CN107812959A - 一种大直径非金属蒙皮车削加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，涉及大型运载火箭尾段蒙皮的外圆机加领域；包括胎体、上端板、垫座组、底板、上压板组、下压板组和栓紧器组；其中，胎体为沿轴向竖直放置的中空圆柱结构；上端板为圆板结构；上端板同心固定安装在胎体的轴向顶端；底板为圆环结构；底板同心固定安装在胎体的轴向底端；垫座组固定安装在胎体与底板的连接处；外部蒙皮结构包裹在胎体的外壁；上压板组固定安装在外部蒙皮结构的顶端侧壁；下压板组固定安装在外部蒙皮结构的底端侧壁；栓紧器组套装在外部蒙皮结构的侧壁；本发明解决了当前迫切的尾段蒙皮外圆的车削加工工艺问题，并为后续的新型号研制过程中所需加工工装提供基础数据及设计思路。

Description

一种大直径非金属蒙皮车削加工装置
技术领域
本发明涉及一种大型运载火箭尾段蒙皮的外圆机加领域，特别是一种大直径非金属蒙皮车削加工装置。
背景技术
大型运载火箭的尾段蒙皮为由非金属材料制成的4个向心角90°、直径Ф4996mm、高度2624mm的柱状结构构成。车削加工方法是现阶段运载火箭的尾段蒙皮外圆最为可靠的成形方法。本项目主要针对大型运载火箭尾段蒙皮外圆的车削加工，进行加工工装的设计。鉴于大型运载火箭尾段蒙皮直径大、厚度小、易变形的特点，蒙皮外圆车削加工过程中的固定工装不仅需要与蒙皮内表面配合防止加工过程产生形变，还必须实现对加工过程中产品的固定。
目前现有的加工工装在外圆车削加工过程中极易产生较大变形从而影响加工精度和加工质量，已经无法满足加工要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，解决了当前迫切的尾段蒙皮外圆的车削加工工艺问题，并为后续的新型号研制过程中所需加工工装提供基础数据及设计思路。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，包括胎体、上端板、垫座组、底板、上压板组、下压板组和栓紧器组；其中，胎体为沿轴向竖直放置的中空圆柱结构；上端板为圆板结构；上端板同心固定安装在胎体的轴向顶端；底板为圆环结构；底板同心固定安装在胎体的轴向底端；垫座组固定安装在胎体与底板的连接处；外部蒙皮结构包裹在胎体的外壁；上压板组固定安装在外部蒙皮结构的顶端侧壁；下压板组固定安装在外部蒙皮结构的底端侧壁；栓紧器组套装在外部蒙皮结构的侧壁。
在上述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，所述胎体沿轴向长度L1为2620-2630mm；直径L2为5020-5025mm；底板直径L4为5590-5610mm，底板厚度为53-57mm。
在上述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，所述上压板组包括n个上压板，n个上压板沿胎体的周向均匀分布；n为正整数且，52≤n≤56；下压板组包括m个下压板，m个下压板沿胎体的周向均匀分布；m为正整数，且34≤m≤38；垫座组包括9个垫座，9个垫座沿胎体的周向均匀分布。
在上述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，所述栓紧器组包括k个栓紧器，栓紧器为环套结构，k个栓紧器沿胎体的轴向均匀分布，k为正整数，且4≤k≤6。
在上述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，所述车削加工装置还包括5个环筋组和6个立筋；环筋组为圆环状结构；环筋组水平固定安装在胎体的内壁；立筋为板状结构；立筋沿胎体轴向竖直固定安装在胎体内。
在上述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，所述6个立筋的外壁与环筋组固定连接；6个立筋的内壁围成圆柱形通孔，通孔直径L3为1015-1025mm。
在上述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，所述5个环筋组沿胎体轴向均匀分布；栓紧器对应环筋组设置在外部蒙皮结构的外壁。
在上述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，每个环筋组包括18个扇形环筋；18个扇形环筋依次环绕连接；环筋厚度为9-11mm；每个环筋对应的圆心角为20°。
在上述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，6个立筋的外壁均对应两个相邻环筋的连接处放置，内壁均指向胎体的圆心；6个立筋两两相对放置；将胎体内部分为六个腔体；六个腔体从A处向B处，依次包括4个环筋、3个环筋、2个环筋；六个腔体从B处向A处，依次包括4个环筋、3个环筋、2个环筋。
