卫星用金属嵌入件轻量化设计及嵌入方法技术

本发明专利技术涉及卫星嵌入件的技术领域，具体而言，涉及卫星用金属嵌入件轻量化设计及嵌入方法，夹层板结构钻孔：通过机械加工方式，获得嵌入件外径孔；嵌入件定位：将嵌入件逐个安装入钻制好的夹层板孔位置中，并使用定位样板和螺丝固定连接件，保证嵌入件的空间位置和轴心垂直夹层板面；调胶：调制填充胶、封边胶为糊状，调整好的糊状填充胶具有缓慢的流动性，在填入金属连接件和蜂窝孔之间后，能够充满蜂窝格子和金属件空隙位置；灌注：通过定位样板孔和嵌入件减重孔，旨在解决现有技术中目前卫星结构中多采用铝合金金属块状或回转体等结构形式嵌入件，并使用填充胶J

【技术实现步骤摘要】
卫星用金属嵌入件轻量化设计及嵌入方法


[0001]本专利技术专利涉及卫星嵌入件的
，具体而言，涉及卫星用金属嵌入件轻量化设计及嵌入方法。

技术介绍

[0002]新型卫星对结构的承载能力要求越来越高，对于结构重量限制也越来越苛刻，航天设计人员在不断地努力对卫星结构和零部件进行减重，以不断地提高运载火箭的有效商业载荷。常见的铝合金蜂窝夹层板/天线安装的嵌入件重量大，填充胶密度大，迫切需要提供新型结构形式的嵌入件和低密度填充胶以满足大承载轻量化的需求。
[0003]公开号为CN109128162A的中国专利公开了一种嵌入预制件的金属工件加工方法。该方法包括以下步骤：首先设计工件的模型，并设计合适的内部管道；然后将模型划分为预制件区和打印区，并采用传统工艺制备预制件；采用3D打印加工目标前打印区，嵌入预制件后继续加工后打印区；最后通过机械加工和表面处理得到具有复杂内部管道和/或复杂局部区域的工件。本专利技术采用传统加工技术提前预置内部管道，避免了内部管道的堵塞、开裂等问题；并且通过预制件的方式采用传统加工技术制备模具的局部复杂区域，在保证模具制造精度的同时还优化了局部区域的性能；此外本专利技术的3D打印方法范围广泛，具有良好的适应性；并通过分区制造可有效降低制造成本，提高生产效率。
[0004]公开号为CN102834220A的中国专利公开了一种通过模锻板材(1)和在所述板材之间扩散连接制作金属嵌入件，以保护复合材料制成的航空机器压气机叶片前缘或后缘的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：通过模锻来首先使板材成形，目的是使所述板材近似于所述嵌入件的吸力面(1E)和压力面(1I)的形状；制作芯(3)，其形状与将要制造的金属嵌入件的内部腔室相似，所述芯的其中一个面类似于嵌入件的吸力面内部形状，另一个面类似于嵌入件的压力面的内部形状；将所述板材置于所述芯的周围并紧固组件；应用真空，通过连接来密封组件；通过热等静压来连接组件；切割组件以便提取芯(3)，并分离嵌入件；通过最后机械加工来制成嵌入件的外部轮廓。
[0005]目前卫星结构中多采用铝合金金属块状或回转体等结构形式嵌入件，并使用填充胶J
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47D等固定嵌入件，导致蜂窝夹层板或天线质量相对偏大。本专利技术通过去除无效用金属部分减少嵌入件的直径尺寸，降低连接螺纹外侧金属壁厚度、降低法兰厚度和面积、增加法兰上钻孔等，使嵌入件的结构体积变小，并使用酚醛树脂和空心微珠混合的填充胶填充嵌入件体积减少的空间，固定嵌入件，能够极大地降低嵌入件和填料总重量。结构优化后的嵌入件，相比原有回转体柱状嵌入件能有效地减重10％到30％，相比于通用金属块状嵌入件能减重50～70％。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供卫星用金属嵌入件轻量化设计及嵌入方法，旨在解决现有技术中目前卫星结构中多采用铝合金金属块状或回转体等结构形式嵌入件，并使用填充胶
J
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47D等固定嵌入件，导致蜂窝夹层板或天线质量相对偏大的问题。
[0007]本专利技术是这样实现的卫星用金属嵌入件轻量化设计及嵌入方法，其特征在于，有以下步骤：
[0008]S1.夹层板结构钻孔：通过机械加工方式，获得嵌入件外径孔；
[0009]S2.嵌入件定位：将嵌入件逐个安装入钻制好的夹层板孔位置中，并使用定位样板和螺丝固定连接件，保证嵌入件的空间位置和轴心垂直夹层板面；
[0010]S3.调胶：调制填充胶、封边胶为糊状，调整好的糊状填充胶具有缓慢的流动性，在填入金属连接件和蜂窝孔之间后，能够充满蜂窝格子和金属件空隙位置；
