一种TC4钛合金刹车壳体及其加工方法与流程

本发明涉及航空制造领域，尤其涉及一种tc4钛合金刹车壳体及其加工方法。

背景技术：

飞机刹车系统通常包括主机轮与轮胎，主机轮又包括机轮组件和刹车装置。刹车装置由汽缸座组件、刹车壳体、止动卡环、定位块、隔热板组件、碳刹车副、钢承压盘组件、传感器传动装置、自动防滑传动装置等组成，汽缸座配装有活塞等零件。其中飞机刹车系统用于飞机主起落架上，供飞机起飞、着陆、牵引、地面滑跑、滑行、转弯、减速、制动和地面停放使用。刹车装置组件为刹车主机轮中的重要组成部分，而刹车壳体是主机轮刹车制动的重要承力零件，其承受拉伸和扭转载荷，刹车壳体组件主要是用于支撑刹车静盘并将反向刹车力矩传递到起落架轮轴上并且在刹车时承受高温作用。

由于既要承受拉伸和扭转载荷，又要承受高温，刹车壳体需要通过特定的结构和材料满足要求；同时应用于飞行装置的结构件还需保证具有较小的重量，以便尽可能提高飞机的推重比和有效载重。然而现有的飞机用的刹车壳体无法同时具有高强度、高散热性能的结构特性，以及较小的比重量，对飞机设计造成较大的制约。

技术实现要素：

本发明的至少一个目的是提出一种tc4钛合金刹车壳体及其加工方法，能够满足刹车壳体的强度及散热性能设计的同时，具有较小的重量。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种tc4钛合金刹车壳体，包括：圆筒壳体，由tc4钛合金制成；第一端面，位于所述圆筒壳体的一端，并沿所述圆筒壳体的径向从所述圆筒壳体的周面向外延伸；第二端面，位于所述圆筒壳体远离所述第一端面的一端，并沿所述圆筒壳体的径向从所述圆筒壳体的周面向内延伸。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述第一端面开设有梯形孔，所述梯形孔较短的底边靠近于所述圆筒壳体，每两个所述梯形孔在所述第一端面分割出梯形飞边，所述梯形飞边较短的底边靠近于所述第一端面的外缘。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，每个所述梯形飞边靠近所述第一端面外缘的区域开设有第一通孔。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述第一端面与所述圆筒壳体过渡的区域具有圆弧直角过渡；其中所述第一端面靠近所述圆弧直角过渡的区域具有第一截面厚度，所述第一端面远离所述圆弧直角过渡的区域具有第二截面厚度，所述第一截面厚度大于所述第二截面厚度。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述刹车壳体包括：凸台结构，沿所述圆筒壳体的周向均布于所述圆筒壳体的外周面，并且每个所述凸台结构的长度方向与所述圆筒壳体的轴向相平行；槽体，沿所述圆筒壳体的径向开设于所述凸台结构，并且所述槽体的长度方向与所述圆筒壳体的轴向相平行。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述刹车壳体包括：凸台过渡结构，用于过渡所述凸台结构与所述圆筒壳体，以及所述凸台结构与所述第一端面之间的直角夹角。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述刹车壳体包括：第二端面外孔，沿所述圆筒壳体的轴向开设于所述第二端面的外表面，并位于所述第二端面的中心；以及第二端面内孔，沿所述圆筒壳体的轴向开设于所述第二端面外孔的底面，并联通至所述圆筒壳体的内部。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述刹车壳体包括：台阶结构，位于所述第二端面与所述圆筒壳体的外周面之间，用于形成所述第二端面与所述圆筒壳体的径向过渡；内沟槽，沿所述圆筒壳体的轴向，从所述第二端面内孔向所述圆筒壳体的内部延伸；以及外环槽，沿所述圆筒壳体的径向，开设于所述第二端面外孔的外周面。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述刹车壳体包括：异形孔，沿所述圆筒壳体的轴向开设于所述第二端面的外表面，并沿所述圆筒壳体的径向分布于所述第二端面外孔的外侧；台阶孔，沿所述圆筒壳体的轴向开设于所述异型孔的底部，并联通至所述圆筒壳体的内部；以及螺纹孔，沿所述圆筒壳体的轴向开设于所述第二端面的外表面，并沿所述圆筒壳体的径向分布于所述异形孔的外侧。

