CN110977812A - 一种星敏感器支架的胶接装配工装及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种星敏感器支架的胶接装配工装，包括底座、星敏安装板定位块、星敏支架头部定位块、导热零件定位块以及星敏安装板模拟板，所述星敏安装板定位块和导热零件定位块在底座上相对设置，所述星敏支架头部定位块固定在底座上且位于星敏安装板定位块和导热零件定位块之间，所述底座上还设有基准孔凸台和星敏支架支撑腿定位面凸台。使用时，采用“由内向外+工装补偿”的预装方式，再通过模拟板对星敏支架头部开窗口并整体胶接，固化后采用真空除气‑粗加工‑工艺振动‑精加工的方式进行组合加工保证产品的精度要求。解决了现有装配方法通过反复预装修配，导致耗时费力，修配量大，工作效率低，无法保证高精度的技术问题。

Description

一种星敏感器支架的胶接装配工装及使用方法

技术领域

本发明涉及航天精密结构胶接装配技术领域，具体地，涉及一种星敏感器支架的胶接装配工装及使用方法。

背景技术

星敏感器是卫星上姿态控制及轨道调整的重要环节，而星敏感器支架作为星敏感器的安装平台，在保证安装面及安装孔位高精度的同时，还需用于星敏与卫星相机支撑结构之间的连接,承受从生产到空间任务整个寿命期间的各种载荷(包括力和热)，成为卫星总装零件中的关键件。因此星敏感器支架胶接装配的工艺难点显而易见：

1)保证星敏安装面角度及安装孔位的高精度；

2)保证星敏感器支架内部导热零件与星敏安装板背面之间的贴合间隙要求，使热量传递路径畅通，控制星敏感器及支架温度的恒定，间接保证1)的要求；

3)保证星敏感器支架预装过程中修配量足够小，损伤本体会导致局部区域应力集中，影响支架的力学性能；

星敏感器支架传统的胶接装配方法为先在星敏支架头部零件状态下开窗口，再在窗口处胶接星敏安装板，底部胶接支撑腿，内部安装导热零件，最后整体机加工。这种胶接方法在生产及后续试验过程中存在如下问题：

1)星敏支架头部在零件状态下开窗口基准难找，且加工完后与星敏安装板试装修配量过大，且需反复，同时安装位置不受控制，机加工时会发生机加工余量不足、孔位加工不出等情况；

2)内部导热零件与星敏安装板背面安装时贴合间隙超出设计指标，需进行铲刮修磨，耗时费力，效率低下；

3)固化后直接机加工，虽然当时能满足精度要求，但经历振动载荷和热载荷之后精度发生变化，尺寸稳定性较低；

4)预装修配过程中修磨量较大，对本体产生损伤，力学性能有所降低。

经过对现有技术的检索，公开号为CN 104859866A的发明专利公开了一种星敏感器一体化安装支架，包括：安装底板，与卫星平台固定连接；整体支撑台，与安装底板固定连接；多个支撑筒，分别与整体支撑台连接；安装法兰，设置在每个支撑筒的顶端，用于安装星敏感器。该装置不能完全保证星敏安装面角度及安装孔位的高精度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星敏感器支架的胶接装配工装。

根据本发明提供的一种星敏感器支架的胶接装配工装，包括底座、星敏安装板定位块、星敏支架头部定位块、导热零件定位块以及星敏安装板模拟板，所述星敏安装板定位块和导热零件定位块在底座上相对设置，所述星敏支架头部定位块固定在底座上且位于星敏安装板定位块和导热零件定位块之间，所述底座上还设有基准孔凸台和星敏支架支撑腿定位面凸台。

进一步地，所述星敏安装板模拟板的外形、厚度与带机加工余量的星敏安装板相同，所述星敏安装板模拟板上设有模拟安装窗口，所述模拟安装窗口的形状和星敏支架头部上的星敏安装板安装窗口的轮廓投影一致，所述星敏安装板模拟板上设有定位孔，所述定位孔与星敏安装板定位孔一致，所述星敏安装板模拟板的数量与星敏安装板的数量相同。