[0011]S4.灌注：通过定位样板孔和嵌入件减重孔，灌注胶进入嵌入件两法兰和蜂窝格之间位置，待填充胶硬化完成后，取下定位样板。
[0012]还包括以下步骤：
[0013]S5.封边：使用糊状封边胶调制为塑性，室温不发生流淌和变形,沿着夹层板边缘进行密封；
[0014]S6.固化：胶体硬化后继续防止固化，或加温加速固化；
[0015]S7.清理：取下定位样板，清理溢胶和修理未填充充分蜂窝孔等。
[0016]所述嵌入件包括盲孔嵌入件和通孔嵌入件。
[0017]所述嵌入件两端固接有法兰，所述法兰上开设有多个减重孔8。
[0018]所述法兰侧边设有多个切边，所述切边为直边。
[0019]所述嵌入件中部设有钢丝螺套。
[0020]所述S1包括以下步骤：
[0021]S101.在满足拉脱力要求情况下，减少连接螺纹柱状区域壁厚度；
[0022]S102.降低嵌入件两端法兰厚度，并由轴心向法兰边缘逐渐减少法兰厚度，形成法兰边中心厚边缘薄；
[0023]S103.增加法兰区域减重孔设计为不同孔径和数量；
[0024]S104.增加法兰的切边数量；
[0025]所述S4还包括以下步骤：
[0026]S401.注胶前进行板面保护，蜂窝面板为层压板或网状结构，将已经钻制好连接件孔的面板下面使用压敏胶带等材料将蜂窝孔封闭，避免注胶时胶体溢出。同样对面板上侧进行保护，留出连接件的孔位置，以便安装嵌入件。
[0027]所述蜂窝面板为具有导电性能的铝蜂窝。
[0028]所述蜂窝面板还包括上面板和下面板，所述上面板和下面板为碳纤维复合材料层压板。
[0029]与现有技术相比
，
本专利技术有以下有益效果：
[0030]本专利技术通过减少嵌入件的直径尺寸，降低连接螺纹外侧金属壁厚度、降低法兰厚度和面积、增加法兰上钻孔等对嵌入件结构进行优化设计，使嵌入件的结构体积变小，增大嵌入件表面积，提高了嵌入件连接面积和抗扭转力，并在原灌注胶中添加酚醛树脂空心微珠，有效降低嵌入件的重量和灌注胶的密度。在连接螺纹部位增加钢丝螺套，增加了螺纹孔的耐磨性、耐用性和强度。采用新设计的嵌入件替代卫星经常使用的块状嵌入件或回转体结构嵌入件，可满足如太阳能电池夹层板，天线等减重要求，提高了卫星的有效商业载荷，
降低了火箭发射成本。
附图说明
[0031]图1是本专利技术安装于蜂窝夹层面板中嵌入件示意图；
[0032]图2是本专利技术通孔嵌入件结构示意图；
[0033]图3是本专利技术盲孔嵌入件安装钢丝螺套结构示意图；
[0034]附图标记：
[0035]上面板1；嵌入件2；灌注胶区域3；蜂窝面板4；封边胶区域5；下面板6；直边7；减重孔8；钢丝螺套9。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0037]以下结合具体实施例对本专利技术的实现进行详细的描述。
[0038]本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.卫星用金属嵌入件轻量化设计及嵌入方法，其特征在于，有以下步骤：S1.夹层板结构钻孔：通过机械加工方式，获得嵌入件外径孔；S2.嵌入件定位：将嵌入件逐个安装入钻制好的夹层板孔位置中，并使用定位样板和螺丝固定连接件，保证嵌入件的空间位置和轴心垂直夹层板面；S3.调胶：调制填充胶、封边胶为糊状，调整好的糊状填充胶具有缓慢的流动性，在填入金属连接件和蜂窝孔之间后，能够充满蜂窝格子和金属件空隙位置；S4.灌注：通过定位样板孔和嵌入件减重孔，灌注胶进入嵌入件两法兰和蜂窝格之间位置，待填充胶硬化完成后，取下定位样板。2.根据权利要求1所述的卫星用金属嵌入件轻量化设计及嵌入方法，其特征在于，还包括以下步骤：S5.封边：使用糊状封边胶调制为塑性，室温不发生流淌和变形,沿着夹层板边缘进行密封；S6.固化：胶体硬化后继续防止固化，或加温加速固化；S7.清理：取下定位样板，清理溢胶和修理未填充充分蜂窝孔等。3.根据权利要求1所述的卫星用金属嵌入件轻量化设计及嵌入方法，其特征在于，所述嵌入件包括盲孔嵌入件和通孔嵌入件。4.根据权利要求3所述的卫星用金属嵌入件轻量化设计及嵌入方法，其特征在于，所述嵌入件两端固接有法兰，所述法兰上开设有多个减重孔8。5.根据权利要求4所述的卫星用金属嵌入件轻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王喜，郭庆山，朱有欣，吴帅，聂维，马鹏，马全胜，
申请(专利权)人：威海光威复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：