CN110732844A - 多接头火箭壳体加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多接头火箭壳体加工方法，粗加工、淬火回火‑净尺寸加工‑定位、焊接‑拆卸并焊接‑焊缝射线探伤、补焊、射线探伤并去应力退火。针对小型火箭壳体数量多、周期紧、价格低的市场压力，采用激光连接参数优化技术、定位装置、净尺寸设计、公差分配技术及激光连接配套热处理技术，节约机械加工时间三分之一以上，突破了传统的火箭壳体加工技术和工艺流程。

Description

多接头火箭壳体加工方法

技术领域

本发明涉及固体火箭燃烧室壳体加工技术领域，具体涉及一种多接头火箭壳体加工方法。

背景技术

中大型的固体火箭发动机作为战略导弹、战术导弹、军民用卫星的发射动力装置，其固体火箭发动机燃烧室壳体的产品价值高，加工周期长，加工工艺复杂。其传统的加工方法是壳体焊接后进行射线检测、退火、淬火、回火、力学性能试验、机械加工、压力试验。壳体在焊接后进行淬火、回火热处理，薄壁壳体变形大，为了保证壳体直线度、圆度等形位公差要求，经常需要对壳体进行校形处理。壳体焊接后体积大，每炉热处理的产品数量少、形位公差控制要求严，热处理成本较高。壳体在焊接后精加工前后接头、前后裙等部位，加工精度要求高、加工效率低、加工时间长、加工成本高。

在某型号小型火箭壳体的研制过程中，十几个接头焊接、热处理后数控加工时间特别长，数控车近12小时，四轴加工中心铣加工10小时以上，与一台大型壳体的加工时间不相上下。一台大型壳体的价格近百万元，而该型号壳体的单件合同价格不到一万元。采用传统的中大型的固体火箭燃烧室壳体的加工方法，难于满足产品数量多、加工效率高、制造成本低的新要求，技术创新势在必行。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种节约机械加工时间、连接精度高且满足设计公差要求多接头火箭壳体加工方法。

为实现上述目的，本发明所设计的多接头火箭壳体加工方法，壳体包括壳体本体和接头，其中接头包括两个开口呈相背布置的前滑道接头、两个开口呈相对布置的后滑道接头、多个沿壳体本体圆周均匀布置的弹翼主接头、多个沿壳体本体圆周均匀布置的弹翼副接头及多个间隔呈均匀布置在外壳本体外周缘面的腹鳍接头，加工方法包括如下步骤：

1)粗加工、淬火回火

粗加工前滑道接头、后滑道接头、弹翼主接头、弹翼副接头及腹鳍接头，并进行淬火回火热处理；

2)净尺寸加工

各接头零件型面采用中走丝速度或慢走丝速度的电火花线切割进行精加工；

3)定位、焊接

采用定位装置对前滑道接头、后滑道接头、弹翼主接头、弹翼副接头及腹鳍接头进行定位，并采用氩气保护光纤激光深熔连接方法焊接；

4)拆卸定位装置并焊接

定位连接后，及时拆卸定位装置，并采用激光深熔连接方法焊接；

5)焊缝射线探伤、补焊、射线探伤并去应力退火。

进一步地，所述步骤2)中，各接头零件净尺寸加工到位，不留后续切削精加工余量；各接头连接后及去应力退火后总的制造公差T1+T2+T3≤T，T1为各接头连接后和去应力退火后的变形量公差，T1为0.02～0.06mm，T2为各接头零件加工公差，T2为0.04～0.10mm，T3为定位装置的定位公差，T为各接头零件允许的位置尺寸公差。

进一步地，所述步骤3)中，两个前滑道接头放置在壳体本体对应位置上，前滑道接头挡板布置在两个前滑道接头上表面通过螺钉将两个前滑道接头定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板的前端抵在两个前滑道接头的后端面形成定位面P2；两个后滑道接头放置在壳体本体对应位置上，后滑道接头挡板布置在两个后滑道接头上表面通过螺钉将两个后滑道接头定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板的后端抵在两个后滑道接头的前端面形成定位面P5；前滑道接头挡板的竖直凸块的斜面与前滑道接头的内斜面贴合形成定位面P1，滑道接头定位板前定位矩形孔的后端面形成前滑道接头的后定位面P3，后滑道接头挡板的竖直凸块的外竖直面与后滑道接头的内竖直面贴合形成定位面P4，滑道接头定位板后定位矩形孔的右端面形成后滑道接头的右定位面P6；