进一步地，所述底座上的基准孔凸台为4个，成“十”字分布，为工装的加工、检验、返修等过程提供测量基准，基准孔在特定情况下也可改为基准块或数量作增减，达到相同的测量效果。

进一步地，所述星敏安装板定位块、星敏支架头部定位块和导热零件定位块与底座之间焊接固定或使用插销机械连接。

进一步地，所述的工装在最后一次精加工前需作稳定化处理，保证定位精度。

一种星敏感器支架的胶接装配工装的使用方法，采用“由内向外+工装补偿”的预装方案，再通过模拟板对星敏支架头部开星敏安装板的安装窗口，并整体胶接，再通过组合加工得到产品。

具体包括以下步骤：

(1)将星敏感器支架内部的导热零件、星敏安装板、星敏安装板定位块和导热零件定位块，采用“由内向外+工装补偿”的方式进行预装；

(2)再通过星敏安装板模拟板对星敏支架头部开设星敏安装板的安装窗口；

(3)整体胶接各星敏安装板、星敏支架头部、底部支撑件，再通过组合加工流程保证星敏感器支架底面(基准面)、星敏安装板安装面、各面上安装孔等的位置精度。

进一步地，所述“由内向外+工装补偿”的方式具体为：将星敏感器支架内部的导热零件与n个星敏安装板内安装面用工艺螺钉先行安装，保证贴合间隙，再将“导热零件-星敏安装板”整体与n个星敏安装板定位块的定位面和一个导热零件定位块的定位面进行预装，并对工装贴合间隙处垫薄片或薄膜进行补偿，使得原工装定位面根据各零件的精度差异性做适应性调整，其中，n为≥1的正整数。

进一步地，所述导热零件与星敏安装板内安装面间隙≤0.1mm，所述“导热零件-星敏安装板”整体与n个星敏安装板定位块的定位面和一个导热零件定位块的定位面之间的间隙≤0.05mm，所述星敏安装板的外安装面角度精度为±2′，不同星敏感器支架的星敏安装板外安装面角度因设计各异。

进一步地，所述星敏安装板模拟板对星敏支架头部开窗口时，先将星敏安装板模拟板用星敏安装板定位块进行定位，再预装星敏支架头部，沿星敏安装板模拟板外形在星敏支架头部上刻线或采用其他方式做标记，取下星敏支架头部及星敏安装板模拟板，将星敏安装板模拟板按刻线位置放置在星敏支架头部上，沿星敏安装板模拟板内形对星敏支架头部进行开窗口的操作。

进一步地，所述组合加工流程为：将胶接固化后的星敏感器支架进行“真空除气-粗加工-工艺振动-精加工”。

进一步地，所述组合加工流程的工艺参数为：

真空除气环境60℃±5℃，真空度≤1×10^-3Pa，保持24h以上；

粗加工时各机加工面理论余量为1.5mm，星敏感器支架的安装孔暂不加工；

工艺振动条件，预复振5～100Hz，载荷0.2g，扫描速率4oct/min；鉴定级5～15Hz，载荷5.51mm(O-P)，15～100Hz，载荷5g，鉴定级扫描速率均为2oct/min；

精加工时各机加工面理论余量0.5mm，孔位整体加工到位。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明星敏感器支架的胶接装配工装及其使用方法，更直观地保证内部导热零件与星敏安装板的贴合间隙要求，无需再进行人工铲刮修整工作，减少了人工成本，降低了操作难度，极大提升了产品的制造效率；

2、本发明星敏感器支架的胶接装配工装及其使用方法，无需反复打磨修配星敏支架头部与星敏安装板胶接处的碳纤维本体，减少人工成本的同时也消除了结构强度降低的隐患；

3、本发明星敏感器支架的胶接装配工装及其使用方法，粗加工、精加工过程中穿插采用了真空除气和工艺振动处理的手段，提高了最终精加工尺寸的稳定性，保证了精加工后型面及孔位的高精度。

4、本发明星敏感器支架的胶接装配工装及其使用方法，能保证星敏感器支架内、外高精度的要求，节省人工成本，降低操作难度，提高产品的生产效率的同时可消除结构力学性能降低的隐患。