本发明还提供了一种tc4钛合金刹车壳体的加工方法，包括：夹持tc4钛合金圆筒壳体的外周面，车削加工所述圆筒壳体的两端，以形成第一端面和第二端面；沿所述圆筒壳体的轴向，从所述第二端面向所述圆筒壳体的内部镗孔，以形成第二端面外孔；从所述第二端面外孔的底面，向所述圆筒壳体的内部镗孔，以形成第二端面内孔；从所述圆筒壳体的所述第一端面铣削加工出所述第二端面内孔的内沟槽；在所述圆筒壳体的外周面均匀铣削加工出十五个凸台结构，在所述凸台结构的顶面向所述圆筒壳体的内部铣削加工出三个槽体，并且使每个所述凸台结构与所述三个槽体的长度方向都平行于所述圆筒壳体的轴向；加工所述第二端面与所述圆筒壳体外周面之间的台阶结构，并使所述台阶结构与所述第二端面之间的夹角为直角；在所述第二端面均匀加工出六个异型孔以及所述异型孔底部的两个台阶孔，并使每两个所述台阶孔的圆心之间的夹角为20°；在所述第二端面上加工出螺纹孔，在所述第二端面的外周面加工出外环槽；在所述第一端面均匀加工出第一通孔，并使所述第一通孔之间的角度为24°；以及加工出所述第一端面与所述圆筒外壳之间的圆弧直角过渡，在所述第一端面上均匀铣削加工出十五个梯形孔，并使每个所述梯形孔与所述第一端面之间均具有倒角；其中，所述凸台结构、所述异型孔、所述第一通孔以及所述梯形孔的均匀是指相对于所述圆筒壳体的周向，按设定的角度间隔设置。

基于上述技术方案，本发明实施例通过选用tc4钛合金材料，并合理设置圆筒外壳的孔、槽分布，能够满足刹车壳体的强度及散热性能设计的同时，使其具有较小的重量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所提供的tc4钛合金刹车壳体正视角度结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的tc4钛合金刹车壳体沿图1中a-a剖面线的剖视角度结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的tc4钛合金刹车壳体从第二端面角度的立体结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的tc4钛合金刹车壳体从第一端面角度的立体结构示意图；

附图标记：第一端面(1)、第二端面内孔(2)、第二端面外孔(3)、内沟槽(4)、第二端面(5)、凸台结构(6)、台阶结构(7)、螺纹孔(8)、异形孔(9)、台阶孔(10)、第一通孔(11)、凸台过渡结构(12)、槽体(13)、外环槽(14)、梯形飞边(15)、圆弧直角过渡(16)、梯形孔(17)。

具体实施方式

下面可以参照附图以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。

需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。

本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

下面结合附图1～2对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1～2所示，本发明实施例提供了一种tc4钛合金刹车壳体，包括：圆筒壳体，由tc4钛合金制成；第一端面1，位于所述圆筒壳体的一端，并沿所述圆筒壳体的径向从所述圆筒壳体的周面向外延伸；第二端面5，位于所述圆筒壳体远离所述第一端面1的一端，并沿所述圆筒壳体的径向从所述圆筒壳体的周面向内延伸。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述第一端面1开设有梯形孔17，所述梯形孔17较短的底边靠近于所述圆筒壳体，每两个所述梯形孔17在所述第一端面1分割出梯形飞边15，所述梯形飞边15较短的底边靠近于所述第一端面1的外缘。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，每个所述梯形飞边15靠近所述第一端面1外缘的区域开设有第一通孔11。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述第一端面1与所述圆筒壳体过渡的区域具有圆弧直角过渡16；其中所述第一端面靠近所述圆弧直角过渡16的区域具有第一截面厚度，所述第一端面1远离所述圆弧直角过渡16的区域具有第二截面厚度，所述第一截面厚度大于所述第二截面厚度。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述刹车壳体包括：凸台结构6，沿所述圆筒壳体的周向均布于所述圆筒壳体的外周面，并且每个所述凸台结构6的长度方向与所述圆筒壳体的轴向相平行；槽体13，沿所述圆筒壳体的径向开设于所述凸台结构6，并且所述槽体13的长度方向与所述圆筒壳体的轴向相平行。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述刹车壳体包括：凸台过渡结构12，用于过渡所述凸台结构6与所述圆筒壳体，以及所述凸台结构6与所述第一端面1之间的直角夹角。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述刹车壳体包括：第二端面外孔3，沿所述圆筒壳体的轴向开设于所述第二端面5的外表面，并位于所述第二端面2的中心；以及第二端面内孔2，沿所述圆筒壳体的轴向开设于所述第二端面外孔3的底面，并联通至所述圆筒壳体的内部。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述刹车壳体包括：台阶结构7，位于所述第二端面5与所述圆筒壳体的外周面之间，用于形成所述第二端面5与所述圆筒壳体的径向过渡；内沟槽4，沿所述圆筒壳体的轴向，从所述第二端面内孔2向所述圆筒壳体的内部延伸；以及外环槽14，沿所述圆筒壳体的径向，开设于所述第二端面外孔3的外周面。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述刹车壳体包括：异形孔9，沿所述圆筒壳体的轴向开设于所述第二端面5的外表面，并沿所述圆筒壳体的径向分布于所述第二端面外孔3的外侧；台阶孔10，沿所述圆筒壳体的轴向开设于所述异型孔9的底部，并联通至所述圆筒壳体的内部；以及螺纹孔8，沿所述圆筒壳体的轴向开设于所述第二端面5的外表面，并沿所述圆筒壳体的径向分布于所述异形孔9的外侧。

