航天大直径铝合金壳体专用点焊架车设计与精度测试

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong497
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在航天航空领域中,大量的薄板结构通常采用铝合金材料,这是因为铝合金具有高的比强度、优异的抗腐蚀性、易加工成形和良好的导热性等优点。铝合金零、部件之间的连接在航天系统中常用电阻点焊方式。但对于5米火箭壳体上(悬挂贮箱及助推)的大尺寸(3350*3000mm)、大质量的铝合金制品所用的大型点焊系统国内还没有,而国外又对我国进行技术封锁,因此,本课题研究的大型铝合金壳体点焊系统中所用的架车,对5米火箭芯级箭体、助推的箱底、壳段的制造及装配有着很现实的意义。  本课题在充分研究现用点焊装备(用于现役火箭芯级箱体、箱底3000mm,助推箱体、箱底2250mm火箭壳体)的基础上,通过对5米运载火箭悬挂贮箱及助推的锥形箱底及筒节形筒段制品的各参数和工艺特征进行分析,根据新点架车的技术要求,确定了点焊架车的总体设计方案。方案中主要通过立柱床身、大横臂和带动工件自转及公转的传动系统构来实现被点焊工件的6个自由度运动,达到了被点焊工件在360°无死角焊接的技术要求。  本文根据被点焊零件参数,分别对带动工件自转和公转的系统进行详细设计,得出了在最大负载情况下,两个传动子系统的负载转矩及自锁条件,在此基础上计算出所需电机的输出功率和转矩,并确定其类型与具体型号。  通过选取合理的立柱床身结构,提高了点焊架车的支撑刚性。利用有限元软件模拟、分析了立柱床身在航天安全系数(安全系数=3)工况下,在X、Y、Z三个轴向及最大的变形量和应力及模态。由分析结果可知,设计确保了立柱床身的可靠性。  通过对大横臂、工件夹具连接轴、底床身和横床身进行详细结构设计,并利用有限元软件分别对上述部件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,本文依据点焊架车的设计参数和检验标准,对点焊架车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5米火箭大型壳体点焊架车的设计是合理可行的、完全满足设计参数的要求。
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