一种5m贮箱整体箱底构件形性调控工装设计及使用方法技术

本申请涉及航天用大型贮箱整体化制造领域，具体公开了一种5m贮箱整体箱底构件形性调控工装设计及使用方法。外轮廓呈圆形的形性调控工装为用于承载贮箱箱底产品的平台；形性调控工装与贮箱箱底产品的接触面上设置有环形导向结构，环形导向结构的远离接触面的一侧设置有多个导向凸台，导向凸台的根部与环形导向结构的侧壁平滑连接，在热处理前，贮箱箱底产品的开口与导向凸台的顶部配合，在热处理后，贮箱箱底产品的开口与环形导向结构配合。通过箱底加热和冷却过程分析，充分考虑大型箱底受力承载面及装卸模过程，改善了大型箱底形性变形大，加工裕度不足的现状，为箱底高精度控制奠定基础。奠定基础。奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种5m贮箱整体箱底构件形性调控工装设计及使用方法


[0001]本申请涉及航天用大型贮箱整体化制造的
，特别是一种5m贮箱整体箱底构件形性调控工装设计及使用方法。

技术介绍

[0002]大型贮箱整体箱底构件旋压后状态为Φ4992mm
×
1720mm
×
55mm，重量约为4.2T，其几何状态图1所示。大型贮箱整体箱底构件旋压后需进行热处理，国内精密热处理工艺在炉温均匀性控制及热处理变形控制方面相比欧美等发达国家有较大差距，以致产品的寿命低、可靠性、安全性差，只能大量生产中低端产品，国内炉型尺寸限制、加热时炉温均匀性低、冷却时冷速不均、变形严重超差等问题，使得国内不能整体成形，无法实现箱底精确、高效制造，难以满足箭体轻量化、高承载能力和高可靠性要求，针对椭球底构件结构特点，国内目前缺乏处理此类工件的专用旋压后形性协同调控的有效方法。椭球底构件形性调控核心技术被国外企业垄断，许多高端装备或关键零部件仍依赖进口。综上所述，为满足工件旋压后形性协调要求，对大型贮箱整体箱底构件热处理变形提出了更高要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对大型贮箱整体箱底构件在热处理过程中受到冷热极端工况，呈现的翘曲、形位尺寸差等问题，提出一种大型贮箱整体箱底构件形性调控工装设计及使用方法，通过箱底加热和冷却过程分析，热膨胀系数核算，充分考虑大型箱底受力承载面及装卸模过程，改善了大型箱底形性变形大，加工裕度不足的现状，为箱底高精度控制奠定基础。
[0004]第一方面，提供了一种形性调控工装，所述形性调控工装为用于承载贮箱箱底产品的平台，所述形性调控工装的外轮廓呈圆形，所述贮箱箱底产品的开口直径大于或等于4米；
[0005]所述形性调控工装与所述贮箱箱底产品的接触面上设置有环形导向结构，所述环形导向结构的远离所述接触面的一侧设置有多个导向凸台，所述多个导向凸台轴向均布设置，所述导向凸台的根部与所述环形导向结构的侧壁平滑连接，在热处理前，所述贮箱箱底产品的开口与所述导向凸台的顶部配合，在热处理过程中，所述贮箱箱底产品的开口由所述导向凸台移向所述环形导向结构，在热处理后，所述贮箱箱底产品的开口与所述环形导向结构配合。
[0006]与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：
[0007]本专利技术针对大型贮箱整体箱底构件在热处理过程中受到冷热极端工况，呈现的翘曲、形位尺寸差等问题，提出一种大型贮箱整体箱底构件形性调控工装设计，通过热膨胀系数核算，充分考虑大型箱底受力承载面及装卸模过程，改善了大型箱底形性变形大，加工裕度不足的现状，为箱底高精度控制奠定基础。
[0008]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述接触面的厚度大于或等于40mm，所述接触面的宽度为75
‑
90mm。
[0009]接触面可以按照铝合金固溶温度及热膨胀系数设置。接触面的宽度可以为 75
‑
90mm，确保箱底在膨胀过程中不会脱落形性调控工装，同时有效减轻重量。
[0010]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述环形导向结构的高度为45～65mm，所述环形导向结构的宽度为38～42mm。
[0011]环形导向结构可以用于实现全型面导向功能，保留直壁型面预留返修余量。
[0012]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述导向凸台的宽度为 200
‑
300mm，所述导向凸台的侧壁的倾斜角度为25～30
°
，所述导向凸台的高度为70
‑
90mm。
[0013]导向凸台设置合理，可以使贮箱箱底产品的开口与导向凸台的顶部配合合理，且有利于在热处理过程中使贮箱箱底产品的开口平滑移动至环形导向结构。
[0014]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述根部的倾斜角度为 10～12
