【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属膜片，尤其涉及一种金属膜片成型坯料及加工方法与装置。
技术介绍
1、金属膜片(以下简称膜片)是金属膜片贮箱的主要工作部件，膜片按工作要求实现正常翻转变形是保证航天器可靠工作的必要条件。膜片翻转变形失效将会导致航天器发射失败、卫星调姿失败等严重后果，因此很有必要对膜片有效翻转变形的可靠性进行研究。现有金属薄膜制造工艺存在：加工难度大、成本高、精度低、不适应特定领域需求等问题。
2、一方面，传统的金属膜片制造工艺常采用机械加工、锻压成形、热处理等多种方法，但这些方法在制造膜片时往往需要经过多次加工和复杂的工艺流程，且难以控制膜片的精度和质量；另一方面，传统金属膜片的厚度往往是渐变的，无法通过一次成型制造。因此，需要开发一种新的金属膜片制造工艺，确保膜片的加工精度和质量，同时满足特定领域的需要。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种金属膜片成型坯料及加工方法与装置，用以解决现有技术中金属膜片的加工精度低、合格率低等问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种金属膜片成型坯料，所述的坯料为由中间部和边缘部组成的圆形，所述的坯料的厚度从圆心向边缘平缓减小，形成中间厚、边缘薄的结构，所述坯料的直径为50～2000mm，所述的中间部的厚度为0.5～2.2mm，所述的边缘部厚度为0.3～1.4mm。
3、进一步的，所述的中间部上至少设置有一个环向加强筋，所述的加强筋的横截面为半圆形、长方形、正方形或梯形中的一种。
5、进一步的，所述的加强筋为碳化硅颗粒或碳纳米管为添加剂，加入到金属中形成的增强材料。
6、第二方面，本专利技术提供了一种所述的坯料的加工方法，包括如下步骤：
7、(1)确定目标膜片参数；
8、(2)根据目标膜片参数在有限元模型中建立膜片坯料模型；
9、(3)对膜片坯料模型加工成膜片的过程进行有限元仿真，得到坯料变形后模型，利用网格划分对坯料变形后的位置点进行跟踪，获取坯料变形后模型的不同径向位置厚度的差值；
10、(4)比较坯料变形后模型的不同径向位置厚度的差值与目标膜片对应的径向位置厚度的差值，确定最终的膜片坯料模型；
11、(5)根据最终确定的膜片坯料模型的不同径向位置的厚度值，确定膜片坯料模型轮廓尺寸并选择与其相对应的磨辊；
12、(6)提供金属板材，采用步骤(5)所述的磨辊对金属板材进行磨削加工，得到金属膜片成型坯料。
13、进一步的，步骤(3)或(4)中，所述的不同径向位置厚度的差值指任意两个间隔5mm的等高线的厚度区域的厚度差值。
14、进一步的，步骤(4)中，若坯料变形后模型的不同径向位置厚度的差值与目标膜片对应的径向位置厚度的差值的差为-0.02～0.02mm，则确定步骤(2)建立的膜片坯料模型为最终的膜片坯料模型；
15、若坯料变形后模型的不同径向位置厚度的差值与目标膜片对应的径向位置厚度的差值的差不在-0.02～0.02mm范围内，则修正坯料变形后模型至所述差满足-0.02～0.02mm。
16、第二方面，本专利技术提供了一种用于生产所述的金属膜片成型坯料的装置，包括用于放置圆形金属膜片成型坯料的旋转台和用于磨削金属膜片成型坯料的磨辊，所述的磨辊位于所述的旋转台的上方，磨辊的轴向方向与旋转平台的径向一致，以使金属膜片成型坯料在磨辊下压时同时受到轴向和径向的磨削力，磨辊的轴向长度不小于金属膜片成型坯料的直径，磨辊下压时，金属膜片成型坯料从中间到边缘同时受到磨削力。
17、进一步的，所述的磨辊的直径沿旋转台径向由内向外线性或非线性增大，使金属膜片成型坯料的磨削厚度由内向外线性或非线性变小。
18、第三方面，本专利技术提供了一种飞行器贮箱内置防晃吸能结构，包括正方形多孔网格阵列和膜片，所述的膜片由所述的金属膜片成型坯料制成；
19、其中，所述正方形多孔网格阵列为多个，沿xyz坐标布置，构成多孔网格阵列骨架；所述正方形多孔网格阵列由若干网格单元组成，网格单元包括轴对称的第一子格框和第二子格框，所述第一子格框和第二子格框内分别安装有膜片，第一子格框内的膜片的波峰方向与第二子格框内的膜片的波峰方向相反。
20、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
21、(1)本专利技术的金属膜片成型坯料设置成中间厚，边缘薄的结构，可以使其在加工成金属膜片时，形成变薄厚的结构，使得金属膜片变形更加均匀，可以实现高精度，提高加工效率，无需进行车削加工，该结构可以大幅提高生产的膜片的合格率；
22、(2)本专利技术的膜片坯料的加工方法，首先通过仿真模拟和高精度磨削工艺控制，具有加工精度高，良品率高等优点。由于膜片在进行渐变过程中及后续热成形过程中，均会出现减薄的情况，因此，本专利技术通过有限元仿真技术控制材料厚度，完成材料的反向推算，可以避免等厚板材的成形后再进行二次加工，使得膜片纬度方向上具有较均匀的性能；
