Es wird eine Methode zur Kontrolle der Bearbeitungsgenauigkeit von Gewindelöchern vorgestellt. Durch systematische Prozessanalyse jedes Glieds im Produktionsprozess konnten Methoden wie die Verbesserung des Genauigkeitsniveaus im Teilezustand, die Kontrolle der Gewindegenauigkeit und die Erhöhung des Kompensationsbetrags durch Rückwärtsgewindeschneiden sowie die Entwicklung spezieller Schutzschrauben die technischen Probleme überwinden und erfolgreich angewendet werden . für die Massenproduktion.
1 Präambel
Der Brennkammermantel eines bestimmten Motortyps besteht aus einem vorderen Verbindungsstück, einem dünnwandigen Spinnzylinder, einem hinteren Verbindungsstück und einer Halterung durch Argon-Lichtbogenschweißen, Wärmebehandlung und Sandstrahlen. Die Außenfläche des dünnwandigen Mantels der Brennkammer ist mit 2 Reihen Axialstützen mit insgesamt 20 Stück verschweißt. Das Designmuster der Stützen erfordert eine Gewindegenauigkeit von M4-6H. Das Gewinde des Trägers wird zur Installation der Raketenkabelabdeckung verwendet, und die Qualität und Zuverlässigkeit der Gewindeverbindung müssen hoch sein. Aufgrund der Einschränkungen der Stützstruktur, des Materials und der Raumstruktur des Schweißteils mit dem Brennkammermantel wird zur Bearbeitung des Gewindes das traditionelle Verfahren verwendet, und die qualifizierte Rate des Produkts ist gering. In diesem Artikel werden Prozessanalysen und Untersuchungen zu jedem Glied der Produktverarbeitung durchgeführt, und durch Testverifizierung, Vergleich und Analyse wird eine vernünftige und effektive Methode zur Kontrolle der Fadenpräzision ermittelt.
2 Produktstrukturmerkmale und Verarbeitungsschwierigkeiten
2.1 Strukturmerkmale
Die Außenabmessungen des Brennkammermantels sind mit einem Außendurchmesser von 500mm und einer Länge von 4500mm relativ groß. Der Träger wird manuell an der Außenfläche des Brennkammermantels angeschweißt und seine radiale Spannweite beträgt (114 ± 0,2) mm. Das Brennkammergehäuse und die Stützmaterialien bestehen aus hochfestem D406A-Stahl. Die Struktur des Brennkammergehäuseträgers ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Form des Trägers ist eine längliche Struktur, der Außendurchmesser beträgt 14 mm, die Breite beträgt mm und die Mitte hat ein Innengewinde M4-6H mit eine Steigung von 0,7 mm. Zwischen der unteren Gewindenut und dem dünnwandigen Gehäuse besteht nur ein Spalt von 0,7 mm.
Bild Abb. 1 Tragstruktur des Brennkammermantels
2.2 Schwierigkeiten bei der Bearbeitung
Der Prozessablauf der Trägerbearbeitung ist in Abbildung 2 dargestellt. Werden die Gewindelöcher des Trägers nach dem Schweißen und der Wärmebehandlung bearbeitet, ergeben sich folgende Schwierigkeiten [1].
1) Der Spalt zwischen der Unterseite des Gewindelochs des Trägers und der Schale beträgt nur 0,7 mm, und die Oberfläche der dünnwandigen Schale kann bei der Bearbeitung leicht beschädigt werden, was ein Qualitätsrisiko darstellt.
2) Der Spalt zwischen der unteren Nut des Gewindelochs des Trägers und der Schale ist klein, die Gewindebohrerführung ist während der Gewindebearbeitung kurz, die Positionierung ist instabil, das Gewindeschneiden ist schwierig und es kommt leicht zu Abweichungen bei der Bearbeitung Eine Vertikalität von 0,04 mm kann nicht garantiert werden.
