나사 가공을 위한 고신뢰성 정밀 제어 방법
1 서문
특정 엔진 모델의 연소실 쉘은 전면 연결 피스, 벽이 얇은 회전 실린더, 후면 연결 피스 및 지지대로 구성되며 아르곤 아크 용접, 열처리 및 샌드블라스팅의 조합으로 가공됩니다. . 연소실의 얇은 벽 쉘 외부 표면에는 20개의 축 지지대가 2열로 용접되어 있으며 지지대의 설계 도면에는 M4-6H의 나사산 정확도가 필요합니다. 지지 스레드는 미사일 케이블 커버 설치에 사용되며 스레드 연결에는 높은 품질과 신뢰성이 필요합니다. 연소실 쉘과 용접 지점의 지지 구조, 재료 및 공간 구조의 한계로 인해 스레드를 처리하는 데 기존 프로세스가 사용되어 제품 인증 비율이 낮습니다. 이 논문은 제품 가공의 다양한 단계에 대한 공정 분석 및 연구를 수행하고 실험적 검증, 비교 및 분석을 통해 합리적이고 효과적인 나사 정확도 제어 방법을 얻습니다.
2. 제품 구조 특성 및 가공상의 어려움
2.1 구조적 특성
연소실 쉘의 외부 치수는 외부 직경이 50{{10}}mm이고 길이가 4500mm로 상대적으로 큽니다. 지지대는 (114 ± 0.2) mm의 방사형 스팬으로 연소실 쉘의 외부 표면에 수동으로 용접됩니다. 연소실 쉘과 지지 재료는 모두 D406A 초고강도 강철로 만들어졌습니다. 연소실 쉘의 지지 구조는 그림 1과 같습니다. 지지대는 그림과 같이 외경 14mm, 폭 mm의 길쭉한 원형 구조를 가지고 있습니다. 중앙에 0.7mm 피치의 내부 스레드 M4-6H가 있습니다. 나사산 바닥의 홈과 얇은 벽 쉘 사이에는 0.7mm의 간격만 있습니다.
그림 1 연소실 쉘 지지 구조
2.2 처리상의 어려움
지지체의 가공 흐름은 그림 2에 나와 있습니다. 지지체의 나사산 구멍을 용접 및 열처리 후 가공을 위해 배열하는 경우 몇 가지 어려움이 있습니다[1].
1) 지지대의 나사 구멍 바닥과 쉘 사이의 간격은 0.7mm에 불과합니다. 이는 기계 가공 중에 벽이 얇은 쉘의 표면을 쉽게 손상시켜 품질에 위험을 초래할 수 있습니다.
2) 지지대 나사 구멍 하단의 홈과 쉘 사이의 간격이 작습니다. 나사 가공 시 탭 가이드가 짧고 위치 결정이 불안정하며 나사 탭 가공이 어렵고 가공 편차가 발생하기 쉽습니다. 0.04mm의 수직성은 보장할 수 없습니다.
3) 열처리 후 소재의 경도는 48-52HRC로 나사 가공 시 탭 파손이 발생하기 쉽습니다. 스레드 문제로 인해 쉘이 폐기되어 제조 비용이 높아지고 품질 위험이 발생합니다.
위의 분석을 바탕으로 지지 스레드를 용접 전에 가공한 다음 용접 후 연소실 쉘과 함께 어닐링, 샌드블라스팅, 담금질 및 템퍼링해야 한다는 결론을 내릴 수 있습니다. 담금질 처리 후 지지 스레드의 표면이 산화되고 스레드 프로파일 표면에 과도한 잔류물이 부착됩니다. 용접 전 지지대의 나사산을 제자리에 가공하고, 연소실 쉘을 결합하여 가공한 후 M4-6H 탭을 사용하여 지지 나사산 프로파일 표면에 부착된 잉여 물질을 청소합니다. 동시에 지지대의 일부 내부 스레드 프로파일 표면의 산화물 층이 떨어지게 됩니다. M4-6H 나사 게이지를 사용하여 검사할 경우 적격률은 67%에 불과합니다. 표 1과 같이 17개의 연소실 쉘 지지대에 대한 M4-6H 내부 나사산 가공에 대한 통계 분석이 수행되었습니다. 지지 나사산의 가공 정확도를 어떻게 향상시킬 것인가는 제품 생산 및 납품에서 시급한 기술적 문제가 되었습니다. .
