适用于空间飞行器的弱刚性薄壁环框整体加工制造方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于空间飞行器的弱刚性薄壁环框制造方法，其制造工艺步骤为：(1)粗加工出表面；(2)无损探伤；(3)半精加工零件轮廓形状；(4)去应力时效稳定化处理；(5)半精加工零件结构特征；(6)去应力时效稳定化处理；(7)精车或精铣最终加工所用的基准平面；(8)去应力时效稳定化处理；(9)精加工所有最终结构特征等制造工艺步骤组成。其中(5)、(6)工序可循环2～3次。本发明专利技术方法能实现3m级及以上尺寸弱刚性大径宽比薄壁环框的整体加工制造，尤其适用于较大轮廓尺寸、较高形位尺寸精度要求指标条件下复杂结构飞行器环框零件制造及精度保证。保证。保证。

【技术实现步骤摘要】
适用于空间飞行器的弱刚性薄壁环框整体加工制造方法


[0001]本专利技术涉及空间飞行器结构产品制造领域，具体地，涉及一种适用于空间飞行器的弱刚性薄壁环框整体加工制造方法。

技术介绍

[0002]我国探月工程嫦娥五号探测器，完成月面着陆及自主采样返回任务。探测器包括轨道器、返回器、着陆器、上升器组成；其中，轨道器包括推进舱、支撑舱、对接舱。
[0003]推进舱、支撑舱是轨道器的主要部段，承担结构力学承载及设备安装等功能。其前/后端框不仅需要一定的结构强度，而且对各对接接口的形位尺寸提出了较高精度要求，主要指标：对接面平面度≯0.5mm，18组孔位置度≯Φ0.2mm。环框为锻环整体机加工而成，直径超过3.2m，截面轮廓不超过60mm
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60mm，径宽比超过50，最小壁厚2mm，整件重量不超过30kg，为弱刚性薄壁环框。
[0004]传统的制造方法采用钣金环框弯曲成形、再铆接装配成整环框的方式来实现，存在着一些问题，如对接平面、对接孔最终状态下尺寸及位置精度难以保证，其中最主要的原因就在于铆接装配后因装配应力导致变形大，难以满足高精度要求时产品指标。据文献报道一些卫星承力筒或承载平台采用了环框或矩形框整体加工形式，但其轮廓尺寸一般不超过2.5m，且精度相对较低。而国外针对此类弱刚性薄壁环框整体加工制造，因技术保密等原因，相关报道很少。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于空间飞行器的弱刚性薄壁环框整体加工制造方法。
[0006]根据本专利技术提供的一种空间飞行器弱刚性薄壁整体环框制造方法，包括如下步骤：
[0007]粗加工步骤：对铝锻环坯料粗加工出原材料毛坯表面；
[0008]无损检测步骤：对材料毛坯进行检验探伤，验证材料有无缺陷，若判断结果是有缺陷，则不对材料毛坯操作，若判断结果是无缺陷，则作为零件半成品进入半精加工步骤；
[0009]半精加工轮廓步骤：对零件半成品进行轮廓形状半加工，并进行去应力时效稳定化处理；
[0010]半精加工结构特征步骤：对零件半成品进行结构特征半加工，并进行去应力时效稳定化处理；
[0011]精加工基准平面步骤：对零件半成品进行基准平面精加工，并进行去应力时效稳定化处理；
[0012]精加工结构特征步骤：对零件半成品进行结构特征精加工，并进行去应力时效稳定化处理形成零件成品；
[0013]检验步骤：对精加工的零件成品进行检验。
[0014]优选地，半精加工轮廓步骤中对零件半成品进行轮廓形状半加工后形成的最大外包络并预留至少5～7mm单边的状态。
[0015]优选地，半精加工结构特征步骤中对零件半成品进行结构特征半加工后单边余量3～5mm。
[0016]优选地，对零件半成品进行结构特征精加工的切削量≯0.1mm/次。
[0017]优选地，对半精加工轮廓步骤、半精加工结构特征步骤循环若干次。
[0018]优选地，在加工制造过程中，具有较高形位尺寸精度要求的结构特征，工序设置在精加工结构特征步骤中。
[0019]优选地，在制造过程中，穿插设置若干次去应力时效稳定化处理工序，包括人工时效和自然时效，其中精加工阶段不采用人工时效。
[0020]优选地，精加工基准平面步骤、精加工结构特征步骤中的去应力时效稳定化处理是采用热处理设备对零件半成品进行自然时效一定时间，促进材料内应力或加工应力释放的过程。
[0021]优选地，半精加工轮廓步骤、半精加工结构特征步骤中的去应力时效稳定化处理是采用热处理设备对零件半成品进行人工时效一定时间，促进材料内应力或加工应力释放的过程。
[0022]优选地，粗加工步骤、半精加工轮廓步骤、半精加工结构特征步骤、精加工基准平面步骤中采用车削或者铣削方式对零件半成品进行加工；
