一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法与流程

1.本发明涉及液浮陀螺加工方法，具体涉及一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法。


背景技术：

2.液浮陀螺因其抗振动、耐冲击、可靠性高等特点，广泛应用于航天、航空、武器装备等领域，是测量航天、航空器、弹体等俯仰、偏航、滚动角速度的敏感器件，在惯性导航和制导系统中起重要作用；由于液浮陀螺高精度的要求，导致液浮陀螺零件大都为小尺寸、高加工精度、小配合尺寸，部分零件的加工、检测及装配精度处于精密或超精密加工精度范围内，零件的形位公差和配合公差都在微米或亚微米级，从而导致液浮陀螺生产制造成本较大。
3.根据液浮陀螺的技术要求，需设计出摩擦力矩尽量小的支撑系统，因此采用硬质合金与红刚玉两种材料用于加工结构支撑零件。支撑系统由两部分组成，一是球形的轴尖(01)、直孔宝石结构的轴承(02)和宝石垫(03)，用于限制浮子径向和轴向位移、减少摩擦力矩及保证定中心，如图1和图2所示；二是陀螺内腔充满的悬浮液。悬浮液使浮子在工作温度下全部浮起，卸去全部压在轴尖(01)上的浮子重量，确保了轴尖(01)与轴承(02)之间没有接触，同时给浮子提供阻尼作用，进而使支撑系统达到减少液浮陀螺摩擦力矩，提高精度及抗冲击、抗振动的性能。
4.液浮陀螺工作在力矩反馈状态，回路稳定时的输出反映该姿态下该时刻液浮陀螺的综合漂移情况，包括输入量测量成分、仪表固有误差成分、随机干扰成分、异常的摩擦力矩成分等。通常，在液浮陀螺工作时浮液确保了轴尖(01)与轴承(02)之间没有接触，浮子处于自由悬浮状态，轴尖(01)与轴承(02)之间的轴向和径向均存在间隙，轴尖(01)的轴向和径向均有一定自由度，受温度均匀性及温度梯度影响，浮子会发生偏移，导致浮子对中性降低，进而影响液浮陀螺精度，因此在液浮陀螺研制初期都会尽可能使浮子具备很高的对中性，以实现浮心、质心、轴心合一，为了保障三心合一，需要严格控制轴尖(01)与轴承(02)之间的轴向和径向间隙。
5.采用现有方法独立加工轴尖与轴承，由于轴尖与轴承配合间隙小，不仅要求表面光洁度高，同时要求几何形状误差小，因此需要提高加工精度，由此导致生产制造难度加大，生产加工成本增加，生产周期延长；在轴尖与轴承独立加工后，按配合间隙要求选配两种零件，若符合配合间隙要求的零件数量不满足零件齐套要求，则需要加大两种零件的持续投产，由此增加了零件采购和库存成本；装配过程中如果出现轴承、轴尖损伤返工时，可能会出现没有所需的轴尖或轴承，无法返工，从而影响产品合格率，造成液浮陀螺整表报废，增加产品生产成本。
6.综上，现有液浮陀螺轴尖与轴承加工方法存在以下问题：(1)轴承与轴尖独立加工，为满足微米级配合间隙，零件加工难度大，加工成本增大；(2)轴承与轴尖独立加工，为满足微米级配合间隙，零件加工难度大，延长生产周期，影响产品交付周期；(3)轴承与轴尖
独立加工，为满足微米级配合间隙，且保障产品交付进度，增加了零件采购和库存成本；(4)轴承与轴尖独立加工，导致满足轴承与轴尖尺寸要求，但不满足配合间隙要求，从而增加了零件生产成本。