多个弹翼副接头沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，同时，多个弹翼主接头沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，弹翼接头定位板同时布置在多个弹翼副接头和多个弹翼主接头上表面且通过螺钉将多个弹翼副接头和多个弹翼主接头定位压紧在壳体本体上；

弹翼接头定位板的内腔侧壁与弹翼副接头的外周面贴合形成定位面P8，弹翼接头定位板的内腔侧壁与弹翼主接头的外周面贴合形成定位面P7；

腹鳍接头布置在外壳本体外周缘面上，腹鳍接头定位套套置在腹鳍接头上、腹鳍接头压板压在腹鳍接头定位套上并通过螺钉将腹鳍接头定位压紧在外壳本体外周缘面上；腹鳍接头定位套内壁与腹鳍接头外周缘面贴合形成定位面P9。

进一步地，所述步骤3)中，激光深熔定位连接参数为：连接功率1500～2000W，连接速度2.0～2.5m/min。

进一步地，所述步骤4)中，激光深熔连接参数为：打底连接功率2000～2500W，连接速度1.2～1.8m/min；加丝盖面连接功率2000～2500W，连接速度0.8～1.2m/min。

进一步地，所述步骤5)焊缝射线探伤、补焊、射线探伤并去应力退火具体过程为：连接后对多接头壳体焊缝进行探伤，然后采用氩气保护激光连接方法对多接头壳体焊缝缺陷处进行补焊，并对补焊焊缝进行射线探伤；并对壳体及焊接试样在焊接后进行去应力退火；

连接合格后，保证壳体轴线处于垂直状态进行去应力回火；

焊接合格后进行去应力回火，根据不同的材料和不同的力学性能要求选择不同的热处理参数，参数范围为：加热280～580℃，保温60～90min，随炉冷却到室温后出炉。

进一步地，所述腹鳍接头与壳体本体外圆周面接触的面为矩形连接面，且矩形连接面的长度与腹鳍接头的直径相同。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明针对小型火箭壳体数量多、周期紧、价格低的市场压力，激光连接参数优化技术、定位装置、净尺寸设计、公差分配技术及激光连接配套热处理技术，节约机械加工时间三分之一以上，突破了传统的火箭壳体加工技术和工艺流程。

附图说明

图1为本发明多接头火箭壳体示意图；

图2为图1的A-A示意图；

图3为图1的B-B示意图；

图4为多接头火箭壳体安装定位示意图；

图5为图4的A-A示意图；

图6为图4的B-B部分示意图；

图7为图4的B-B部分示意图。

其中：前滑道接头1、后滑道接头2、弹翼主接头3、弹翼副接头4、腹鳍接头5、滑道接头定位板6、后滑道接头挡板7、滑道接头定位板8、弹翼接头定位板9、腹鳍接头定位套10、腹鳍接头压板11。

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的详细说明。

多接头火箭壳体加工方法，壳体包括壳体本体和接头，其中接头包括两个开口呈相背布置的前滑道接头1、两个开口呈相对布置的后滑道接头2、多个(如四个)沿壳体本体圆周均匀布置的弹翼主接头3、多个(如四个)沿壳体本体圆周均匀布置的弹翼副接头4及多个(如三个)间隔呈均匀布置在外壳本体外周缘面的腹鳍接头5，加工方法包括如下步骤：

1)粗加工、淬火回火

粗加工前滑道接头1、后滑道接头2、弹翼主接头3、弹翼副接头4及腹鳍接头5，多个壳体的相同接头零件同批同炉淬火回火；

2)净尺寸加工

各接头零件型面采用中走丝速度或慢走丝速度的电火花线切割进行精加工，以提高加工效率和加工精度；

各接头零件净尺寸加工到位，不留后续切削精加工余量，减少各接头零件机械加工时间；各接头连接后及去应力退火后总的制造公差T1+T2+T3≤T，T1为各接头连接后和去应力退火后的变形量公差，T1为0.02～0.06mm，T2为各接头零件加工公差，T2为0.04～0.10mm，T3为定位装置的定位公差，T为各接头零件允许的位置尺寸公差；前期工艺试验各接头零件虽然采用净尺寸激光连接，但未对零件公差进行加严控制分配，造成激光连接后各接头位置尺寸公差超差；

