一种复合舱段的加工方法与流程

机械加工,机床金属加工设备的制造及其加工,应用技术1.本发明涉及舱段加工技术领域，尤其涉及一种复合舱段的加工方法。背景技术：2.由金属壳体与非金属防热层组成的复合舱段是航天产品的重要零件，内层的金属壳体能够为不同的仪器或者设备提供安装空间，外层的非金属防热层作为飞行器的保护层。但是，复合舱段的直径通常较大，且蒙皮较薄，刚性较弱，使得舱段在加工过程中容易发生形变，增加了舱段的加工难度，降低了舱段的精度，降低了舱段加工的合格率。技术实现要素：3.本技术提供一种复合舱段的加工方法，解决了相关技术中复合舱段加工容易形变而存在加工难度大、影响精度和合格率的技术问题。4.本技术提供一种复合舱段的加工方法，包括：在金属壳体上加工第一开孔，并在第一开孔填充填充物以对第一开孔进行堵孔；将非金属防热层套装于金属壳体外，形成复合舱段原料；固化复合舱段原料；加工复合舱段原料的非金属防热层的外形；在复合舱段原料的非金属防热层上加工第二开孔，第二开孔与第一开孔对应设置；清理第一开孔内的填充物，获得复合舱段。5.可选地，第一开孔包括设于金属壳体端部处的第一腰形槽和设于金属壳体身部处的第一开口；6.第二开孔包括设于非金属防热层端部处的第二腰形槽和设于非金属防热层身部处的第二开口；7.第二开孔与第一开孔对应设置，包括：第一腰形槽与第二腰形槽同心设置，第一开口与第二开口同心设置。8.可选地，第一开孔还包括设于金属壳体端部处的第一起吊孔；9.第二开孔还包括设于非金属防热层端部处的第二起吊孔；10.第二开孔与第一开孔对应设置，包括：第一起吊孔与第二起吊孔同心设置。11.可选地，对第一开孔进行堵孔包括对第一腰形槽进行堵孔，对第一腰形槽进行堵孔包括：12.清洗金属壳体上的第一腰形槽的内壁；13.按照第一腰形槽表面积裁剪压敏胶带，以使压敏胶带表面积周边余量在10mm至12mm之间；14.按照第一腰形槽底部尺寸配作木质堵盖，以使木质堵盖周边余量在-1mm至-1.5mm之间，木质堵盖的高度与第一腰形槽深度的余量在0mm至-1mm之间；15.将压敏胶带均匀包覆木质堵盖，并一同安装到第一腰形槽内；16.将压敏胶带外露部分按压在第一腰形槽外表面，裁剪掉多余压敏胶带；17.对第一开孔进行堵孔包括对第一开口进行堵孔，对第一开口进行堵孔包括：18.清洗金属壳体上的第一开口的内壁；19.按照金属壳体上的第一开口尺寸配作金属堵盖，以使金属堵盖周边余量在-0.3mm至-0.5mm之间，金属堵盖的高度与第一开口外表面的余量为0mm到-0.3mm；20.用蓝色分隔薄膜包覆金属堵盖外表面，并一同安装到第一开口内。21.可选地，对第一开孔进行堵孔包括对第一起吊孔进行堵孔，对第一起吊孔进行堵孔包括：22.用密封胶条封堵金属壳体上的第一起吊孔，以使的密封胶条的高度与第一起吊孔表面的余量在0mm至-1mm之间。23.可选地，对第一开孔进行堵孔之后，以及将非金属防热层套装于金属壳体外之前，还包括进行金属壳体的端面防护；24.进行金属壳体的端面防护包括：25.对金属壳体的轴向两侧端面进行清洗，并分别贴装一层医用胶布。26.可选地，将非金属防热层套装于金属壳体外包括：非金属防热层与金属壳体试套装；试套装后非金属防热层与金属壳体套装；27.非金属防热层与金属壳体试套装，包括：28.金属壳体倒立放置；29.非金属防热层倒立放置；30.金属壳体放置到非金属防热层的内孔中；31.调整金属壳体外表面与非金属防热层的内表面的间隙，以使金属壳体外表面与非金属防热层的内表面的间隙小于或等于预设间隙；32.记录金属壳体外表面与非金属防热层内表面的间隙值；33.标记金属壳体与非金属防热层的端面试套位置；34.将金属壳体从非金属防热层内取出；35.试套装后非金属防热层与金属壳体套装，包括：36.配置固化胶；37.将固化胶涂抹在金属壳体的外表面及非金属防热层的内表面上；38.依据标记的端面试套位置，对正金属壳体与非金属防热层的试套位置；39.套装金属壳体到非金属防热层的内孔中，以使金属壳体外表面与非金属防热层内表面的间隙小于或等于目标间隙；40.记录金属壳体外表面与非金属防热层内表面的间隙值；41.清理金属壳体上多余的固化胶胶液。42.