在上述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，所述胎体、环筋组和立筋均设置有通气孔。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用了如干个立筋、环筋、加强筋的结构，提高了胎体本身的刚性，实现了降低胎体总体的重量；
(2)本发明采用了栓紧器的装置，提高了加工产品的机动性，实现了产品加工快速柔性便捷；
(3)本发明采用了上、下压板装置，提高了产品与胎体的贴合率，实现了产品与胎体贴合无缝隙。
附图说明
图1为本发明大直径非金属蒙皮车削加工装置剖视图；
图2为本发明大直径非金属蒙皮车削加工装置俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
已知XX-5运载火箭尾段蒙皮的常用材料为高强玻璃布(SW180D-90a)或钡酚醛树脂(DFQS-3-75)等非金属材料。结合尾段蒙皮结构图我们可以得到：该尾段蒙皮直径大、厚度小且易变形，产品外圆车削加工过程中极易产生较大变形从而影响加工精度和加工质量，目前现有的加工工装已经无法满足加工要求。因此，迫切需要一个能够完全适应大型运载火箭尾段蒙皮外圆车削加工的工装，于是大直径非金属蒙皮车削加工装置应运而生。
针对尾段蒙皮直径大、厚度小且易变形，产品外圆车削加工过程中极易产生较大变形这一特点，本发明设计了由胎体1、上压板组5、下压板组6、栓紧器组7和垫座组3构成的车削加工工装。该工装的胎体外型面严格按照外部蒙皮结构8的内型面尺寸设计，使用过程中上下胎体外型面与外部蒙皮结构8内型面配合，用于实现产品安装过程中的精确定位及产品外圆车削过程中的变形控制；产品通过上下压板组及栓紧器组7固定并压紧，保证加工过程中产品贴近胎体1，实现对变形的精确控制及连续加工。
如图1所示为大直径非金属蒙皮车削加工装置剖视图，由图可知，一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，包括胎体1、上端板2、垫座组3、底板4、上压板组5、下压板组6和栓紧器组7；其中，胎体1为沿轴向竖直放置的中空圆柱结构；上端板2为圆板结构；上端板2同心固定安装在胎体1的轴向顶端；底板4为圆环结构；底板4同心固定安装在胎体1的轴向底端；垫座组3固定安装在胎体1与底板4的连接处；外部蒙皮结构8包裹在胎体1的外壁；上压板组5固定安装在外部蒙皮结构8的顶端侧壁；下压板组6固定安装在外部蒙皮结构8的底端侧壁；栓紧器组7套装在外部蒙皮结构8的侧壁。上压板组5包括n个上压板，n个上压板沿胎体1的周向均匀分布；n为正整数且，52≤n≤56；下压板组6包括m个下压板，m个下压板沿胎体1的周向均匀分布；m为正整数，且34≤m≤38；垫座组3包括9个垫座，9个垫座沿胎体1的周向均匀分布。栓紧器组7包括k个栓紧器，栓紧器为环套结构，k个栓紧器沿胎体1的轴向均匀分布，k为正整数，且4≤k≤6。
其中，胎体1沿轴向长度L1为2620-2630mm；直径L2为5020-5025mm；底板4直径L4为5590-5610mm，底板4厚度为53-57mm。
如图2所示为大直径非金属蒙皮车削加工装置俯视图，由图可知，车削加工装置还包括5个环筋组9和6个立筋10；环筋组9为圆环状结构；环筋组9水平固定安装在胎体1的内壁；立筋10为板状结构；立筋10沿胎体1轴向竖直固定安装在胎体1内。6个立筋10的外壁与环筋组9固定连接；6个立筋10的内壁围成圆柱形通孔，通孔直径L3为1015-1025mm。5个环筋组9沿胎体1轴向均匀分布；栓紧器对应环筋组9设置在外部蒙皮结构8的外壁。
每个环筋组9包括18个扇形环筋；18个扇形环筋依次环绕连接；环筋厚度为9-11mm；每个环筋对应的圆心角为20°。6个立筋10的外壁均对应两个相邻环筋的连接处放置，内壁均指向胎体1的圆心；6个立筋10两两相对放置；将胎体1内部分为六个腔体；六个腔体从A处向B处，依次包括4个环筋、3个环筋、2个环筋；六个腔体从B处向A处，依次包括4个环筋、3个环筋、2个环筋。胎体1、环筋组9和立筋10均设置有通气孔。
1.结构创新
由于XX-5型号尾段外部蒙皮结构8尺寸较大，造成对应的车削加工工装整体尺寸较大，而工装安装于立式车床时，重量太大会导致花盘承重较大，运动灵活性减弱。为了方便工装使用过程中的安装、移动及拆除，本发明在保证刚性和强度要求的前提下，对工装结构进行了创新性研究。此外为了方便工装加工及使用，本项目对胎体1结构进行了进一步创新性研究。首先，胎体1采用格栅板拼焊设计，这一结构不仅能够显著减轻胎体1的自身重量，方便工装安装及拆除过程中的起吊，还能够有效的节约原材料，节省制造成本；同时用于拼焊胎体1的所有零件筋板均根据零件形状设计了对应的通气孔，这一设计不仅能够保证工装胎体1的筋板加工过程中在固化装置中均匀受热避免应力不均，保证所制工装的可靠性，还能够进一步减轻工装重量。为了验证本项目所设计结构的可靠性，根据蒙皮成形工艺，对该工装结构在工作过程中受力情况进行了分析，得到胎体1起吊时的变形量分别为0.0912mm和0.0625mm，证明这一设计结构能够满足使用要求。
