CN108177799B - 一种离散点式承载无框结构体卫星适配器及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航天装配技术领域，具体公开了一种离散点式承载无框结构体卫星适配器及其装配方法，所述的卫星适配器包括四个立柱和四块围板，立柱与围板间隔设置，分别在立柱和围板上开装配孔。所述的装配方法包括以下步骤：1)准备工作；2)定位铆接装配；3)钻孔；4)螺接装配；5)制对接协调孔；6)刻象限线、打钢印；7)下架；8)装配锥套；9)上架复位试对；10)收尾工作。本发明装置根据不同的尺寸需求，可以调整立柱各个区域的大小，这样的结构形式更为紧凑和高效，为各个部件的使用提供了良好的强度刚度环境，同时结构简单，布置、安装和操作都方便。

Description

一种离散点式承载无框结构体卫星适配器及其装配方法

技术领域

本发明属于航天装配技术领域，具体涉及一种离散点式承载无框结构体卫星适配器及其装配方法。

背景技术

离散点式承载无框结构体卫星适配器是航天领域中连接卫星和箭体结构的重要部段，传统的蒙皮桁条式卫星适配器结构较为复杂，对某特定的中小型卫星而言，其非中心对称的接口不易满足，此外复合材料的卫星适配器也有类似的问题，同时产品也更昂贵。

因此需要重新设计一款卫星适配器，其产品结构简单，同时可以满足提供制定的卫星与火箭箭体连接接口，传递星体和箭体载荷，提供分离弹簧安装接口，提供低冲击爆炸螺栓安装接口，提供仪器电缆安装空间及接口等功能，并且具有很强的经济性并满足轻量化要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离散点式承载无框结构体卫星适配器及其装配方法，满足卫星与箭体装配的高精度要求。

本发明的技术方案如下：

一种离散点式承载无框结构体卫星适配器，包括立柱和围板；

所述的立柱为横截面为十字形的支撑结构，包括十字形立板、上端面、下端面、C面、隔板一、对接协调孔、分离弹簧顶杆导向孔、分离弹簧安装中心孔、分离弹簧安装孔、隔板二和围板上沿固定板；

所述的十字形立板，由一块直板与一块斜板拼接而成，直板与斜板互相垂直，将立柱分为四个区域，分别为分离弹簧安装区，低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区以及两个围板连接区；

所述的两个围板连接区位于十字形立板的对角位置，分离弹簧安装区和低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区位于十字形立板的另一个对角位置；

在十字形立板的上方设有上端面，上端面覆盖了低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区以及两个围板连接区；所述的对接协调孔设于上端面上，位于低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区上方；

在十字形立板的下方设有下端面，下端面覆盖了低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区以及两个围板连接区；

所述的上端面与下端面平行；

在分离弹簧安装区设有C面与隔板一，C面设于隔板一的上方，两者平行且与下端面平行；

在C面上设有分离弹簧顶杆导向孔，在隔板一上设有一个分离弹簧安装中心孔和四个分离弹簧安装孔；

在低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区设有隔板二，隔板二与下端面平行，用于分隔安装低冲击爆炸螺栓与分离行程开关；