采用传统的氩弧焊接方法，各接头零件连接前需要留单边1.5～2.5mm的后续切削精加工余量，造成切削加工效率低，加工成本高；即使前期工艺试验采用各接头零件连接前留单边0.5～0.8mm的后续切削精加工余量的小余量加工方法，后续精加工效率任然较低，加工成本仍然较高；

3)定位、焊接

两个前滑道接头1放置在壳体本体对应位置上，前滑道接头挡板6布置在两个前滑道接头1上表面通过螺钉将两个前滑道接头1定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板6的前端抵在两个前滑道接头1的后端面形成定位面P2；两个后滑道接头2放置在壳体本体对应位置上，后滑道接头挡板7布置在两个后滑道接头2上表面通过螺钉将两个后滑道接头2定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板8的后端抵在两个后滑道接头2的前端面形成定位面P5；前滑道接头挡板6的竖直凸块的斜面与前滑道接头1的内斜面贴合形成定位面P1，滑道接头定位板8前定位矩形孔的后端面形成前滑道接头1的后定位面P3，后滑道接头挡板7的竖直凸块的外竖直面与后滑道接头2的内竖直面贴合形成定位面P4，滑道接头定位板8后定位矩形孔的右端面形成后滑道接头的右定位面P6；

多个弹翼副接头4沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，同时，多个弹翼主接头3沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，弹翼接头定位板同时布置在多个弹翼副接头和多个弹翼主接头上表面且通过螺钉将多个弹翼副接头和多个弹翼主接头定位压紧在壳体本体上；

弹翼接头定位板9的内腔侧壁与弹翼副接头4的外周面贴合形成定位面P8，弹翼接头定位板9的内腔侧壁与弹翼主接头3的外周面贴合形成定位面P7；

腹鳍接头5布置在外壳本体外周缘面上，腹鳍接头定位套10套置在腹鳍接头5上、腹鳍接头压板11压在腹鳍接头定位套10上并通过螺钉将腹鳍接头5定位压紧在外壳本体外周缘面上；腹鳍接头定位套10内壁与腹鳍接头5外周缘面贴合形成定位面P9；其中，腹鳍接头与壳体本体外圆周面接触的面为矩形连接面，且矩形连接面的长度与腹鳍接头的直径相同，使得连接轨迹为直线连接轨迹，以方便激光连接；

采用定位装置定位，保证各接头零件定位连接位置准确，合理分配定位装置的制造公差，保证各接头零件连接加工和去应力热处理后积累误差满足设计公差要求；

采用氩气保护光纤激光深熔连接方法，以提高连接精度和效率，降低连接变形，实现淬火回火态高强度零件净尺寸微小变形小强度损失连接。激光连接技术主要特点是热输入量小、连接变形小、热影响区小、连接速度快、焊缝强度损失小(试验结果小于6％)，特别适合10mm以下黑色金属的连接；

激光深熔定位连接参数为：连接功率1500～2000W，连接速度2.0～2.5m/min；如果连接功率太低，会造成连接不牢，如果连接功率过大，会造成连接变形偏大；如果连接速度太低，会造成连接效率偏低，如果连接速度太快，会造成连接成型不佳；

4)拆卸定位装置并焊接

定位连接后，及时拆卸定位装置，以防止连接后各接头的变形影响装置拆卸；

激光深熔连接参数为：打底连接功率2000～2500W，连接速度1.2～1.8m/min；加丝盖面连接功率2000～2500W，连接速度0.8～1.2m/min；如果连接功率太低，会造成连接深度不够，如果连接功率过大，会造成连接变形偏大；如果连接速度太低，会造成连接效率偏低，如果连接速度太快，会造成连接成型不佳。

5)焊缝射线探伤、补焊、射线探伤并去应力退火

连接后对多接头壳体焊缝进行探伤，然后采用氩气保护激光连接方法对多接头壳体焊缝缺陷处进行补焊，并对补焊焊缝进行射线探伤；并对壳体及焊接试样在焊接后进行去应力退火；

连接合格后，保证壳体轴线处于垂直状态进行去应力回火，保证壳体加热、冷却状态均匀、变形小；

焊接合格后进行去应力回火，根据不同的材料和不同的力学性能要求选择不同的热处理参数，参数范围为：加热280～580℃，保温60～90min，随炉冷却到室温后出炉。

本发明针对小型火箭壳体数量多、周期紧、价格低的市场压力，激光连接参数优化技术、定位装置、净尺寸设计、公差分配技术及激光连接配套热处理技术，节约机械加工时间三分之一以上，突破了传统的火箭壳体加工技术和工艺流程。