可选地，将非金属防热层套装于金属壳体外包括在金属壳体与非金属防热层之间设置固化胶；43.固化复合舱段原料，包括：44.加热固化胶至80℃±5℃，保温4h±0.1h；45.清理金属壳体的端面和第一开孔周边处的残余固化胶。46.可选地，加工复合舱段原料的非金属防热层的外形，包括：47.粗加工复合舱段原料的非金属防热层外形，将非金属防热层径向加工至预设尺寸、轴向加工至与金属壳体接平；48.精加工复合舱段原料的非金属防热层外形，将非金属防热层径向加工至目标尺寸。49.可选地，在复合舱段原料的非金属防热层上加工第二开孔，包括：粗加工第二开孔；精加工第二开孔；50.粗加工第二开孔包括：51.粗加工第二腰形槽，以使第二腰形槽比第一腰形槽周边缩小5mm余量，深度方向不小于非金属防热层的厚度；52.粗加工第二开口，以使第二开口比第一开口周边缩小5mm余量，深度方向不小于非金属防热层的厚度；53.精加工第二开孔包括：54.精加工第二腰形槽，以使第二腰形槽至目标尺寸、与第一腰形槽周边接平；55.精加工第二开口，以使第二开口至目标尺寸、与第一开口周边接平。56.可选地，对第一开孔进行堵孔之后，以及将非金属防热层套装于金属壳体外之前，还包括：57.在金属壳体与非金属防热层之间包覆非金属隔热层。58.本技术有益效果如下：本技术提供一种复合舱段的加工方法，通过先在金属壳体上进行预开孔，释放了金属舱段在加工过程中产生的应力，避免后续复合舱段原料加工过程导致金属壳体发生变形；在套装形成复合舱段原料后再加工非金属防热层外形和开孔，后续再清理金属壳体开孔中的填充物，本加工方法减少了套装对复合舱段加工过程的影响，有利于提高复合舱段的精度，确保复合舱段的加工合格率，提高复合舱段的加工方法的可靠性。附图说明59.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。60.图1为本技术提供的一种复合舱段的加工方法的步骤流程示意图；61.图2为本技术提供的加工方法对应的复合舱段的第一结构示意图；62.图3为本技术提供的加工方法对应的复合舱段的第二结构示意图；63.图4为本技术提供的加工方法对应的复合舱段的第三结构示意图。64.附图标注：100-金属壳体，111-第一腰形槽，112-第一开口，113-第一起吊孔，200-非金属防热层，211-第二腰形槽，212-第二开口，213-第二起吊孔，300-非金属隔热层。具体实施方式65.本技术实施例通过提供一种复合舱段的加工方法，解决了相关技术中复合舱段加工容易形变而存在加工难度大、影响精度和合格率的技术问题。66.本技术实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：67.一种复合舱段的加工方法，包括：在金属壳体上加工第一开孔，并在第一开孔填充填充物以对第一开孔进行堵孔；将非金属防热层套装于金属壳体外，形成复合舱段原料；固化复合舱段原料；加工复合舱段原料的非金属防热层的外形；在复合舱段原料的非金属防热层上加工第二开孔，第二开孔与第一开孔对应设置；清理第一开孔内的填充物，获得复合舱段。68.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。69.实施例170.请参照图1，本实施例公开一种复合舱段的加工方法，包括：在金属壳体100上加工第一开孔，并在第一开孔填充填充物以对第一开孔进行堵孔；将非金属防热层200套装于金属壳体100外，形成复合舱段原料；固化复合舱段原料；加工复合舱段原料的非金属防热层200的外形；在复合舱段原料的非金属防热层200上加工第二开孔，第二开孔与第一开孔对应设置；清理第一开孔内的填充物，获得复合舱段。71.详细地，本加工方法通过在套装之前先在金属壳体100上进行预开孔，相应第一开孔加工至预设尺寸，释放了金属舱段在加工过程中产生的应力，避免后续复合舱段原料加工过程导致金属壳体100发生变形。72.在套装形成复合舱段原料后再加工非金属防热层200外形和第二开孔，减少了套装对复合舱段加工过程的影响。后续对第一开孔堵孔涉及的填充物进行清理，获得复合舱段。73.