一种燃料贮箱表面塑料支座粘接加压工装和方法技术

本技术属于功能复合材料领域，具体涉及一种燃料贮箱表面塑料支座粘接加压工装和方法。针对在贮箱表面粘接塑料支座的高精度要求，通过对粘接面进行表面处理，研制专用限位工装，研究并控制胶黏剂固化途径，实现大尺寸低温燃料贮箱表面塑料支座粘接过程中的限位，进而实现塑料支座高精度粘接。该技术可以有效提升大尺寸低温燃料贮箱表面塑料支座的粘接位置精度，避免因支座粘接位置偏移导致安装零组件时存在锉修安装的质量隐患，降低使用风险。本发明专利技术可以直接应用于新一代运载火箭大尺寸贮箱绝热结构生产，能够有效提高贮箱塑料支座粘接过程的生产效率和质量一致性。过程的生产效率和质量一致性。过程的生产效率和质量一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料贮箱表面塑料支座粘接加压工装和方法


[0001]本专利技术涉及一种燃料贮箱表面塑料支座粘接加压工装和方法，属于低温绝热材料及其成型工艺


技术介绍

[0002]为了满足未来空间站建设、载人航天任务的需求，我国开展了新一代运载火箭的研制工作，运载火箭箭体芯级直径≥5m，总长度为50m～100m，作为其中重要组成部分，低温推进剂贮箱为大型薄壁金属贮箱，其结构为两个箱底和一个筒段，箱底为球冠面，筒段为圆柱面。
[0003]为支撑和固定火箭管路以及电缆，同时防止产生热桥效应，大尺寸低温燃料贮箱表面需要粘接塑料支座，且对支座粘接在贮箱表面的定位精度要求较高。塑料支座主要粘接在金属贮箱的箱底和筒段外表面，且粘接位置附近常有局部不规则形变。
[0004]传统的塑料支座粘接方式为将金属粘接面打磨后涂表面处理剂，后涂刷低温胶黏剂加压粘接。主要操作过程包括支座喷砂—金属表面处理—安装加压工装—待粘接面涂胶及晾置—支座粘接加压—胶粘剂加温固化—支座探伤。工艺流程见图1。
[0005]箱体粘接支座使用的工装结构如图2所示。由卡带、横梁、加压组件组成，卡带固定在贮箱金属壁板外侧，横梁通过刚性紧固件固定在卡带上，加压组件固定在横梁上，通过螺杆或螺钉加压支座。
[0006]支座粘接时，首先将卡带锁紧固定在箱体表面，再将横梁两端分别固定在两卡带上安装横梁的凸起部位。此时横梁平行于箱体圆柱段轴线，将加压组件固定在横梁上。同一横梁上安装多个加压组件，在前底和圆柱段支座上装配加压块，将支座与箱体待粘接面贴合后调整加压组件的位置，用螺杆或螺钉对加压块与支座施加接触压力，进行加压粘接。
[0007]这种粘接方式对塑料支座无有效限位，且胶黏剂固化过程中易因蠕变导致塑料支座粘接位置偏移。对产生粘接位置偏移的支座，由于其用于安装配套零组件的螺纹孔位置产生偏移，故带来配套零件锉修安装的质量隐患，存在使用风险，对贮箱塑料支座粘接过程的生产效率和质量一致性造成不利影响。