23、(3)本专利技术的制备金属膜片坯料的装置具备通用性强，单台装置可以制备不同膜片渐变程度，而且具有柔性化、可调性强。相比于现有技术，是将去除工作前移，避免了后续机加变形带来的尺寸误差、产品损坏等问题，而且可以无/低应力的去除材料，从而获得较为精确的板材坯料厚度。而且在超声辅助振动时降低材料内部应力，使得材料在磨削后，变形量低，精度高等优点；
24、(4)本专利技术的防晃吸能组合结构通过膜片塑性变形实现能量的消耗，表现出较强的塑性耗能效果，网格阵列的镂空结构设计使得整体结构件重量降低，同时，膜片的交叉组合设计能实现方向互异的液体冲击能的耗散，达到较好的冲击吸能效果。因此，本专利技术的防晃吸能结构具有重量小、冲击吸收能域高、可拆卸、重复使用的特点。
25、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
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1.一种金属膜片成型坯料，其特征在于，所述的坯料为由中间部和边缘部组成的圆形，所述的坯料的厚度从圆心向边缘平缓减小，形成中间厚、边缘薄的结构，所述坯料的直径为50～2000mm，所述的中间部的厚度为0.5～2.2mm，所述的边缘部厚度为0.3～1.4mm。
2.根据权利要求1所述的一种金属膜片成型坯料，其特征在于，所述的中间部上至少设置有一个环向加强筋，所述的加强筋的横截面为半圆形、长方形、正方形或梯形中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种金属膜片成型坯料，其特征在于，所述加强筋的宽度为0.5～4mm，厚度为0.5～3mm，加强筋的数量为1～4个。
4.根据权利要求2或3所述的一种金属膜片成型坯料，其特征在于，所述的加强筋为碳化硅颗粒或碳纳米管为添加剂，加入到金属中形成的增强材料。
5.一种权利要求1-4任一项所述的坯料的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，步骤(3)或(4)中，所述的不同径向位置厚度的差值指任意两个间隔5mm的等高线的厚度区域的厚度差值。
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8.一种用于生产权利要求1-4任一项所述的金属膜片成型坯料的装置，其特征在于，包括用于放置圆形金属膜片成型金属膜片成型坯料的旋转台和用于磨削金属膜片成型坯料的磨辊，所述的磨辊位于所述的旋转台的上方，磨辊的轴向方向与旋转平台的径向一致，以使金属膜片成型坯料在磨辊下压时同时受到轴向和径向的磨削力，磨辊的轴向长度不小于金属膜片成型坯料的直径，磨辊下压时，金属膜片成型坯料从中间到边缘同时受到磨削力。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的磨辊的直径沿旋转台径向由内向外线性或非线性增大，使金属膜片成型坯料的磨削厚度由内向外线性或非线性变小。
10.一种飞行器贮箱内置防晃吸能结构，其特征在于，包括正方形多孔网格阵列和膜片，所述的膜片由权利要求1-4任一项所述的金属膜片成型坯料制成；
...【技术特征摘要】
1.一种金属膜片成型坯料，其特征在于，所述的坯料为由中间部和边缘部组成的圆形，所述的坯料的厚度从圆心向边缘平缓减小，形成中间厚、边缘薄的结构，所述坯料的直径为50～2000mm，所述的中间部的厚度为0.5～2.2mm，所述的边缘部厚度为0.3～1.4mm。
2.根据权利要求1所述的一种金属膜片成型坯料，其特征在于，所述的中间部上至少设置有一个环向加强筋，所述的加强筋的横截面为半圆形、长方形、正方形或梯形中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种金属膜片成型坯料，其特征在于，所述加强筋的宽度为0.5～4mm，厚度为0.5～3mm，加强筋的数量为1～4个。
4.根据权利要求2或3所述的一种金属膜片成型坯料，其特征在于，所述的加强筋为碳化硅颗粒或碳纳米管为添加剂，加入到金属中形成的增强材料。
5.一种权利要求1-4任一项所述的坯料的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，步骤(3)或(4)中，所述的不同径向位置厚度的差值指任意两个间隔5mm的等高线的厚度区域的厚...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建伟，秦中环，肖瑞，李保永，韩维群，苏灿，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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