består av ett främre anslutningsstycke, en tunnväggig spinncylinder, ett bakre anslutningsstycke och ett stöd, som bearbetas genom en kombination av argonsvetsning, värmebehandling och sandblästring . Det finns 2 rader med 20 axiella stöd svetsade på den yttre ytan av det tunnväggiga skalet av förbränningskammaren, och designritningen av stöden kräver en gängnoggrannhet på M4-6H. Stödgängan används för att installera missilkabelkåpor, och gänganslutningen kräver hög kvalitet och tillförlitlighet. På grund av begränsningarna av stödstrukturen, materialet och den rumsliga strukturen vid svetspunkten med förbränningskammarskalet, används traditionella processer för att bearbeta gängor, vilket resulterar i en låg produktkvalificeringsgrad. Den här artikeln genomför processanalys och forskning om olika stadier av produktbearbetning, och genom experimentell verifiering, jämförelse och analys erhålls en rimlig och effektiv metod för kontroll av gängnoggrannhet.
2. Produktens strukturegenskaper och bearbetningssvårigheter
2.1 Strukturella egenskaper
De yttre måtten på förbränningskammarskalet är relativt stora, med en ytterdiameter på 50{{10}}mm och en längd på 4500mm. Stödet är manuellt svetsat till den yttre ytan av förbränningskammarskalet, med en radiell spännvidd på (114 ± 0,2) mm. Brännkammarens skal och stödmaterial är båda gjorda av D406A ultrahöghållfast stål. Brännkammarskalets stödstruktur visas i figur 1. Stödet har en långsträckt cirkulär struktur med en ytterdiameter på 14 mm och en bredd på mm som visas på bilden. Det finns en invändig gänga M4-6H i mitten, med en stigning på 0,7 mm. Det finns bara ett 0,7 mm mellanrum mellan spåret i botten av gängan och det tunnväggiga skalet.
Figur 1 Förbränningskammarens skalstödstruktur
2.2 Bearbetningssvårigheter
Bearbetningsflödet för stödet visas i figur 2. Om stödets gängade hål är anordnade för bearbetning efter svetsning och värmebehandling finns det flera svårigheter [1].
1) Avståndet mellan botten av stödets gängade hål och skalet är endast 0,7 mm, vilket lätt kan skada ytan på det tunnväggiga skalet under mekanisk bearbetning, vilket utgör en kvalitetsrisk.
2) Spalten mellan spåret i botten av det gängade hålet på stödet och skalet är litet. Under gängbearbetning är tappens styrning kort, positioneringen är instabil, det är svårt att gänga gängan och det är benäget att bearbeta avvikelser. Vertikaliteten på 0.04 mm kan inte garanteras.
3) Materialets hårdhet efter värmebehandling är 48-52HRC, vilket lätt kan orsaka kranbrott under trådbearbetning. På grund av trådproblem skrotas skalet, vilket resulterar i höga tillverkningskostnader och kvalitetsrisker.
Baserat på ovanstående analys kan man dra slutsatsen att stödtrådarna måste bearbetas före svetsning och sedan glödgas, sandblästras, härda och härdas tillsammans med förbränningskammarskalet efter svetsning. Efter härdningsbehandlingen genomgår ytan av stödtråden oxidation, och det finns överskott av rester fästa på ytan av trådprofilen. Om stödets gänga bearbetas på plats före svetsning och efter att förbränningskammarskalet har kombinerats och bearbetats, använd en M4-6H kran för att rengöra överskottsmaterialet som är fäst vid ytan av stödgängprofilen. Samtidigt kommer det att göra att oxidskiktet på ytan av vissa inre gängprofiler på stödet faller av. När du använder M4-6H gängmått för inspektion är kvalificeringsgraden endast 67 %. Statistisk analys utfördes på bearbetning av M4-6H inre gängor på 17 förbränningskammarskalstöd, som visas i tabell 1. Hur man kan förbättra bearbetningsnoggrannheten för stödgängor har blivit ett akut tekniskt problem vid produktproduktion och leverans .
