Høj pålidelig præcisionskontrolmetode til gevindbearbejdning
1 Forord
Forbrændingskammerskallen på en bestemt motormodel er sammensat af et forreste forbindelsesstykke, en tyndvægget spindende cylinder, et bageste forbindelsesstykke og en understøtning, som behandles ved en kombination af argonbuesvejsning, varmebehandling og sandblæsning . Der er 2 rækker af 20 aksiale understøtninger svejset på den ydre overflade af den tyndvæggede skal af forbrændingskammeret, og designtegningen af understøtningerne kræver en gevindnøjagtighed på M4-6H. Støttegevindet bruges til montering af missilkabeldæksler, og gevindforbindelsen kræver høj kvalitet og pålidelighed. På grund af begrænsningerne af støttestrukturen, materialet og den rumlige struktur ved svejsepunktet med forbrændingskammerskallen, bruges traditionelle processer til at behandle gevind, hvilket resulterer i en lav produktkvalificeringsgrad. Denne artikel udfører procesanalyse og forskning i forskellige stadier af produktbearbejdning og opnår gennem eksperimentel verifikation, sammenligning og analyse en rimelig og effektiv metode til kontrol af gevindnøjagtighed.
2. Produktstrukturegenskaber og bearbejdningsvanskeligheder
2.1 Strukturelle egenskaber
De ydre dimensioner af forbrændingskammerskallen er relativt store med en ydre diameter på 50{{10}}mm og en længde på 4500mm. Understøtningen svejses manuelt til den ydre overflade af forbrændingskammerskallen med et radialt spænd på (114 ± 0,2) mm. Forbrændingskammerskallen og støttematerialerne er begge lavet af D406A ultra-højstyrkestål. Brændkammerskallens støttestruktur er vist i figur 1. Understøtningen har en aflang cirkulær struktur med en ydre diameter på 14 mm og en bredde på mm som vist på billedet. Der er et indvendigt gevind M4-6H i midten med en stigning på 0,7 mm. Der er kun et mellemrum på 0,7 mm mellem rillen i bunden af gevindet og den tyndvæggede skal.
Figur 1 Forbrændingskammerskalstøttestruktur
2.2 Bearbejdningsvanskeligheder
Understøtningens behandlingsflow er vist i figur 2. Hvis understøtningens gevindhuller er indrettet til bearbejdning efter svejsning og varmebehandling, er der flere vanskeligheder [1].
1) Mellemrummet mellem bunden af holderens gevindhul og skallen er kun 0,7 mm, hvilket let kan beskadige overfladen af den tyndvæggede skal under mekanisk bearbejdning, hvilket udgør en kvalitetsrisiko.
2) Mellemrummet mellem rillen i bunden af det gevindskårne hul på støtten og skallen er lille. Under gevindbearbejdning er hanens føring kort, positioneringen er ustabil, det er vanskeligt at banke gevindet, og det er tilbøjeligt til bearbejdningsafvigelse. Lodretheden på 0.04 mm kan ikke garanteres.
3) Hårdheden af materialet efter varmebehandling er 48-52HRC, som nemt kan forårsage tapbrud under trådbearbejdning. På grund af trådproblemer kasseres skallen, hvilket resulterer i høje produktionsomkostninger og kvalitetsrisici.
Baseret på ovenstående analyse kan det konkluderes, at støttetrådene skal bearbejdes før svejsning og derefter udglødes, sandblæses, bratkøles og hærdes sammen med forbrændingskammerskallen efter svejsning. Efter quenching-behandlingen undergår overfladen af støttetråden oxidation, og der er overskydende rest fastgjort til overfladen af gevindprofilen. Hvis understøtningens gevind behandles på plads før svejsning, og efter at forbrændingskammerskallen er kombineret og behandlet, skal du bruge en M4-6H-hane til at rense det overskydende materiale, der er fastgjort til overfladen af støttegevindprofilen. Samtidig vil det få oxidlaget på overfladen af nogle indvendige gevindprofiler af støtten til at falde af. Når du bruger M4-6H gevindmåler til inspektion, er kvalifikationsgraden kun 67 %. Statistisk analyse blev udført på bearbejdning af M4-6H indvendige gevind på 17 forbrændingskammerskalstøtter, som vist i tabel 1. Hvordan man forbedrer bearbejdningsnøjagtigheden af støttegevind er blevet et presserende teknisk problem i produktproduktion og levering .