3) Die Härte des Materials nach der Wärmebehandlung beträgt 48-52HRC, und es kann leicht dazu kommen, dass der Gewindebohrer während der Gewindebearbeitung bricht und das Gehäuse aufgrund von Gewindeproblemen verschrottet wird, was zu hohen Herstellungskosten und hoher Qualität führt Risiken.
Basierend auf der obigen Analyse kann der Schluss gezogen werden, dass das Gewinde des Trägers vor dem Schweißen bearbeitet werden muss und nach dem Schweißen zusammen mit dem Brennkammermantel geglüht, sandgestrahlt, abgeschreckt und angelassen wird. Nach der Abschreckbehandlung ist die Oberfläche des Gewindes des Trägers oxidiert und es bleiben überschüssige Rückstände an der Oberfläche des Gewindeprofils hängen. Wenn das Gewinde des Trägers vor dem Schweißen an Ort und Stelle bearbeitet wird, verwenden Sie nach der Bearbeitung der Kombination des Brennkammermantels den M4-6H-Gewindeschneider, um den an der Oberfläche des Gewindeprofils des Trägers haftenden Überschuss zu entfernen. und gleichzeitig wird die Oxidschicht auf der Oberfläche des Innengewindeprofils des Trägers abfallen. Bei Verwendung des M4-6H-Gewindeanschlagmessgeräts zur Erkennung beträgt die qualifizierte Rate nur 67 Prozent. Es werden Statistiken über die Bearbeitung von M4-6H-Innengewinden von 17 Brennkammergehäuseträgern erstellt. Die Daten sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit des Gewindes des Trägers ist zu einem dringenden technischen Problem geworden das bei der Produktion und Lieferung von Produkten gelöst werden muss.
Bild Abbildung 2 Verarbeitungsprozess
Tabelle 1 Statistik der M4-6H-Innengewindebearbeitung von 17 Brennkammergehäusestützen
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3 Technisches Schema und Prozesstest
3.1 Technische Lösung
Nach erneuter Prüfung, Erprobung, Analyse und Untersuchung verschiedener Prozesse in der Brennkammerhülle und der Trägerverarbeitung wird angenommen, dass der Hauptgrund für die übermäßige Toleranz der Innengewindegrößengenauigkeit des Trägers M4-6H ist : Nach der Abschreckbehandlung ist die Oberfläche des Stützfadens oxidiert und die Zahnoberfläche des Fadens ist mit überschüssigem Material befestigt. Beim Entfernen des Überschusses auf der Oberfläche des Gewindes fällt die Oxidschicht auf der Oberfläche des Innengewindes des Teils des Trägers ab, wodurch die Präzision des Innengewindes des Trägers M4-6H wird außerhalb der Toleranz.
Gemäß der Prozessanalyse wurden zwei Prozessschemata entwickelt.
Option 1: Passen Sie spezielle Handgewindebohrer an, die in Nasenkegel und zweite Kegel unterteilt sind, und steuern Sie den mittleren Durchmesser der Nasenkegel. Verwenden Sie den Nasenkegel, um das Gewinde im Zustand des Trägerteils einzuschneiden und eine Bearbeitungszugabe zu reservieren. Nach der Wärmebehandlung des Brennkammermantels mit einem zweiten Kegel auf das Gewinde des Trägers klopfen, um die endgültige Genauigkeit des Gewindes sicherzustellen.
Lösung 2: Verbessern Sie die Gewindegenauigkeit M4-6H um eine Stufe im Stützteilzustand und verarbeiten Sie sie gemäß M4-5H, um den Unterschied zwischen M4-6H und M{ effektiv auszugleichen {4}}H und erfüllen die Anforderungen an die Gewindegenauigkeit [2].
