钛合金半球超塑成形有限元研究

通过建立有限元模型,模拟钛合金半球超塑成形过程,分析吹塑压力、模具关键尺寸、吹塑工艺过程对半球壁厚均匀性的影响。证明在球壳超塑成形过程中,球壳壁厚不均匀性始终存在。预先反向吹塑,调整上、下模圆角尺寸和位置,确定适当的吹塑压力,可得到厚度较为均匀的球壳。     

钛合金半球类零件超塑成形壁厚控制

介绍了钛合金半球类零件超塑成形中壁厚控制试验情况，通过对不等厚板成形、预成形方案的试验均取得改善成形件壁厚分布的效果。并在Φ３７０ｍｍ半球成形中成功地采用真空充氩双向成形试验，得到符合设计要求的半球产品。     

薄壁不锈钢管数控绕弯成形数值仿真及工艺研究

针对航天某型号薄壁弯管成形难度大、尺寸精度低等问题,提出了数控绕弯成形替代拼焊成形,分析数控绕弯工艺特点及参数确定方法。建立模型对成形工艺参数进行有限元仿真,分析弯曲速度及芯头直径缩减量对不锈钢管成形影响,并通过试验得到优化的工艺参数。结果表明弯曲速度为8mm/s、减小芯头缩减量为0.6mm时,成形零件截面畸变不超过4%,最小壁厚0.65mm,弯曲后管材产生形变强化效果,组织更为细密,成行排列的方向性更明显,提高了零件强度。     

大直径小曲率薄壁铝管弯曲新工艺

采用简单的工艺方法,弯曲大直径(φ66mm)、小曲率半径(R=123mm)、超薄壁(S_0=1.5mm)铝合金管子。管子的相对弯曲半径(?)=1.8,相对壁厚S_0=1/44,允许变薄量δ=0.3mm,椭圆度θ=5mm,绉纹度Z=0.7mm。该工艺方法不作任何大的投资,对第一次弯曲的形状也不作过高的要求,只要备有一付与设计图纸相符的校型模、校型钢球、手动顶球装置即可。弯曲后的管子,完全达到美国军用图纸标准和我国航天部标准。     

小管径热燃气导管焊接及成形

某产品的热燃气导管装置是由外径Φ4mm、壁厚0.5mm的小直径不锈钢导管弯曲后与各接头焊接而成,形状为复杂的空间曲线。通过工艺试验,总结了小管焊接及成形的工艺技术难点以及解决这些难点的各项工艺措施,使生产单位掌握了小管成形和焊接技术,形成了一套完整的小管成形和焊接工艺流程,提高了产品的合格率。     

大直径铝合金双曲率薄壁件拉深成形技术

为提高运载火箭贮箱的研制效率,利用有限元仿真技术对某运载火箭贮箱瓜瓣零件的成形工艺进行研究。采取理论分析、数值模拟等手段,分析了压边力、压边形式、压延筋、模具间隙等工艺参数对瓜瓣零件成形的影响,对拉深模结构形式及其工艺参数进行优化。结果表明:采用"双曲面+单拉延筋"设计,当模具间隙设为18 mm时,成形零件的最大减薄率在10%以内,满足设计指标要求。     

收敛段内壁强力旋压胀形工艺试验

发动机收敛段内壁采用卷锥筒、对焊、胀形工艺,存在着焊缝材料强度低,胀形后焊缝处壁厚减薄量超差的问题。废品率高,潜在质量差。为此做强力旋压、胀形工艺试验。强力旋压有一次成型,二次成型方案。一次成型试验起旋后在距小端60～90nm处屡次产生龟裂,甚至断裂。因此,未作进一步试验;二次成型试验采用的过渡模胎的半锥角定为30°,二次旋压模胎的半锥角仍为12°, 前、中、后共三次消除冷作硬化热处理,零件顺利成型。又通过试验在胀形、热处理、校形工艺及一次胀形成型工艺中选择了前者,型面与样板的间隙<0.15mm。零件达到并超过了图纸的技术要求。     

薄壁隔片腔体的成形新工艺

介绍了以壁厚、直径、长度为(0.3×65×100)mm的圆筒为主体的腔体,两端为法兰,筒中间带有厚度为0.3mm的薄片分隔圆筒而成的隔片腔体。由原来的整体结构切削加工成形改变为拼装结构,采用切削加工与钎焊配合的加工方法,不仅降低了加工的技术难度,产品的加工量与原材料使用量均降为原来的1/3左右,而且也易于达到整体结构的要求指标。为类似结构件的加工提供了一条新的途径。     