Figur 2 Behandlingsprocesflow
Tabel 1 Statistik om bearbejdning af M4-6H indvendige gevind på 17 forbrændingskammerskalstøtter
3 Tekniske løsninger og procestest
3.1 Teknisk forslag
Efter gennemgang, inspektion, analyse og fejlfinding af forskellige processer under behandlingen af forbrændingskammerskallen og understøtningen, antages det, at hovedårsagen til, at dimensionsnøjagtigheden af M4-6H indre gevind af understøtningen overstiger standarden er, at efter bratkølingsbehandlingen undergår overfladen af støttetråden oxidation, og der er overskydende rest fastgjort til overfladen af gevindprofilen. Når det overskydende materiale på gevindoverfladen renses, kan det få oxidlaget på overfladen af nogle af de indvendige gevindprofiler af støtten til at falde af, hvilket resulterer i dårlig nøjagtighed af M4-6H indvendig gevind på support.
På baggrund af procesanalyse er der udviklet to procesplaner.
Mulighed 1: Tilpas en specialiseret håndhane, opdelt i en hovedhane og en anden hane, og kontroller stigningsdiameterstørrelsen på hovedhanen. Brug en hovedkegle til at banke gevindet i støttedelenes tilstand og reserver bearbejdningsgodtgørelse. Efter varmebehandling af forbrændingskammerskallen skal du bruge et støttegevind med to kegler for at sikre den endelige nøjagtighed af gevindet.
Mulighed 2: Øg trådnøjagtigheden af M4-6H med et niveau i tilstanden af støttedelene, bearbejd i henhold til M4-5H, kompenser effektivt for forskellen mellem M4-6H og M4-5H og opfylder kravene til trådnøjagtighed [2].
3.2 Testproces og resultater
Den første procesplan udføres i tre trin. ① Skræddersyet specialhane (hovedhane og anden tap) med reserverede justeringer for stigningsdiameteren af hovedhanen på {{0}}.30mm, 0.2{ henholdsvis {9}}mm og 0.10mm Brug en hovedkegle til at banke på gevindet under bearbejdningen af støttedelene. ③ Efter varmebehandlingen skal du bruge en dobbelt kegle til at banke på tråden. På grund af materialets høje hårdhed (48-52HRC) efter varmebehandling og påvirkningen af forbrændingskammerskallens struktur med stor diameter, øges vanskeligheden ved at skrue operatørerne, kraften er ujævn, og skærekraften er tilbøjelig til at afvige fra aksen. Når diametertillægget under forsøget er 0,30 mm, er det umuligt at skære det gevindskårne hul, når du bruger et gevind med to kegler; Ved anboring med en diametertillæg på henholdsvis 0,20 mm og 0,10 mm kan der være afvigelse af gevindhullet eller brud på hanen, hvilket gør det vanskeligt at sikre produktkvaliteten [3].
I henhold til den anden procesplan forbedres trådnøjagtigheden af støtten med et behandlingsniveau. Bearbejdningssituationen for M4-6H indvendige gevind af 10 forbrændingskammerskalstøtter analyseres statistisk, og dataene er vist i tabel 2. Gevindnøjagtigheden er blevet væsentligt forbedret, og produktkvalifikationsraten er steget fra 67 % til 95 %.
Tabel 2 Statistik om den interne tråd af behandlingsstøtten i skema 2
3.Analyse af eksperimentelle resultater
Ved at opsummere og analysere de eksperimentelle resultater af skema 1 og skema 2 i overensstemmelse med behandlingsmetoden i skema 2, er kvalifikationsgraden af støttetråden blevet væsentligt forbedret. M4-7H-gevindmåleren blev brugt til at inspicere gevind uden for tolerance, og alle resultater blev kvalificeret. Sammenlign nøjagtighedsdimensionerne for M4-6H-, M4-5H- og M4-7H-tråde, som vist i tabel 3.
