CN114178558A - 一种复合材料回转体的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料回转体的加工方法，属于复合材料回转体加工技术领域，解决了现有的复合件制造过程中质心易偏移的技术问题。方法包括以下步骤：提供复合件，复合件包括壳体和防热层，防热层套接于壳体外；粗车防热层的外形，令防热层端面与壳体的端面接平，沿防热层的径向预留加工余量；获取粗车后的复合件的质量以及质心；精车复合件至复合件的质量以及质心符合设计要求。保证了复合件的外形质量，还通过对防热层的调整保证了复合件的质心精度，提高了产品的合格率。

Description

一种复合材料回转体的加工方法

技术领域

本发明属于复合材料回转体加工技术领域，尤其涉及一种复合材料回转体的加工方法。

背景技术

现有的复合材料回转体(下称复合件)在制作过程中，多以产品的外形作为参照衡量复合件是否合格的标准，但是由于复合件涉及到多种不同材质的粘接，粘接过程粘接剂使用的不均匀将会导致复合件中各个材料的轴线不再位于同一直线上，进而导致复合件的质心偏移，不符合设计要求。

发明内容

本申请旨在至少能够在一定程度上解决了现有的复合件制造过程中质心易偏移的技术问题，为此，本申请提供了一种复合材料回转体的加工方法。

本申请的技术方案如下：

一种复合材料回转体的加工方法，包括以下步骤：

提供复合件，所述复合件包括壳体和防热层，所述防热层套接于所述壳体外；

粗车所述防热层的外形，令所述防热层端面与所述壳体的端面接平，沿所述防热层的径向预留加工余量；

获取粗车后的所述复合件的质量以及质心位置；

精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求。

在一些实施方式中，在所述获取粗车后的所述复合件的质量以及质心位置的步骤后，还包括：

获取粗车后的所述复合件的质心位置与目标质心位置的距离差值；

获取粗车后的所述复合件的质量与目标质量的质量差值；

通过获得的所述质量差值和所述距离差值获取精车余量。

在一些实施方式中，若所述距离差值在目标差值范围内，则所述精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求的步骤包括：根据获得的所述精车余量均匀去除所述防热层外的加工余量。

在一些实施方式中，若所述距离差值在目标差值范围外，则所述精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求的步骤包括：根据获得的所述精车余量去除所述防热层外的加工余量；

其中，靠近质心的一端去除的加工余量大于远离质心的一端去除的加工余量。

在一些实施方式中，所述精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求，具体包括：

平滑精车，沿所述复合件的母线精车所述防热层的外形，所述防热层径向的加工余量均为单位加工余量；

递进精车，沿所述复合件的母线精车所述防热层的外形，所述防热层径向的加工余量由单位加工余量逐步递减至0；

依据获得所述质量差值和所述距离差值，确定平滑精车的次数、递进精车的次数或平滑精车与递进精车任意组合的次数。

在一些实施方式中，所述精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求的步骤后，还包括：

确认所述防热层的端面的外径符合设计要求；

若所述防热层的端面的外径大于设计要求，则确定一个加工起始位置，由所述加工起始位置开始精车所述防热层的端面外形直至所述防热层的端面外径符合设计要求；

其中，令所述防热层的端面的外径与设计要求之间的差值为外径差值，所述加工起始位置与所述防热层的端面之间的距离与所述外径差值正相关。

在一些实施方式中，所述精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求的步骤后，还包括：

获取精车后的所述复合件的质量以及质心位置，确认所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求。

在一些实施方式中，任一粗车或精车的步骤中，防热层的外形均为平滑过渡。

在一些实施方式中，所述提供复合件，具体包括：

按照设计要求提供所述壳体；

按照设计要求提供所述防热层，所述防热层的径向以及相对两端的端面均预留有加工余量；

将所述防热层套装在所述壳体外；

向所述防热层与所述壳体间的间隙灌入固化胶；

固化所述固化胶。

在一些实施方式中，所述固化所述固化胶，具体包括：

加热所述固化胶至80摄氏度，加热时长2小时。

本申请实施例至少具有如下有益效果：

由上述技术方案可知，本发明公开的复合材料回转体的加工方法通过使防热层端面与金属壳体接平，消除了壳体这一影响质量和质心的不可控因素；进一步的，通过在防热层的外形预留径向加工余量，并在后续车削防热层外形预留的径向加工余量，以此对复合件的质量以及质心位置进行调整，消除了防热层以及防热层与壳体之间连接时带来的误差影响，由于防热层的密度以及粗车后的尺寸可知，加工余量可通过计算的方式获得，进而精车后的复合件的质量、质心位置均符合加工要求时，复合件的尺寸也符合加工要求，不仅保证了复合件的外形质量，还通过对防热层的调整保证了复合件的质心精度，提高了产品的合格率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例中方法的流程结构示意图；