激光选区熔化成形SiCP/AlSi10Mg复合材料工艺及性能研究

为研究激光选区熔化(SLM)成形技术制备SiC颗粒增强AlSi10Mg复合材料的成形机理,开展了SLM成形工艺参数(扫描间距、扫描速度)对致密度、机械性能等影响情况的研究。结果表明:所制备试样中SiC增强颗粒分布均匀,并与基体具有连续相容的冶金结合界面。当激光扫描速度从900 mm/s升高到2 100 mm/s时,在不同的扫描间距下,复合材料试样致密度均随之降低；当扫描间距在0.09～0.12 mm内变化时,在不同的扫描速度下,致密度变化趋势并不一致；在激光功率490 W、铺粉层厚0.04 mm、扫描间距0.12 mm、扫描速度900 mm/s时,制备的SiC颗粒增强AlSi10Mg复合材料试样得到最佳综合性能(相对密度99.1%,显微硬度198.7 HV0.2,抗拉强度341.9 MPa)；在该最佳工艺参数下,成功制备出复杂结构的薄壁零件。研究为SLM成形SiCP/AlSi10Mg复合材料在航空航天和空间领域的应用提供了理论基础和实验依据。     

Ф0.3mm球轴尖加工工艺技术

球轴尖系惯性导航仪表中的关键零件之一,用NiCrA1弹性合金制成。应用自制拉管装夹,在UL-130车床上加装被改造的金相双管显微镜,在放大的视野下加工检测。自制专用刮刀,初步刮削成型;用研磨套管研磨,抛光,完成半精加工和最终精加工;特制非标准黄铜反顶尖,采用两顶尖顶持磨削,确保了球头和圆柱部0.001mm的同轴度。磨削时的顶持力,球头最终尺寸的掌握,在相当程度上依靠工人的操作技能。工件的圆度、球度、同轴度在泰勒森2000型圆度仪上检测,轴向尺寸加工时采用特制的平测头百分表实现在线检测。零件球头的球度达0.065μm;表面粗糙度Ra=0.02μm;尺寸精度φ0.3~(±0.001)mm;相对于装配定位轴的同轴度达0.5μm;硬度达HRC61～63;120倍镜检无斑点;配宝石轴承孔的单面间隙0.0015～0.0025mm。     

一种新结构壳体的整体胀球过程有限元模拟

提出了棱台组合壳体整体无模胀形制造研究形容的新工艺，并经过多次实验探索选定了合理的壳体结构，应用弹塑性有限元法对该结构壳体的胀形过程进行了数值模拟，最后通过实验获得了成功，     

ZL205A合金舱体低压工艺设计及数值仿真应用

针对某ZL205A合金舱体铸件壁薄难充型、壁厚差异大、易产生裂纹等特点,设计了低压底注式浇注工艺。采用立筒缝隙式浇注系统分配充型过程中合金的流量,局部厚大部位放置成形冷铁加快该部位的冷却速度,以控制铸造缺陷的产生。利用ProCast数值仿真软件对工艺进行仿真计算,成功预测了缺陷的产生位置,对工艺方案进行优化,包括倒角过渡、改变型砂使用等,并在优化方案的基础上浇注了舱体铸件,铸件质量良好,没有缩松、缩孔、裂纹等缺陷,符合相关技术要求。     

承压管道壁厚自动化检测系统研制

研制一套自动化超声检测系统,对1~2 mm壁厚承压管道的均匀性进行检测,获得承压管道全壁厚信息,为航天系统中的承压管道可靠性和安全性设计提供依据。超声检测系统采用六点矩阵控制方法,获取承压管道周向的全壁厚信息。文中研制的系统包括超声硬件系统;机械执行系统,实现超声换能器的夹持与运动;超声软件系统,搭建数据算法,对检测信号进行分析处理。试验结果表明该自动化超声检测系统对承压管道全壁厚信息的检测精度不低于0.02 mm。该超声检测系统对其它无损检测研究和系统开发具有很好的参考价值。     

