运载火箭5米级贮箱专用点焊装置研制

发布时间：2020-07-14 11:25

【摘要】：当前,我国的航天事业正处于飞速发展阶段,新一代运载火箭已经开展研制,芯级箭体直径由现役运载火箭的3.35m增大到5m,直径变大带来技术上诸多困难,特别是在箭体大直径铝合金工件的点焊工艺方面,现役点焊装置已经无法满足工艺要求,同时面对国外军工技术上的严格保密和限制,适用于大直径贮箱箱底和筒段的点焊装置设计与制造成为了我国航天制造业发展的瓶颈之一,是当前研究的热点问题。因此,本文设计一种专用的非标准箱底和筒段点焊装置,配合点焊机将若干个结构件点焊在贮箱筒段的内壁及箱底上,以达到箭体点焊技术要求。该点焊装置的研发对于5m运载火箭贮箱的制造和装配以及国内点焊技术的发展都具有非常重要的理论和现实意义。本文在充分研究现役运载火箭3.35m箱体2.25m箱底专用点焊设备的基础上,通过对5m运载火箭贮箱箱底和筒段结构外形参数和工艺特征进行分析,根据新研点焊装置的技术要求,确定了点焊装置的总体设计方案。方案中主要通过方位轴系统、俯仰轴系统、纵横升降系统和夹紧机构来实现被焊工件的前进/后退、方位/俯仰、升/降等运动,通过各轴联动使点焊机两焊枪连线总是处于工件外壁形状法线方向上,达到工件在360°无死角焊接的技术要求。本文分别对带动工件自转、俯仰和前后运动系统进行详细设计,计算出在最大负载情况下,各传动系统的负载转矩,由此得出所需电机的输出功率和转矩,并确定其类型和具体型号。通过设计合理的伸缩臂、俯仰臂、内撑组件结构,提高了点焊装置的支撑刚性,并利用有限元分析软件对俯仰推杆、伸缩推杆、方位轴等在不同工况下的应力、变形进行模拟与分析,模拟结果证明上述各部件均满足设计要求。最后,根据点焊装置的设计参数和检验标准,对点焊装置实物进行了实际测量。通过对实际测得数据与设计参数的比对,证明5m运载火箭箱底和筒段点焊装置的设计是合理可行的、完全满足设计参数的要求。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V475.1
【图文】：

运载火箭,工程硕士学位,空间能力,空气冲击

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文第 1 章绪论研究背景和意义箭的成功研制是一个国家进入空间能力的重要标志,其竞争力的重要指标。箭体结构是运载火箭空间占比最大是运载火箭“强壮”程度的体现。在箭体结构中，贮箱是重要结构件，为运载火箭的飞行提供氧化剂和燃烧剂，间起飞时的空气冲击力及自重载荷[1]。如图 1-1 为某型

贮箱,运载火箭,工程化应用,制造技术

图 1-2 某型号运载火箭贮箱外观过多年的研究和实践，我国现役运载火箭贮箱制造技术在 2.2.35 米三个直径积累了较为完备的工程化应用成果和装备研发成足国家航天事业不断发展的需求，提升我国运载火箭的运载能力不能限制在 3.35 米，因此新一代重型运载火箭应运而生，从燃均发生了巨大变化，尤其是贮箱设计直径达到 5 米，使得火箭的质的突破，因此 5 米级贮箱的制造技术成为新一代重型运载火箭6]。前，新一代运载火箭 5 米级贮箱的主要承力结构的连接技术，已术成果向工程化应用的转化，经过静力、液压气密等一系列试密封性均达到或优于设计要求值。为了便于仪器安装，贮箱结构些承力要求低于箭体结构本身的非主要承力结构件，这些非主要连接方式主要是点焊、铆接、螺纹连接等，其中点焊结构有密能力强等优点，最适合箱内非主要承力结构件与贮箱的连接。进行现役运载火箭贮箱的非主要承力结构件点焊工序时，多采用装置相互配合，通过点焊装置实现工件位置和角度的变化，从而

原理图,焊枪结构,点焊,伺服

图 1-3 伺服点焊焊枪结构原理图点焊装置是与点焊机相匹配的焊接辅助装置的统称[12]。从作用上讲，装置需具备装夹工件，形位变化以及位置固定的功能，从而辅助点焊机完接任务；从结构上讲，点焊装置至少应具备运行轨道、变位机、卡紧机动机构等组成部分[13]。其中变位机是点焊装置实现运动功能最主要的组分，参照其它焊接辅助装置，点焊装置以变位机的不同可区分为 L 型、和座式通用型三种主要结构[14]。L 型焊接变位机（如图 1-4）工作装置为 L 型，有两个方向的回转自由两个方向都可以±360°任意回转[15]。由于该型焊接变位机具有结构简单、性好以及操作简单的特点，优于其他类型的变位机，在很多行业均应用广汽车车架的焊接变位[16-18]。

【相似文献】