技术实现要素：

7.本发明的目的是解决现有液浮陀螺轴尖与轴承加工方法存在生产难度大、成本高、微米级配合间隙导致库存占仓成本，以及装配损伤导致陀螺生产、交付风险的不足之处，而提供一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法。
8.为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了如下技术解决方案：
9.一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：
10.步骤(1)：轴承分组
11.(1.1)结合标准轴承内孔尺寸x与轴承内孔尺寸公差范围，得到轴承内孔尺寸要求范围(x
min
，x
max
)，将(x
min
，x
max
)分为a组，其中)分为a组，其中x
maxa-x
mina
＝
……
＝x
max1-x
min1
＝δx；
12.(1.2)根据零件齐套任务数量n，安排轴承生产数量；对生产得到的轴承进行尺寸测量，按照步骤(1.1)中各轴承组的尺寸范围，将测量后的轴承划归到相应的轴承组内，并按组标识装入包装袋，包装袋中明确该组轴承数量；
13.步骤(2)：轴尖分组
14.根据轴尖与轴承之间配合间隙范围δ
min
～δ
max
，将轴承组中轴承内孔尺寸最大值减去轴尖与轴承之间配合间隙的最大值δ
max
，得到与该轴承组对应轴尖组的轴尖尺寸最小值；
15.将轴承组中轴承内孔尺寸最小值减去轴尖与轴承之间配合间隙的最小值δ
min
，得到与该轴承组对应轴尖组的轴尖尺寸最大值；由此得到与a组轴承组尺寸一一对应的a组轴尖组；
16.步骤(3)：轴承和轴尖的选配
17.(3.1)根据已生产的各轴承组的轴承数量，加工与各轴承组数量和尺寸相匹配的轴尖组；
18.(3.2)将尺寸相匹配的轴尖和轴承配套，将已配套的轴承与轴尖安装至液浮陀螺中。
19.进一步地，所述步骤(3.1)还包括：当各轴尖组的轴尖数量满足要求后，将加工过程中表面质量不满足要求的轴尖继续加工，直至其满足要求后，按照其尺寸划归到相应的轴尖组内。
20.进一步地，所述步骤(3.2)还包括：当轴承在安装过程中发生损伤，选择尺寸大的相邻轴承组的多余轴承使用；当轴尖在安装过程中发生损伤，选择尺寸小的相邻轴尖组的多余轴尖使用。
21.进一步地，步骤(1.2)中，所述根据零件齐套任务数量n，安排轴承生产数量的具体
过程为：根据零件齐套任务数量n与轴承历史合格率a，实际生产个轴承，用于避免装配过程中由于轴承或轴尖损伤而影响产品合格率，造成液浮陀螺整表报废，增加产品生产成本的问题。
22.进一步地，步骤(1.1)中，所述标准轴承内孔尺寸x＝0.8mm，所述轴承内孔尺寸公差范围为0mm～+0.01mm；步骤(2)中，所述轴尖与轴承之间配合间隙范围为0.005mm～0.009mm，从而使液浮陀螺满足高精度和高稳定性要求。
23.进一步地，所述步骤(1.1)中，a＝17，δx＝0.0002mm，降低了因配合间隙小引起的零件加工难度和加工成本，可以有效提高液浮陀螺合格率。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.(1)本发明基于轴尖与轴承的生产难度，采用了先生产轴承后生产轴尖的顺序；为提高液浮陀螺合格率，对轴尖与轴承均采用分组方式进行加工，轴尖微米级的加工精度很容易保证，因此不会造成加工难度和加工成本的增加，而且在加工过程中表面质量不满足要求的轴尖可以继续加工，留给其他组备用，避免因尺寸符合要求但表面质量影响导致零件报废引起的加工成本；本发明可以减少零件占仓成本，有效保障液浮陀螺生产过程中的零件齐套进度要求，达到风险管控目的。
26.(2)本发明在生产时轴承和轴尖均有一定的预留数量，且相邻组轴承或轴尖可替换使用，具体为轴承可与尺寸大的相邻组互换使用，轴尖可与尺寸小的相邻组互换使用，可有效避免整表报废，提高产品合格率，降低生产成本。
附图说明
27.图1为液浮陀螺支撑结构的示意图；
28.图2为图1中a处结构放大图；
29.图3为本发明一个实施例的轴承内孔尺寸示意图。
30.附图标记说明如下：01-轴尖，02-轴承，03-宝石垫。
具体实施方式
31.下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地说明。
32.一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法，包括如下步骤：
33.步骤(1)：轴承分组
34.(1.1)参照图3，标准轴承内孔尺寸为φ0.8mm，轴承内孔尺寸公差范围为0mm～+0.01mm，由此得到轴承内孔尺寸要求范围(0.8000,0.8100)，单位为mm；由于轴承分组过多会导致各组轴承内孔的尺寸范围减小，从而引起加工精度的提高；而轴承分组过少会导致各组轴尖的尺寸范围减小，同样会引起加工精度的提高，因此综合考虑生产成本，将(0.8000,0.8100)分为17组，如表1所示，其中(0.8000,0.8100)分为17组，如表1所示，其中x
maxa-x
mina
＝
……
＝x
max1-x
min1
＝δx＝0.0002mm；
35.表1
[0036][0037][0038]
(1.2)根据零件齐套任务数量n与轴承历史合格率a，实际生产个轴承02；对生产得到的轴承进行尺寸测量，按照步骤(1.1)中各轴承组的尺寸范围，将测量后的轴承划归到相应的轴承组内，并按组标识装入包装袋，包装袋中明确该组轴承数量；
[0039]
步骤(2)：轴尖分组
[0040]
轴尖与轴承之间配合间隙范围为0.005mm～0.009mm，为保证轴尖与轴承之间配合间隙，将轴承组中轴承内孔尺寸最大值减去轴尖与轴承之间配合间隙的最大值0.009mm，得到与该轴承组对应轴尖组的轴尖尺寸最小值；将轴承组中轴承内孔尺寸最小值减去轴尖与轴承之间配合间隙的最小值0.005mm，得到与该组轴承组对应的轴尖组的轴尖尺寸最大值，由此可以得到与17组轴承分组一一对应的17组轴尖分组，如表2所示；
[0041]
表2
[0042]
[0043][0044]
步骤(3)：轴承和轴尖的选配
[0045]
(3.1)根据已生产的各轴承组的轴承数量，加工与各轴承组数量和尺寸相匹配的轴尖组；当各轴尖组的轴尖数量满足要求后，将加工过程中表面质量不满足要求的轴尖继续加工，直至其满足要求后，按照其尺寸划归到相应的轴尖组内；
[0046]
(3.2)将尺寸相匹配的轴尖和轴承配套，将已配套的轴承与轴尖安装至液浮陀螺中；当轴承在安装过程中发生损伤，选择尺寸大的相邻轴承组的多余轴承使用；当轴尖在安装过程中发生损伤，选择尺寸小的相邻轴尖组的多余轴尖使用。
[0047]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