그림 2 처리 프로세스 흐름
표 1 17개 연소실 쉘 지지대의 M4-6H 내부 스레드 가공에 대한 통계
3 기술 솔루션 및 프로세스 테스트
3.1 기술 제안
연소실 쉘 및 서포트 가공 중 다양한 공정을 검토, 검사, 분석 및 문제 해결한 결과, 서포트의 M4-6H 내부 나사산의 치수 정확도가 표준을 초과하는 주요 원인으로 판단됩니다. 담금질 처리 후 지지 스레드의 표면이 산화되고 스레드 프로파일 표면에 과도한 잔류물이 부착된다는 것입니다. 스레드 표면의 과잉 재료를 청소하는 동안 지지대의 내부 스레드 프로파일 중 일부 표면의 산화물 층이 떨어져서 M4-6H 내부 스레드의 정확도가 떨어질 수 있습니다. 지원하다.
프로세스 분석을 기반으로 두 가지 프로세스 계획이 개발되었습니다.
옵션 1: 헤드 탭과 두 번째 탭으로 구분된 특수 핸드 탭을 사용자 정의하고 헤드 탭의 피치 직경 크기를 제어합니다. 헤드 콘을 사용하여 지지 부품 상태에서 나사산을 태핑하고 가공 여유를 확보하십시오. 연소실 쉘을 열처리한 후 두 개의 원추 태핑 지지 스레드를 사용하여 스레드의 최종 정확도를 보장합니다.
옵션 2: 지지 부품 상태에서 M4-6H의 스레드 정확도를 한 단계 높이고, M4-5H에 따라 처리하고, M4-6H 간의 차이를 효과적으로 보상합니다. 및 M4-5H이며 스레드 정확도 요구 사항 [2]을 충족합니다.
3.2 테스트 과정 및 결과
첫 번째 공정 계획은 세 단계로 수행됩니다. ① 헤드 탭의 피치 직경에 대해 {{0}}.30mm, 0.2{의 예비 공차가 있는 맞춤형 특수 탭(헤드 탭 및 두 번째 탭) {9}}mm 및 0.10mm, 각각 지지 부품을 가공하는 동안 헤드 콘을 사용하여 나사산을 태핑합니다. ③ 열처리 후 더블콘을 이용하여 실을 두드려 줍니다. 열처리 후 소재의 경도(48-52HRC)가 높고 연소실 쉘의 대구경 구조의 영향으로 작업자의 나사 가공 작업 난이도가 높아지고 힘이 고르지 않으며 절삭력이 축에서 벗어나기 쉽습니다. 실험 중 직경 공차가 0.30mm인 경우 두 개의 원추 태핑 나사를 사용할 때 나사 구멍을 절단하는 것이 불가능합니다. 직경 공차를 각각 0.20mm와 0.10mm로 탭핑할 경우 나사 구멍의 어긋남이나 탭의 파손이 발생하여 제품 품질 확보가 어려울 수 있습니다[3].
두 번째 공정 계획에 따르면 지지대의 나사 정확도가 한 수준의 처리로 향상됩니다. 10개의 연소실 쉘 지지대의 M4-6H 내부 스레드의 가공 상황을 통계적으로 분석하여 데이터를 표 2에 표시합니다. 스레드 정확도가 크게 향상되었으며 제품 인증 비율이 67에서 증가했습니다. % ~ 95%.
표 2 반응식 2의 처리 지원 내부 스레드에 대한 통계
3. 실험결과 분석
Scheme 1과 Scheme 2의 실험 결과를 요약 분석함으로써 Scheme 2의 가공방법에 따라 지지실의 적격률이 크게 향상되었다. M4-7H 나사 게이지를 사용하여 공차를 벗어난 나사를 검사했으며 모든 결과가 검증되었습니다. 표 3에 표시된 대로 M4-6H, M4-5H 및 M4-7H 스레드의 정확도 치수를 비교합니다.