实施例1

针对某型号30CrMnSiA低合金高强度钢小型壳体，其外形直径D1为140mm，壳体长度L0为550mm，壁厚t为2mm，多接头火箭壳体加工方法具体如下：

1)粗加工、淬火回火

粗加工前滑道接头1、后滑道接头2、弹翼主接头3、弹翼副接头4及腹鳍接头5，多个壳体的相同接头零件同批同炉淬火回火；

2)净尺寸加工

各接头零件型面采用中走丝速度或慢走丝速度的电火花线切割进行精加工，以提高加工效率和加工精度；

各接头零件净尺寸加工到位，不留后续切削精加工余量，减少各接头零件机械加工时间；各接头连接后及去应力退火后总的制造公差T1+T2+T3≤T，T1为各接头连接后和去应力退火后的变形量公差，T1为0.02mm，T2为各接头零件加工公差，T2为0.04mm，T3专用定位装置的定位公差，T3为0.02mm，T为各接头零件允许的位置尺寸公差；前期工艺试验各接头零件虽然采用净尺寸激光连接，但未对零件公差进行加严控制分配，造成激光连接后各接头位置尺寸公差超差；

采用传统的氩弧焊接方法，各接头零件连接前需要留单边1.5～2.5mm的后续切削精加工余量，造成切削加工效率低，加工成本高；即使前期工艺试验采用各接头零件连接前留单边0.5～0.8mm的后续切削精加工余量的小余量加工方法，后续精加工效率任然较低，加工成本仍然较高；

3)定位、焊接

两个前滑道接头放置在壳体本体对应位置上，前滑道接头挡板布置在两个前滑道接头上表面通过螺钉将两个前滑道接头定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板的前端抵在两个前滑道接头的后端面形成定位面P2；两个后滑道接头放置在壳体本体对应位置上，后滑道接头挡板布置在两个后滑道接头上表面通过螺钉将两个后滑道接头定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板的后端抵在两个后滑道接头的前端面形成定位面P5；前滑道接头挡板的竖直凸块的斜面与前滑道接头的内斜面贴合形成定位面P1，滑道接头定位板前定位矩形孔的后端面形成前滑道接头的后定位面P3，后滑道接头挡板的竖直凸块的外竖直面与后滑道接头的内竖直面贴合形成定位面P4，滑道接头定位板8后定位矩形孔的右端面形成后滑道接头的右定位面P6；

多个弹翼副接头4沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，同时，多个弹翼主接头3沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，弹翼接头定位板同时布置在多个弹翼副接头和多个弹翼主接头上表面且通过螺钉将多个弹翼副接头和多个弹翼主接头定位压紧在壳体本体上；

弹翼接头定位板9的内腔侧壁与弹翼副接头4的外周面贴合形成定位面P8，弹翼接头定位板9的内腔侧壁与弹翼主接头3的外周面贴合形成定位面P7；

腹鳍接头5布置在外壳本体外周缘面上，腹鳍接头定位套10套置在腹鳍接头5上、腹鳍接头压板11压在腹鳍接头定位套10上并通过螺钉将腹鳍接头5定位压紧在外壳本体外周缘面上；腹鳍接头定位套10内壁与腹鳍接头5外周缘面贴合形成定位面P9；其中，腹鳍接头与壳体本体外圆周面接触的面为矩形连接面，且矩形连接面的长度与腹鳍接头的直径相同，使得连接轨迹为直线连接轨迹，以方便激光连接；

采用定位装置定位，保证各接头零件定位连接位置准确，合理分配定位装置的制造公差，保证各接头零件连接加工和去应力热处理后积累误差满足设计公差要求；

采用保护光纤激光深熔连接方法，以提高连接精度和效率，降低连接变形，实现淬火回火态高强度零件净尺寸微小变形小强度损失连接。激光连接技术主要特点是热输入量小、连接变形小、热影响区小、连接速度快、焊缝强度损失小(试验结果小于6％)，特别适合10mm以下黑色金属的连接；