在两个围板连接区分别设有围板上沿固定板，围板上沿固定板与下端面平行；

所述的围板有四块，其中两块为直立围板，另外两块为斜围板，斜围板与水平面成角度，直立围板与水平面垂直；

所述的直立围板与斜围板的高度相同，在直立围板与斜围板的上端和下端均分别设有上端外翻边与下端外翻边，上端外翻边与下端外翻边平行，且与下端面平行；

在立柱的一个围板连接区内设有直立围板，另一个围板连接区内设有斜围板，直立围板与斜围板互相垂直，两者围成的直角区域为分离弹簧安装区；

所述直立围板与斜围板的上端外翻边分别固定设于围板上沿固定板的下方，下端外翻边分别固定设于下端面的上方；

所述的四个立柱通过四块围板相连，与一个立柱相连的两块围板分别为直立围板和斜围板。

在所述的直立围板与斜围板上还设有电缆通过孔和仪器电缆安装孔。

所述的四个分离弹簧安装孔的连线为矩形，分离弹簧安装中心孔位于矩形的中心位置；分离弹簧顶杆导向孔与分离弹簧安装中心孔同轴。

所述的直立围板与斜围板的板面均由钣金冲压为波浪形，以增加直立围板与斜围板的刚度。

所述直立围板与斜围板的上端外翻边分别通过铆接固定设于围板上沿固定板的下方，下端外翻边分别通过铆接固定设于下端面的上方。

所述的对接协调孔为Φ18.5H6，分离弹簧顶杆导向孔为Φ16.5、分离弹簧安装中心孔为Φ25，分离弹簧安装孔为Φ6。

一种离散点式承载无框结构体卫星适配器的装配方法，采用卫星适配器专用装配装置进行装配，装配装置包括平台、立柱定位支座、旋转机构、支撑座和辅助工装，包括以下步骤：

1)准备工作

首先准备工具、零件，在围板上划线钻导孔，同时在围板上装配铆接电气搭接片；

2)定位铆接装配

按象限分别定位四个立柱，然后按象限分别安装定位围板，并用压板压紧定位；

将所述围板与立柱用弓形夹加紧，然后分别检查确保立柱与平台间隙符合要求；

铆接围板与立柱；

3)钻孔

根据各个孔的尺寸要求采用匹配的钻套分别在立柱和围板上钻孔，并用螺栓螺接；

4)螺接装配

将立柱与围板通过螺接装配，在装配面上涂胶并按要求施加力矩，以使得两者装配更牢固；

5)制对接协调孔

在立柱与围板装配好后，制对接协调孔；

每铰一个孔后插入一个定位销定位，然后再铰下一个孔；

6)刻象限线、打钢印

分别在围板的上端面和下端面的中心线上刻象限线，并用罗马数字按逆时针标注象限，便于在对接的时候确定位置；

然后将上述标记用钢印加深，避免在装配过程中将标记擦除；

7)下架

分解将卫星适配器与装配装置连接的一切连接物，然后将卫星适配器从装配装置上取下，轻拿轻放，避免产品受力变形；

8)装配锥套

在锥套装配前测量立柱上的对接协调孔的尺寸以及锥套的尺寸并记录，将锥套放入液氮冷却10分钟后取出，然后立即用胶木榔头将锥套装入立柱；

9)上架复位试对

将卫星适配器再次与装配装置连接看是否匹配，检验销插入锥套是否灵活，尺寸是否有变形，是否满足要求；若不满足，将卫星适配器分解检修；

10)收尾工作

清理卫星适配器上的多余物；

采用三坐标测量设备测量卫星适配器的形位公差，确保满足设计要求；

对卫星适配器进行称重并记录重量，保证在设计重量范围之内。

步骤2)中，按象限分别用插销插入分离弹簧安装中心孔以定位四个立柱，然后按象限分别安装定位围板，使围板与立柱贴紧，围板下端与平台贴合，围板左右与立柱均匀，并用压板压紧定位；

所述的围板与立柱自然装配，不允许带应力强行装配，允许加垫或锉修；

确保立柱与平台间隙不大于0.1mm，局部不大于0.15mm；围板与平台间隙不大于0.15mm，局部不大于0.2mm；分别检查立柱与围板是否贴合、有间隙及不协调处，允许锉修围板并在锉修后涂漆，以及加垫调整，以使得立柱与围板协调配合。

步骤3)中，对于因角度问题不方便在装配装置上直接加工的孔，将立柱和围板移至支撑架下后用局部钻板钻制，并作标记。

步骤8)中，用塞尺检查锥套与立柱是否贴合无间隙，确保锥套与对接协调孔是过盈配合。

本发明的显著效果在于：

(1)在满足承载等要求的前提下，本发明装置利用率高，实现了对结构空间的充分利用、合理布局。

(2)本发明围板的受力很小，起维形的作用，薄板钣金的结构形式很好的满足了产品的轻质化要求，同时将不受力或受力很小的仪器电缆布置在围板部位，便于操作实施。

(3)本发明装置可以提供制定的卫星与火箭箭体连接接口，传递星体和箭体载荷，提供分离弹簧安装接口，提供低冲击爆炸螺栓安装接口，提供仪器电缆安装空间及接口等功能，并且具有很强的经济性。