图2示出了本申请实施例中复合件的结构示意图；

图中标记：1-壳体，2-防热层。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

航天飞行器、运载火箭、导弹等对回转体有较高要求的行业，多使用到复合回转体作为外壳，以使外壳具备较好的隔热性能或强度。然而以上行业对回转体的精度也有较高的精度要求，以保证使用复合回转体的机构具备合适的稳定性，确保该机构具有良好的可操纵性，实现高精度姿态控制。

作为导弹的基体部件，细长型的复合回转体是其配套结构中的重要结构件，需要保证导弹质心位置控制在一个预先确定的区域内，以使导弹具备合适的稳定性。复合回转体的尺寸较大，发明人在生产实践中多使用到防热层与金属壳体套接并灌胶粘接的方式制作细长型的复合回转体，并在制作过程中有如下发现：金属壳体在成型过程中，金属蒙皮受原材料及钣金成型过程影响，厚度尺寸存在波动，导致不同的复合回转体之间的质量质心存在偏差；防热层成型后，不同的防热层之间密度也存在差异，导致防热层质量质心不稳定，防热层和金属壳体套装时灌胶量存在差异，导致复合件质量质心不稳定；防热层和金属壳体套装时间隙存在差异，导致复合件质量质心不稳定。由于上述多种因素的影响，导致复合后的复合回转体质量质心难以满足目标要求。

图1示出了本申请实施例中方法的流程结构示意图；图2示出了本申请实施例中复合件的结构示意图。

下面结合附图并参考具体实施例描述本申请：

如图1和图2所示，本实施例提供了一种复合材料回转体的加工方法，包括以下步骤：

步骤1：提供复合件，复合件包括壳体1和防热层2，防热层2套接于壳体1外。

步骤2：粗车防热层2的外形，令防热层2端面与壳体1的端面接平，沿防热层2的径向预留加工余量。

步骤3：获取粗车后的复合件的质量以及质心位置。

步骤4：精车复合件至复合件的质量以及质心位置符合设计要求。

复合件的壳体1在加工成型后，壳体1的质量以及形状是确定的，而防热层2的密度和固化胶的密度已知，由此，通过对组合安装完成的复合件的防热层2进行车削，通过调整车削防热层2外形的量，即可对复合件的质量以及质心位置进行调整，而当复合件的质量、质心位置均符合加工要求时，复合件的尺寸也符合加工要求。

具体的，本实施例并不针对壳体1进行加工，以保证壳体1对防热层2的支撑力，并以壳体1轴向的长度作为参照，通过步骤2对防热层2的轴向进行加工，使防热层2轴向的长度与壳体1的长度匹配并符合复合件的目标长度。通过在防热层2的径向预留加工余量，给予复合件调整质心位置的基础。

步骤3通过称量粗车后的复合件，获取粗车后的复合件的质量以及质心位置，粗车后的复合件外形的径向预留加工余量均相同，在复合件的长度符合目标长度且复合件是回转体的情况，若复合件的长度符合加工要求，则复合件的质心的位置也应当符合加工需求。由此，通过比对获得的复合件的质心的实时位置与质心的目标位置，即可判断粗加工后的复合件的质心位置是否符合加工需求，并判断粗车后的复合件的质心更靠近复合件的哪一端。

在防热层2的密度已知，且防热层2的体积可通过测量和计算获得的情况下，通过计算获得的粗车后复合件的质量与目标质量的差值，即可获得步骤4中复合件需要被精车的量，同时，参照步骤3中获取的质心的位置，使用不同的方式精车防热层2，即可加工出符合设计要求的复合件。

