CN103317554A - 一种新型卫星温控薄型材料打孔机 - Google Patents

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刘瑞芳
徐水湧
景加荣
宁远涛
邹晓君
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Abstract

本发明公开了一种新型卫星温控薄型材料打孔机，包括工作台以及安装在工作台上的转动系统、导向系统、打孔系统以及压紧系统；本发明提供的一种新型卫星温控薄型材料打孔机，操作方便，通过对冲头数量的设置，可以同时打多个，解决了传统手工多层打孔工作效率低的问题，实现了实现材料压紧和打孔一次完成，具有打孔数量可以调节、效率高、安装方便、操作轻松、节省打孔费用的特点。

Description

一种新型卫星温控薄型材料打孔机
技术领域
本发明涉及薄型材料的高效打孔设备技术领域，具体是一种新型卫星温控薄型材料打孔机。
背景技术
热控多层包覆是卫星的主要温控手段之一。它通过热控多层隔热材料，合理分配卫星在轨时的向阳面与被阳面的吸热和散热面积，结合主动温控措施实现卫星在轨温度控制。
热控多层隔热材料要求面积占比0.6％的开孔率，以实现卫星入轨时星内空气的释放。
每颗卫星热控多层隔热材料的面积因卫星大小及轨道不同而异，一般不少于两平方，有些大型卫星多达数十平方。目前热控多层隔热材料开孔方法是利用多层开孔模板，人工用φ2冲头逐个打孔，手工打孔的方式有如下诸多缺点：
(1)效率低：传统的手工打孔方式是将多层折叠几次后用手工冲头打孔，冲一次能只能打一个孔，完成一次多层打孔任务往往需要好几天的时间；
(2)精度低：完全的手工定位和没有牢靠的固定方式使得打孔定位精度不高；
(3)孔的光洁度不高：手工打孔的操作过程中完全凭借操作人员的手感，用力的大小角度都会给孔的光洁度造成影响，常常会有达不到质量要求的情况；
(4)操作人员工作强度大：传统的手工打孔方式是将多层放置在地面上，操作人员蹲坐的姿势下打孔，身体容易疲劳给产品质量造成影响。
根据卫星研制发展的需要，传统多层低效率的手工多层打孔方式将不能满足卫星生产任务，严重影响卫星的研制周期。
所以需要对多层薄型材料的打孔工具进行改进，用一种新的机械设备来代替传统的手工多层打孔方式，以满足发展的需要。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种新型卫星温控薄型材料打孔机。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种新型卫星温控薄型材料打孔机，包括工作台以及安装在工作台上的转动系统、导向系统、打孔系统以及压紧系统；
所述转动系统包括：主轴、把手、压紧凸轮以及打孔凸轮，其中，所述主轴通过左右两个支架与工作台固定连接，所述把手、压紧凸轮和打孔凸轮分别连接在主轴上；
所述导向系统分别设置于主轴的左右两侧，并与工作台固定连接；
所述打孔系统包括若干个与打孔凸轮相连接的冲头以及用于固定冲头的冲头固定板，所述冲头为阶梯式结构，所述冲头固定板上设有若干个与冲头尺寸相适配的通孔；
所述压紧系统包括压紧板和下模板，其中，所述压紧板和下模板依次设置在冲头固定板的下方；所述压紧板和下模板上与冲头相对应处均设有加工孔，所述冲头与加工孔之间设有配合间隙。
优选地，所述冲头包括直径由大到小且同轴设置的冲头上部、冲头中部和冲头下部，所述冲头下部的端部设有刀口；所述冲头固定板上的通孔与冲头中部相适配处的配合间隙为0.001mm；所述压紧板上的加工孔与冲头中部的配合间隙为0.003mm；所述下模板上的加工孔与冲头下部的配合间隙为0.002mm。
