CN110131076B - 导流器模块化成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导流器模块化成型方法，该方法包括如下步骤1)拼接模块的成型；2)内部框架的成型；3)外围结构的成型；4)金属面板的安装；5)非金属面板的安装。本发明采用模块化的金属管构建火箭发动机所用导流器的内部框架，并通过内部框架外围的侧板转接，将内部框架与金属面板、底板、顶锥部件采用铆接或者螺接方法连接为整体结构，最后采用粘合的方法将非金属面板与金属面板连接在一起，解决了导流器在传统加工方法中所采用金属薄板焊接成型造成的变形和内应力问题。

Description

导流器模块化成型方法
技术领域
本发明涉及导流器的技术领域，具体涉及一种导流器模块化成型方法。
背景技术
火箭发动机点火时，需要用导流器将火箭发动机喷出的高温高速气流按照一定的方向进行导向，防止不受控的气流四散冲击对周围物体和火箭本身造成损伤。火箭发动机所用导流器的主要组成包含主体部分、金属面板和非金属面板(耐烧蚀层)，其中，金属面板和非金属面板都是要达到规定的型面形状才符合导流要求。
传统的导流器制造方法，是将主体部分(如图1所示，包括纵向筋板10、横向筋板11、底板6、顶锥7)的各块拼接金属薄板全部采用焊接方法成型，金属薄板先按照形状和尺寸要求精确加工出来，再将金属薄板各块逐次拼接，拼接时需要按照金属薄板上的槽位对准后卡住，最后焊接成型。金属面板同样是薄壁特性，与主体部分之间采用焊接成导流器。采用上述方法制造导流器时，存在以下不足：第一，金属薄板必须有高的加工精度才能进行相互对齐拼接，对工艺要求高；第二，受金属薄板形状尺寸大、厚度尺寸小的影响，主框架焊接变形不可避免，包括主体部分的结构变形和金属面板型面的变形；第三，焊接造成的内应力，也无法采用退火方法消除，退火会造成金属性能的改变。上述不足都对导流器的加工成型极为不利。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种导流器模块化成型方法，该方法通过模块化加工成型，解决了导流器在传统加工方法中所采用金属薄板焊接成型造成的变形和内应力问题。
为实现上述目的，本发明所设计的一种导流器模块化成型方法，：包括如下步骤：
1)拼接模块的成型：根据导流器的尺寸，确定合适的金属管的截面形状和数量，以金属管的外侧面相互贴合的方式进行拼装，按照导流器的导流型面形状将金属管切割成各个拼接模块；
2)内部框架的成型：将切割好的各个拼接模块按照导流器的形状依次定位，固定相邻两个拼接模块的贴合面拼接形成内部框架；
3)外围结构的成型：先在内部框架的四周固定安装侧板和端板，再在内部框架的底端面固定安装底板，最后在内部框架的顶部固定安装顶锥；
4)金属面板的安装：在内部框架的上端面覆盖安装金属面板；
5)非金属面板的安装：将非金属面板覆盖安装在金属面板的上表面，即完成导流器的整体成型。
进一步地，所述步骤1)中，采用线切割方法对金属管进行切割。
进一步地，所述步骤1)中，所述金属管的截面形状为多边形或者圆形。
进一步地，所述步骤2)中，相邻两个拼接模块的贴合面通过铆接或螺接的方式固定。
进一步地，所述步骤3)中，所述内部框架其中相对的两侧设置有侧板，另外两侧设置有端板，所述侧板的高度大于端板的高度。
进一步地，所述步骤3)中，所述内部框架与侧板、端板之间通过铆接或螺接的方式固定。
进一步地，所述步骤3)中，所述底板、顶锥与侧板之间通过铆接或螺接的方式固定。
再进一步地，所述步骤4)中，所述金属面板的两侧沿侧板的上边缘进行铆接或螺接固定。
更进一步地，所述步骤5)中，所述非金属面板与金属面板之间通过粘合压紧的方式固定。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明采用模块化的金属管构建火箭发动机所用导流器的内部框架，并通过内部框架外围的侧板转接，将内部框架与金属面板、底板、顶锥等部件采用铆接或者螺接方法连接为整体结构，最后采用粘合的方法将耐烧蚀的非金属面板与金属面板连接在一起，解决了导流器在传统加工方法中所采用金属薄板焊接成型造成的变形和内应力问题。
其二，本发明的金属面板与金属管之间无直接紧固连接，采用侧板转接的方法进行紧固连接，避免了由于传统方法采用金属薄板焊接时导致主体部分的结构变形和金属面板型面的变形，解决了焊接会造成的变形问题，不需要预留加工余量或者焊接后的反复校形。
其三，本发明采用模块化金属管可快速加工成型，极大简化了构成主体部分的零部件加工，而且解决了导流型面与理论型面的符合性，可以一次精确成型。
其四，本发明的内部框架与金属面板、底板、顶锥等部件采用铆接或螺接方法连接为整体结构，提升了导流器的后期使用维护性能，可实现零部件的替换。
附图说明
图1为传统薄板焊接的导流器主体部分的结构示意图；
图2为一种模块化的导流器的分解结构示意图；
图3为本发明导流器模块化成型方法中拼接模块的切割成型的示意图；
图4为本发明内部框架成型后的结构示意图；
图5为本发明外围结构成型后的结构示意图；
图6为本发明导流器整体成型后的结构示意图；
图中：金属管1、拼接模块2、内部框架3、侧板4、端板5、底板6、顶锥7、金属面板8、非金属面板9、纵向筋板10、横向筋板11、型面切割线12。
具体实施方式
下面结合实施案例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
图1所示为传统薄板焊接的导流器主体部分的结构示意图，该结构的组成及其不足已经在背景技术中进行了阐述，在此不再赘述。
本发明的一种导流器模块化成型方法，包括如下步骤：
1)拼接模块的成型：根据导流器(如图2所示)的尺寸，确定合适的金属管1的截面形状和数量，金属管1的截面形状为多边形或者圆形，以金属管1的外侧面相互贴合的方式进行拼装，采用线切割方法按照导流器的导流型面形状将金属管1沿型面切割线12切割成各个拼接模块2，如图3所示；
2)内部框架的成型：将切割好的各个拼接模块2按照导流器的形状依次定位，固定相邻两个拼接模块2的贴合面通过铆接或螺接的方式拼接形成内部框架3，如图4所示；
3)外围结构的成型：先在内部框架3的四周固定安装侧板4和端板5，内部框架3其中相对的两侧设置有侧板4，另外两侧设置有端板5，侧板4的高度大于端板5的高度，内部框架3与侧板4、端板5之间通过铆接或螺接的方式固定，再在内部框架3的底端面固定安装底板6，最后在内部框架3的顶部固定安装顶锥7，底板6、顶锥7与侧板4之间通过铆接或螺接的方式固定，如图5所示；
4)金属面板的安装：在内部框架3的上端面覆盖安装金属面板8，金属面板8的两侧沿侧板4的上边缘进行铆接或螺接固定，如图5所示；
5)非金属面板的安装：将非金属面板9覆盖安装在金属面板8的上表面，非金属面板9与金属面板8之间通过粘合压紧的方式固定，即完成导流器的整体成型，如图6所示。以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，其余未详细说明的为现有技术。