2.保证加工过程连续性
本文所设计工装使用过程中工装胎体外型面与4瓣弧状的尾段外部蒙皮结构8内型面配合，用于实现产品安装过程中的定位及产品外圆车削过程中的变形控制，这就需要在产品加工过程中胎体1和产品之间不会发生相互移动。为了保证加工过程中产品贴紧胎体，本工装采用上压板组5、下压板组6结合栓紧器组7将产品固定并压紧，这一设计，可以实现对产品可靠固定；同时，加工过程中可随时移动上压板组5、下压板组6和栓紧器组7的位置，调整产品可被加工的区域，保证车削加工过程连续进行。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，其特征在于：包括胎体(1)、上端板(2)、垫座组(3)、底板(4)、上压板组(5)、下压板组(6)和栓紧器组(7)；其中，胎体(1)为沿轴向竖直放置的中空圆柱结构；上端板(2)为圆板结构；上端板(2)同心固定安装在胎体(1)的轴向顶端；底板(4)为圆环结构；底板(4)同心固定安装在胎体(1)的轴向底端；垫座组(3)固定安装在胎体(1)与底板(4)的连接处；外部蒙皮结构(8)包裹在胎体(1)的外壁；上压板组(5)固定安装在外部蒙皮结构(8)的顶端侧壁；下压板组(6)固定安装在外部蒙皮结构(8)的底端侧壁；栓紧器组(7)套装在外部蒙皮结构(8)的侧壁。
2.根据权利要求1所述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，其特征在于：所述胎体(1)沿轴向长度L1为2620-2630mm；直径L2为5020-5025mm；底板(4)直径L4为5590-5610mm，底板(4)厚度为53-57mm。
3.根据权利要求1所述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，其特征在于：所述上压板组(5)包括n个上压板，n个上压板沿胎体(1)的周向均匀分布；n为正整数且，52≤n≤56；下压板组(6)包括m个下压板，m个下压板沿胎体(1)的周向均匀分布；m为正整数，且34≤m≤38；垫座组(3)包括9个垫座，9个垫座沿胎体(1)的周向均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，其特征在于：所述栓紧器组(7)包括k个栓紧器，栓紧器为环套结构，k个栓紧器沿胎体(1)的轴向均匀分布，k为正整数，且4≤k≤6。
5.根据权利要求4所述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，其特征在于：所述车削加工装置还包括5个环筋组(9)和6个立筋(10)；环筋组(9)为圆环状结构；环筋组(9)水平固定安装在胎体(1)的内壁；立筋(10)为板状结构；立筋(10)沿胎体(1)轴向竖直固定安装在胎体(1)内。
6.根据权利要求5所述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，其特征在于：所述6个立筋(10)的外壁与环筋组(9)固定连接；6个立筋(10)的内壁围成圆柱形通孔，通孔直径L3为1015-1025mm。
7.根据权利要求6所述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，其特征在于：所述5个环筋组(9)沿胎体(1)轴向均匀分布；栓紧器对应环筋组(9)设置在外部蒙皮结构(8)的外壁。
8.根据权利要求7所述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，其特征在于：每个环筋组(9)包括18个扇形环筋；18个扇形环筋依次环绕连接；环筋厚度为9-11mm；每个环筋对应的圆心角为20°。
9.根据权利要求8所述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，其特征在于：6个立筋(10)的外壁均对应两个相邻环筋的连接处放置，内壁均指向胎体(1)的圆心；6个立筋(10)两两相对放置；将胎体(1)内部分为六个腔体；六个腔体从A处向B处，依次包括4个环筋、3个环筋、2个环筋；六个腔体从B处向A处，依次包括4个环筋、3个环筋、2个环筋。
10.根据权利要求9所述的一种大直径非金属蒙皮车削加工装置，其特征在于：所述胎体(1)、环筋组(9)和立筋(10)均设置有通气孔。
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