(4)本发明装配方法为了保证精度符合要求，将对接协调孔由零件车间机加工制出改为卫星适配器装配后利用工装定位协调配制，确保了接口协调及形位公差的精度要求。

(5)本发明装配方法从工艺技术角度对装配干涉进行修配、排除间隙，同时对工艺方案及流程进行调整，实现低应力装配，使铆接、装配应力变形控制在允许范围内。

(6)本发明装配方法用铆接装配装置控制减少铆接震动带来的应力变形，用专用运输架控制运输颠簸过程中产品应力释放引起变形对产品精度的影响，保证产品的形位公差要求及产品质量。

(7)本发明通过了地面静力、振动等相关试验测试考核，验证了结构方案及优化设计的合理性、有效性，对后续类似结构设计，具有很好的借鉴价值。

(8)本发明装置根据不同的尺寸需求，可以调整立柱各个区域的大小，这样的结构形式更为紧凑和高效，为各个部件的使用提供了良好的强度刚度环境，同时结构简单，布置、安装和操作都方便。

附图说明

图1为卫星适配器结构主视图；

图2为图1中C-C向示意图；

图3为立柱前侧示意图；

图4为立柱后侧示意图。

图中：1.立柱；2.围板；3.十字形立板；4.上端面；5.下端面；6.C面；7.隔板一；8.对接协调孔；9.分离弹簧顶杆导向孔；10.分离弹簧安装中心孔；11.隔板二；12.围板上沿固定板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、2所示的一种离散点式承载无框结构体卫星适配器，包括立柱1和围板2。

如图3、4所示，所述的立柱1为横截面为十字形的支撑结构，包括十字形立板3、上端面4、下端面5、C面6、隔板一7、对接协调孔8、分离弹簧顶杆导向孔9、分离弹簧安装中心孔10、分离弹簧安装孔、隔板二11和围板上沿固定板12。

所述的十字形立板3，由一块直板与一块斜板拼接而成，直板与斜板互相垂直，将立柱1分为四个区域，分别为分离弹簧安装区，低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区以及两个围板连接区。所述的两个围板连接区位于十字形立板3的对角位置，分离弹簧安装区和低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区位于十字形立板3的另一个对角位置。

在十字形立板3的上方设有上端面4，上端面4覆盖了低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区以及两个围板连接区。所述的对接协调孔8设于上端面4上，位于低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区上方。

在十字形立板3的下方设有下端面5，下端面5覆盖了低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区以及两个围板连接区。

所述的上端面4与下端面5平行。

在分离弹簧安装区设有C面6与隔板一7，C面6设于隔板一7的上方，两者平行且与下端面5平行。在C面6上设有分离弹簧顶杆导向孔9，在隔板一7上设有一个分离弹簧安装中心孔10和四个分离弹簧安装孔。所述的四个分离弹簧安装孔的连线为矩形，分离弹簧安装中心孔10位于矩形的中心位置。所述的分离弹簧顶杆导向孔9与分离弹簧安装中心孔10同轴。

在低冲击爆炸螺栓与分离行程开关安装区设有隔板二11，隔板二11与下端面5平行，用于分隔安装低冲击爆炸螺栓与分离行程开关。

在两个围板连接区分别设有围板上沿固定板12，围板上沿固定板12与下端面5平行。

根据不同的尺寸需求，可以调整立柱1各个区域的大小，这样的结构形式更为紧凑和高效，为各个部件的使用提供了良好的强度刚度环境，同时结构简单，布置、安装和操作都方便。

所述的围板2有四块，其中两块为直立围板，另外两块为斜围板，斜围板与水平面成角度，直立围板与水平面垂直，以满足卫星适配器整体截面渐变的要求。在直立围板与斜围板上还设有电缆通过孔和仪器电缆安装孔。

所述的直立围板与斜围板的板面均由钣金冲压为波浪形，以增加直立围板与斜围板的刚度。

所述的直立围板与斜围板的高度相同，在直立围板与斜围板的上端和下端均分别设有上端外翻边与下端外翻边，上端外翻边与下端外翻边平行，且与下端面5平行。

在立柱1的一个围板连接区内设有直立围板，另一个围板连接区内设有斜围板，直立围板与斜围板互相垂直，两者围成的直角区域为分离弹簧安装区。直立围板与斜围板的上端外翻边均通过铆接分别固定设于围板上沿固定板12的下方，下端外翻边通过铆接分别固定设于下端面5的上方。