激光深熔定位连接参数为：连接功率1500W，连接速度2.0m/min；如果连接功率太低，会造成连接不牢，如果连接功率过大，会造成连接变形偏大；如果连接速度太低，会造成连接效率偏低，如果连接速度太快，会造成连接成型不佳；

4)拆卸并焊接

定位连接后，及时拆卸定位装置，以防止连接后各接头的变形影响装置拆卸；

激光深熔连接参数为：打底连接功率2000W，连接速度1.2m/min；加丝盖面连接功率2000W，连接速度0.8m/min；如果连接功率太低，会造成连接深度不够，如果连接功率过大，会造成连接变形偏大；如果连接速度太低，会造成连接效率偏低，如果连接速度太快，会造成连接成型不佳。

5)焊缝射线探伤、补焊、射线探伤并去应力退火

连接后对多接头壳体焊缝进行探伤，然后采用氩气保护激光连接方法对多接头壳体焊缝缺陷处进行补焊，并对补焊焊缝进行射线探伤；并对壳体及焊接试样在焊接后进行去应力退火；

连接合格后，保证壳体轴线处于垂直状态进行去应力回火，保证壳体加热、冷却状态均匀、变形小；

焊接合格后进行去应力回火，根据不同的材料和不同的力学性能要求选择不同的热处理参数，参数范围为：加热460℃，保温60min，随炉冷却到室温后出炉。

实施例2

针对某型号30CrMnSiA低合金高强度钢小型壳体，其外形直径D1为180mm，壳体长度L0为850mm，壁厚t为2.5mm，多接头火箭壳体加工方法具体如下：

1)粗加工、淬火回火

粗加工前滑道接头1、后滑道接头2、弹翼主接头3、弹翼副接头4及腹鳍接头5，多个壳体的相同接头零件同批同炉淬火回火；

2)净尺寸加工

各接头零件型面采用中走丝速度或慢走丝速度的电火花线切割进行精加工，以提高加工效率和加工精度；

各接头零件净尺寸加工到位，不留后续切削精加工余量，减少各接头零件机械加工时间；各接头连接后及去应力退火后总的制造公差T1+T2+T3≤T，T1为各接头连接后和去应力退火后的变形量公差，T1为0.04mm，T2为各接头零件加工公差，T2为0.07mm，T3专用定位装置的定位公差，T3为0.03mm，T为各接头零件允许的位置尺寸公差；前期工艺试验各接头零件虽然采用净尺寸激光连接，但未对零件公差进行加严控制分配，造成激光连接后各接头位置尺寸公差超差；

采用传统的氩弧焊接方法，各接头零件连接前需要留单边1.5～2.5mm的后续切削精加工余量，造成切削加工效率低，加工成本高；即使前期工艺试验采用各接头零件连接前留单边0.5～0.8mm的后续切削精加工余量的小余量加工方法，后续精加工效率任然较低，加工成本仍然较高；

3)定位、焊接

两个前滑道接头放置在壳体本体对应位置上，前滑道接头挡板布置在两个前滑道接头上表面通过螺钉将两个前滑道接头定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板的前端抵在两个前滑道接头的后端面形成定位面P2；两个后滑道接头放置在壳体本体对应位置上，后滑道接头挡板布置在两个后滑道接头上表面通过螺钉将两个后滑道接头定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板的后端抵在两个后滑道接头的前端面形成定位面P5；前滑道接头挡板的竖直凸块的斜面与前滑道接头的内斜面贴合形成定位面P1，滑道接头定位板前定位矩形孔的后端面形成前滑道接头的后定位面P3，后滑道接头挡板的竖直凸块的外竖直面与后滑道接头的内竖直面贴合形成定位面P4，滑道接头定位板8后定位矩形孔的右端面形成后滑道接头的右定位面P6；

多个弹翼副接头4沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，同时，多个弹翼主接头3沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，弹翼接头定位板同时布置在多个弹翼副接头和多个弹翼主接头上表面且通过螺钉将多个弹翼副接头和多个弹翼主接头定位压紧在壳体本体上；