표 3 M4 × 0.7mm 암나사 정밀도 치수 (단위: mm)
나사산 M4-5H의 피치 직경 크기는 다음과 같습니다.
mm, M4-6H의 피치 직경 크기는 다음과 같습니다.
mm, M4-7H의 피치 직경 크기는 다음과 같습니다.
mm.7H와 6H 사이의 최대 한계 크기 편차는 0.032mm이고, 6H와 5H 사이의 최대 한계 크기 편차는 0.023mm로, 이는 자격을 갖추지 못한 지지대의 나사산 정확도는 0.032mm를 초과하지 않습니다. 초과 공차를 보상하기 위해 실제 가공의 나사 정밀도가 5H로 향상되었으며 보상량은 0.023mm로 기본적으로 나사 보상 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 나사 정확도가 공차를 초과하는 개별 사례의 경우 정확도가 6H에서 7H 사이로 공차가 매우 작은 것으로 간주할 수 있습니다[4].
4 개선 조치 및 프로세스 검증
가공기술 공정을 정리해보면, 제품 적격률이 크게 향상되었다는 점을 고려하면 공정방식이 합리적이고 실현 가능하다는 것을 알 수 있습니다. 과공차 항의 분석을 통해 나사정확도의 과공차는 가공과정의 세부적인 요인에 의해 발생하는 것으로 판단됩니다. 베어링 나사 정확도 문제를 완전히 해결하기 위해 베어링 가공 공정의 다음 단계에서 공정 개선이 이루어집니다.
1) 탭핑 기계에서 나사를 태핑할 때 스핀들이 약간의 진동을 경험하게 됩니다. 가공 깊이가 변함에 따라 실 입에서의 절단 시간이 상대적으로 길고 입과 뿌리 사이의 크기에 약간의 차이가 있습니다. 가공 과정에서 입과 뿌리의 미세한 변화를 보상하기 위해 지지 나사 뒤쪽에서 나사를 태핑하는 방법이 채택되었습니다[5].
2) 실 게이지 감지 정확도가 향상되었습니다. 지원 스레드는 여전히 M4-5H 정확도로 처리됩니다. 검사를 위해 스레드 플러그 게이지를 사용할 경우 고 게이지는 완전히 조여지고 노고 게이지는 1회전 이하로 조이는 것이 필요합니다.
3) 연소실 쉘의 열처리 전 샌드블라스팅 공정에서는 지지 스레드를 보호해야 합니다. 보호를 위해 M4 나사를 사용하는 이전 공정 방법을 변경해야 하며 정확도 M4-6f의 특수 보호 나사를 재설계해야 합니다. 나사산의 길이는 여러 회전과 마모를 방지하기 위해 한 회전 이내에 제어되어야 합니다.
4) 청소방법을 변경해 보세요. 연소실 쉘 어셈블리를 가공한 후 압축 공기를 사용하여 지지대의 나사 구멍에 남아 있는 재료를 불어낸 다음 나사 플러그 게이지 M4-6H를 사용하여 검사합니다. 통과할 수 없는 경우 M4 나사로 먼저 청소한 다음 M4-5H 탭으로 청소하고 청소 후 스레드 플러그 게이지 M4-6H로 검사합니다.
여러 프로세스 테스트 및 검증 후 지지대의 나사 정확도가 제품 정확도 요구 사항을 완전히 충족하고 제품 인증 비율이 100%로 증가하여 지지대의 나사 정확도 문제를 완전히 해결했습니다.
5. 결론
용접 및 열처리 후 지지 스레드의 높은 신뢰성을 보장하기 위해 스레드 정확도를 제어하기 위해 다음 조치를 취합니다.
1) 부품 상태에서 가공 시 나사 정밀도를 한 단계 향상시키고, 지지대의 나사 정밀도를 M4-6H에서 M4-5H로 조정합니다.
2) 지지사 가공시 용접면(뒷면)부터 가공하고, 열처리 및 담금질 후 가공시 입구와 뿌리의 치수차이를 보완하기 위해 정면에서 검사한다.
3) 특수 보호 나사는 나사산 구멍의 압축을 줄이기 위해 샌드블라스팅 공정용으로 설계되었습니다.
다양한 기술적 조치를 채택하여 나사 가공의 정밀도를 제어하고 미사일 비행 테스트를 통해 나사 연결의 신뢰성을 평가했습니다. 제품 품질은 안정적이고 신뢰할 수 있습니다.