[0023]精加工结构特征步骤中采用铣削方法加工结构特征。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0025](1)本专利技术方法采用整体大型锻环材料，通过分阶段去除材料毛坯工艺余量，客观上增加了应力释放次数，延长加工过程应力释放时间，提高了应力释放效果，降低了加工变形对接口最终形位尺寸精度的影响，有效提高产品质量。
[0026](2)本专利技术在粗加工阶段采用大切削量，以尽快释放应力，并提高加工效率；而在精加工阶段采用小切削量，降低加工应力，保证最终精度。通过精准分配加工量，降低了变形影响，从而降低了零件加工的难度和加工成本，缩减了零件加工周期。
[0027](3)本专利技术在粗加工、半精加工、精加工等确定了相关余量及其加工切削量，兼顾了加工余量及变形的匹配关系，可避免前道工序加工过度、余量偏少导致后续工序中变形后因余量不足无法加工的问题，尤其适用于弱刚性薄壁复杂结构高精度框类零件的制造。
附图说明
[0028]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0029]图1为适用于空间飞行器的弱刚性薄壁整体环框制造方法主要流程图；
[0030]图2为本专利技术制造方法工艺流程图；
[0031]图3为本专利技术零件轮廓截面示意图；
[0032]图4为本专利技术车削加工示意图；
[0033]图5为本专利技术铣削加工示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0035]如图1至图5所示，根据本专利技术提供的一种空间飞行器弱刚性薄壁整体环框制造方法，包括粗加工出表面、无损探伤、半精加工零件轮廓形状、去应力时效稳定化处理、半精加工零件结构特征、去应力时效稳定化处理、精车或精铣最终加工所用的基准平面、去应力时效稳定化处理、精加工所有最终结构特征等制造工艺步骤组成。粗加工出表面，是采用车削或铣削方法加工出原材料毛坯表面，为后续无损探伤提供平面；无损检测，是在加工开始前，采用超声波或射线检验等方式，对材料毛坯进行检验探伤，验证材料有无缺陷，要求对材料100％检测覆盖；半精加工零件轮廓，是采用车削或铣削方法加工出最终零件所形成的最大外包络并预留至少5～7mm单边的状态，一般采用大切削量(1～1.5mm/次)去除余量；去应力时效稳定化处理，是采用热处理设备对零件半成品进行人工时效，或自然时效一定时间(一般为7～10天)，促进材料内应力或加工应力释放的过程，具体依据零件去应力时效后变形情况而定；半精加工零件结构特征，是采用车削或铣削方法加工零件局部各处面、孔等特征的过程，切削量0.5～1.0mm/次，期间可以穿插实施去应力时效稳定化处理，结束后一般单边余量3～5mm；精车或精铣最终加工所用的基准平面，是采用车削或铣削方法加工零件上的面、孔等可用作下道精加工所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间飞行器弱刚性薄壁整体环框制造方法，其特征在于，包括如下步骤：粗加工步骤：对铝锻环坯料粗加工出原材料毛坯表面；无损检测步骤：对材料毛坯进行检验探伤，验证材料有无缺陷，若判断结果是有缺陷，则不对材料毛坯操作，若判断结果是无缺陷，则作为零件半成品进入半精加工步骤；半精加工轮廓步骤：对零件半成品进行轮廓形状半加工，并进行去应力时效稳定化处理；半精加工结构特征步骤：对零件半成品进行结构特征半加工，并进行去应力时效稳定化处理；精加工基准平面步骤：对零件半成品进行基准平面精加工，并进行去应力时效稳定化处理；精加工结构特征步骤：对零件半成品进行结构特征精加工，并进行去应力时效稳定化处理，形成零件成品；检验步骤：对精加工的零件成品进行检验。2.根据权利要求1所述的空间飞行器弱刚性薄壁整体环框制造方法，其特征在于，半精加工轮廓步骤中对零件半成品进行轮廓形状半加工后形成的最大外包络并预留至少5～7mm单边的状态。3.根据权利要求1所述的空间飞行器弱刚性薄壁整体环框制造方法，其特征在于，半精加工结构特征步骤中对零件半成品进行结构特征半加工后单边余量3～5mm。4.根据权利要求1所述的空间飞行器弱刚性薄壁整体环框制造方法，其特征在于，对零件半成品进行结构特征精加工的切削量≯0.1mm/次。5.根据权利要求1所述的空间飞行器...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宏华，周井文，叶顺坚，袁杏，冯苏乐，崔国平，王业伟，
申请(专利权)人：上海航天精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：