中国航天天津长征火箭制造有限公司 天津 300300
摘要：针对我国运载火箭生产制造的技术特性，现阶段需要的工艺装备种类繁多、数量巨大、周期较长，不利于火箭研制的快速响应。随着新型号火箭低成本、高可靠、绿色无污染的研制需求，以及智能制造和航天强国建设的任务需求，火箭制造业的工艺装备未来将向着模块化、系列化、通用化的标准化发展和柔性化、数字化、智能化发展，同时应用一些新材料、新技术新方法，改变传统的工装设计思路和理念，向精益化制造转型，可以大幅度提高我国运载火箭的生产制造水平。
关键词：工艺装备；运载火箭；标准化；柔性化；新技术
1前言
商业航天是航天事业发展到一定阶段的必然产物，是当今世界航天发展的大趋势。为了适应这种趋势，作为运载火箭重要组成部分的箭体结构也在不断探寻适用于商业航天的有效模式。自航天事业诞生之初，各国所取得的成就，都是在国家统一规划和组织下完成的，甚至是集全国之力进行研发。早期的航天事业多用于军事用途，技术研发封闭，基本没有商业化用途。20世纪80年代，国际市场商业发射需求明显增多，很多没有发射能力的国家急需商业卫星发射，这就给航天发射领域带来了商业化要求。美国、欧洲、日本和中国均投入到商业发射领域的竞争，纷纷开展运载火箭的商业化研制，但是此时的商业发射仍然是以国家间的竞争为主，由政府部门主导参与。
2液体火箭箭体结构概述
液体运载火箭主体的结构主要由箱结构和机舱截面结构组成。液体运载火箭的主要功能是火箭主体的形状，结构的力传递，加压运输和其他系统仪表电缆安装运载工具。储罐结构还用于存储液体推进剂。隔室结构是箭头主体结构的统称，除了水箱外，也称为干式结构。储罐的结构主要由储罐的底部，短壳，缸体部分，推进剂管理系统，管道系统，接口附件，保温结构等部分组成。由于具有储存推进剂的功能，因此结构密封性能较高。常规的金属存储柜罐的部件主要通过焊接组装，并且罐的各个部件涉及各种制造工艺，从而产生了罐底部的制造技术，壁板等大型零件的制造技术。组成管段和短壳。通用底部结构的特殊制造工艺等。为了追求轻便高效的复合材料储罐，有一系列制造技术。机舱结构包括典型的皮肤纵梁结构，杆结构，三明治结构等。该皮肤纵梁主要通过铆接组装，并且整个部分可以通过铆接而组装或形成皮肤纵梁状壁板然后被组装。组装好的。三明治结构可能涉及复合材料的制造过程。从上面可以看出，液体火箭具有复杂的结构和许多零件。我国某种类型的运载火箭结构的零件总数约为30，000。新一代的低温运载火箭系统更加复杂，具有更多的部件，并且涉及大量的制造技术。同时，火箭弹体结构的大型化使制造过程变得复杂。除了运载火箭任务的定制要求外，还需要对每枚火箭进行修改和开发，研发成本高，周期长。技术创新依赖于模型牵引力，技术进步缓慢，将知识产权转化为市场应用的动力不足以及对国有企业机制的更多限制，所有这些都限制了箭身结构的商业发展。
3液体火箭关键结构制造技术现状
3.1箱底制造技术
目前，家用储罐的底部通常被焊接并装配有诸如顶盖，瓜瓣，叉环和凸缘的部件。但是，随着国产设备和制造水平的不断提高，以一体成型为代表的底部制造技术得到了飞速发展。箱体底部的整体成型可以大大减少工序，降低成本，提高生产效率。另外，由于减少了多个主焊缝，减轻了结构，提高了产品可靠性。它已逐渐成为未来盒子底部的发展趋势。盒子底部整体成型的主要技术实现方法有三种：整体纺丝成型，流体压力成型和多时相脉冲强磁场成型。整体纺丝成形可分为芯膜纺丝和无芯膜纺丝。流体压力成型也称为高压流体成型或内部高压成型。其原理是将板材夹持在中空模具中，使用高压液体（水溶液或油）作为成型介质，对毛坯施加超高压，同时将毛坯放置在适当的位置其他力导致毛坯产生塑性变形，并在各种外力作用下与模具紧密配合，最终形成空心的整体结构部件。
3.2壁板制造技术
根据不同的特定负载条件，罐壁可以设计成光滑的管结构和网格加强结构。光滑的管结构通常用于内部压力设计，而网格加强结构在轴向压缩设计中显示出较高的结构。效力。由于光管壁的厚度均匀，因此制造过程相对稳定且成熟。由于存在肋骨结构，因此，用格栅加固的墙板需要综合考虑墙板的减薄和轧制弯曲过程。化学铣削不会产生切削应力，非常适合于超薄，易变形的大面积零件。因此，它广泛用于大型零件的薄型化，例如早期的储罐壁板。化学铣削加工方法使用强酸和强碱腐蚀性液体来实现金属的铣削加工，并且通过施加保护性胶水和雕刻来实现零件的加工精度控制，这是通过工人的手动操作完成的。化学研磨工艺方法由于使用强腐蚀性化学介质而对环境有害，并且零件的加工精度在很大程度上取决于工人的手动操作。为了达到精确控制壁厚和生坯制造的要求，机械墙板铣削已成为替代铣削工艺的首选。墙面板机械铣削的成熟工艺方案有两种：先铣后弯，先弯后铣。在研磨然后弯曲之后，将栅格结构加工成平板状态，然后将其弯曲成弯曲板。这种加工方法对加工设备的要求略低，但是由于不均匀的网格分布而导致局部刚度发生变化，这需要较高的板材弯曲成形程序。
