CN105269492B - 一种高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置及方法，包括六组立柱组件和压块，每组立柱组件包括立柱、定位块以及基准块；其中，定位块通过紧固件连接于立柱的内侧面，基准块通过紧固件连接于立柱的外侧面，压块通过紧固件连接于定位块的顶端，在定位块和基准块安装到位后，通过精度调整保证平面度和平行度；利用星上底板作为装配基准，确定六组立柱组件的基本位置；通过测量相邻两组立柱组件中基准块间的尺寸进行立柱组件位置的精确调整，实现六棱柱卫星主承力框架的周向定位；通过测量调整压块的高度实现六棱柱卫星主承力框架的纵向定位。本发明有效解决了六棱柱卫星主承力框架的胶接定位问题。

Description

一种高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置及方法
技术领域
本发明涉及一种卫星框架胶接定位装置，具体地，涉及一种高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置，用于框架胶接时的定位和精度保证。
背景技术
卫星结构装配是结构分系统的重要研制环节，也是卫星总装工作的首要任务，结构装配质量直接影响整星动力学性能、精度稳定性及机构的可靠性。卫星本体框架是星体平台结构的主承力框架，是结构装配的重要组件，主要由碳纤维杆件和碳纤维接头胶接而成，其胶接精度和质量决定整星的结构装配质量。
卫星主承力框架由5种零件组成：底板(1块)、纵杆(6根)、中层横杆(6根)、上层横杆(6根)、接头(6个)，连接方式完全为胶接。主承力框架外形为正六棱柱结构，不同于已有桁架，需要新的定位工装、定位方式及测量方法。杆件、接头均为碳纤维材料，配合间隙不允许＞0.3mm，对胶接质量和精度提出了高要求。
定位装置的定位方式和精度对于主承力框架的胶接强度和精度有着直接影响。国内现有的桁架胶接定位装置多为铸造件，重量大、针对性强、重复利用度低，且没有六棱柱框架胶接定位装置，亟需一种高精度、调整便捷的定位装置来保证胶接的精度和质量。
发明内容
针对现有定位装置的缺陷，本发明的目的是提供一种高精度的可用于六棱柱卫星框架的胶接定位装置及方法，保证主承力框架胶接的质量和精度。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种高精度的、可用于六棱柱卫星框架胶接的定位装置，包括六组立柱组件和压块，每组所述立柱组件均由立柱、基准块、定位块组成；其中，所述定位块通过紧固件连接于所述立柱的内侧面，所述基准块通过紧固件连接于所述立柱的外侧面，所述压块通过紧固件连接于所述定位块的顶端。
优选地，所述立柱由位于下端的底座、外侧面的加强筋以及内、外侧面的过渡板焊接于方管上组成。
优选地，所述立柱的过渡板焊接完成后配打2个螺纹孔和2个销孔，其中2个螺纹孔和2个销孔对角线分布。
优选地，所述立柱在焊接完成后进行整体稳定化处理。
优选地，所述立柱在焊接完成后进行过渡板表面组合加工，达到平面度0.05mm。
优选地，两块所述定位块通过销钉定位后通过螺钉连接于立柱内侧面的过渡板上，分别位于立柱的底端和顶端。
优选地，两块所述基准块通过销钉定位后通过螺钉连接于立柱外侧面的过渡板上，分别位于立柱的顶端和加强筋的上端。
优选地，所述定位块安装面的平面度为0.02mm，使用面的平面度0.02mm、对称度5′。
优选地，所述基准块的安装面的平面度为0.02mm，测量面的平面度0.02mm、对称度5′，测量面外缘留出8mm高的测量凸台。
优选地，所述立柱的方管选择5mm厚的管材，具体位置调整时轻便简捷。
优选地，基准块和定位块的连接方式都采用螺接，方便后续接口尺寸发生改变时的二次开发。
优选地，整体需要精加工的面全都属于小区域加工，精度高且易于完成，降低了整个装置的制造难度，提高经济性。
一种高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位方法，采用上述的定位装置来完成，包括如下：
首先，进行单个立柱组件的装配和调整，具体是：
将定位块和基准块通过销钉定位后，通过紧固件安装至立柱的过渡板上，安装的同时通过测量调整保证其平面度和平行度；
然后，进行整个定位装置的组装和调整，具体是：