技术实现思路

[0008]本专利技术所解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种燃料贮箱表面塑料支座粘接加压工装和方法，提供大尺寸贮箱塑料支座粘接过程中的有效限位，实现大尺寸低温燃料贮箱表面塑料支座的高精度粘接。
[0009]本专利技术的技术方案是：一种燃料贮箱表面塑料支座粘接加压工装，该加压工装包括卡带、横梁、加压组件、加压螺杆、旋进螺母、加压螺杆锁紧机构、加压螺杆摆动机构、弹簧连接机构，转接块、加压块；
[0010]卡带固定在贮箱金属壁板外侧，横梁通过刚性紧固件固定在卡带上，加压组件固定在横梁上，通过加压螺杆锁紧机构在加压组件上固定加压螺杆，加压螺杆依次穿过加压
螺杆锁紧机构、加压螺杆摆动机构、固定在燃料贮箱表面横梁上的加压组件的通孔和旋进螺母，加压螺杆末端连接弹簧连接机构一端，弹簧连接机构另一端与转接块连接，转接块与加压块一侧接触，加压块的另一侧与塑料支座接触；加压螺杆锁紧机构，用于将加压螺杆轴向的位置锁死；加压螺杆摆动机构，为螺杆提供一定的摆动量，使得贮箱任意位置螺杆的加压方向均可完全垂直塑料支座胶接表面；
[0011]加压螺杆在旋进螺母的带动下，将压紧力传递至弹簧连接机构，弹簧连接机构将压紧力传递至转接块，转接块再将压紧力传递至加压块，加压块将压紧力传递至塑料支座表面，同时加压螺杆轴向位置锁死后为加压块提供机械限位。
[0012]优选地，所述加压块上安装限位螺钉固定塑料支座与加压块的相对位置，实现对塑料支座的工装机械限位。
[0013]优选地，所述加压螺杆锁紧机构包括弹性套管、第一锁紧卡箍与第一旋钮；
[0014]弹性套管包裹加压螺杆，第一锁紧卡箍箍在弹性套管外，第一锁紧卡箍上有旋钮安装孔；第一旋钮通过安装在第一锁紧卡箍上并旋紧，起固定第一锁紧卡箍的作用，进而使弹性套管与加压螺杆表面贴紧，实现加压螺杆的轴向锁死。
[0015]优选地，所述弹簧连接机构包括连接件、两个独立的弹簧联轴器，连接件包括一块平板，平板一侧设有一个连接柱，用于与加压螺杆对接，另一侧设有两个连接柱，分别连接两个独立的弹簧联轴器，两个独立的弹簧联轴器的另一端，与转接块连接。
[0016]优选地，所述加压螺杆摆动机构为球面对接结构，包括球型轴、第二锁紧卡箍与第二旋钮；
[0017]球型轴与加压螺杆连接，使加压螺杆可绕轴转动；第二锁紧卡箍箍在球型轴外，第二锁紧卡箍上有旋钮安装孔，第二旋钮通过安装在第二锁紧卡箍上并旋紧，起固定锁紧卡箍的作用，进而锁紧球型轴，实现与球型轴连接的加压螺杆的周向锁死。
[0018]优选地，所述转接块的尺寸大于加压块。
[0019]优选地，所述转接块和加压块表面分别预制摩擦面，在压紧力作用下，摩擦面相互作用，以实现对加压块的机械限位。
[0020]本专利技术提供的另一个技术方案是：一种低温燃料贮箱表面塑料支座粘接方法，该方法包括如下步骤：
[0021]S1a、将低温燃料贮箱吊放于旋转装置上，低温燃料贮箱可受控转动；
[0022]S2a、使用表面处理剂，对低温燃料贮箱的粘接面进行表面处理；
[0023]S3a、使用胶黏剂，对低温燃料贮箱与塑料支座的粘接面进行涂胶，涂胶后将塑料支座加压粘接在贮箱金属壁板上；
[0024]S4a、室温晾置20h～120h；
[0025]S5a、自然升温至第一预设温度38
°
～42
°
；
[0026]S6a、以20℃/h的速率升温，升温至第二预设温度50
°
～90
°
；
[0027]S7a、在第二预设温度上保持预设的一段时间，所述一段时间在2h
+10min
～10h
+10min
之内；
[0028]S8a、自然降温至室温。
[0029]S9a、拆除加压装置。
[0030]本专利技术提供的另一个技术方案是：一种低温燃料贮箱表面塑料支座粘接方法，其
特征在于包括如下步骤：
[0031]S1b、将低温燃料贮箱吊放于旋转装置上，低温燃料贮箱可受控转动；