本实施例中，所采用的复合件的制作步骤具体包括：

步骤101：按照设计要求提供壳体1。

步骤102：按照设计要求提供防热层2，防热层2的径向以及相对两端的端面均预留有加工余量。

步骤103：将防热层2套装在壳体1外。

步骤104：向防热层2与壳体1间的间隙灌入固化胶。

步骤105：固化固化胶，具体的，加热固化胶至80摄氏度，加热时长2小时，通过较高温度减少固化的时间，进而提高复合件的加工效率。

通过上述步骤，在组装复合件时即提供符合设计要求的壳体1，并在防热层2的径向留出足够的加工余量，使误差集中在防热层2上。

具体的，在步骤3和步骤4之间还包括：

步骤301：获取粗车后的复合件的质心位置与复合件的目标质心位置的距离差值。

步骤302：获取粗车后的复合件的质量与复合件的目标质量的质量差值。

步骤303：通过质量差值和距离差值获取精车余量。

通过步骤301-步骤303，步骤4具体可通过距离差值进行精车，具体的，在制造过程中，质心的位置距离设计要求可以有0.05％的误差，由此，若距离差值在目标差值范围内，均匀去除防热层2外的加工余量直至复合件的质量在目标质量的范围内，当然，能够接受的误差范围可依据需求设定。可以理解的，当距离差值在目标差值范围内，在可认为粗车后的质心位置在目标质心的位置范围内，复合件作为回转体，均匀减少复合件上防热层2的径向预留加工量，即可保持质心位置不变，并使复合件的质量落入目标质量的范围内。去除的加工余量，可通过质量差值与粗车后防热层2的内径、外径、长度和密度计算获得。

若距离差值在目标差值范围外，依据距离差值去除防热层2外的加工余量直至质量差值在目标质量范围内；其中，靠近质心的一端去除的加工余量大于远离质心的一端去除的加工余量。具体来说，复合件具有相对的两端，当复合件的质心位置不符合设计要求时，复合件的质心将更靠近质量相较于设计要求的质量更重的一端，由此，通过增大靠近质心的一端的加工余量，改变复合件相对两端的质量差，进而改变质心的位置，使质心符合设计要求。

若按照距离差值计算所得的量进行调节，去除加工余量后的复合件的质量小于目标质量，则步骤4可采用组合调节的方式对粗车后的防热层2进行精车，组合调节具体包括：

平滑精车，沿复合件的母线精车防热层2的外形，防热层2径向的加工余量均为单位加工余量。

递进精车，沿复合件的母线精车防热层2的外形，防热层2径向的加工余量由单位加工余量逐步递减至0。

通过获得的粗车后复合件的质量以及尺寸，即可获得每次平滑精车的车削量以及质心位置的变化量，每次递进精车的车削量以及质心位置的变化量，沿不同方向开始的递进精车的车削量以及质心位置的变化量不同。由此，可通过叠加不同次数的平滑精车以及不同方向的递进精车，使精车后的复合件的质量和质心位置符合设计要求。考虑到采用组合调节方式加工的复合件的外形尺寸存在不符合设计要求的可能性，因此，采用组合调节的凡是还包括：确认防热层2的端面的外径符合设计要求，若防热层2的端面的外径大于设计要求，若防热层2的端面的外径大于设计要求，则确定一个加工起始位置，由加工起始位置开始精车防热层2的端面外形直至防热层2的端面外径符合设计要求；其中，令防热层2的端面的外径与设计要求的端面外径之间的差值为外径差值，加工起始位置与防热层2的端面之间的距离与外径差值正相关，可以理解的，若外径差值较大，则加工起始位置距离防热层2的端面的距离就较大，若外径差值较小，则加工起始位置距离防热层2的端面的距离就较小，以保证防热层2的外形的平滑过渡。

通过上述精车方式完成步骤4后，本实施例还包括步骤5：获取精车后的复合件的质量以及质心位置，确认复合件的质量以及质心位置符合设计要求。

即对步骤4后获得的复合件进行检验，以判断步骤4后获得的复合件是否符合设计要求，可以理解的，若复合件的质量以及质心位置不符合加工标准，则操作人员需判断该复合件是否还能进行再次加工，若该复合件还能进行再次加工，则根据步骤301-步骤303获取加工余量后，通过步骤4进行再次加工，以提高复合件的成品率。

本实施例中，任一粗车或精车的步骤中，防热层2的外形均为平滑过渡，以保证复合件的外形质量。

本实施例还提供了一种具体的实施方式，具体地，本实施例可用于加工一种锥台状的复合件，复合件的防热层2为玻璃钢材质，复合件小端的目标直径为φ540mm，大端的目标直径为φ902mm，目标长度为2800mm，目标质量为231.8±3kg，质心距离小端的目标距离1454.5±8mm。步骤2中，防热层2径向的单边预留有1mm的加工余量。

