[发明专利]一种薄壁大面积异型复合材料壳体低变形加工方法

说明书

本发明涉及一种薄壁大面积异型复合材料壳体低变形加工方法，提出了一种薄壁大面积异型复合材料壳体测量方法，设计了一套内支撑工装，提出了采用应力分割槽和优化刀路轨迹规划来释放残余应力的工艺方法，解决了薄壁大面积异型复合材料壳体难测量和变形大问题，经实际运用验证表明，应用此方法可以实现薄壁大面积异型复合材料壳体低变形加工，为其他类似薄壁壳体的低变形加工提供了基础研究经验。

技术领域

本发明涉及一种薄壁大面积异型复合材料壳体的加工方法。

背景技术

随着新型导弹技术的发展，传统的锥形舱段防热结构也在向异型、轻质的设计方向发展，减重增程的轻质要求，使得结构件壁厚具有薄壁特征，对现有加工工艺提出了新的要求。防热部段从结构上可分为三层：内层为外表面精加工的金属壳体，外层为复合材料防热层，中间是用于缓冲和粘接的胶层；通过套装、缠绕或手工裱糊等工艺方法，在金属壳体外表面进行外层防热层的成型。成型后需要对防热层进行机加工，工序一般包括外形加工、开窗口、钻孔等。

通常防热层的加工指标为：轮廓度和厚度，目前主要存在以下问题：

(1)金属壳体变形量大且分布不均

防热部段内层的金属壳体在自身成型及防热层成型过程中产生多次变形，表层残余应力的非平衡状态会导致零件产生弯扭变形,这种变形在刚性差的零件上尤为显著。

(2)变形量不易测量

防热层成型后，金属壳体被包覆在防热层下，无法直接对外表面进行变形量测量；防热层的剩余厚度目前采用三坐标离线测量方式，在加工过程中需要多次搬运，给加工带来诸多不便；产品属于大面积防热层结构件，对整个外表面进行变形测量成本高、周期长。

(3)缺乏可靠的变形控制方法

复合材料壳体构成复杂，因此比传统单层材料件变形趋势和变形量更加难以分析和控制。

由于金属壳体变形量大且分布不均、变形量不易测量、如何控制加工过程中残余应力引起的部件扭曲变形行为等问题尚未解决，因此目前防热层加工工艺方法一直达不到理想效果。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提出了一种薄壁大面积异型复合材料壳体低变形加工方法，设计了一套内支撑工装，提出了采用应力分割槽和优化刀路轨迹规划来释放残余应力的工艺方法，解决了薄壁大面积异型复合材料壳体难测量和变形大问题，经实际运用验证表明，应用此方法可以实现薄壁大面积异型复合材料壳体低变形加工，为其他类似薄壁壳体的低变形加工提供了基础研究经验。

本发明所采用的技术方案是：一种薄壁大面积异型复合材料壳体低变形加工方法，包括步骤如下：

第一步：将待加工件大端端面向上，使用压板装夹待加工件小端内侧金属壳体端框面；将待加工件大端的复合材料层与内部的金属壳体大端面铣齐平，在待加工件大端铣出连接孔，同时以金属壳体大端端框内圆的圆心为基准，在待加工件大端侧面的复合材料层上对称位置铣出基准面，将金属内基准转移到外侧复合材料层上；

第二步：装夹内支撑工装，将待加工件小端端面向上，使用连接螺栓和铣出的连接孔将待加工件大端固定到内支撑工装底座上，内支撑工装安装在待加工件的内部，将待加工件小端复合材料层与内部的金属壳体小端面铣齐平；

第三步：在待加工件的复合材料毛坯表面切割应力释放槽，在复合材料毛坯表面初步开出天线窗口，松开待加工件的装夹工具，然后重新装夹找正；

第四步：先分区去除复合材料毛坯余量厚度较大的部位，余量均匀后再以面对称加工方式去除余量至半精加工余量，切削方式选择平底钎焊金刚石盘刀磨削，按“之”字形走刀；松开待加工件的装夹工具，然后重新装夹找正；