Figur 2 Bearbetningsprocessflöde
Tabell 1 Statistik om bearbetning av M4-6H invändiga gängor på 17 förbränningskammarskalstöd
3 Tekniska lösningar och processtester
3.1 Tekniskt förslag
Efter att ha granskat, inspekterat, analyserat och felsökt olika processer under bearbetningen av förbränningskammarskalet och stödet, tror man att huvudorsaken till att dimensionsnoggrannheten hos stödets M4-6H inre gänga överskrider standarden är att efter härdningsbehandlingen genomgår ytan av stödtråden oxidation, och det finns överskottsrester fäst vid ytan av trådprofilen. När man rengör överflödigt material på gängytan kan det göra att oxidskiktet på ytan av några av de inre gängprofilerna på stödet faller av, vilket resulterar i dålig noggrannhet hos M4-6H inre gänga på Stöd.
Utifrån processanalys har två processplaner tagits fram.
Alternativ 1: Anpassa en specialiserad handkran, uppdelad i en huvudkran och en andra kran, och kontrollera storleken på huvudkranen. Använd en huvudkon för att knacka på gängan i stöddelarnas tillstånd och reservera bearbetningstillägg. Efter värmebehandling av förbränningskammarskalet, använd en stödgänga med två koner för att säkerställa gängans slutliga noggrannhet.
Alternativ 2: Öka trådnoggrannheten för M4-6H med en nivå i tillståndet för stöddelarna, bearbeta enligt M4-5H, kompensera effektivt för skillnaden mellan M4-6H och M4-5H och uppfyller gängnoggrannhetskraven [2].
3.2 Testprocess och resultat
Den första processplanen genomförs i tre steg. ① Anpassad specialtapp (huvudtapp och andra kran), med reserverade utrymmen för stigningsdiametern på huvudkranen på {{0}}.30mm, 0.2{ {9}}mm respektive 0.10mm Använd en huvudkon för att knacka på gängan under bearbetningen av stöddelarna. ③ Efter värmebehandling, använd en dubbel kon för att knacka på tråden. På grund av materialets höga hårdhet (48-52HRC) efter värmebehandling och påverkan av strukturen med stor diameter på förbränningskammarskalet, ökar svårigheten att gänga för operatörer, kraften är ojämn och skärkraften är benägen att avvika från axeln. När tillåten diameter under experimentet är 0,30 mm, är det omöjligt att skära det gängade hålet när man använder en gängad gänga med två koner; Vid gängning med en diameter på 0,20 mm respektive 0,10 mm kan det förekomma avvikelser i det gängade hålet eller brott i kranen, vilket gör det svårt att säkerställa produktkvaliteten [3].
Enligt den andra processplanen förbättras trådnoggrannheten hos stödet med en bearbetningsnivå. Bearbetningssituationen för M4-6H invändiga gängor i 10 förbränningskammarskalsstöd analyseras statistiskt, och data visas i tabell 2. Gängnoggrannheten har förbättrats avsevärt och produktkvalificeringsgraden har ökat från 67 % till 95 %.
Tabell 2 Statistik om den interna tråden för bearbetningsstödet i schema 2
3. Analys av experimentella resultat
Genom att sammanfatta och analysera de experimentella resultaten av Schema 1 och Schema 2, enligt bearbetningsmetoden i Schema 2, har kvalificeringsgraden för stödtråden förbättrats avsevärt. M4-7H-gängmätaren användes för att inspektera gängor utanför toleransen, och alla resultat var kvalificerade. Jämför noggrannhetsdimensionerna för M4-6H-, M4-5H- och M4-7H-trådar, som visas i Tabell 3.