具体的，在加工的多组复合件中，粗加工后的复合件的质量和质心位置如下表表1所示：

表1

若步骤4采用组合调节的方式，则根据复合件的防热层2的密度和各项尺寸，即可获得单次平滑精车、单次由小端至大端递进精车或由大端至小端递进精车后复合件质量与质心的变化量，具体可参照下表表2所示：

表2

采用组合调节的方式进行精车的复合件，对防热层2的端面的外径进行加工时，加工的长度远小于复合件的长度，可以理解的，调节防热层2的端面的外径的步骤对复合件整体的质量影响较小，即加工后的复合件的重量已经能够落入复合件的目标重量内。表2中质心变化量若为负数，则代表复合件的质心向复合件的小端移动。

经过步骤4的调节后，多组复合件的质量和质心位置的数据如下表表3所示：

表3

通过表3可见，本实施例中的复合材料回转体的加工方法，加工效率高，复合件的成品率高。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种复合材料回转体的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供复合件，所述复合件包括壳体和防热层，所述防热层套接于所述壳体外；

粗车所述防热层的外形，令所述防热层端面与所述壳体的端面接平，沿所述防热层的径向预留加工余量；

获取粗车后的所述复合件的质量以及质心位置；

通过获得的获取粗车后的所述复合件的质量以及质心位置，精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求。

2.根据权利要求1所述的复合材料回转体的加工方法，其特征在于，在所述获取粗车后的所述复合件的质量以及质心位置的步骤后，还包括：

获取粗车后的所述复合件的质心位置与目标质心位置的距离差值；

获取粗车后的所述复合件的质量与目标质量的质量差值；

通过获得的所述质量差值和所述距离差值获取精车余量。

3.根据权利要求2所述的复合材料回转体的加工方法，其特征在于，若所述距离差值在目标差值范围内，则所述精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求的步骤包括：根据获得的所述精车余量均匀去除所述防热层外的加工余量。

4.根据权利要求2所述的复合材料回转体的加工方法，其特征在于，若所述距离差值在目标差值范围外，则所述精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求的步骤包括：根据获得的所述精车余量去除所述防热层外的加工余量；

其中，靠近质心的一端去除的加工余量大于远离质心的一端去除的加工余量。

5.根据权利要求2所述的复合材料回转体的加工方法，其特征在于，所述精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求，具体包括：

平滑精车，沿所述复合件的母线精车所述防热层的外形，所述防热层径向的加工余量均为单位加工余量；

递进精车，沿所述复合件的母线精车所述防热层的外形，所述防热层径向的加工余量由单位加工余量逐步递减至0；

依据获得所述质量差值和所述距离差值，确定平滑精车的次数、递进精车的次数或平滑精车与递进精车任意组合的次数。

6.根据权利要求5所述的复合材料回转体的加工方法，其特征在于，所述精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求的步骤后，还包括：

确认所述防热层的端面的外径符合设计要求；

若所述防热层的端面的外径大于设计要求，则确定一个加工起始位置，由所述加工起始位置开始精车所述防热层的端面外形直至所述防热层的端面外径符合设计要求；

其中，令所述防热层的端面的外径与设计要求之间的差值为外径差值，所述加工起始位置与所述防热层的端面之间的距离与所述外径差值正相关。

7.根据权利要求1所述的复合材料回转体的加工方法，其特征在于，所述精车所述复合件至所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求的步骤后，还包括：

获取精车后的所述复合件的质量以及质心位置，确认所述复合件的质量以及质心位置符合设计要求。

8.根据权利要求1-7任一所述的复合材料回转体的加工方法，其特征在于，任一粗车或精车的步骤中，防热层的外形均为平滑过渡。

9.根据权利要求1所述的复合材料回转体的加工方法，其特征在于，所述提供复合件，具体包括：

按照设计要求提供所述壳体；

按照设计要求提供所述防热层，所述防热层的径向以及相对两端的端面均预留有加工余量；

将所述防热层套装在所述壳体外；

向所述防热层与所述壳体间的间隙灌入固化胶；

固化所述固化胶。

10.根据权利要求9所述的复合材料回转体的加工方法，其特征在于，所述固化所述固化胶，具体包括：

加热所述固化胶至80摄氏度，加热时长2小时。

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