纤维增强C∕SiC复合陶瓷材料小螺纹孔攻丝工艺研究

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1、制造技术研究2015年4月第2期纤维增强C/SiC复合陶瓷材料小螺纹孔攻丝工艺研究王振来刘迎春周大华（湖北三江航天江北机械工程有限公司，孝感432000）摘要：针对C/SiC复合陶瓷材料加工过程中掉渣严重、螺牙成型困难、加工合格率较低等问题，通过大量的工艺试验，摸索出非金属材料小螺纹攻丝螺牙成型的变化规律，从工艺方案的确定、钻头材质的选择、丝锥材质的选择、丝锥攻丝受力等方面总结出在非金属纤维增强C/SiC陶瓷材料上的小螺纹孔攻丝的工艺加工方法。提高了非金属材料小螺纹孔攻丝的合格率。关键词：C/SiC陶瓷材料

2、；螺纹孔；攻丝StudyonSmallScrewHoleTappingTechnologyofFiberReinforcedC/SiCCeramicCompositesWangZhenlaiLiuYinchunZhouDahua(HubeiSanjiangSpaceJiangbeiMachineryEngineeringCo.Ltd.,Xiaogan432000)Abstract：Focusingontheproblemsofseriousscaling-off,screwtoothformingdiffi

3、culty,andlowqualifiedrateinthemachiningprocessofC/SiCcompositeceramics,massiveexperimentswereconducted.FormingrulesofsmallscrewtoothofC/SiCcompositeceramicmaterialwerefoundandprocessingtechnologyofsmallscrewholetappingforthematerialwassummarizedfromaspects

4、ofscheme,drillandtapmaterial,andtapforce.ThequalifiedrateofsmallscrewholetappingofC/SiCcompositeceramicswasimproved.Keywords：C/SiCceramicmaterials；threadhole；tapping1引言用于与金属件转接环的连接固定，螺纹连接的牢靠与否直接影响导弹弹头的命中精度，其材料为纤维增强纤维增强C/SiC复合陶瓷材料凭借其高硬度、高C/SiC复合陶瓷材料。零件对螺纹质量

5、要求高，但材比强度、高比刚度、高温抗氧化、高耐磨性等方面的料螺纹加工难度大对工艺加工方法、加工刀具材质等优势，在军用、民用等重要领域得到了大量的应用，方面也提出了较高的要求。如火箭喷管、航天飞行器防护系统。这些优势被航天设计人看重，但是却给工程技术人员带来了难题，该2零件分析材料的高硬度、高耐磨性等方面的优势恰恰是造成其难加工的直接原因，导致钻头、丝锥等刀具耐用度低，而且极大程度增加了加工成本，同时刀具材料本身的局限性也成为了该种材料继续被拓展应用的一个瓶[1]颈。某型号舵片零件端面对称分布2×M5螺纹孔，

6、作者简介：王振来（1988-），助理工程师，机械设计制造及其自动化专业；研究方向：固体火箭发动机主要零部件加工工艺。收稿日期：2014-09-2648制造技术研究航天制造技术图1产品结构简图此，这是此工艺加工方法的症结所在。3.1工艺制造过程舵片零件外型结构为三维气动型面，舵轴两侧分分析C/SiC材料工艺制造流程，第一步是纤维编布M5螺纹孔且是盲孔，螺纹孔的加工为最后一道成织，第二步是低温复合，第三步引入高温复合，之后型工序，一旦螺纹孔超差直接造成产品报废，具体零达到产品所要求的机械、力学等方面的性能。整个

7、材件外形见图1。料制造工艺过程中低温复合对C/SiC复合陶瓷材料机导弹在飞行过程中有旋转动作，零部件受到极大械加工尺寸影响较大，高温复合对C/SiC复合陶瓷材的离心力作用，若螺纹连接强度不够直接造成空气舵料力学、烧蚀性能影响较大，对产品机械加工尺寸精[2]脱离导弹主体，进而使得导弹偏离预定轨道；导弹在度影响不大。再入大气层时做抛物线运动，螺牙受到很大的拉力和在C/SiC材料上攻丝，目前最亟待解决的问题是剪切力，螺纹质量不稳定直接影响最终的导弹命中精螺牙成型率低的问题，一旦此问题解决，最终的拉剪度。因此，螺纹

8、孔质量的好坏对整个导弹型号产品研试验所承受的最大载荷自然能满足要求。该材料每复制的成功具有深远意义。合一次，材料硬度随之增加，同时材料的韧性按比例下降，材料硬度越大和一次去除余量越多，则螺牙掉3加工难点渣会越严重，因此，决定采取逐步去除余量分两次攻丝的方案。至此，找到适合钻孔、首次攻丝、二次攻产品材料为纤维增强C/SiC复合陶瓷材料，加工丝材料复合的最佳次数成为螺纹攻丝成功的关键。难度大。最初，是在复合第7次后加