六组立柱组件利用星上底板反定位，首先将星上底板置于机床台面，调整位置后用机床压板压紧固定于机床台面；然后将六组立柱组件分置于六棱柱底板的棱旁边，利用下端定位块的使用面分别与底板的两侧面靠紧，通过测量相邻两组立柱组件上基准块使用面间的距离，保证基准块间的距离一致，此过程中通过在定位块的使用面和星上底板之间垫垫片进行立柱组件精确位置的调整，调整至基准块距离一致后进行立柱组件的定位，利用机床压板将星上底板压紧在机床台面上，不再进行拆卸；
胶接时，先安装框架纵杆，然后装上层横杆和接头，接头的安装利用立柱组件上端的定位块和压块三面定位，先将压块装至定位块，测量调整保证六个压块高度相同，然后通过紧固件将接头固定在压块上，最后安装中层横杆；
整个胶接过程中，此定位装置不允许移动和拆卸，直至固化完成测量结束后拆卸定位装置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本文发明通过结构优化设计，改进了胶接定位装置的外形、精度和重量，使用过程调节方便、测量简捷，减小重量的同时提高了精度，从而提高胶接结果的可靠性；
2、本发明除了在胶接定位装置应用外，还可以应用到定位装置的设计及其他复杂装置的设计中去，减轻重量，提高精度，方便操作，节约成本，提高性能。
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为本发明高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置结构示意图；
图2为本发明中立柱组件结构示意图；
图3为本发明中立柱结构示意图；
图4为本发明中定位块结构示意图；
图5为图4的左视图；
图6为本发明中基准块结构示意图；
图7为图6的左视图。
图中：
1为立柱组件；2为压块；3为定位块；4为基准块；5为过渡板；6为方管；7为加强筋；8为底座。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。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。
在本实施例中，如图1～图3所示，本发明提供的用于高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置，包括六组立柱组件1和压块2，每组立柱组件1均由一个立柱、两块基准块4、两块定位块3组成。其中，定位块3通过紧固件连接于立柱的内侧面，基准块4通过紧固件连接于立柱的外侧面，压块2通过紧固件连接于顶端定位块3的上表面。
如图3所示，立柱由位于下端的底座8、外侧面的加强筋7以及位于内、外侧面的四块过渡板5焊接于方管6上组成。整个立柱为一焊接体，在焊接完成后进行整体稳定化处理，稳定化处理后进行过渡板表面平面度0.05mm的组合加工。
立柱的4块过渡板5在焊接完成后配打一组(两个)螺纹孔和一组(两个)销孔，避免焊接过程中孔位变形，其中两个螺纹孔和两个销孔呈对角线分布。
如图4、图5所示，定位块安装面11的平面度为0.02mm，使用面12的平面度0.02mm、对称度5′。
如图6、图7所示，基准块安装面13的平面度为0.02mm，测量面14的平面度0.02mm、对称度5′，测量面外缘留出8mm高的测量凸台。通过该基准块4的设计，可以将定位块3的测量基准进行转移，将使用过程中不方便测量的定位块3的使用面转移至基准块4的测量面。
整个定位装置有着较高精度要求的安装面和使用面，其单边尺寸均小于100mm，属于小区域精加工，易于保证加工精度，降低了整个装置的制造难度，提高经济性。立柱的方管选择壁厚5mm的管材，使得立柱组件的重心降低，提高停放稳定性同时减轻装置重量，在具体位置调整时轻便简捷。
下面结合附图说明本发明定位装置的具体定位方法：
本定位装置使用前，首先进行单个立柱组件的装配和调整，即将定位块3和基准块4通过销钉定位后通过紧固件安装至立柱的过渡板上，安装的同时通过测量调整保证其平面度和平行度，装配至如图2所示状态。
调整完毕后进行整个定位装置的组装和调整，在实际使用过程中，如图1所示，六组立柱组件利用底板9(星上产品)反定位。首先将底板置于机床台面10，调整位置后用机床压板压紧固定于机床台面；然后将六组立柱组件分置于六棱柱底板的棱旁边，利用下端定位块3的使用面分别与底板的两侧面靠紧，通过测量相邻两组立柱组件上基准块4使用面间的距离，保证基准块间的距离一致，此过程中通过在定位块3的使用面和底板(星上产品)之间垫垫片进行立柱组件精确位置的调整，调整至基准块距离一致后进行立柱组件1的定位，利用压板将底板8压紧在机床台面上，不再进行拆卸。胶接过程中先安装框架纵杆(6根)，然后装上层横杆(6根)和接头(6个)，接头的安装利用立柱组件上端的定位块3和压块2三面定位，先将压块装至定位块，测量调整保证6个压块高度相同，然后通过紧固件将接头固定在压块2上，最后安装中层横杆。整个胶接过程中，此定位装置不允许移动和拆卸，直至固化完成测量结束后拆卸定位装置。