°
，所述根部的高度为35
‑
40mm。
[0015]导向凸台根部设置合理，可以使贮箱箱底产品的开口与导向凸台的顶部配合合理，且有利于在热处理过程中使贮箱箱底产品的开口平滑移动至环形导向结构。
[0016]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述形性调控工装包括4 个分瓣结构，每个分瓣结构对应圆形外轮廓的90
°
弧长，每个分瓣结构包括3 根主筋和3根辅筋，所述主筋沿所述形性调控工装的径向延伸，所述主筋上设置有增强小筋，所述3根辅筋中的第一辅筋用于形成所述形性调控工装的减重孔，所述3根辅筋中的第二辅筋和第三辅筋依次连接在所述3根主筋之间。
[0017]形性调控工装呈型架状，有利于调控形性调控工装在热处理过程中的热膨胀程度，且有利于减小形性调控工装的重量。
[0018]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述减重孔的直径为 1900mm。
[0019]达到增加强度和减轻重量的目的还可以防止中心应力集中，同时配合喷淋淬火下喷头间隙，避免遮挡水雾，影响冷却速度。
[0020]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述形性调控工装的材料为耐热球墨铸铁RQTSi4Mo。
[0021]该材料弹性模量大，散热好，消震性好，能承受较大的冲击载荷，冷热交替过程中不易变形并且耐有机物和碱的腐蚀性能好。
[0022]第二方面，提供了一种热处理方法，所述方法应用于如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的形性调控工装，所述方法包括：
[0023]将所述贮箱箱底产品设置于所述形性调控工装，并放入热处理设备；
[0024]热处理完成后将所述贮箱箱底产品放置于支撑块，所述支撑块插入所述接触面上的支撑槽内；
[0025]通过撬杠将所述贮箱箱底产品和所述形性调控工装分离。
[0026]本专利技术针对大型贮箱整体箱底构件在热处理过程中受到冷热极端工况，呈现的翘曲、形位尺寸差等问题，提出一种大型贮箱整体箱底构件形性调控工装使用方法，通过热膨胀系数核算，充分考虑大型箱底受力承载面及装卸模过程，改善了大型箱底形性变形大，加工裕度不足的现状，为箱底高精度控制奠定基础。
[0027]结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述热处理方法的保温温度为535℃
±
5℃，保温时间为150min
‑
200min，冷却方式为水冷；时效处理方式为到温装炉或随炉升
温，时效保温温度为165℃
±
5℃，时效保温时间：20h，时效冷却方式为空冷。
附图说明
[0028]图1为5米级整体箱底结构示意图。
[0029]图2为3.35米级整体箱底淬火工装的示意图。
[0030]图3为5米级大型贮箱整体箱底构件用形性调控工装俯视图。
[0031]图4为5米级大型贮箱整体箱底构件用形性调控工装轴测图。
[0032]图5为5米级大型贮箱整体箱底构件用形性调控工装分瓣结构图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形性调控工装，其特征在于，所述形性调控工装为用于承载贮箱箱底产品的平台，所述形性调控工装的外轮廓呈圆形，所述贮箱箱底产品的开口直径大于或等于4米；所述形性调控工装与所述贮箱箱底产品的接触面上设置有环形导向结构，所述环形导向结构的远离所述接触面的一侧设置有多个导向凸台，所述多个导向凸台轴向均布设置，所述导向凸台的根部与所述环形导向结构的侧壁平滑连接，在热处理前，所述贮箱箱底产品的开口与所述导向凸台的顶部配合，在热处理过程中，所述贮箱箱底产品的开口由所述导向凸台移向所述环形导向结构，在热处理后，所述贮箱箱底产品的开口与所述环形导向结构配合。2.根据权利要求1所述的形性调控工装，其特征在于，所述接触面的厚度大于或等于40mm，所述接触面的宽度为75
‑
90mm。3.根据权利要求1所述的形性调控工装，其特征在于，所述环形导向结构的高度为45～65mm，所述环形导向结构的宽度为38～42mm。4.根据权利要求1所述的形性调控工装，其特征在于，所述导向凸台的宽度为200
‑
300mm，所述导向凸台的侧壁的倾斜角度为25～30
°
，所述导向凸台的高度为70
‑
90mm。5.根据权利要求1所述的形性调控工装，其特征在于，所述根部的倾斜角度为10～12
°
，所述根部的高度为35
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继光，王贺，周世杰，马彦东，陈乐乐，胡德友，李洪飞，杨国平，王淑青，关正坤，孟旭，王朔，王今朝，党伟伟，王妍琴，
申请(专利权)人：首都航天机械有限公司，
类型：发明
国别省市：