凹圈型初始几何缺陷对外压球形封头临界载荷的影响

依据Koiter非线性弹性稳定性理论，分析了凹圈型初始几何缺陷对外压球形对头承载能力的影响。对于凹图型初始几何缺陷，用带高斯指数调制因子的高次Legendre多项式进行数学描述。由于在基本状态，球壳能量泛函的二次变分和三次变分的积分表达式极为复杂，在计算程序中需要使用高精度算法。计算结果表明．承受均匀外压载荷作用的球形封头对于与实际屈曲模态相同的凹圈型初始几何缺陷是极为敏感的。     

纳卫星隔热层厚度与散热面面积优化设计

在纳卫星热系统动态特性分析与热分析的基础上,根据纳卫星隔热层厚度与散热面面积对纳卫星温度调节的重要作用,提出了运用混沌遗传算法（CGA）对二者进行优化设计的模型与算法。算法以使纳卫星舱内发热元件、散热面及壳体温度尽可能接近设定的安全工作温度为优化目标,以隔热层厚度与散热面面积为优化变量。并以在不同热负荷下工作的太阳同步球形纳卫星为例进行一系列优化计算及分析。结果表明：利用混沌遗传算法进行的优化设计,可以使在不同工况下的纳卫星温度很好地维持在设定的安全工作温度附近。     

发动机某型号节流圈的切削加工

某型号节流圈,其结构特点是壁薄,壁厚仅2.5mm,轴向尺寸小,精度高,刚性差;加工难点为装夹时容易变形,尺寸精度难以保证。通过设计、制作专用夹具,优化加工参数,解决了这一加工难题。这样既保证了产品质量,降低了加工难度又显著提高了生产效率。     

某碳纤维复合材料发动机壳体设计研制

介绍了某直径400 mm碳纤维缠绕复合材料发动机壳体的设计研制。根据该发动机的结构,以石棉/丁腈橡胶为壳体绝热层材料,用网格法建立了封头和筒段等结构层的模型,并给出了发动机的纤维缠绕壳体壁厚和层数设计结果,以及芯模制作、壳体绝热层成型和壳体裙装配等主要成型工艺。工作压力、气密和爆破等水压试验结果表明,所设计的碳复合材料发动机壳体满足性能要求。     

月球车鱼眼相机的标定方法研究

提出了一种两步法来高精度地标定月球车中鱼眼相机的方法.第一步,采用球面投影方程来表示鱼眼相机的成像模型,并建立球面投影与透视投影间的转换关系.利用直线在球面投影中的像为椭圆弧这一性质,求得球面投影中像主点坐标和球半径.第二步,用求得的上述参数将球面投影图像转化为透视投影图像,并进行相机内参数的标定.用新标定得到的像主点坐标和球半径代替上次结果,再次进行投影转换和内参数标定,按此进行迭代计算,直至标定结果收敛于设定阈值.最后,本文还通过了一组实验验证了该方法的正确性.     

固体火箭发动机接头组合件三维弹塑性有限元分析

对固体发动机复合材料壳体接头组合件在内压作用下的应力变形进行了三雏有限元分析。分析了两种不同厚度的水压堵盖对结构变形的影响，考虑了螺栓、堵盖、接头等金属材料的塑性性质，复合材料按正交各向异性体处理。结果说明，在内压作用下，较厚的堵盖(40mm)和接头在外缘发生分离，使得接头肩部变形略大；而较薄的堵盖(28mm)与接头内缘发生分离，对密封结构不利。在内压作用下，复合材料和接头侧面也发生分离。该分析方法和结果可供接头及其密封设计提供参考。     

基于PVDF敏感器的空间碎片撞击航天器感知定位技术

从理论和实验两个方面开展了基于PVDF(Polyvinylidene Fluoride)压电薄膜敏感器的空间碎片撞击航天器感知定位技术研究,分析了基于双曲线理论的定位方法,并在理论分析的基础上,利用气枪和超高速弹道靶分别开展了平面铝板、曲面铝板等单层结构和Whipple结构下的验证实验。弹丸速度范围100m/s-3km/s,实验靶材为2mm厚的单层铝板和铝板厚为1mm、前后间距为10cm的Whipple结构,靶材上安装了4个PVDF传感器。研究结果表明：基于PVDF传感器的感知定位技术可实现空间碎片撞击航天器的位置定位,是一种可应用于航天器在轨感知空间碎片撞击系统的可选技术。