优选地，所述冲头采用牌号为T8的碳素工具钢；所述冲头固定板采用牌号为40Cr的碳素结构钢。
优选地，所述压紧板和下模板均采用牌号为Cr12Mo1V的冷作模具钢。
优选地，所述工作台整体为三角形结构，并通过角钢焊接组成。
优选地，所述把手与主轴连接处设有R5mm的圆角。
优选地，所述把手采用碳钎维-树脂复合材料；所述压紧凸轮采用铸造铜合金；所述打孔凸轮采用牌号为1Cr18Ni9Ti的含钛不锈钢；所述主轴采用牌号为40Cr的碳素结构钢。
优选地，所述导向系统通过六角头螺栓与工作台连接，所述导向系统包括导柱，所述导柱采用牌号为1Cr18Ni9Ti的不锈钢加工后采用淬火处理，处理后导柱的表面硬度达到RC45～50。
优选地，所述新型卫星温控薄型材料打孔机，还包括如下一个或多个部件：
打孔弹簧组件，设置于工作台的两侧、冲头固定板与左右两个支架之间，用于打孔系统的支撑和自动回位；
压紧弹簧组件，设置于工作台的两侧、压紧板与左右两个支架之间，用于压紧板的支撑和自动回位。
优选地，所述打孔弹簧组件和压紧弹簧组件均包括相适配的弹簧和弹簧套筒，所述打孔弹簧组件采用YA3×22×115圆柱螺旋压缩弹簧；所述压紧弹簧组件采用YA3×22×58圆柱螺旋压缩弹簧。
所述打孔装置可以根据实际情况进行冲头的安装、调节、拆卸，确保多层生产任务能顺利完成。
所述导向系统可以确保多层打孔的过程中打孔冲头能穿过下模板保证打孔的精度，同时能起到稳定和保护作用。
所述打孔弹簧组件和压紧弹簧组件对打孔装置和压紧板起到支撑的作用，并在打孔完成后使打孔装置和压紧板回归原位。
工作时，把手带动主轴顺时针旋转50度，压紧凸轮带动压紧板起到固定薄型温控材料的作用，打孔凸轮带动冲头固定板完成打孔。
本发明提供的一种新型卫星温控薄型材料打孔机，操作方便，通过对冲头数量的设置，可以同时打多个，解决了传统手工多层打孔工作效率低的问题，实现了实现材料压紧和打孔一次完成，具有打孔数量可以调节、效率高、安装方便的特点。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、提高了薄型温控材料打孔的精度；
2、操作轻松、方便、节省了时间，减轻了操作人员的劳动强度，提高了工作效率；
3、可大量节约材料打孔费用，经济效益可观。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的正面结构；
图2本发明的侧面结构；
图3本发明工作状态图；
图中：1为转动系统，2为导向系统，3为打孔装置，4为压紧板，5为下模板，6为工作台，7为打孔弹簧组件，8为压紧弹簧组件，9为把手，10为压紧凸轮，11为打孔凸轮，12为冲头，13为冲头固定板。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
请同时参阅图1至图3，本实施例提供了一种新型卫星温控薄型材料打孔机，包括工作台以及安装在工作台上的转动系统、导向系统、打孔系统以及压紧系统；
所述转动系统包括：主轴、把手、压紧凸轮以及打孔凸轮，其中，所述主轴通过左右两个支架与工作台固定连接，所述把手、压紧凸轮和打孔凸轮分别连接在主轴上；
所述导向系统分别设置于主轴的左右两侧，并与工作台固定连接；
所述打孔系统包括若干个与打孔凸轮相连接的冲头以及用于固定冲头的冲头固定板，所述冲头为阶梯式结构，所述冲头固定板上设有若干个与冲头尺寸相适配的通孔；
所述压紧系统包括压紧板和下模板，其中，所述压紧板和下模板依次设置在冲头固定板的下方；所述压紧板和下模板上与冲头相对应处均设有加工孔，所述冲头与加工孔之间设有配合间隙。
