[發(fā)明專利]帶內(nèi)外雙向加強筋的空間曲面防護板的成形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910251556.0
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109955043B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許愛軍;寧旭東;李彩玲;張玉良;代國寶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星制造廠有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 武瑩

本發(fā)明公開了一種帶內(nèi)外雙向加強筋的空間曲面防護板的成形方法，首先將空間曲面防護板模型精確展開為二維平面模型，得到對應(yīng)CAD模型并根據(jù)二維平面模型對板材進行加工，得到空間防護板展開且修正后的二維平面板材，然后設(shè)計制造加工一側(cè)加強筋所需成形凹模，對平面板材進行單點塑性加工成形，得到包括單面合格加強筋的平面板材，然后將成形完單面加強筋的平面板材翻轉(zhuǎn)，放置到加工另一側(cè)加強筋所需成形凹模上，進行單點塑性成形，得到帶內(nèi)外雙向加強筋的鋁合金空間曲面防護板，最后填充橡膠板到曲面防護板加強筋內(nèi)外進行等厚度處理及固封，使用三軸滾彎機將平面板材滾彎，再進行切邊、打磨，完成帶內(nèi)外雙向加強筋的空間曲面防護板的成形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及行器防護結(jié)構(gòu)成形工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是帶內(nèi)外雙向加強筋的空間曲面防護板的成形方法。

背景技術(shù)

隨著航天事業(yè)的發(fā)展，空間碎片環(huán)境日益惡化，空間碎片對在軌航天器的威脅越來越嚴重。對航天器進行空間碎片防護設(shè)計成為時代的必需和今后發(fā)展的必然趨勢，我國航天事業(yè)特別是載人航天及空間交會對接等一系列航天活動的發(fā)展對航天器進行有效的空間碎片防護設(shè)計提出了迫切的要求。

空間碎片與航天器的相對撞擊速度大約在1km/s到16km/s范圍內(nèi)，空間碎片防護的重點是與航天器的碰撞概率極高的直徑小于1厘米的微小碎片，其平均質(zhì)量密度約為2.8g/cm³，與鋁或鋁合金接近。

雙層板防護結(jié)構(gòu)，也被稱為Whipple防護結(jié)構(gòu)，包含前、后兩層板，前板代表防護板，后板代表航天器的艙壁，其常用材料為鋁或鋁合金，是最基本的防護措施，也是國際空間站廣泛采用的防護方案。

航天器空間防護板的整體形狀跟航天器的形狀一致，為大型的空間曲面結(jié)構(gòu)，一般為圓錐形或者圓柱形，為了增加空間防護板的剛度，在空間防護板的上面的內(nèi)外雙向均增加了有各種各樣凹下去的加強筋，加強筋深度為2.0～3.5mm。制造該類空間防護板的傳統(tǒng)方法是采用鑄造模具沖壓成形，然后制造切邊胎具，利用切邊胎加工外形和連接孔。而采用此種傳統(tǒng)的沖壓成形方法，需要設(shè)計并制造大型的模具，通過該種大型模具來成形零件，模具的設(shè)計制造周期比較長，一次成品率較低，為得到滿足要求的零件，需要反復試模、修模，一般一個成品需3-4個月左右的制造周期，生產(chǎn)的周期長，模具制造費用高，生產(chǎn)成本高，另外在成形過程中，需要上下模和壓邊裝置，成形過程中回彈難以控制，并且成形過程中加強筋的圓角過度處容易產(chǎn)生破裂，需要不斷的修模來控制零件的成形極限，因此不適宜采用傳統(tǒng)方法成形該類空間防護板。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的對于這種復雜的帶內(nèi)外雙向加強筋的鋁合金空間曲面防護板的成形的不足，提供一種操作簡單、易于實現(xiàn)的高效率的復雜的帶內(nèi)外雙向加強筋的鋁合金空間曲面防護板的成形方法，從而解決了該空間曲面防護板傳統(tǒng)成形過程中，生產(chǎn)成本高，回彈比較難控制，加強筋的圓角過度處容易產(chǎn)生破裂的難題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：帶內(nèi)外雙向加強筋的空間曲面防護板的成形方法，包括如下步驟：

步驟1、讀取帶內(nèi)外雙向加強筋的鋁合金空間曲面防護板的三維模型，進行結(jié)構(gòu)分析得到反映零件結(jié)構(gòu)的展開要素；

步驟2、利用中性層原理將鋁合金空間曲面防護板三維設(shè)計模型展開為二維平面模型；

步驟3、將二維平面模型進行整理、檢查、校對，預留工藝余量并布置定位工藝孔，得到對應(yīng)的CAD模型；

步驟4、將修正后的CAD模型導入激光切割機系統(tǒng)并進行編程，對板材進行加工，得到空間防護板展開且修正后的二維平面板材，加并進行去毛刺處理；

步驟5、根據(jù)帶內(nèi)外雙向加強筋的鋁合金空間曲面防護板單面加強筋的形狀設(shè)計并制造成形凹模，利用三軸數(shù)控銑床銑加工成形凹模，并根據(jù)加強筋的形狀設(shè)計制造成形工具頭；