3.2 Testablauf und Ergebnisse
Das erste Verfahrensschema erfolgt in 3 Schritten. ① Kundenspezifische Spezialgewindebohrer (Kopfkegel und zweiter Gewindebohrer). Die reservierten Ränder für den mittleren Durchmesser des Kopfgewindebohrers betragen 0,30mm, 0,20 mm bzw. {{10}},10 mm. ② Verwenden Sie den Nasenkegel, um das Gewinde bei der Bearbeitung der Stützteile anzuschneiden. ③ Nach der Wärmebehandlung das Gewinde mit einem zweiten Kegel anschneiden. Aufgrund der hohen Härte (48-52HRC) des Materials nach der Wärmebehandlung und des Einflusses des großen Durchmessers des Brennkammermantels ist es für den Bediener schwieriger, das Gewinde zu schneiden, die Kraft ist unausgeglichen und die Die Schnittkraft weicht leicht von der Achse ab. Während des Tests, als die Toleranz für den mittleren Durchmesser 0,30 mm betrug, konnte das Gewindeloch beim Gewindeschneiden mit zwei Kegeln nicht geschnitten werden; Wenn die mittlere Durchmesserzugabe 0,20 mm bzw. 0,10 mm betrug, war das Gewindeloch verbogen oder der Gewindebohrer war gebrochen, und die Produktqualität konnte nur schwer garantiert werden [3].
Gemäß dem zweiten Prozessplan wird die Gewindegenauigkeit der Stütze um eine Bearbeitungsstufe verbessert und die Statistik wird über die Bearbeitung von M4-6H-Innengewinden von 10 Brennkammerschalenstützen erstellt. Die Daten sind in Tabelle 2 aufgeführt. Die Gewindegenauigkeit wurde erheblich verbessert und die Produktqualifizierungsrate ist von 67 Prozent auf 95 Prozent gestiegen.
Tabelle 2 Statistik der internen Thread-Verarbeitung der Unterstützung in Schema 2
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3.3 Analyse der Testergebnisse
Durch die Zusammenfassung und Analyse der Testergebnisse von Schema 1 und Schema 2 gemäß der Verarbeitungsmethode von Schema 2 wird die Qualifizierungsrate des Threads des Trägers erheblich verbessert. Das außerhalb der Toleranz liegende Gewinde wird mit einer M4-7H-Gewindelehre geprüft und alle sind qualifiziert. Vergleichen Sie die Gewindegenauigkeitsabmessungen von M4-6H mit M4-5H und M4-7H, Einzelheiten finden Sie in Tabelle 3.
Tabelle 3 M4×0.7mm Innengewinde-Präzisionsabmessungen (Einheit: mm)
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Es ist ersichtlich, dass der mittlere Durchmesser des Fadens M{{0}}H im Bild in mm angegeben ist, der mittlere Durchmesser von M4-6H im Bild in mm angegeben ist und die Mitte Der Durchmesser von M4-7H ist im Bild in mm angegeben. Der Unterschied zwischen der maximalen Grenzgrößenabweichung von 7H und 6H beträgt 0.032 mm, und der Unterschied zwischen der maximalen Grenzgrößenabweichung von 6H und 5H beträgt 0.023 mm , die Abweichung der unqualifizierten Stützgewindegenauigkeit überschreitet nicht 0,032 mm. Um die Übertoleranz auszugleichen, wird die Gewindegenauigkeit bei der tatsächlichen Verarbeitung auf 5H erhöht, und der Kompensationsbetrag beträgt 0,023 mm, was grundsätzlich die Anforderungen an die Gewindekompensation erfüllen kann. Bei individuellen Gewindegenauigkeitsabweichungen kann davon ausgegangen werden, dass das Ausmaß der Abweichungen sehr gering ist und die Genauigkeit zwischen 6H und 7H liegt [4].