进一步地，所述冲头包括直径由大到小且同轴设置的冲头上部、冲头中部和冲头下部，所述冲头下部的端部设有刀口；所述冲头固定板上的通孔与冲头中部相适配处的配合间隙为0.001mm；所述压紧板上的加工孔与冲头中部的配合间隙为0.003mm；所述下模板上的加工孔与冲头下部的配合间隙为0.002mm。
冲头是本实施例提供的新型卫星温控薄型材料打孔机的关键零件，冲头上部是直径φ7厚2mm；冲头中部直径φ6mm长8.3mm；冲头下部直径φ2mm长16.9mm、根部处有R1的刀口。冲头表面粗糙度要求优于0.4μm，经过淬火处理后，硬度达到HRC45～50。φ6mm和φ2mm同轴度是0.002mm，φ6mm与φ7mm端面的垂直度小于0.005mm，轴肩表面粗糙度要求优于0.8μm。冲头共有102个，所有尺寸相对误差小于0.005mm，中部直径φ6mm与冲头固定板的51个φ6mm的孔配合间隙是0.001mm，与压紧板的51个φ6mm的孔配合间隙是0.003mm。下部直径φ2mm与下模板的51个φ2mm下料孔的孔配合间隙是0.002mm。在直径φ7处上面用1个内六角头螺栓将冲头安装在冲头固定板上，
冲头的工作状态如图3所示：由于薄型温控隔热材料的厚度是0.012mm，所以必须保证冲头的下部直径φ2mm与下模板的51个φ2mm下料孔的孔配合间隙必须是0.002mm。状态1是进料状态压紧板与下模板的间隙是2mm；状态2是压紧凸轮工作，使压紧板产生2mm的行程保证压紧板与下模板的间隙为零，将薄型温控隔热材料压紧；状态3是打孔凸轮工作，冲头固定板产生5.5mm的行程保证冲头穿过下模板3.5mm，这样就将薄型温控隔热材料打掉。
进一步地，为了保证冲头的强度、耐磨性和韧性等要求，所述冲头采用牌号为T8(GB/T1298-1986)的碳素工具钢；所述冲头固定板采用强度高并具有足够韧性的牌号为40Cr(GB17107)的碳素结构钢。
进一步地，为了保证冲孔的质量，所述压紧板和下模板均采用空透性、耐磨性好同时有足够韧性的牌号为Cr12Mo1V的冷作模具钢。为了保证压紧板、下模板和冲头固定板三块板上孔位置的一致，要求三块板使用加工中心一起加工。
进一步地，所述工作台整体为三角形结构，并通过角钢焊接组成，这种结构形式是一个稳定型的状态。
进一步地，所述把手与主轴连接处设有R5mm的圆角。
进一步地，所述把手采用具有比强度高、抗疲劳性好、减振性能好、高温性能好及成型工艺好的碳钎维-树脂复合材料；所述压紧凸轮采用铸造铜合金(ZCuA18Mn13Fe3)，该铸造铜合金有很高的力学性能，强度和硬度很高，有很好的耐磨性能和铸造性能，合金组织致密、气密性能都非常好；所述打孔凸轮采用牌号为1Cr18Ni9Ti的含钛不锈钢，该1Cr18Ni9Ti含钛不锈钢的耐磨性能都非常好确保打孔的精度；所述主轴采用强度高并具有足够韧性的牌号为40Cr(GB17107)的碳素结构钢。
进一步地，所述压紧凸轮和打孔凸轮也可以采用强度高并具有足够韧性的牌号为40Cr(GB17107)的碳素结构钢。
进一步地，所述导向系统通过六角头螺栓与工作台连接，所述导向系统包括导柱，为了保证打孔装置和压紧板在打孔过程的稳定，导柱选用具有良好的抗腐蚀性牌号为1Cr18Ni9Ti(GB/T1220-2007)的不锈钢加工后采用淬火处理，处理后的表面硬度达到RC45～50，提高导向杆的耐磨性、抗氧化性和表面光洁度。
进一步地，本实施例提供的新型卫星温控薄型材料打孔机，还包括如下一个或多个部件：
打孔弹簧组件，设置于工作台的两侧、冲头固定板与左右两个支架之间，用于打孔系统的支撑和自动回位；
压紧弹簧组件，设置于工作台的两侧、压紧板与左右两个支架之间，用于压紧板的支撑和自动回位。