四个立柱1通过四块围板2相连，与一个立柱1相连的两块围板2分别为直立围板和斜围板。

所述的对接协调孔8为Φ18.5H6，分离弹簧顶杆导向孔9为Φ16.5、分离弹簧安装中心孔10为Φ25，分离弹簧安装孔为Φ6。

一种离散点式承载无框结构体卫星适配器的装配方法，采用卫星适配器专用装配装置进行装配，装配装置包括平台、立柱定位支座、旋转机构、支撑座及辅助工装组成。在平台上刻有象限标记，并安装有立柱和围板的定位装置与压紧装置，用于定位装配立柱与围板；平台上孔用标准钻模协调，用于制与上面级过渡段/分配器协调对接孔。立柱定位支座安装在平台上，采用定位销定位，并通过螺栓连接把紧，用于定位立柱，并制锥套安装孔。各支座上锥套安装孔采用标准钻模协调。旋转机构用于旋转平台角度，便于狭小空间的装配操作，采用手柄摇动，利用蜗轮蜗杆减速装置实现减速与方向转换。支承座用于支撑整个工艺装置。

装配方法包括以下步骤：

(1)准备工作

首先准备工具、零件，在围板2上划线钻导孔，同时在围板2上装配铆接电气搭接片。

(2)定位铆接装配

按象限分别用插销插入分离弹簧安装中心孔10以定位四个立柱1，然后按象限分别安装定位围板2，使围板2与立柱1贴紧，围板2下端与平台贴合，围板2左右与立柱1均匀，并用压板压紧定位。围板2组件装配时，围板2与立柱1应自然装配，不允许带应力强行装配，允许加垫或锉修。

将所述围板2与立柱1用弓形夹加紧，然后分别检查确保立柱1与平台间隙不大于0.1mm，局部不大于0.15mm；围板2与平台间隙不大于0.15mm，局部不大于0.2mm。分别检查立柱1与围板2是否贴合、有间隙及不协调处，允许锉修围板2，以及加垫调整，以使得立柱1与围板2协调配合。锉修后涂漆，铆接围板2与立柱1。

(3)钻孔

根据各个孔的尺寸要求采用匹配的钻套分别在立柱1和围板2上钻孔，并用螺栓螺接。对于因角度问题不方便在装配装置上直接加工的孔，将立柱1和围板2移至支撑架下后用局部钻板钻制，并作标记。其中，对接协调孔8由于具有较高的精度要求，不在本步骤中加工。

(4)螺接装配

将立柱1与围板2通过螺接装配，在装配面上涂胶并按要求施加力矩，以使得两者装配更牢固。

(5)制对接协调孔8

在立柱1与围板2装配好后，制对接协调孔8。先制底孔φ8，然后扩孔Φ18，铰孔Φ18.4，铰孔Φ18.5H6。每铰一个孔后插入一个Φ18.5h7定位销定位，然后再铰下一个孔。

(6)刻象限线、打钢印

分别在围板2的上端面4和下端面5的中心线上刻象限线，并用罗马数字按逆时针标注象限，便于在对接的时候确定位置。然后将上述标记用钢印加深，避免在装配过程中将标记擦除。

(7)下架

分解将卫星适配器与装配装置连接的螺栓、压板等一切连接物，然后将卫星适配器从装配装置上取下，由两人以上轻拿轻放，避免产品受力变形。

(8)装配锥套

在锥套装配前测量立柱1上的对接协调孔8的尺寸以及锥套的尺寸并记录，将锥套放入液氮冷却10分钟后取出，然后立即用胶木榔头将锥套装入立柱1，用塞尺检查锥套与立柱1是否贴合无间隙，确保锥套与对接协调孔8是过盈配合。