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为本发明星敏感器支架胶接装配工装的结构示意图；

图2为本发明星敏感器支架胶接装配工装中底座上基准孔的结构示意图；

图3为本发明星敏感器支架胶接装配工装中星敏安装板模拟板的结构示意图。

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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1至图3所示，在本发明实施例中，需制造一件3个星敏安装板、3个星敏支架支撑腿，内有导热零件与星敏安装板内面相连。要求导热零件与星敏安装板间隙≤0.1，星敏安装板外安装面角度精度±2′。

本发明提供的一种星敏感器支架的胶接装配工装，包括底座1、三件星敏安装板定位块2、星敏支架头部定位块3、一件导热零件定位块4以及三件星敏安装板模拟板5，星敏安装板定位块2和导热零件定位块4在底座1上相对设置，星敏支架头部定位块3固定在底座1上且位于星敏安装板定位块2和导热零件定位块4之间。

底座1上还设有基准孔凸台6和星敏支架支撑腿定位面凸台7。底座1上的基准孔凸台6为4个，成“十”字分布，为工装的加工、检验、返修等过程提供测量基准，基准孔在特定情况下也可改为基准块或数量作增减，达到相同的测量效果。

星敏安装板模拟板5的外形、厚度与带机加工余量的星敏安装板相同，星敏安装板模拟板5上设有模拟安装窗口51，模拟安装窗口的形状和星敏支架头部上的星敏安装板安装窗口的轮廓投影一致，星敏安装板模拟板上设有定位孔，定位孔与星敏安装板定位孔一致，星敏安装板模拟板的数量与星敏安装板的数量相同。

星敏安装板定位块2、星敏支架头部定位块3和导热零件定位块4与底座1之间使用插销机械连接，保证拆装后的复位精度。

工装采用45#钢板、钢块、钢管焊接或铸造而成，最终精加工前退火去除内应力。

本发明提供的星敏感器支架胶接装配工装的使用方法，采用“由内向外+工装补偿”的预装方案，再通过模拟板对星敏支架头部开星敏安装板的安装窗口，并整体胶接，再通过组合加工得到产品。

具体包括以下步骤：

(1)将星敏感器支架内部的导热零件、星敏安装板、星敏安装板定位块和导热零件定位块，采用“由内向外+工装补偿”的方式进行预装。

“由内向外+工装补偿”的方式具体为：即将星敏感器支架内部的导热零件与3个星敏安装板内安装面用工艺螺钉先行安装，保证贴合间隙≤0.05mm，再将“导热零件-星敏安装板”整体与3个星敏安装板定位块的定位面和1个导热零件定位块的定位面进行预装，并对工装贴合间隙处粘贴单面带胶聚四氟乙烯脱模布进行补偿，补偿至贴合间隙≤0.05mm，使得原工装定位面根据各零件的精度差异性做适应性调整。

(2)再通过星敏安装板模拟板对星敏支架头部开设星敏安装板的安装窗口。

星敏安装板模拟板对星敏支架头部开窗口时，先将星敏安装板模拟板用星敏安装板定位块进行定位，再预装星敏支架头部，沿星敏安装板模拟板外形在星敏支架头部上刻线或采用其他方式做标记，取下星敏支架头部及星敏安装板模拟板，按刻线放置星敏安装板模拟板，沿星敏安装板模拟板内形对星敏支架头部进行开窗口的操作。

(3)整体胶接各星敏安装板、星敏支架头部、底部支撑件，再通过组合加工流程保证星敏感器支架底面(基准面)、星敏安装板安装面、各面上安装孔等的位置精度。

组合加工流程为：将胶接固化后的星敏感器支架进行“真空除气-粗加工-工艺振动-精加工”。

组合加工流程的工艺参数为：

真空除气环境60℃±5℃，真空度≤1×10^-3Pa，保持24h以上；

粗加工时各机加工面理论余量为1.5mm，星敏感器支架的安装孔暂不加工；

工艺振动条件，预复振5～100Hz，载荷0.2g，扫描速率4oct/min；鉴定级5～15Hz，载荷5.51mm(O-P)，15～100Hz，载荷5g，鉴定级扫描速率均为2oct/min；

