[发明专利]非金属异形舵片的加工方法及加工用夹具

说明书

技术领域

本发明属于导弹武器系统中机动式弹头非金属舵片技术领域，具体是指一种非金属异形舵片的加工方法及加工用夹具。

背景技术

机动式弹头是在弹道末段按预定程序改变飞行弹道的导弹武器系统弹头。机动式弹头再入飞行时，其控制系统是由空气舵偏转产生的空气动力作为控制力，有效地控制导弹在大气层内保证良好的姿态飞行。空气舵由舵片、转接环及其连接件构成，舵片与转接环采用螺纹连接。针对武器系统机动飞行时间长，对舵、翼的烧蚀和高温结构强度要求高的特点，非金属舵片在武器系统中应用日趋普遍。常见非金属舵片的结构如附图1和2所示，由舵片1和位于其下缘面的舵轴2构成，由于舵片1在工作过程中需承受较大的热冲击力，装配后要求舵片1与控制舱壳体牢固可靠，舵片1中心面与弹体对称度不大于0.1mm，位于舵片1下缘平面的舵轴2与控制舱壳体为过盈配合，舵片1尺寸公差仅为6级。又由于舵片1外型为气动型面，因此对舵片1外型尺寸精度和表面质量的要求很高。由于舵轴2结构小，精度高，舵片1的舵面为不规则异形型面，加工过程中工艺基准面无法确定，因此对舵片加工方法的要求很高，而非金属异形舵片产品加工的难点是外型尺寸、舵面表面质量以及舵面与舵轴对称度精度的控制。非金属材料舵片硬度约为莫氏硬度9.5，切削性能差，刀具成本高。为了确保产品精度满足要求，不但要在产品加工方面寻求最佳的工艺流程和参数，同时需要制做一套精度精准的型面定位专用工装，否则容易造成定位不准以及舵轴与舵面对称度不合格。

舵轴的设计要求尺寸偏差不大于±0.0055mm，两舵面相对舵轴的中心对称度不大于0.1mm，舵片的上缘、下缘尺寸公差要求都不大于0.1mm，下缘角度偏差不大于±3’，表面粗糙度要求为Ra3.2。目前，因非金属异形舵片结构复杂，原材料硬度高，零件结构刚性差，加工时将舵片中心基面水平放置，分别用钨钢刀具和硬质合金刀具进行粗、精加工，最后钳工修配舵轴，具体工艺程为：坯料制备→粗加工上型面→粗加工下型面→精加工上型面→精加工下型面→钳工修配舵轴。此工艺存在的问题是加工后产品舵轴尺寸无法保证，钳工修配的舵轴无互换性，表面粗糙度差，产品重量差异大，加工成本高，而且效率低。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种非金属异形舵片加工方法，该方法能有效保证非金属异形舵片的加工精度及形位公差，同时本发明还提供一种非金属异形舵片加工用夹具，

为实现上述目的，本发明所设计的非金属异形舵片的加工方法，包括以下步骤：

1）按照产品最大外形尺寸设计非金属舵片平板坯料，并单面留加工余量5~10mm；

2）立式装夹非金属舵片平板坯料，对称平磨非金属舵片平板坯料的两基准面，保证两基准面的平行度和平面度误差均在0.06mm以内，留单面加工的余量1~3mm；

3）粗铣加工非金属舵片平板坯料外型，舵面留单面加工余量2~3mm，并在舵轴所在部位加工出后续装夹的工艺夹头，工艺夹头对两基准面中心的对称度误差在0.04mm以内；

4）立式装夹工艺夹头，找正两基准面中心平面，半精铣非金属舵片平板坯料两基准面，留单面加工余量0.2~0.3mm，然后精铣单面至设计尺寸，形成舵片；

5）立式装夹舵片，半精铣工艺夹头至舵轴形状，留单面加工余量0.1~0.2mm；

6）精铣加工舵轴，切削深度控制在0.1~0.15mm，至设计尺寸，即可完成非金属异形舵片的加工。

进一步地，所说的步骤4）中，半精铣非金属舵片平板坯料两基准面时，采用金刚石刀具、用等高线加工方法加工，半精加工切削速度控制为120~150m/min，切削深度控制为0.2~0.4mm，进给速度控制为0.3~0.45mm/z；精铣舵面时，采用金刚石刀具用曲面精加工且切向进刀，精加工切削速度控制为200~220m/min，切削深度控制为0.2~0.3mm，进给速度控制为0.2~0.35mm/z。

进一步地，所说的步骤5）中，半精铣工艺夹头至舵轴形状时，采用舵面型面定位、装夹舵片，找正工艺夹头，找正误差控制为0.03mm以内。

进一步地，所说的步骤6）中，精铣加工舵轴时，找正舵轴，找正误差在0.02mm以内，精加工的切削速度控制为200~220m/min，切削深度控制为0.1~0.15mm，进给速度控制为0.1~0.15mm/z。