(9)上架复位试对

将卫星适配器再次与装配装置连接看是否匹配，检验销插入是否灵活，尺寸是否有变形，是否满足要求。若不满足，将卫星适配器分解检修。

(10)收尾工作

清理卫星适配器上的多余物。

采用三坐标测量设备测量卫星适配器的形位公差，确保满足设计要求。

对卫星适配器进行称重并记录重量，保证在设计重量范围之内。

本发明装配方法从工艺技术角度对装配干涉进行修配、排除间隙，同时对工艺方案及流程进行了调整，实现了低应力装配，使铆接、装配应力变形控制在允许范围内。用铆接装配装置控制减少铆接震动带来应力变形、用专用运输架控制运输颠簸过程中产品应力释放引起的变形对产品精度的影响，保证了产品的形位公差要求及产品的质量。

Claims (4)

1.一种离散点式承载无框结构体卫星适配器的装配方法，采用卫星适配器专用装配装置进行装配，装配装置包括平台、立柱定位支座、旋转机构、支撑座和辅助工装，其特征在于：包括以下步骤：

1)准备工作

首先准备工具、零件，在围板(2)上划线钻导孔，同时在围板(2)上装配铆接电气搭接片；

2)定位铆接装配

按象限分别定位四个立柱(1)，然后按象限分别安装定位围板(2)，并用压板压紧定位；

将所述围板(2)与立柱(1)用弓形夹加紧，然后分别检查确保立柱(1)与平台间隙符合要求；

铆接围板(2)与立柱(1)；

3)钻孔

根据各个孔的尺寸要求采用匹配的钻套分别在立柱(1)和围板(2)上钻孔，并用螺栓螺接；

4)螺接装配

将立柱(1)与围板(2)通过螺接装配，在装配面上涂胶并按要求施加力矩，以使得两者装配更牢固；

5)制对接协调孔(8)

在立柱(1)与围板(2)装配好后，制对接协调孔(8)；

每铰一个孔后插入一个定位销定位，然后再铰下一个孔；

6)刻象限线、打钢印

分别在围板(2)的上端面(4)和下端面(5)的中心线上刻象限线，并用罗马数字按逆时针标注象限，便于在对接的时候确定位置；

然后将上述象限线、罗马数字用钢印加深，避免在装配过程中将标记擦除；

7)下架

分解将卫星适配器与装配装置连接的一切连接物，然后将卫星适配器从装配装置上取下，轻拿轻放，避免产品受力变形；

8)装配锥套

在锥套装配前测量立柱(1)上的对接协调孔(8)的尺寸以及锥套的尺寸并记录，将锥套放入液氮冷却10分钟后取出，然后立即用胶木榔头将锥套装入立柱(1)；

9)上架复位试对

将卫星适配器再次与装配装置连接看是否匹配，检验销插入锥套是否灵活，尺寸是否有变形，是否满足要求；若不满足，将卫星适配器分解检修；

10)收尾工作

清理卫星适配器上的多余物；

采用三坐标测量设备测量卫星适配器的形位公差，确保满足设计要求；

对卫星适配器进行称重并记录重量，保证在设计重量范围之内。

2.如权利要求1所述的一种离散点式承载无框结构体卫星适配器的装配方法，其特征在于：步骤2)中，按象限分别用插销插入分离弹簧安装中心孔(10)以定位四个立柱(1)，然后按象限分别安装定位围板(2)，使围板(2)与立柱(1)贴紧，围板(2)下端与平台贴合，围板(2)左右与立柱(1)均匀，并用压板压紧定位；

所述的围板(2)与立柱(1)自然装配，不允许带应力强行装配，允许加垫或锉修；

确保立柱(1)与平台间隙不大于0.1mm，局部不大于0.15mm；围板(2)与平台间隙不大于0.15mm，局部不大于0.2mm；分别检查立柱(1)与围板(2)是否贴合、有间隙及不协调处，允许锉修围板(2)并在锉修后涂漆，以及加垫调整，以使得立柱(1)与围板(2)协调配合。

3.如权利要求2所述的一种离散点式承载无框结构体卫星适配器的装配方法，其特征在于：步骤3)中，对于因角度问题不方便在装配装置上直接加工的孔，将立柱(1)和围板(2)移至支撑架下后用局部钻板钻制，并作标记。

4.如权利要求3所述的一种离散点式承载无框结构体卫星适配器的装配方法，其特征在于：步骤8)中，用塞尺检查锥套与立柱(1)是否贴合无间隙，确保锥套与对接协调孔(8)是过盈配合。

Images