Tabell 3 M4 × Precisionsmått på 0,7 mm invändig gänga (enhet: mm)
Det kan ses att stigningsdiameterstorleken för gängan M4-5H är
mm,Pitchdiameterstorleken för M4-6H är
mm,Pitchdiameterstorleken för M4-7H är
mm. Den maximala gränsstorleksavvikelsen mellan 7H och 6H är 0.032 mm, och den maximala gränsstorleksavvikelsen mellan 6H och 5H är 0.023 mm, vilket indikerar att gängnoggrannheten för det okvalificerade stödet inte överstiger 0,032 mm. För att kompensera för övertoleransen har gängnoggrannheten vid faktisk bearbetning förbättrats till 5H, med en kompensationsmängd på 0,023 mm, vilket i princip kan uppfylla kraven för gängkompensation. För enskilda fall av gängnoggrannhet som överskrider toleransen kan man anse att toleransen är mycket liten, med en noggrannhet mellan 6H och 7H [4].
4 Förbättringsåtgärder och processvalidering
Att sortera ut den processtekniska processen visar att processmetoden är rimlig och genomförbar, med tanke på att produktkvalificeringsgraden har förbättrats avsevärt. Genom analys av termen över tolerans, tror man att övertoleransen för gängnoggrannhet orsakas av detaljerade faktorer i bearbetningsprocessen. För att helt lösa problemet med lagergängans noggrannhet kommer processförbättringar att göras i de följande stegen av lagerbearbetningsprocessen.
1) När du tappar gängor på gängmaskinen kommer spindeln att uppleva en lätt svängning. När bearbetningsdjupet ändras blir skärtiden vid gängmynningen relativt lång och det blir små skillnader i storleken mellan mynningen och roten. Metoden att gänga gängan från baksidan av stödgängan används för att kompensera för de små förändringarna i munnen och roten under bearbetningsprocessen [5].
2) Förbättra noggrannheten för gängmätardetektering. Stödets tråd bearbetas fortfarande med M4-5H-noggrannhet. Vid användning av en gängpluggsmätare för inspektion krävs att go-mätaren är helt inskruvad och no go-mätaren inte skruvas i mer än ett varv.
3) I sandblästringsprocessen före värmebehandling av förbränningskammarskalet är det nödvändigt att skydda stödtrådarna. Den tidigare processmetoden för att använda M4-skruvar för skydd måste ändras, och en speciell skyddsskruv med en noggrannhet på M4-6f måste designas om. Gängans längd bör kontrolleras inom ett varv för att undvika flera rotationer och slitage.
4) Ändra rengöringsmetoden. Efter att ha bearbetat förbränningskammarens skalenhet, använd tryckluft för att blåsa bort överflödigt material i stödets gängade hål och använd sedan en gängpluggsmätare M4-6H för att inspektera. Om den inte kan passera, rengör den med M4-skruvar först, rengör den sedan med en kran M4-5H och inspektera den med en gängpluggsmätare M4-6H efter rengöring.
Efter flera processtester och verifikationer uppfyller trådnoggrannheten för stödet helt produktnoggrannhetskraven, och produktkvalificeringsgraden har ökat till 100%, vilket helt löser problemet med trådnoggrannhet hos stödet.
5. Sammanfattning
För att säkerställa hög tillförlitlighet av stödgängor efter svetsning och värmebehandling, vidtas följande åtgärder för att kontrollera gängnoggrannheten.
1) Förbättra gängnoggrannheten med en nivå under bearbetning i detaljtillståndet och justera gängnoggrannheten för stödet från M4-6H till M4-5H.
2) Under bearbetningen av stödtråden bearbetas den från svetsytan (baksidan), och efter värmebehandling och härdning inspekteras den framifrån för att kompensera för dimensionsskillnaderna mellan munnen och roten under bearbetningen.
3) Speciella skyddsskruvar är designade för sandblästringsprocessen för att minska kompressionen på gängade hål.
Genom att anta olika tekniska åtgärder har precisionen i gängbearbetningen kontrollerats, och tillförlitligheten av gänganslutningar har bedömts genom missilflygtester. Produktkvaliteten är stabil och pålitlig.