综上，通过本加工方法，提前释放在金属壳体100上加工开孔时产生的应力，在套装后再加工非金属防热层200，有利于提高复合舱段的精度，确保复合舱段的加工合格率，提高复合舱段的加工方法的可靠性。74.可以理解地，金属壳体100可以为铝合金壳体或者钛合金壳体等，金属壳体100用于为零件或者仪器等提供安装空间，并且起到承载负荷的作用；非金属防热层200可以为玻璃钢或者编织体等，作为飞行器的保护层，在飞行器飞行过程中全程起到隔绝飞行器与大气层摩擦产生的高温，保护飞行器内有效载荷。75.请参照图2，图2中复合舱段的轴向是图形中左右朝向，金属壳体100和非金属防热层200的形状可以是圆柱状和圆锥状的组合形状。请参照图3，图3复合舱段的轴向是图形中上下朝向，金属壳体100和非金属防热层200的形状可以是圆柱状。76.在某些可实施方案中，请参照图2和图3，第一开孔包括设于金属壳体100端部处的第一腰形槽111和设于金属壳体100身部处的第一开口112；第二开孔包括设于非金属防热层200端部处的第二腰形槽211和设于非金属防热层200身部处的第二开口212。其中，第一腰形槽111和第二腰形槽211主要用于相邻两复合舱段的连接，第一开口112和第二开口212用于在复合舱段内安装各结构件或设备。77.结合上述的第二开孔与第一开孔对应设置，具体体现在：第一腰形槽111与第二腰形槽211同心设置，第一开口112与第二开口212同心设置。同心设置指的是两孔呈同一中心线设置。78.如图2和图3所示，第一腰形槽111分别开设在金属壳体100的轴向两端，也可以说是前后端部。第一腰形槽111与第二腰形槽211的形状可以相同，也可以不同。79.如图2和图3所示，第二腰形槽211分别开设在非金属防热层200的前后端部。而第一开口112和第二开口212的数量可以是一个或者多个，甚至是没有，第一开口112与第二开口212的形状可以相同，也可以不同。80.上述的对第一开孔进行堵孔，一方面能够防止套装过程中的胶液流入各第一开孔中，另一方面还保证了金属壳体100上各第一开孔的精度，提高了复合舱段的加工方法的灵活性。81.在某些可实施方案中，对第一开孔进行堵孔包括对第一腰形槽111进行堵孔，对第一腰形槽111进行堵孔包括以下：清洗金属壳体100上的第一腰形槽111的内壁，例如采用酒精清洗并晾置不少于30min；按照第一腰形槽111表面积裁剪压敏胶带，以使压敏胶带表面积周边余量在10mm至12mm之间；按照第一腰形槽111底部尺寸配作木质堵盖，以使木质堵盖周边余量在-1mm至-1.5mm之间，木质堵盖的高度与第一腰形槽111深度的余量在0mm至-1mm之间；将压敏胶带均匀包覆木质堵盖，并一同安装到第一腰形槽111内；将压敏胶带外露部分按压在第一腰形槽111外表面，裁剪掉多余压敏胶带。82.需要说明的是，第一腰形槽111一般属于盲孔，第一开口112属于通孔。因此对压敏胶带和第一腰形槽111进行表面积周边余量设置，使得堵孔后压敏胶带不仅覆盖第一腰形槽111的槽底壁，还覆盖第一腰形槽111的槽侧壁。83.关于周边余量在10mm至12mm之间，指的是压敏胶带与展开的第一腰形槽111的各面的边侧的余量在10mm至12mm之间。关于木质堵盖与第一腰形槽111底部周边余量在-1mm至-1.5mm之间，指的是木质堵盖的横截面稍小于第一腰形槽111的槽底壁，对应各边的余量在1mm至1.5mm之间。关于木质堵盖的高度与第一腰形槽111深度的余量在0mm至-1mm之间，指的是木质堵盖的高度不大于第一腰形槽111的深度，差值控制在0至1mm。84.在某些可实施方案中，对第一开孔进行堵孔包括对第一开口112进行堵孔，对第一开口112进行堵孔包括：清洗金属壳体100上的第一开口112的内壁，例如采用酒精清洗并晾置不少于30min；按照金属壳体100上的第一开口112尺寸配作金属堵盖，以使金属堵盖周边余量在-0.3mm至-0.5mm之间，限定金属堵盖横截面略小于第一开口112，金属堵盖的高度与第一开口112外表面的余量为0mm到-0.3mm，限定金属堵盖高度不大于第一开口112深度；用蓝色分隔薄膜包覆金属堵盖外表面，并一同安装到第一开口112内。85.