弹翼接头定位板9的内腔侧壁与弹翼副接头4的外周面贴合形成定位面P8，弹翼接头定位板9的内腔侧壁与弹翼主接头3的外周面贴合形成定位面P7；

腹鳍接头5布置在外壳本体外周缘面上，腹鳍接头定位套10套置在腹鳍接头5上、腹鳍接头压板11压在腹鳍接头定位套10上并通过螺钉将腹鳍接头5定位压紧在外壳本体外周缘面上；腹鳍接头定位套10内壁与腹鳍接头5外周缘面贴合形成定位面P9；其中，腹鳍接头与壳体本体外圆周面接触的面为矩形连接面，且矩形连接面的长度与腹鳍接头的直径相同，使得连接轨迹为直线连接轨迹，以方便激光连接；

采用定位装置定位，保证各接头零件定位连接位置准确，合理分配定位装置的制造公差，保证各接头零件连接加工和去应力热处理后积累误差满足设计公差要求；

采用保护光纤激光深熔连接方法，以提高连接精度和效率，降低连接变形，实现淬火回火态高强度零件净尺寸微小变形小强度损失连接。激光连接技术主要特点是热输入量小、连接变形小、热影响区小、连接速度快、焊缝强度损失小(试验结果小于6％)，特别适合10mm以下黑色金属的连接；

激光深熔定位连接参数为：连接功率1800W，连接速度2.2m/min；如果连接功率太低，会造成连接不牢，如果连接功率过大，会造成连接变形偏大；如果连接速度太低，会造成连接效率偏低，如果连接速度太快，会造成连接成型不佳；

4)拆卸并焊接

定位连接后，及时拆卸定位装置，以防止连接后各接头的变形影响装置拆卸；

激光深熔连接参数为：打底连接功率2300W，连接速度1.5m/min；加丝盖面连接功率2300W，连接速度1.0m/min；如果连接功率太低，会造成连接深度不够，如果连接功率过大，会造成连接变形偏大；如果连接速度太低，会造成连接效率偏低，如果连接速度太快，会造成连接成型不佳。

5)焊缝射线探伤、补焊、射线探伤并去应力退火

连接后对多接头壳体焊缝进行探伤，然后采用氩气保护激光连接方法对多接头壳体焊缝缺陷处进行补焊，并对补焊焊缝进行射线探伤；并对壳体及焊接试样在焊接后进行去应力退火；

连接合格后，保证壳体轴线处于垂直状态进行去应力回火，保证壳体加热、冷却状态均匀、变形小；

焊接合格后进行去应力回火，根据不同的材料和不同的力学性能要求选择不同的热处理参数，参数范围为：加热580℃，保温90min，随炉冷却到室温后出炉。

实施例3

针对某型号30Si2MnCrMoVE低合金超高强度钢小型壳体，其外形直径D1为220mm，壳体长度L0为1150mm，壁厚t为3mm，，多接头火箭壳体加工方法具体如下：

1)粗加工、淬火回火

粗加工前滑道接头1、后滑道接头2、弹翼主接头3、弹翼副接头4及腹鳍接头5，多个壳体的相同接头零件同批同炉淬火回火；

2)净尺寸加工

各接头零件型面采用中走丝速度或慢走丝速度的电火花线切割进行精加工，以提高加工效率和加工精度；

各接头零件净尺寸加工到位，不留后续切削精加工余量，减少各接头零件机械加工时间；各接头连接后及去应力退火后总的制造公差T1+T2+T3≤T，T1为各接头连接后和去应力退火后的变形量公差，T1为0.06mm，T2为各接头零件加工公差，T2为0.10mm，T3专用定位装置的定位公差，T3为0.04mm，T为各接头零件允许的位置尺寸公差；前期工艺试验各接头零件虽然采用净尺寸激光连接，但未对零件公差进行加严控制分配，造成激光连接后各接头位置尺寸公差超差；

采用传统的氩弧焊接方法，各接头零件连接前需要留单边1.5～2.5mm的后续切削精加工余量，造成切削加工效率低，加工成本高；即使前期工艺试验采用各接头零件连接前留单边0.5～0.8mm的后续切削精加工余量的小余量加工方法，后续精加工效率任然较低，加工成本仍然较高；

3)定位、焊接

两个前滑道接头放置在壳体本体对应位置上，前滑道接头挡板布置在两个前滑道接头上表面通过螺钉将两个前滑道接头定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板的前端抵在两个前滑道接头的后端面形成定位面P2；两个后滑道接头放置在壳体本体对应位置上，后滑道接头挡板布置在两个后滑道接头上表面通过螺钉将两个后滑道接头定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板的后端抵在两个后滑道接头的前端面形成定位面P5；前滑道接头挡板的竖直凸块的斜面与前滑道接头的内斜面贴合形成定位面P1，滑道接头定位板前定位矩形孔的后端面形成前滑道接头的后定位面P3，后滑道接头挡板的竖直凸块的外竖直面与后滑道接头的内竖直面贴合形成定位面P4，滑道接头定位板8后定位矩形孔的右端面形成后滑道接头的右定位面P6；