本发明还提供了一种tc4钛合金刹车壳体的加工方法，包括：夹持tc4钛合金圆筒壳体的外周面，车削加工所述圆筒壳体的两端，以形成第一端面1和第二端面5；沿所述圆筒壳体的轴向，从所述第二端面5向所述圆筒壳体的内部镗孔，以形成第二端面外孔3；从所述第二端面外孔3的底面，向所述圆筒壳体的内部镗孔，以形成第二端面内孔2；从所述圆筒壳体的所述第一端面1铣削加工出所述第二端面内孔2的内沟槽4；在所述圆筒壳体的外周面均匀铣削加工出十五个凸台结构6，在所述凸台结构6的顶面向所述圆筒壳体的内部铣削加工出三个槽体13，并且使每个所述凸台结构6与所述三个槽体13的长度方向都平行于所述圆筒壳体的轴向；加工所述第二端面5与所述圆筒壳体外周面之间的台阶结构7，并使所述台阶结构7与所述第二端面5之间的夹角为直角；在所述第二端面5均匀加工出六个异型孔9以及所述异型孔9底部的两个台阶孔10，并使每两个所述台阶孔10的圆心之间的夹角为20°；在所述第二端面5上加工出螺纹孔8，在所述第二端面5的外周面加工出外环槽14；在所述第一端面1均匀加工出第一通孔11，并使所述第一通孔11之间的角度为24°；以及加工出所述第一端面1与所述圆筒外壳之间的圆弧直角过渡16，在所述第一端面1上均匀铣削加工出十五个梯形孔17，并使每个所述梯形孔17与所述第一端面1之间均具有倒角；其中，所述凸台结构6、所述异型孔9、所述第一通孔11以及所述梯形孔17的均匀是指相对于所述圆筒壳体的周向，按设定的角度间隔设置。

本发明通过外伸的第一端面1，以及内嵌的第二端面2，分布对应安装飞机刹车组件中的转子部件以及摩擦盘部件。

具体而言，摩擦盘部件将沿所述圆筒外壳的轴向，布置于所述刹车壳体的外周面，并通过所述凸台结构6以及所述凸台结构6内的槽体13进行转矩的传递，通过所述第一端面1传递轴向的载荷。

此时，相对于所述圆筒外壳外凸的凸台结构6，以及相对于所述凸台结构6内凹的槽体13能够多角度地嵌合安装摩擦盘，使得摩擦盘受到的转矩能够直接传递至本发明所提供的刹车壳体。并且所述第一端面1所具有的圆弧直角过渡16将使轴向载荷的传递更加平稳，减少摩擦盘的晃动以及与刹车壳体的碰撞，而所述第一端面所具有的不同的截面厚度，也能在保证所述第一端面足够强度及刚度的前提下，尽可能地减少刹车壳体的重量。

而飞机刹车的转子部分将由所述第一端面1插入所述刹车外壳，并通过所述第二端面5进行安装，具有较小孔径的第二端面内孔2能够与转子部分的转轴形成转动副的配合关系，使刹车壳体与飞机刹车的转子部分始终保持共轴转动关系。而具有较大孔径的第二端面外孔3与第二端面内孔2则形成了与飞机刹车的转子部分轴环相配合的轴肩结构，能够传递所述转子部分的轴线载荷。

上述第一端面1与第二端面5的设置，使安装于所述转子部分的摩擦盘与安装于刹车壳体的摩擦盘之间始终相互平行转动，在非刹车状态下，未收到额外轴向力的情况下，不互相摩擦。

所述第二端面5还相应地开始有异性孔9、台阶孔10以及螺纹孔8，用于固定安装活塞组件，并在刹车状态下，通过所述活塞组件的伸长作用，穿过所述异性孔9和台阶孔10，作用于安装在所述刹车壳体上的摩擦盘，从而提供轴向的作用力，并在第一端面1的限位作用下，使得安装于所述转子部分的摩擦盘与安装于刹车壳体的摩擦盘之间处于相互摩擦的状态，使飞机刹车。

而所述外环槽14则可以与所述活塞组件相应的键形成配合，用以传递轴向的载荷。所述内沟槽4可以一定程度上承载所述飞机刹车的转子部件中的转轴，并防止其跳动。所述台阶结构7用以过渡所述圆筒外壳与所述第二端面5，用以加强所述刹车壳体的强度，并减少第二端面在加工过程中的应力集中。所述第一通孔11用以进一步将摩擦盘固定于所述第一端面1，并在所述凸台结构6和所述槽体13的共同作用下，传递摩擦盘所受到的转矩。在所述凸台结构6的外缘加工出凸台过渡结构12，进一步减少凸台结构6的加工应力，并使所述凸台结构6具有更高的刚度水平。

为了减少重量，并保持刹车壳体的强度与刚度符合要求，所述第一端面1被相应地设置为具有多个梯形孔17，并在每两个梯形孔17之间保留梯形飞边15，以承受摩擦盘所受到的轴向力。

上述轴向、径向与周向均相对于所述刹车壳体而言，所述飞机刹车的转子部件的轴线、径向与周向与之代表相同的方向。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

在本发明的描述中如果使用了术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，那么上述术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备、机构、部件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。