[发明专利]适用于空间飞行器的弱刚性薄壁环框整体加工制造方法

说明书

本发明涉及一种适用于空间飞行器的弱刚性薄壁环框制造方法，其制造工艺步骤为：(1)粗加工出表面；(2)无损探伤；(3)半精加工零件轮廓形状；(4)去应力时效稳定化处理；(5)半精加工零件结构特征；(6)去应力时效稳定化处理；(7)精车或精铣最终加工所用的基准平面；(8)去应力时效稳定化处理；(9)精加工所有最终结构特征等制造工艺步骤组成。其中(5)、(6)工序可循环2～3次。本发明方法能实现3m级及以上尺寸弱刚性大径宽比薄壁环框的整体加工制造，尤其适用于较大轮廓尺寸、较高形位尺寸精度要求指标条件下复杂结构飞行器环框零件制造及精度保证。

技术领域

本发明涉及空间飞行器结构产品制造领域，具体地，涉及一种适用于空间飞行器的弱刚性薄壁环框整体加工制造方法。

背景技术

我国探月工程嫦娥五号探测器，完成月面着陆及自主采样返回任务。探测器包括轨道器、返回器、着陆器、上升器组成；其中，轨道器包括推进舱、支撑舱、对接舱。

推进舱、支撑舱是轨道器的主要部段，承担结构力学承载及设备安装等功能。其前/后端框不仅需要一定的结构强度，而且对各对接接口的形位尺寸提出了较高精度要求，主要指标：对接面平面度≯0.5mm，18组孔位置度≯Φ0.2mm。环框为锻环整体机加工而成，直径超过3.2m，截面轮廓不超过60mm×60mm，径宽比超过50，最小壁厚2mm，整件重量不超过30kg，为弱刚性薄壁环框。

传统的制造方法采用钣金环框弯曲成形、再铆接装配成整环框的方式来实现，存在着一些问题，如对接平面、对接孔最终状态下尺寸及位置精度难以保证，其中最主要的原因就在于铆接装配后因装配应力导致变形大，难以满足高精度要求时产品指标。据文献报道一些卫星承力筒或承载平台采用了环框或矩形框整体加工形式，但其轮廓尺寸一般不超过2.5m，且精度相对较低。而国外针对此类弱刚性薄壁环框整体加工制造，因技术保密等原因，相关报道很少。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于空间飞行器的弱刚性薄壁环框整体加工制造方法。

根据本发明提供的一种空间飞行器弱刚性薄壁整体环框制造方法，包括如下步骤：

粗加工步骤：对铝锻环坯料粗加工出原材料毛坯表面；

无损检测步骤：对材料毛坯进行检验探伤，验证材料有无缺陷，若判断结果是有缺陷，则不对材料毛坯操作，若判断结果是无缺陷，则作为零件半成品进入半精加工步骤；

半精加工轮廓步骤：对零件半成品进行轮廓形状半加工，并进行去应力时效稳定化处理；

半精加工结构特征步骤：对零件半成品进行结构特征半加工，并进行去应力时效稳定化处理；

精加工基准平面步骤：对零件半成品进行基准平面精加工，并进行去应力时效稳定化处理；

精加工结构特征步骤：对零件半成品进行结构特征精加工，并进行去应力时效稳定化处理形成零件成品；

检验步骤：对精加工的零件成品进行检验。

优选地，半精加工轮廓步骤中对零件半成品进行轮廓形状半加工后形成的最大外包络并预留至少5～7mm单边的状态。

优选地，半精加工结构特征步骤中对零件半成品进行结构特征半加工后单边余量3～5mm。

优选地，对零件半成品进行结构特征精加工的切削量≯0.1mm/次。

优选地，对半精加工轮廓步骤、半精加工结构特征步骤循环若干次。

优选地，在加工制造过程中，具有较高形位尺寸精度要求的结构特征，工序设置在精加工结构特征步骤中。

优选地，在制造过程中，穿插设置若干次去应力时效稳定化处理工序，包括人工时效和自然时效，其中精加工阶段不采用人工时效。