多个弹翼副接头4沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，同时，多个弹翼主接头3沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，弹翼接头定位板同时布置在多个弹翼副接头和多个弹翼主接头上表面且通过螺钉将多个弹翼副接头和多个弹翼主接头定位压紧在壳体本体上；

弹翼接头定位板9的内腔侧壁与弹翼副接头4的外周面贴合形成定位面P8，弹翼接头定位板9的内腔侧壁与弹翼主接头3的外周面贴合形成定位面P7；

腹鳍接头5布置在外壳本体外周缘面上，腹鳍接头定位套10套置在腹鳍接头5上、腹鳍接头压板11压在腹鳍接头定位套10上并通过螺钉将腹鳍接头5定位压紧在外壳本体外周缘面上；腹鳍接头定位套10内壁与腹鳍接头5外周缘面贴合形成定位面P9；其中，腹鳍接头与壳体本体外圆周面接触的面为矩形连接面，且矩形连接面的长度与腹鳍接头的直径相同，使得连接轨迹为直线连接轨迹，以方便激光连接；

采用定位装置定位，保证各接头零件定位连接位置准确，合理分配定位装置的制造公差，保证各接头零件连接加工和去应力热处理后积累误差满足设计公差要求；

采用保护光纤激光深熔连接方法，以提高连接精度和效率，降低连接变形，实现淬火回火态高强度零件净尺寸微小变形小强度损失连接。激光连接技术主要特点是热输入量小、连接变形小、热影响区小、连接速度快、焊缝强度损失小(试验结果小于6％)，特别适合10mm以下黑色金属的连接；

激光深熔定位连接参数为：连接功率2000W，连接速度2.5m/min；如果连接功率太低，会造成连接不牢，如果连接功率过大，会造成连接变形偏大；如果连接速度太低，会造成连接效率偏低，如果连接速度太快，会造成连接成型不佳；

4)拆卸并焊接

定位连接后，及时拆卸定位装置，以防止连接后各接头的变形影响装置拆卸；

激光深熔连接参数为：打底连接功率2500W，连接速度1.8m/min；加丝盖面连接功率2500W，连接速度1.2m/min；如果连接功率太低，会造成连接深度不够，如果连接功率过大，会造成连接变形偏大；如果连接速度太低，会造成连接效率偏低，如果连接速度太快，会造成连接成型不佳。

5)焊缝射线探伤、补焊、射线探伤并去应力退火

连接后对多接头壳体焊缝进行探伤，然后采用氩气保护激光连接方法对多接头壳体焊缝缺陷处进行补焊，并对补焊焊缝进行射线探伤；并对壳体及焊接试样在焊接后进行去应力退火；

连接合格后，保证壳体轴线处于垂直状态进行去应力回火，保证壳体加热、冷却状态均匀、变形小；

焊接合格后进行去应力回火，根据不同的材料和不同的力学性能要求选择不同的热处理参数，参数范围为：加热580℃，保温90min，随炉冷却到室温后出炉。

Claims (7)

1.一种多接头火箭壳体加工方法，壳体包括壳体本体和接头，其中接头包括两个开口呈相背布置的前滑道接头(1)、两个开口呈相对布置的后滑道接头(2)、多个沿壳体本体圆周均匀布置的弹翼主接头(3)、多个沿壳体本体圆周均匀布置的弹翼副接头(4)及多个间隔呈均匀布置在外壳本体外周缘面的腹鳍接头(5)，其特征在于：加工方法包括如下步骤：

