[發明專利]大型薄壁貯箱殼體精密成型方法

有效

• 申請號: 202010788756.2
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111922168B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 唐元超;胡平;劉頭明;方成鑫
• 申請（專利權）人: 貴州航天朝陽科技有限責任公司
• 主分類號: B21D22/20
• 分類號: B21D22/20;B23P15/00
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 張祥軍

本發明公開了一種大型薄壁貯箱殼體精密成型方法，選擇5A06鋁合金板材為坯料，通過多次交替進行的拉深和退火處理加工出半球體，且半球體包括直徑相等并相連的球面和圓柱面，圓柱面端面周向有一圈壓邊，半球體的最大拉深深度大于下半球的深度，半球體的球形面內徑小于下半球和上半球的內徑，半球體的圓柱面內徑小于下半球的圓柱面內徑，半球體的圓柱面軸向高度大于下半球的圓柱面軸向高度。以前述半球體為基礎，再通過車加工的方式分別加工出上半球和下半球。本發明解決了直徑在900mm以上，壁厚在4mm以下的5A06鋁合金薄壁上/下半球的成型問題，滿足了橢圓度和壁厚公差的要求，且抗拉強度σ_b≥340MPa，延伸率δ₅≥10﹪。

技術領域

本發明屬于鋁合金加工成型技術領域，特別是航天器大型薄壁貯箱外殼的成型方法。

背景技術

貯箱作為航天動力系統的主要壓力容器，用于液體介質(如推進劑等)的貯存，承載一定的壓力，實現壓力供給等功能，其性能的優劣直接影響了航天器的使用壽命和可靠性。

根據結構和工作原理的不同，貯箱主要分為表面張力貯箱、膜片式貯箱、膠囊式貯箱、膜盒式貯箱等。而不論哪種貯箱，殼體作為主要承力件，其結構和性能都直接影響了貯箱的性能。通常而言，航天器膜片式貯箱殼體分為上/下半球，該零件為直徑大于900mm的大型薄壁殼體，零件尺寸要求高，加工難度大。

目前國內加工的大型薄壁回轉體零件直徑大多數不超過600mm，壁厚不小于5mm。對于直徑900mm以上，壁厚在4mm以下且橢圓度要求小于0.3mm的大型薄壁半球類零件的精密加工方法未見記載。

發明內容

為了解決上述問題，本發明旨在提供一種大型薄壁半球體精密成型方法，解決直徑在900mm以上，壁厚在4mm以下的5A06鋁合金薄壁上/下半球的成型問題，滿足橢圓度和壁厚公差的要求，且抗拉強度σ_b≥340MPa，延伸率δ₅≥10﹪。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

大型薄壁貯箱殼體精密成型方法，貯箱殼體由上半球和下半球組成，上半球為球形面，下半球由直徑相等的球面和圓柱面組成，圓柱面內側端面開有坡口，包括，

步驟一，以鋁合金板材為坯料，通過多次交替進行的拉深和退火處理加工出半球體，且半球體包括直徑相等并相連的球面和圓柱面，圓柱面端面周向有一圈壓邊；

步驟二，以步驟一中的半球體為基礎，通過車加工的方式分別加工出上半球和下半球。

進一步，所述步驟一中，半球體的最大拉深深度大于下半球的深度，半球體的球形面內徑小于下半球和上半球的內徑，半球體的圓柱面內徑小于下半球的圓柱面內徑，半球體的圓柱面軸向高度大于下半球的圓柱面軸向高度。

進一步，所述步驟二中，當采用半球體車加工上半球和下半球時，先車削內球面，再以內球面作為定位面車削外球面。

作為一種選擇，所述鋁合金板材的材料牌號為5A06。

作為一種選擇，所述鋁合金板材的厚度與直徑的比值約為0.66％。

優選的，所述步驟一中，多次交替進行的拉深和退火處理包括依次進行的第一次拉深、第一次退火、第二次拉深、第二次退火、第三次拉深、第三次退火、第四次拉深、第四次退火和第五次拉深。

優選的，所述步驟一中的鋁合金板材厚度為10mm，直徑1505mm，分為5次拉深，第一次拉深的拉深深度為260mm，第二次拉深的拉深深度為110mm，第三次拉深的拉深深度為65mm，第四次拉深的拉深深度為65mm，第五次拉深的拉深深度為59mm。

優選的，所述第一次退火、第二次退火、第三次退火和第四次退火均在380±10℃保溫60分鐘后隨爐冷卻到300℃以下，然后出爐空冷。