【摘要】：當(dāng)前,我國的航天事業(yè)正處于飛速發(fā)展階段,新一代運(yùn)載火箭已經(jīng)開展研制,芯級(jí)箭體直徑由現(xiàn)役運(yùn)載火箭的3.35m增大到5m,直徑變大帶來技術(shù)上諸多困難,特別是在箭體大直徑鋁合金工件的點(diǎn)焊工藝方面,現(xiàn)役點(diǎn)焊裝置已經(jīng)無法滿足工藝要求,同時(shí)面對(duì)國外軍工技術(shù)上的嚴(yán)格保密和限制,適用于大直徑貯箱箱底和筒段的點(diǎn)焊裝置設(shè)計(jì)與制造成為了我國航天制造業(yè)發(fā)展的瓶頸之一,是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。因此,本文設(shè)計(jì)一種專用的非標(biāo)準(zhǔn)箱底和筒段點(diǎn)焊裝置,配合點(diǎn)焊機(jī)將若干個(gè)結(jié)構(gòu)件點(diǎn)焊在貯箱筒段的內(nèi)壁及箱底上,以達(dá)到箭體點(diǎn)焊技術(shù)要求。該點(diǎn)焊裝置的研發(fā)對(duì)于5m運(yùn)載火箭貯箱的制造和裝配以及國內(nèi)點(diǎn)焊技術(shù)的發(fā)展都具有非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文在充分研究現(xiàn)役運(yùn)載火箭3.35m箱體2.25m箱底專用點(diǎn)焊設(shè)備的基礎(chǔ)上,通過對(duì)5m運(yùn)載火箭貯箱箱底和筒段結(jié)構(gòu)外形參數(shù)和工藝特征進(jìn)行分析,根據(jù)新研點(diǎn)焊裝置的技術(shù)要求,確定了點(diǎn)焊裝置的總體設(shè)計(jì)方案。方案中主要通過方位軸系統(tǒng)、俯仰軸系統(tǒng)、縱橫升降系統(tǒng)和夾緊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)被焊工件的前進(jìn)/后退、方位/俯仰、升/降等運(yùn)動(dòng),通過各軸聯(lián)動(dòng)使點(diǎn)焊機(jī)兩焊槍連線總是處于工件外壁形狀法線方向上,達(dá)到工件在360°無死角焊接的技術(shù)要求。本文分別對(duì)帶動(dòng)工件自轉(zhuǎn)、俯仰和前后運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),計(jì)算出在最大負(fù)載情況下,各傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,由此得出所需電機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)矩,并確定其類型和具體型號(hào)。通過設(shè)計(jì)合理的伸縮臂、俯仰臂、內(nèi)撐組件結(jié)構(gòu),提高了點(diǎn)焊裝置的支撐剛性,并利用有限元分析軟件對(duì)俯仰推桿、伸縮推桿、方位軸等在不同工況下的應(yīng)力、變形進(jìn)行模擬與分析,模擬結(jié)果證明上述各部件均滿足設(shè)計(jì)要求。最后,根據(jù)點(diǎn)焊裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)點(diǎn)焊裝置實(shí)物進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量。通過對(duì)實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)參數(shù)的比對(duì),證明5m運(yùn)載火箭箱底和筒段點(diǎn)焊裝置的設(shè)計(jì)是合理可行的、完全滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的要求。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V475.1
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第 1 章 緒論研究背景和意義箭的成功研制是一個(gè)國家進(jìn)入空間能力的重要標(biāo)志,其競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)。箭體結(jié)構(gòu)是運(yùn)載火箭空間占比最大是運(yùn)載火箭“強(qiáng)壯”程度的體現(xiàn)。在箭體結(jié)構(gòu)中，貯箱是重要結(jié)構(gòu)件，為運(yùn)載火箭的飛行提供氧化劑和燃燒劑，間起飛時(shí)的空氣沖擊力及自重載荷[1]。如圖 1-1 為某型

圖 1-2 某型號(hào)運(yùn)載火箭貯箱外觀過多年的研究和實(shí)踐，我國現(xiàn)役運(yùn)載火箭貯箱制造技術(shù)在 2.2.35 米三個(gè)直徑積累了較為完備的工程化應(yīng)用成果和裝備研發(fā)成足國家航天事業(yè)不斷發(fā)展的需求，提升我國運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力不能限制在 3.35 米，因此新一代重型運(yùn)載火箭應(yīng)運(yùn)而生，從燃均發(fā)生了巨大變化，尤其是貯箱設(shè)計(jì)直徑達(dá)到 5 米，使得火箭的質(zhì)的突破，因此 5 米級(jí)貯箱的制造技術(shù)成為新一代重型運(yùn)載火箭6]。前，新一代運(yùn)載火箭 5 米級(jí)貯箱的主要承力結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)，已術(shù)成果向工程化應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，經(jīng)過靜力、液壓氣密等一系列試密封性均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)要求值。為了便于儀器安裝，貯箱結(jié)構(gòu)些承力要求低于箭體結(jié)構(gòu)本身的非主要承力結(jié)構(gòu)件，這些非主要連接方式主要是點(diǎn)焊、鉚接、螺紋連接等，其中點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)有密能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，最適合箱內(nèi)非主要承力結(jié)構(gòu)件與貯箱的連接。進(jìn)行現(xiàn)役運(yùn)載火箭貯箱的非主要承力結(jié)構(gòu)件點(diǎn)焊工序時(shí)，多采用裝置相互配合，通過點(diǎn)焊裝置實(shí)現(xiàn)工件位置和角度的變化，從而

圖 1-3 伺服點(diǎn)焊焊槍結(jié)構(gòu)原理圖點(diǎn)焊裝置是與點(diǎn)焊機(jī)相匹配的焊接輔助裝置的統(tǒng)稱[12]。從作用上講，裝置需具備裝夾工件，形位變化以及位置固定的功能，從而輔助點(diǎn)焊機(jī)完接任務(wù)；從結(jié)構(gòu)上講，點(diǎn)焊裝置至少應(yīng)具備運(yùn)行軌道、變位機(jī)、卡緊機(jī)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成部分[13]。其中變位機(jī)是點(diǎn)焊裝置實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能最主要的組分，參照其它焊接輔助裝置，點(diǎn)焊裝置以變位機(jī)的不同可區(qū)分為 L 型、和座式通用型三種主要結(jié)構(gòu)[14]。L 型焊接變位機(jī)（如圖 1-4）工作裝置為 L 型，有兩個(gè)方向的回轉(zhuǎn)自由兩個(gè)方向都可以±360°任意回轉(zhuǎn)[15]。由于該型焊接變位機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性好以及操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，優(yōu)于其他類型的變位機(jī)，在很多行業(yè)均應(yīng)用廣汽車車架的焊接變位[16-18]。

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本文編號(hào)：2754906