本发明通过精度调整保证定位块和所述基准块的平面度和平行度；通过设计和制造工艺保证定位块和基准块的高精度表面，利用星上底板作为装配基准，确定六组立柱组件的基本位置；通过测量相邻两组立柱组件中所述基准块间的尺寸进行立柱组件位置的精确调整，实现六棱柱卫星主承力框架的周向定位；通过测量调整压块的高度实现六棱柱卫星主承力框架的纵向定位。本发明有效解决了六棱柱卫星主承力框架的胶接定位问题，并为本类型的框架胶接提供了一种过程精度测量办法。
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 (9)

1.一种高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置，其特征在于，包括六组立柱组件和压块，每组所述立柱组件包括立柱、定位块以及基准块；
其中，所述定位块通过紧固件连接于所述立柱的内侧面，所述基准块通过紧固件连接于所述立柱的外侧面，所述压块通过紧固件连接于所述定位块的顶端。
2.根据权利要求1所述的高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置，其特征在于，所述立柱由位于下端的底座、外侧面的加强筋以及内、外侧面的过渡板焊接于方管上组成。
3.根据权利要求2所述的高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置，其特征在于，所述立柱的过渡板焊接完成后配打两个螺纹孔和两个销孔，两个螺纹孔和两个销孔对角线分布。
4.根据权利要求2所述的高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置，其特征在于，所述立柱在焊接完成后进行整体稳定化处理以及过渡板的表面加工。
5.根据权利要求3所述的高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置，其特征在于，所述立柱组件上的定位块为两块，分别位于立柱的底端和顶端，通过销钉定位后，再通过螺钉连接于立柱内侧面的过渡板上。
6.根据权利要求3所述的高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置，其特征在于，所述立柱组件上的基准块为两块，分别位于立柱的顶端和加强筋的上端，通过销钉定位后，再通过螺钉连接于立柱外侧面的过渡板上。
7.根据权利要求1所述的高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置，其特征在于，所述定位块安装面的平面度为0.02mm，使用面的平面度0.02mm、对称度5′。
8.根据权利要求1所述的高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位装置，其特征在于，所述基准块的安装面的平面度为0.02mm，测量面的平面度0.02mm、对称度5′，测量面外缘留出8mm高的测量凸台。
9.一种高精度六棱柱卫星主承力框架胶接定位方法，其特征在于，采用权利要求1至8中任一所述的定位装置来完成，包括如下：
首先，进行单个立柱组件的装配和调整，具体是：
将定位块和基准块通过销钉定位后，通过紧固件安装至立柱的过渡板上，安装的同时通过测量调整保证其平面度和平行度；
然后，进行整个定位装置的组装和调整，具体是：
六组立柱组件利用星上底板反定位，首先将星上底板置于机床台面，调整位置后用机床压板压紧固定于机床台面；然后将六组立柱组件分置于六棱柱底板的棱旁边，利用下端定位块的使用面分别与底板的两侧面靠紧，通过测量相邻两组立柱组件上基准块使用面间的距离，保证基准块间的距离一致，此过程中通过在定位块的使用面和星上底板之间垫垫片进行立柱组件精确位置的调整，调整至基准块距离一致后进行立柱组件的定位，利用机床压板将立柱组件压紧在机床台面上，不再进行拆卸；
胶接时，先安装框架纵杆，然后装上层横杆和接头，接头的安装利用立柱组件上端的定位块和压块三面定位，先将压块装至定位块，测量调整保证六个压块高度相同，然后通过紧固件将接头固定在压块上，最后安装中层横杆；
整个胶接过程中，此定位装置不允许移动和拆卸，直至固化完成测量结束后拆卸定位装置。
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