进一步地，所述打孔弹簧组件和压紧弹簧组件均包括相适配的弹簧和弹簧套筒，为保证打孔装置和压紧板在打孔完成后能恢复原状，所述打孔弹簧组件采用YA3×22×115(GB／T2089-94)圆柱螺旋压缩弹簧；所述压紧弹簧组件采用YA3×22×58(GB／T2089-94)圆柱螺旋压缩弹簧。
本实施例工作时，把手带动主轴顺时针旋转50度，压紧凸轮带动压紧板起到固定薄型温控材料的作用，打孔凸轮带动冲头固定板完成打孔。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种新型卫星温控薄型材料打孔机，其特征在于，包括工作台以及安装在工作台上的转动系统、导向系统、打孔系统以及压紧系统；
所述转动系统包括：主轴、把手、压紧凸轮以及打孔凸轮，其中，所述主轴通过左右两个支架与工作台固定连接，所述把手、压紧凸轮和打孔凸轮分别连接在主轴上；
所述导向系统分别设置于主轴的左右两侧，并与工作台固定连接；
所述打孔系统包括若干个与打孔凸轮相连接的冲头以及用于固定冲头的冲头固定板，所述冲头为阶梯式结构，所述冲头固定板上设有若干个与冲头尺寸相适配的通孔；
所述压紧系统包括压紧板和下模板，其中，所述压紧板和下模板依次设置在冲头固定板的下方；所述压紧板和下模板上与冲头相对应处均设有加工孔，所述冲头与加工孔之间设有配合间隙。
2.根据权利要求1所述的新型卫星温控薄型材料打孔机，其特征在于，所述冲头包括直径由大到小且同轴设置的冲头上部、冲头中部和冲头下部，所述冲头下部的端部设有刀口；所述冲头固定板上的通孔与冲头中部相适配处的配合间隙为0．001mm；所述压紧板上的加工孔与冲头中部的配合间隙为0.003mm；所述下模板上的加工孔与冲头下部的配合间隙为0.002mm。
3.根据权利要求1或2所述的新型卫星温控薄型材料打孔机，其特征在于，所述冲头采用牌号为T8的碳素工具钢；所述冲头固定板采用牌号为40Cr的碳素结构钢。
4.根据权利要求1所述的新型卫星温控薄型材料打孔机，其特征在于，所述压紧板和下模板均采用牌号为Cr12Mo1V的冷作模具钢。
5.根据权利要求1所述的新型卫星温控薄型材料打孔机，其特征在于，所述工作台整体为三角形结构，并通过角钢焊接组成。
6.根据权利要求1所述的新型卫星温控薄型材料打孔机，其特征在于，所述把手与主轴连接处设有R5mm的圆角。
7.根据权利要求1或6所述的新型卫星温控薄型材料打孔机，其特征在于，所述把手采用碳钎维-树脂复合材料；所述压紧凸轮采用铸造铜合金；所述打孔凸轮采用牌号为1Cr18Ni9Ti的含钛不锈钢；所述主轴采用牌号为40Cr的碳素结构钢。
8.根据权利要求1所述的新型卫星温控薄型材料打孔机，其特征在于，所述导向系统通过六角头螺栓与工作台连接，所述导向系统包括导柱，所述导柱采用牌号为1Cr18Ni9Ti的不锈钢加工后采用淬火处理，处理后导柱的表面硬度达到RC45～50。
9.根据权利要求1所述的新型卫星温控薄型材料打孔机，其特征在于，还包括如下一个或多个部件：
打孔弹簧组件，设置于工作台的两侧、冲头固定板与左右两个支架之间，用于打孔系统的支撑和自动回位；
压紧弹簧组件，设置于工作台的两侧、压紧板与左右两个支架之间，用于压紧板的支撑和自动回位。
10.根据权利要求1所述的新型卫星温控薄型材料打孔机，其特征在于，所述打孔弹簧组件和压紧弹簧组件均包括相适配的弹簧和弹簧套筒，所述打孔弹簧组件采用YA3×22×115圆柱螺旋压缩弹簧；所述压紧弹簧组件采用YA3×22×58圆柱螺旋压缩弹簧。
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