[实用新型]一种火箭燃料贮箱箱底热冲旋复合成形设备

说明书

本实用新型提供一种火箭燃料贮箱箱底热冲旋复合成形设备，冲压装置、旋压装置、防变形工装和加热炉。其中，预压毛坯设置在所述冲压装置上，用于通过冲压装置进行冲压成型得到预成形坯。预成形坯设置在旋压装置上，用于通过旋压装置进行旋压成型得到旋压件。旋压件顶部中心开设有圆孔，用于对旋压件进行固溶热处理时进行水蒸气的排放。旋压件设置在防变形工装上，通过吊装工具放入到加热炉中加热，并吊装到水槽中淬火。加热炉用于在贮箱箱底制造过程中对贮箱箱底进行退火热处理以及时效热处理。通过该设备制造的贮箱箱底效率高、制造精度高、对专用设备依赖度低、生产周期短、良品率高且生产成本低。

技术领域

本实用新型涉及液体运载火箭燃料贮箱制造技术领域，尤其涉及一种火箭燃料贮箱箱底热冲旋复合成形设备。

背景技术

运载火箭燃料贮箱箱底是一种大直径薄壁椭球结构壳体，目前我国现役运载火箭贮箱箱底大多采用“瓜瓣、顶盖分体成形→零件组焊”的工艺进行制造。一般一个箱底由6个瓜瓣及1个顶盖通过搅拌摩擦焊进行组装成形，该工艺在国内航天制造企业沿用几十年，制造技术已十分成熟。但是应该注意的是该工艺存在以下问题：(1)制造周期长，尤其是瓜瓣的组焊工序对焊接装备及人员操作水平要求较高，同时焊接过程导致的变形问题比较严重，为保证瓜瓣的装配精度需要不断人工修配，导致生产效率不高。(2)产品拼焊焊缝较多，一般一个箱底含6条母线方向的纵缝和一条顶盖焊接的环缝，焊缝的存在导致产品的整体强度降低，影响产品的质量可靠性。(3)为保证焊接区的安全系数需要对该位置采用局部增厚的方式进行加强处理，不利于航天产品的减重要求。

基于瓜瓣拼焊贮箱箱底存在的以上问题，国内外均开展了运载火箭贮箱箱底整体制造技术研究。目前贮箱箱底整体制造主要采用旋压技术，而在具体的旋压方案选择上，该工艺又细分为有外旋和内旋两种方式。其中外旋提出了一种先通过打鼓预成形，然后通过模具旋压成形的方式制造贮箱箱底。该种方式成形主要存在的问题有：(1)打鼓成形精度低，产品的型面精度保证主要通过后续的模具旋压进行保证。(2)考虑到一般火箭贮箱箱底主要通过可热处理强化铝合金制造，旋压毛坯热处理过程中极易产生变形，变形后的毛坯很难再次安装在原有模具上进行旋压整形，也就是说旋压模具的使用通用性较差。(3)采用上述专利提出的方法旋压工艺对操作人员的生产经验依赖度较高，旋压道次的选择因人而异，导致效率也较差。针对内旋贮箱箱底工艺，又提出了一种基于特殊设计的旋压装备，通过分步式旋压路径设计实现剪旋和普旋分步成形，该工艺避免了大直径封头旋压容易失稳的难题，但是也存在以下问题：(1)装备依赖度较高，该方法需要对现有旋压装备进行大规模的改造甚至特殊制造，装备投资较大；(2)该工艺更适用于相对较薄板材的室温成形，对于较厚原材料成形难度较大。

因此本领域亟需制造效率高、专用设备依赖度低、良品率高且制造成本低的火箭燃料贮箱箱底成形设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种火箭燃料贮箱箱底热冲旋复合成形设备。该复合成形设备制造贮箱箱底效率高、制造精度高、对专用设备依赖度低、生产周期短、良品率高且生产成本低。

本实用新型提供了一种火箭燃料贮箱箱底热冲旋复合成形设备，该复合成形设备包括：冲压装置、旋压装置、防变形工装和加热炉，其中，预压毛坯设置在所述冲压装置上，用于通过所述冲压装置进行冲压成型得到预成形坯；所述预成形坯设置在所述旋压装置上，用于通过所述旋压装置进行旋压成型得到旋压件；所述旋压件顶部中心开设有圆孔，用于对所述旋压件进行固溶热处理时进行水蒸气的排放；所述旋压件设置在所述防变形工装上，通过吊装工具放入到加热炉中加热，并吊装到水槽中淬火；所述加热炉用于在贮箱箱底制造过程中对贮箱箱底进行退火热处理以及时效热处理。

本实用新型的实施方式中，所述冲压装置包括：通用下模、压边圈和预压上模，其中，所述预压毛坯放置在所述通用下模上，利用所述压边圈将所述预压毛坯的周边压紧；所述预压上模位于所述预压毛坯的上部，压力机带动所述预压上模上下移动，用于对所述预压毛坯进行冲压。

进一步的，所述通用下模与所述压边圈之间通过固定件进行固定安装。