在某些可实施方案中，对第一开孔进行堵孔之后，以及将非金属防热层200套装于金属壳体100外之前，还包括进行金属壳体100的端面防护。进行金属壳体100的端面防护包括：对金属壳体100的轴向两侧端面进行清洗，例如分别用酒精清洗干净，并晾置不少于30min，并分别贴装一层医用胶布。86.在某些可实施方案中，将非金属防热层200套装于金属壳体100外包括：非金属防热层200与金属壳体100试套装；在试套装后，进行非金属防热层200与金属壳体100套装。试套在于不断调整金属壳体100与非金属防热层200的相对位置，直至金属壳体100外表面与非金属防热层200内表面的间隙满足要求，标记相关位置信息，为后续的试套提供帮助。通过试套装，减小了套装过程对于复合舱段精度的影响，提高了复合舱段的加工方法的灵活性。87.具体地，非金属防热层200与金属壳体100试套装，包括：金属壳体100倒立放置，可选放置在塑料薄膜上；非金属防热层200倒立放置，可选放置在塑料薄膜上；金属壳体100放置到非金属防热层200的内孔中；调整金属壳体100外表面与非金属防热层200的内表面的间隙，以使金属壳体100外表面与非金属防热层200的内表面的间隙小于或等于预设间隙；记录金属壳体100外表面与非金属防热层200内表面的间隙值；标记金属壳体100与非金属防热层200的端面试套位置；将金属壳体100从非金属防热层200内取出。88.具体地，试套装后非金属防热层200与金属壳体100套装包括：配置固化胶；将固化胶涂抹在金属壳体100的外表面及非金属防热层200的内表面上；依据标记的端面试套位置，对正金属壳体100与非金属防热层200的试套位置；套装金属壳体100到非金属防热层200的内孔中，以使金属壳体100外表面与非金属防热层200内表面的间隙小于或等于目标间隙；记录金属壳体100外表面与非金属防热层200内表面的间隙值；清理金属壳体100上多余的固化胶胶液。本套装方法有利于保证复合舱段原料的精度。89.在某些可实施方案中，将非金属防热层200套装于金属壳体100外包括在金属壳体100与非金属防热层200之间设置固化胶。固化复合舱段原料，包括：加热固化胶至80℃±5℃，保温4h±0.1h；清理金属壳体100的端面和第一开孔周边处的残余固化胶。90.固化已套装的金属壳体100和非金属防热层200，以使非金属防热层200覆着于金属壳体100上，提高了复合舱段的可靠性。在某些可实施方案中，固化复合舱段原料还包括：清理金属壳体100的轴向两端面的医用胶布。91.在某些可实施方案中，加工复合舱段原料的非金属防热层200的外形，可采用粗加工与精加工配合的方式，具体包括：粗加工复合舱段原料的非金属防热层200外形，将非金属防热层200径向加工至预设尺寸、轴向加工至与金属壳体100接平；精加工复合舱段原料的非金属防热层200外形，将非金属防热层200径向加工至目标尺寸。此处的预设尺寸大于目标尺寸，旨在粗加工后留出余量以进行精加工，满足高精度加工的要求。92.在某些可实施方案中，在复合舱段原料的非金属防热层200上加工第二开孔，包括：粗加工第二开孔；粗加工后，精加工第二开孔。粗加工第二开孔包括：粗加工第二腰形槽211，以使第二腰形槽211比第一腰形槽111周边缩小5mm余量，深度方向不小于非金属防热层200的厚度；粗加工第二开口212，以使第二开口212比第一开口112周边缩小5mm余量，深度方向不小于非金属防热层200的厚度。精加工第二开孔包括：精加工第二腰形槽211，以使第二腰形槽211至目标尺寸、与第一腰形槽111周边接平；精加工第二开口212，以使第二开口212至目标尺寸、与第一开口112周边接平。93.在某些可实施方案中，具体当采用木质堵盖配合压敏胶带封堵第一腰形槽111时，关于精加工第二腰形槽211还包括深度方向加工至压敏胶带，直接在加工第二腰形槽211的过程对第一腰形槽211的填充物进行初步清理。94.类似的，在采用金属堵盖配合蓝色分隔薄膜封堵第一开口112时，关于精加工第二开口212还包括深度方向加工至蓝色分隔薄膜，对第一开口112的填充物进行初步清理。95.本实施例的复合舱段的加工方法包括清理第一开孔内的填充物。