精加工时各机加工面理论余量0.5mm，孔位整体加工到位。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种星敏感器支架的胶接装配工装，其特征在于，包括底座、星敏安装板定位块、星敏支架头部定位块、导热零件定位块以及星敏安装板模拟板，所述星敏安装板定位块和导热零件定位块在底座上相对设置，所述星敏支架头部定位块固定在底座上且位于星敏安装板定位块和导热零件定位块之间，所述底座上还设有基准孔凸台和星敏支架支撑腿定位面凸台。

2.根据权利要求1所述的一种星敏感器支架的胶接装配工装，其特征在于，所述星敏安装板模拟板的外形、厚度与带机加工余量的星敏安装板相同，所述星敏安装板模拟板上设有模拟安装窗口，所述模拟安装窗口的形状和星敏支架头部上的星敏安装板安装窗口的轮廓投影一致，所述星敏安装板模拟板上设有定位孔，所述定位孔与星敏安装板定位孔一致，所述星敏安装板模拟板的数量与星敏安装板的数量相同。

3.根据权利要求1所述的一种星敏感器支架的胶接装配工装，其特征在于，所述底座上的基准孔凸台为4个，成“十”字分布。

4.根据权利要求1所述的一种星敏感器支架的胶接装配工装，其特征在于，其特征在于，所述星敏安装板定位块、星敏支架头部定位块和导热零件定位块与底座之间焊接固定或使用插销机械连接。

5.一种星敏感器支架的胶接装配工装的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将星敏感器支架内部的导热零件、星敏安装板、星敏安装板定位块和导热零件定位块，采用“由内向外+工装补偿”的方式进行预装；

(2)再通过星敏安装板模拟板对星敏支架头部开设星敏安装板的安装窗口；

(3)整体胶接各星敏安装板、星敏支架头部、星敏支架支撑腿，再通过组合加工流程保证星敏感器支架底面、星敏安装板安装面、其他各面上安装孔的位置精度。

6.根据权利要求5所述的一种星敏感器支架的胶接装配工装的使用方法，其特征在于，所述“由内向外+工装补偿”的方式具体为：将星敏感器支架内部的导热零件与n个星敏安装板内安装面用工艺螺钉先行安装，保证贴合间隙，再将“导热零件-星敏安装板”整体与n个星敏安装板定位块的定位面和一个导热零件定位块的定位面进行预装，并对工装贴合间隙处垫薄片或薄膜进行补偿，使得原工装定位面根据各零件的精度差异性做适应性调整，其中，n为≥1的正整数。

7.根据权利要求6所述的一种星敏感器支架的胶接装配工装的使用方法，其特征在于，所述导热零件与星敏安装板内安装面间隙≤0.1mm，所述“导热零件-星敏安装板”整体与n个星敏安装板定位块的定位面和一个导热零件定位块的定位面之间的间隙≤0.05mm。

8.根据权利要求5所述的一种星敏感器支架的胶接装配工装的使用方法，其特征在于，所述星敏安装板模拟板对星敏支架头部开窗口时，先将星敏安装板模拟板用星敏安装板定位块进行定位，再预装星敏支架头部，沿星敏安装板模拟板外形在星敏支架头部上刻线或采用其他方式做标记，取下星敏支架头部及星敏安装板模拟板，将星敏安装板模拟板按刻线位置放置在星敏支架头部上，沿星敏安装板模拟板内形对星敏支架头部进行开窗口的操作。

9.根据权利要求5所述的一种星敏感器支架的胶接装配工装的使用方法，其特征在于，所述组合加工流程为：将胶接固化后的星敏感器支架进行“真空除气-粗加工-工艺振动-精加工”。

10.根据权利要求9所述的一种星敏感器支架的胶接装配工装的使用方法，其特征在于，所述组合加工流程的工艺参数为：

真空除气环境60℃±5℃，真空度≤1×10^-3Pa，保持24h以上；

粗加工时各机加工面理论余量为1.5mm，星敏感器支架的安装孔暂不加工；

工艺振动条件，预复振5～100Hz，载荷0.2g，扫描速率4oct/min；鉴定级5～15Hz，载荷5.51mm(O-P)，15～100Hz，载荷5g，鉴定级扫描速率均为2oct/min；

精加工时各机加工面理论余量0.5mm，孔位整体加工到位。

Images