1)粗加工、淬火回火

粗加工前滑道接头(1)、后滑道接头(2)、弹翼主接头(3、弹翼副接头(4)及腹鳍接头(5)，并进行淬火回火热处理；

2)净尺寸加工

各接头零件型面采用中走丝速度或慢走丝速度的电火花线切割进行精加工；

3)定位、焊接

采用定位装置对前滑道接头(1)、后滑道接头(2)、弹翼主接头(3)、弹翼副接头(4)及腹鳍接头(5)进行定位，并采用氩气保护光纤激光深熔连接方法焊接；

4)拆卸定位装置并焊接

定位连接后，及时拆卸定位装置，并采用激光深熔连接方法焊接；

5)焊缝射线探伤、补焊、射线探伤并去应力退火。

2.根据权利要求1所述多接头火箭壳体加工方法，其特征在于：所述步骤2)中，各接头零件净尺寸加工到位，不留后续切削精加工余量；各接头连接后及去应力退火后总的制造公差T1+T2+T3≤T，T1为各接头连接后和去应力退火后的变形量公差，T1为0.02～0.06mm，T2为各接头零件加工公差，T2为0.04～0.10mm，T3为定位装置的定位公差，T为各接头零件允许的位置尺寸公差。

3.根据权利要求1所述多接头火箭壳体加工方法，其特征在于：所述步骤3)中，两个前滑道接头(1)放置在壳体本体对应位置上，前滑道接头挡板(6)布置在两个前滑道接头(1)上表面通过螺钉将两个前滑道接头(1)定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板(6)的前端抵在两个前滑道接头(1)的后端面形成定位面P2；两个后滑道接头(2)放置在壳体本体对应位置上，后滑道接头挡板(7)布置在两个后滑道接头(2)上表面通过螺钉将两个后滑道接头(2)定位压紧在壳体本体上，滑道接头定位板(8)的后端抵在两个后滑道接头(2)的前端面形成定位面P5；前滑道接头挡板(6)的竖直凸块的斜面与前滑道接头(1)的内斜面贴合形成定位面P1，滑道接头定位板(8)前定位矩形孔的后端面形成前滑道接头(1)的后定位面P3，后滑道接头挡板(7)的竖直凸块的外竖直面与后滑道接头(2)的内竖直面贴合形成定位面P4，滑道接头定位板(8)后定位矩形孔的右端面形成后滑道接头的右定位面P6；

多个弹翼副接头(4)沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，同时，多个弹翼主接头(3)沿圆周均匀布置在壳体本体的外圆周面上，弹翼接头定位板同时布置在多个弹翼副接头和多个弹翼主接头上表面且通过螺钉将多个弹翼副接头和多个弹翼主接头定位压紧在壳体本体上；

弹翼接头定位板(9)的内腔侧壁与弹翼副接头(4)的外周面贴合形成定位面P8，弹翼接头定位板(9)的内腔侧壁与弹翼主接头(3)的外周面贴合形成定位面P7；

腹鳍接头(5)布置在外壳本体外周缘面上，腹鳍接头定位套(10)套置在腹鳍接头(5)上、腹鳍接头压板(11)压在腹鳍接头定位套(10)上并通过螺钉将腹鳍接头(5)定位压紧在外壳本体外周缘面上；腹鳍接头定位套(10)内壁与腹鳍接头(5)外周缘面贴合形成定位面P9。

4.根据权利要求1所述多接头火箭壳体加工方法，其特征在于：所述步骤3)中，激光深熔定位连接参数为：连接功率1500～2000W，连接速度2.0～2.5m/min。

5.根据权利要求1所述多接头火箭壳体加工方法，其特征在于：所述步骤4)中，激光深熔连接参数为：打底连接功率2000～2500W，连接速度1.2～1.8m/min；加丝盖面连接功率2000～2500W，连接速度0.8～1.2m/min。

6.根据权利要求1所述多接头火箭壳体加工方法，其特征在于：所述步骤5)焊缝射线探伤、补焊、射线探伤并去应力退火具体过程为：连接后对多接头壳体焊缝进行探伤，然后采用氩气保护激光连接方法对多接头壳体焊缝缺陷处进行补焊，并对补焊焊缝进行射线探伤；并对壳体及焊接试样在焊接后进行去应力退火；

连接合格后，保证壳体轴线处于垂直状态进行去应力回火；

焊接合格后进行去应力回火，根据不同的材料和不同的力学性能要求选择不同的热处理参数，参数范围为：加热280～580℃，保温60～90min，随炉冷却到室温后出炉。

7.根据权利要求3所述多接头火箭壳体加工方法，其特征在于：所述腹鳍接头与壳体本体外圆周面接触的面为矩形连接面，且矩形连接面的长度与腹鳍接头的直径相同。

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