技术特征：
1.一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：轴承分组(1.1)结合标准轴承内孔尺寸x与轴承内孔尺寸公差范围，得到轴承内孔尺寸要求范围(x
min
，x
max
)，将(x
min
，x
max
)分为a组，其中)分为a组，其中x
maxa-x
mina
＝
……
＝x
max1-x
min1
＝δx；(1.2)根据零件齐套任务数量n，安排轴承生产数量；对生产得到的轴承进行尺寸测量，按照步骤(1.1)中各轴承组的尺寸范围，将测量后的轴承划归到相应的轴承组内，并按组标识装入包装袋，包装袋中明确该组轴承数量；步骤(2)：轴尖分组根据轴尖与轴承之间配合间隙范围δ
min
～δ
max
，将轴承组中轴承内孔尺寸最大值减去轴尖与轴承之间配合间隙的最大值δ
max
，得到与该轴承组对应轴尖组的轴尖尺寸最小值；将轴承组中轴承内孔尺寸最小值减去轴尖与轴承之间配合间隙的最小值δ
min
，得到与该轴承组对应轴尖组的轴尖尺寸最大值；由此得到与a组轴承组尺寸一一对应的a组轴尖组；步骤(3)：轴承和轴尖的选配(3.1)根据已生产的各轴承组的轴承数量，加工与各轴承组数量和尺寸相匹配的轴尖组；(3.2)将尺寸相匹配的轴尖和轴承配套，将已配套的轴承与轴尖安装至液浮陀螺中。2.根据权利要求2所述的一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法，其特征在于：所述步骤(3.1)还包括：当各轴尖组的轴尖数量满足要求后，将加工过程中表面质量不满足要求的轴尖继续加工，直至其满足要求后，按照其尺寸划归到相应的轴尖组内。3.根据权利要求2所述的一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法，其特征在于：所述步骤(3.2)还包括：当轴承在安装过程中发生损伤，选择尺寸大的相邻轴承组的多余轴承使用；当轴尖在安装过程中发生损伤，选择尺寸小的相邻轴尖组的多余轴尖使用。4.根据权利要求3所述的一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法，其特征在于：步骤(1.2)中，所述根据零件齐套任务数量n，安排轴承生产数量的具体过程为：根据零件齐套任务数量n与轴承历史合格率a，实际生产个轴承。5.根据权利要求4所述的一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法，其特征在于：步骤(1.1)中，所述标准轴承内孔尺寸x＝0.8mm，所述轴承内孔尺寸公差范围为0mm～+0.01mm；步骤(2)中，所述轴尖与轴承之间配合间隙范围为0.005mm～0.009mm。6.根据权利要求5所述的一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法，其特征在于：所述步骤(1.1)中，δx＝0.0002mm。

技术总结
本发明涉及液浮陀螺加工方法，具体涉及一种液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配的方法，用于解决现有液浮陀螺轴尖与轴承加工方法存在生产难度大、成本高、微米级配合间隙导致库存占仓成本，以及装配损伤导致陀螺生产、交付风险的不足之处。该液浮陀螺轴尖与轴承分组加工及选配方法包括如下步骤：(1)轴承分组；(2)轴尖分组；(3)轴承和轴尖的选配。本发明基于轴尖与轴承的生产难度，采用了先生产轴承后生产轴尖的顺序，并且对轴尖与轴承均采用分组方式进行加工。进行加工。进行加工。


技术研发人员：何超 东永红 郭伟 王建青 辛小波 张伦 张海旺
受保护的技术使用者：西安航天精密机电研究所
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/3/8