Claims (9)

1.一种导流器模块化成型方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)拼接模块的成型：根据导流器的尺寸，确定合适的金属管(1)的截面形状和数量，以金属管(1)的外侧面相互贴合的方式进行拼装，按照导流器的导流型面形状将金属管(1)切割成各个拼接模块(2)；
2)内部框架的成型：将切割好的各个拼接模块(2)按照导流器的形状依次定位，固定相邻两个拼接模块(2)的贴合面拼接形成内部框架(3)；
3)外围结构的成型：先在内部框架(3)的四周固定安装侧板(4)和端板(5)，再在内部框架(3)的底端面固定安装底板(6)，最后在内部框架(3)的顶部固定安装顶锥(7)；
4)金属面板的安装：在内部框架(3)的上端面覆盖安装金属面板(8)；
5)非金属面板的安装：将非金属面板(9)覆盖安装在金属面板(8)的上表面，即完成导流器的整体成型。
2.根据权利要求1所述的导流器模块化成型方法，其特征在于：所述步骤1)中，采用线切割方法对金属管(1)进行切割。
3.根据权利要求1所述的导流器模块化成型方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述金属管(1)的截面形状为多边形或者圆形。
4.根据权利要求1所述的导流器模块化成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，相邻两个拼接模块(2)的贴合面通过铆接或螺接的方式固定。
5.根据权利要求1所述的导流器模块化成型方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述内部框架(3)其中相对的两侧设置有侧板(4)，另外两侧设置有端板(5)，所述侧板(4)的高度大于端板(5)的高度。
6.根据权利要求1所述的导流器模块化成型方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述内部框架(3)与侧板(4)、端板(5)之间通过铆接或螺接的方式固定。
7.根据权利要求1所述的导流器模块化成型方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述底板(6)、顶锥(7)与侧板(4)之间通过铆接或螺接的方式固定。
8.根据权利要求1所述的导流器模块化成型方法，其特征在于：所述步骤4)中，所述金属面板(8)的两侧沿侧板(4)的上边缘进行铆接或螺接固定。
9.根据权利要求1所述的导流器模块化成型方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述非金属面板(9)与金属面板(8)之间通过粘合压紧的方式固定。
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