[发明专利]一种超高强度多孔薄壁蒙皮激光切割方法

说明书

本发明涉及一种超高强度多孔薄壁蒙皮激光切割方法，解决由于旋压、热处理工艺等原因导致激光切割后蒙皮圆柱面上的径向燃气通道孔、螺钉孔间的环向间距以及孔径大小变化较大，给蒙皮装配带来燃气通道孔环向包覆不到位、贯穿缝两侧的螺钉无法拧入的难题。蒙皮激光切割工艺方法采用分步激光切割成型，工步一：第一次装夹卧式切割贯穿缝及轴向总长，工步二：第二次装夹立式切割径向燃气通道孔及螺钉孔，第二次装夹时采用定型工装、压紧工装及拉紧工装配合。通过分次装夹、分步加工，使得蒙皮上的径向燃气通道孔、螺钉孔与轨控装置之间的孔位偏差不受旋压后内径、热处理后圆度等影响，大大提高了环向孔的装配精度，极大提高了蒙皮的质量合格率。

技术领域

本发明属于固体火箭发动机蒙皮领域，涉及一种轨控装置用超高强度多孔薄壁蒙皮激光切割方法。

背景技术

固体火箭发动机轨控装置结构复杂，其自身表面并不规则，为了保证发动机飞行过程中具有良好的气动外形及抗热载能力，需要在轨控装置外侧包覆一层蒙皮。

蒙皮采用超高强度钢制成，经旋压成薄壁筒体，后经热处理淬火强化力学性能。结构上，蒙皮为薄壁圆筒体，根据轨控装置喷管结构的布置情况，在其圆柱面上环向排布有径向燃气通道孔。同时，为了满足装配安装需求，沿纵向有一条贯穿缝，缝的两侧在圆柱面上布置有径向螺钉安装孔。安装蒙皮时，将蒙皮沿纵向贯穿缝掰开，从侧面套入轨控装置，蒙皮内表面与轨控装置贴合，通过螺钉将蒙皮固定在轨控装置上。

目前，蒙皮上的燃气通道孔、螺钉孔以及贯穿缝是通过线切割、激光切割成型。加工过程及方法是：1)先选用线切割工艺将热处理后的薄壁筒体加工轴向尺寸到位；2)再将轴向尺寸到位的薄壁筒体两端內撑固定，选用激光切割工艺一次装夹顺序在筒体上完成燃气通道孔、螺钉孔及贯穿缝的加工。

在现有工艺方法下，蒙皮上的径向燃气通道孔、螺钉孔及贯穿缝均由一次装夹完成加工，径向孔之间的环向间距受到旋压筒体内径大小的影响，由于受旋压工艺限制旋压筒体的内径公差较大，导致径向孔之间的环向间距偏差较大；同时薄壁筒体经热处理存在内孔椭圆度及局部圆度较差的情形，在切割时也存在刚性差的问题，从而导致切割后孔直径大小存在偏差。而轨控装置的燃气通道位置、螺钉孔安装位置尺寸精度要求较高，在轨控装置整体装配时，80％以上的概率出现蒙皮燃气通道孔环向包覆不到位、贯穿缝两侧的螺钉无法拧入的安装难题。

鉴于上述原因，超高强度多孔蒙皮的激光切割工艺需要改进。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种超高强度多孔薄壁蒙皮激光切割方法，改善由于旋压、热处理工艺导致激光切割后的蒙皮其径向孔位之间存在环向偏差影响，解决由于孔位环向偏差带来的装配难题。

本发明解决技术的方案是：

一种超高强度多孔薄壁蒙皮激光切割方法，该方法的步骤包括：

步骤一，将热处理淬火强化后的薄壁筒体件轴向两侧端面用圆盘片固定在中心的芯轴上，激光切割机床卧式加工，芯轴一端由机床三爪卡盘加持固定，另一端由机床尾顶加持固定，装夹固定后，采用激光切割方法依次加工贯穿缝、贯穿缝两侧的工艺孔以及蒙皮轴向总长；

步骤二，将轴向总长尺寸加工到位后的薄壁筒体件沿轴向贯穿缝掰开，套入定型工装，并进行环向固定；

蒙皮两端环向均布多个压紧工装，所述压紧工装将蒙皮内表面与定型工装压紧贴合，减小热处理后圆度变形影响；

压紧工装安装完毕后，在贯穿缝两侧安装拉紧工装，将蒙皮收紧固定在定型工装上，减小装配间隙影响；

步骤三，步骤二装夹完成后，直接用压板将定型工装沿轴向竖直固定在激光切割机床台面上，激光切割机床立式加工，顺序完成径向燃气通道孔、贯穿缝两侧螺钉孔的加工。

所述步骤一中，激光切割过程中在切割线上预制连续点，保证工件不断落。