[0032]S2b、使用表面处理剂，对低温燃料贮箱的粘接面进行表面处理；
[0033]S3b、使用胶黏剂，对低温燃料贮箱与塑料支座的粘接面进行涂胶,涂胶后将塑料支座加压粘接在贮箱金属壁板上；
[0034]S4b、室温晾置40h～240h；
[0035]S5b、拆除加压装置；
[0036]S6b、自然升温至第一预设温度38
°
～42
°
；
[0037]S7b、以20℃/h的速率升温，升温至第二预设温度50
°
～90
°
；
[0038]S8b、在第二预设温度上保持第二预设时间段，所述第二预设时间段在2h
+10min
～10h
+10min
之内；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料贮箱表面塑料支座粘接加压工装，其特征在于包括卡带(10)、横梁(11)、加压组件(12)、加压螺杆(1)、旋进螺母(4)、加压螺杆锁紧机构(2)、加压螺杆摆动机构(3)、弹簧连接机构(5)，转接块(6)、加压块(8)；卡带固定在贮箱金属壁板外侧，横梁通过刚性紧固件固定在卡带上，加压组件固定在横梁上，通过加压螺杆锁紧机构在加压组件上固定加压螺杆，加压螺杆依次穿过加压螺杆锁紧机构、加压螺杆摆动机构、固定在燃料贮箱表面横梁上的加压组件的通孔和旋进螺母，加压螺杆末端连接弹簧连接机构一端，弹簧连接机构另一端与转接块连接，转接块与加压块一侧接触，加压块的另一侧与塑料支座接触；加压螺杆锁紧机构，用于将加压螺杆轴向的位置锁死；加压螺杆摆动机构，为螺杆提供一定的摆动量，使得贮箱任意位置螺杆的加压方向均可完全垂直塑料支座胶接表面；加压螺杆在旋进螺母的带动下，将压紧力传递至弹簧连接机构，弹簧连接机构将压紧力传递至转接块，转接块再将压紧力传递至加压块，加压块将压紧力传递至塑料支座表面，同时加压螺杆轴向位置锁死后为加压块提供机械限位。2.根据权利要求1所述的一种燃料贮箱表面塑料支座粘接加压工装，其特征在于所述加压块上安装限位螺钉固定塑料支座与加压块的相对位置，实现对塑料支座的工装机械限位。3.根据权利要求1所述的一种低温燃料贮箱表面塑料支座粘接工装，其特征在于所述加压螺杆锁紧机构包括弹性套管、第一锁紧卡箍与第一旋钮；弹性套管包裹加压螺杆，第一锁紧卡箍箍在弹性套管外，第一锁紧卡箍上有旋钮安装孔；第一旋钮通过安装在第一锁紧卡箍上并旋紧，起固定第一锁紧卡箍的作用，进而使弹性套管与加压螺杆表面贴紧，实现加压螺杆的轴向锁死。4.根据权利要求1所述的一种低温燃料贮箱表面塑料支座粘接工装，其特征在于所述弹簧连接机构包括连接件、两个独立的弹簧联轴器，连接件包括一块平板，平板一侧设有一个连接柱，用于与加压螺杆对接，另一侧设有两个连接柱，分别连接两个独立的弹簧联轴器，两个独立的弹簧联轴器的另一端，与转接块连接。5.根据权利要求1所述的一种低温燃料贮箱表面塑料支座粘接工装，其特征在于所述加压螺杆摆动机构为球面对接结构，包括球型轴、第二锁紧卡箍与第二旋钮；球型轴与加压螺杆连接，使加压螺杆可绕轴转动；第二锁紧卡箍箍在球型轴外，第二锁紧卡箍上有旋钮安装孔，第二旋钮通过安装在第二锁紧卡箍上并旋紧，起固定锁紧卡箍的作用，进而锁紧球型轴，实现与球型轴连接的加压螺杆的周向锁死。6.根据权利要求1所述的一种低温燃料贮箱表面塑料支座粘接工装，其特征在于所述转接块的尺寸大于加压块。7.根据权利要求1所述的一种低温燃料贮箱表面塑料支座粘接工装，其特征在于所述转接块和加压块表面分别预制摩擦面(7)，在压紧力作用下，摩擦面相互作用，以实现对加压块的机械限位。8.一种低温燃料贮箱表面塑料支座粘接方法，其特征在于包括如下步骤：S1a、将低温燃料贮箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕冲，王利柱，吴天泽，申雄刚，许小强，王方颉，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，
类型：发明
国别省市：