在某些可实施方案中，清理第一开孔内的填充物包括去除填充物，并清理金属壳体100的第一腰形槽211槽口毛刺，和清理金属壳体100的第一开口112周边毛刺。96.可以理解的是，金属壳体100的外形与非金属防热层200的内形相适配，具体在于非金属防热层200的内表面直径大于金属壳体100的外表面直径。在某些可实施方案中，非金属防热层200的内表面直径与金属壳体100的外表面直径之间具有目标差值，套装所述金属壳体100与非金属防热层200，以形成所述复合舱段原料之前，还包括：粗加工时非金属防热层200外表面的直径余量在4mm至6mm之间，后续再精加工至目标尺寸；非金属防热层200与所述金属壳体100的两端面高度余量在20mm至30mm之间。97.在某些可实施方案中，在加工非金属防热层200的外形之后，以及加工非金属防热层200的第二开孔之前，还在防热层外表面刷胶，起到保护防热层的效果，包括针对后续加工的扬尘环境对防热层的不利影响。98.实施例299.基于实施例1提供的复合舱段的加工方法，请对比参照图2和图3，图2中展示有第一开孔包括第一起吊孔113、第二开孔包括第二起吊孔213的方案。100.在某些可实施方案中，第一开孔还包括设于金属壳体100端部处的第一起吊孔113；第二开孔还包括设于非金属防热层200端部处的第二起吊孔213。而第二开孔与第一开孔对应设置包括第一起吊孔113与第二起吊孔213同心设置，即中心线重合设置。101.起吊孔的设置目的在于复合舱段吊装用。如图2所示复合舱段的轴向长度大于图3所示复合舱段的轴向长度，一般而言舱段较长时需要设置起吊孔。102.如图2所示，第一起吊孔113设置于金属壳体100的前后端部，第二起吊孔213设置于非金属防热层200的前后端部；数量可设定为两个。第一起吊孔113与第二起吊孔213的形状可以相同，也可以不相同。103.在一种描述方式中，金属壳体100包括端框和蒙皮，上述端部指的是端框，身部指的是蒙皮，即在端框设置第一腰形槽111和第一起吊孔113，在蒙皮设置第一开口112。104.在某些可实施方案中，对第一开孔进行堵孔包括对第一起吊孔113进行堵孔。对第一起吊孔113进行堵孔包括：用密封胶条封堵金属壳体100上的第一起吊孔113，以使的密封胶条的高度与第一起吊孔113表面的余量在0mm至-1mm之间。105.在复合舱段原料的非金属防热层200上加工第二开孔，还包括：粗加工第二起吊孔213；粗加工后，精加工第二起吊孔213。106.一种可实施方案中，粗加工第二起吊孔213包括：粗加工至第二起吊孔213比第一起吊孔113底孔小5mm，并取出金属壳体100底孔内填充物。107.一种可实施方案中，精加工第二起吊孔213包括：精加工至第二起吊孔213至目标尺寸，并使第二起吊孔213与第一起吊孔113的同轴度小于或等于0.1。108.在某些可实施方案中，清理第一开孔内的填充物还包括清理金属壳体100第一起吊孔113孔口毛刺。109.实施例3110.基于实施例1和实施例2提供的加工方法，本实施例提供一种加工方法，请参照图4，对第一开孔进行堵孔之后，以及将非金属防热层200套装于金属壳体100外之前，还包括：在金属壳体100与非金属防热层200之间包覆非金属隔热层300。111.详细地，复合舱段包括金属壳体100、非金属防热层200和非金属隔热层300，非金属隔热层300设于金属壳体100和非金属防热层200之间。非金属隔热层300能有效阻滞热流传递至金属壳体100内，抵抗金属壳体100表面烧蚀，保护飞行器内的有效载荷。112.非金属隔热层300可选型气凝胶或者微珠玻璃钢等，非金属隔热层300可以是一层或者二层及以上。非金属隔热层300的形状与非金属防热层200的形状相适配，并相应设置开孔。可选地，非金属隔热层300的开孔与非金属防热层200一起加工。113.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。114.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。









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