Tabel 3 M4 × Præcisionsmål på 0,7 mm indvendigt gevind (enhed: mm)
Det kan ses, at stigningsdiameterstørrelsen for gevind M4-5H er
mm, Pitch-diameterstørrelsen af M4-6H er
mm, Pitch-diameterstørrelsen af M4-7H er
mm. Den maksimale grænsestørrelses afvigelse mellem 7H og 6H er 0.032 mm, og den maksimale grænsestørrelsesafvigelse mellem 6H og 5H er 0.023 mm, hvilket indikerer at gevindnøjagtigheden af den ukvalificerede støtte ikke overstiger 0,032 mm. For at kompensere for overtolerancen er gevindnøjagtigheden i den faktiske bearbejdning blevet forbedret til 5H, med en kompensationsmængde på 0,023 mm, som grundlæggende kan opfylde kravene til gevindkompensation. For enkelte tilfælde af gevindnøjagtighed, der overskrider tolerancen, kan det anses for, at tolerancen er meget lille, med en nøjagtighed mellem 6H og 7H [4].
4 Forbedringsforanstaltninger og procesvalidering
Sortering af den procesteknologiske proces viser, at procesmetoden er rimelig og gennemførlig, da produktkvalifikationsgraden er blevet væsentligt forbedret. Gennem analyse af overtoleranceudtrykket antages det, at overtolerancen for gevindnøjagtighed er forårsaget af detaljerede faktorer i bearbejdningsprocessen. For fuldstændigt at løse problemet med lejetrådsnøjagtighed vil der blive foretaget procesforbedringer i de følgende stadier af lejebearbejdningsprocessen.
1) Når du banker gevind på tappemaskinen, vil spindlen opleve en lille svingning. Efterhånden som bearbejdningsdybden ændres, er skæretiden ved gevindmundingen relativt lang, og der vil være små forskelle i størrelsen mellem mund og rod. Metoden til at banke gevindet fra bagsiden af støttegevindet er vedtaget for at kompensere for de små ændringer i munden og roden under bearbejdningsprocessen [5].
2) Forbedre nøjagtigheden af detektering af gevindmåler. Tråden i supporten behandles stadig med M4-5H nøjagtighed. Ved brug af gevindpropmåler til inspektion, kræves det, at go-måleren er skruet helt ind, og no go-måleren ikke er skruet mere end én omgang.
3) I sandblæsningsprocessen før varmebehandling af brændkammerskallen er det nødvendigt at beskytte støttetrådene. Den tidligere procesmetode med at bruge M4-skruer til beskyttelse skal ændres, og en speciel beskyttelsesskrue med en nøjagtighed på M4-6f skal omdesignes. Længden af gevindet bør kontrolleres inden for en omgang for at undgå flere rotationer og slid.
4) Skift rengøringsmetoden. Efter bearbejdning af forbrændingskammerets skalsamling, skal du bruge trykluft til at blæse overskydende materiale af i de gevindskårne huller på understøtningen, og derefter bruge en gevindprop-måler M4-6H til at inspicere. Hvis det ikke kan passere, skal du først rengøre det med M4-skruer, derefter rengøre det med et tryk M4-5H, og efterse det med en gevindprop-måler M4-6H efter rengøring.
Efter flere procestest og verifikationer opfylder trådnøjagtigheden af støtten fuldt ud produktnøjagtighedskravene, og produktkvalifikationsgraden er blevet øget til 100%, hvilket fuldstændig løser problemet med trådnøjagtighed af støtten.
5 Konklusion
For at sikre høj pålidelighed af støttegevind efter svejsning og varmebehandling tages følgende foranstaltninger for at kontrollere gevindnøjagtigheden.
1) Forbedre gevindnøjagtigheden med et niveau under bearbejdning i deltilstanden, og juster gevindnøjagtigheden af støtten fra M4-6H til M4-5H.
2) Under bearbejdningen af støttetråden bearbejdes den fra svejseoverfladen (bagsiden), og efter varmebehandling og bratkøling inspiceres den forfra for at kompensere for dimensionsforskellene mellem munden og roden under bearbejdningen.
3) Særlige beskyttelsesskruer er designet til sandblæsningsprocessen for at reducere kompression på gevindhuller.
Ved at vedtage forskellige teknologiske foranstaltninger er præcisionen af gevindbearbejdning blevet kontrolleret, og pålideligheden af gevindforbindelser er blevet vurderet gennem missilflyvningstest. Produktkvaliteten er stabil og pålidelig.
