[发明专利]一种基于截面曲线和厚度函数建立旋压胎型面补偿方法

说明书

本申请涉及航天用大型贮箱整体化制造领域，具体公开了一种基于截面曲线和厚度函数建立旋压胎型面补偿方法。本发明根据超大直径贮箱箱底的截面曲线以及贮箱箱底旋压件顶部和底部的加工余量推导建立旋压型胎的截面目标曲线，通过根据顶部及底部的加工余量沿零件截面内边面曲线弧长进行线性化处理来确定旋压件任意位置的加工余量，并根据零件截面内表面曲线与型胎目标截面曲线件的几何关系求解型胎目标截面曲线。

技术领域

本申请涉及航天用大型贮箱整体化制造的技术领域，特别是一种基于截面曲线和厚度函数建立旋压胎型面补偿方法。

背景技术

目前，国内运载火箭贮箱箱底的制造方式主要通过拼焊的方法制造，每个箱底由数个瓜瓣拼焊而成，焊接过程复杂，其生产效率与可靠性与整底旋压成形相比均较低。因此近些年来，国内对于贮箱箱底整体旋压成形的研究与制造开始起步，并有逐步代替瓜瓣拼焊制造的趋势。但是由于超大直径贮箱箱底的型胎设计以及旋压加工工艺的开发与研究尚处于起步阶段，尚无成熟的案例可供参考。

发明内容

本发明提供一种超大直径贮箱箱底旋压型胎的设计方法，该方法根据贮箱箱底成品截面形状曲线、厚度来确定型胎截面曲线，据此设计的型胎考虑了弹性变形以及不完全贴合造成的误差，该型胎仅需一次加工，无需反复试旋压和修模，能够有效降低生产成本。使用该型胎生产的贮箱箱底旋压零件，尺寸精度即可符合要求。

第一方面，提供了一种旋压型胎，所述旋压型胎应用于开口直径大于或等于4米的储箱箱底，所述储箱箱底和所述旋压型胎的截面形状满足：

所述储箱箱底的任意位置和所述旋压型胎的补偿厚度

其中，

f₁(x₁)为所述储箱箱底截面内表面曲线；x为所述储箱箱底上任意位置到中心轴的距离；k₁为顶部的补偿余量系数；k₂为底部的补偿余量系数；h₀为板材坯料厚度；h为所述储箱箱底的壁厚；所述旋压型胎在顶部的补偿厚度为δ₁＝k₁(h₀-h)，所述储箱箱底在底部的补偿厚度为δ₂＝k₂R。

与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：

(1)本发明提供了一种超大直径贮箱箱底旋压型胎，该发明相对于传统的小直径旋压型胎，考虑了旋压过程中的弹性变形补偿以及不完全贴模补偿，预留出一定的加工余量，以便后续进行机加工。

(2)相对传统的“试旋压+修模”型胎，该发明设计的型胎截面目标曲线仅需一次加工，无需反复试旋压和修模，能够有效减低制造成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，0.3≤k₁≤0.7。

设置合理的顶部补偿余量系数，有利于使型胎截面顶部形状更加合理，加工得到的旋压件可以尺寸精度更高。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，0.08％≤k₂≤0.12％。

设置合理的底部补偿余量系数，有利于使型胎截面底部形状更加合理，加工得到的旋压件可以尺寸精度更高。

第二方面，提供了一种确定旋压型胎截面形状的方法，所述旋压型胎应用于开口直径大于或等于4米的储箱箱底，所述方法包括：

确定所述储箱箱底截面内表面曲线f₁(x₁)；