4 Verbesserungsmaßnahmen und Prozessverifizierung
Der Verarbeitungsprozess ist geklärt und die Prozessmethode ist angemessen und machbar, sofern die Produktqualifizierungsrate erheblich verbessert wurde. Durch die Analyse des außerhalb der Toleranz liegenden Elements wird davon ausgegangen, dass die außerhalb der Toleranz liegende Gewindegenauigkeit durch die Details des Verarbeitungsprozesses verursacht wird. Um das Problem der Gewindegenauigkeit des Supports vollständig zu lösen, wird die Prozessverbesserung in den folgenden Links des Support-Verarbeitungsprozesses durchgeführt.
1) Beim Gewindeschneiden auf der Gewindeschneidmaschine vibriert die Spindel leicht. Mit der Änderung der Bearbeitungstiefe ist die Schneidzeit an der Gewindemündung relativ lang und es besteht ein geringfügiger Unterschied in der Größe von Mund und Wurzel. Um die geringfügigen Veränderungen im Mund und an der Wurzel während der Bearbeitung auszugleichen, wird die Methode des Gewindeschneidens von der Rückseite des Stützgewindes übernommen [5].
2) Verbessern Sie die Erkennungsgenauigkeit des Gewindeanschlagmessgeräts. Der Thread des Supports wird weiterhin entsprechend der Genauigkeit von M4-5H verarbeitet. Bei der Verwendung des Gewindelehrdorns zur Inspektion ist es erforderlich, dass der Durchgangslehrdorn vollständig eingeschraubt und geführt wird und die Anzahl der eingeschraubten Umdrehungen des Anschlaglehrdorns nicht mehr als 1 beträgt.
3) Das Gewinde des Trägers muss im Sandstrahlprozess vor der Wärmebehandlung des Brennkammermantels geschützt werden. Die bisherige Schutzmethode mit M4-Schrauben wird geändert, die Spezialschutzschrauben werden mit einer Genauigkeit von M4-6f neu konstruiert und die Einschraublänge der Gewinde wird innerhalb einer Umdrehung kontrolliert, um wiederholten Schraubenverschleiß zu vermeiden.
4) Ändern Sie die Reinigungsmethode. Nach der gemeinsamen Bearbeitung des Brennkammermantels den Überschuss in der Gewindebohrung des Trägers mit Druckluft abblasen und anschließend mit dem Gewindelehrdorn M4-6H prüfen. Wenn das Problem nicht besteht, reinigen Sie es zuerst mit einer M4-Schraube, reinigen Sie es dann mit einem Gewindebohrer M4-5H und überprüfen Sie es nach der Reinigung mit einem Gewindelehrdorn M4-6H.
Nach mehreren Prozesstests und Überprüfungen entspricht die Gewindegenauigkeit des Trägers vollständig den Produktgenauigkeitsanforderungen und die Produktqualifizierungsrate ist auf 100 Prozent gestiegen, wodurch das Problem der Gewindegenauigkeit des Trägers vollständig gelöst wurde.
5. Schlussfolgerung
Um die hohe Zuverlässigkeit des Stützgewindes nach dem Schweißen und der Wärmebehandlung sicherzustellen, wird die Gewindegenauigkeit durch folgende Maßnahmen kontrolliert.
1) Im Teilzustand wird die Gewindegenauigkeit um eine Verarbeitungsebene verbessert und die Gewindegenauigkeit des Trägers wird von M4-6H auf M4-5H angepasst.
2) Bearbeiten Sie den Gewindeträger von der Schweißfläche (Rückseite) aus und erkennen Sie die Vorderseite nach der Wärmebehandlung und dem Abschrecken, um den Größenunterschied zwischen Mund und Wurzel während der Bearbeitung auszugleichen.
3) Spezielle Schutzschrauben sind für den Sandstrahlprozess konzipiert, um die Extrusion von Gewindelöchern zu reduzieren.
Durch den Einsatz verschiedener technologischer Maßnahmen wird die Präzision der Gewindeverarbeitung kontrolliert, die Zuverlässigkeit der Gewindeverbindung hat die Raketenflugtestbewertung bestanden und die Produktqualität ist stabil und zuverlässig.