天津航天长征火箭制造有限公司采用轧辊弯折与压力弯折相结合的加工方法，克服了号码铣削短壳壁板成型过程中容易出现的裂纹问题。
3.3常见的底部制造技术
共底坦克可以缩短火箭弹体的长度，以提高整体箭的细长率。同时，省去箱形截面可以减轻结构重量，提高结构效率。这些优点使普通底舱，特别是低温普通底舱成为运载火箭结构系统研究的重点。与传统的箱底相比，普通箱底结构的金属箱底更薄，对箱底焊接水平的要求也更加严格。同时，中间层的成型和制造工艺，中间层与上下底部之间的表面结合和结合质量已成为共同底部制造的关键技术。
4发展趋势
4.1工装的标准化发展
火箭工具的标准化主要包括模块化，序列化和通用化，可以减少重复设计和制造，降低开发成本，缩短开发周期，提高设计质量并满足产品可靠性和可维护性的要求。工装的标准化设计需要对处于不同状态的工装进行定期评估和量化，即使用工装成熟度的动态变化过程来描述其相关的设计活动。标准化设计必须首先确定局部组件的主要参数和系列的形状，这称为设计族。基于航空航天技术和设备的模块化，选择相应的设计家族作为研究对象，以确保适用产品的多样性，并满足使用要求，同时使工具的性能更稳定，质量更可靠，结构更简单，成本更低。在火箭吊装领域，技术标准化基础非常出色，在使用的标准零件，结构形式和吊装方案方面已经积累了很多数据和经验。在吊具的设计中，根据吊装类型，吊装负载和被吊装产品的尺寸选择合适的模块，并对一些关键尺寸进行修改以完成其模块化设计。这不仅缩短了工装设计和开发周期，而且缩短了其生产准备周期。滑架的情况类似于吊具的情况。根据结构，滑架主要分为水平滑架，垂直滑架和对接滑架。主要用途是用于不同工厂和不同行业的火箭弹，储油罐和型材。转移和对接就位。一方面具有车身，接口，承重，形状参数等方面的标准化设计，它可以压缩现有框架的主要部分，并将不同尺寸的框架集成到通用框架中。另一方面，它可以构建参数化的组件库。实现快速的虚拟设计，并以此为指导，加快了工具装配的过程，也方便了设计变更，特别是在Pro/E软件的应用中进行序列化设计具有很好的优势。
4.2灵活的工具开发
柔性工装是指基于非刚性可调定位技术实现产品零件的加工和装配，并在信息技术的支持下，以柔性单元为基础，采用控制手段满足工艺要求各种生产所需的设备技术。灵活的模具结构是开放的，易于与先进的自动化设备连接，克服了刚性模具的缺点，可以降低模具的制造成本，缩短准备时间，提高生产效率。灵活的模具顺应精益生产概念的趋势，并促进火箭模具在不同层次上的发展，朝着先进和成熟的方向发展。灵活的工具的关键技术是灵活的定位。可调定位技术用于控制产品的位置并释放应力。通过对位置，结构，孔径和参考平面的综合控制，提高了其定位水平。柔性工具主要通过数字量协调系统完成柔性模块的自动重组。这种形式节省了专业的框架，固定装置，辅助工具等，并解决了重复率低，周期长，成本高和调试简单的传统工具。大量的问题和其他问题为公司提供了强大的技术和质量保证，使公司能够有效，快速，低成本地应对市场。
4.3工装的数字化、智能化发展
随着科学技术的进步，数字和智能技术已连续应用于工业生产中，而传统生产中许多复杂而困难的过程都可以通过使用计算机和信息网络来完成。工具的数字化包括数字设计，数字制造和数字测试。在三维环境中，使用制图软件进行工装零件设计建模，在工装上预先组装产品数字模型，进行定位和干涉检查，并不断优化结构。然后，使用数控加工设备对工装模型，交换协调点等关键特征的处理进行仿真，并使用数字测试设备完成工装检查。使用数字化学设备代替传统的物理样品模拟可以减少标准样品，模具线样品和其他工装的数量，实现零件的同时设计，制造和检查，并更好地实现制造和制造过程中的协调一致。组装过程。确保其准确性并提高火箭制造效率。
5结论
作为军工企业，运载火箭制造企业的发展与国家战略需求和国防建设能力有关。在当前背景下，其工艺设备的标准化，灵活性，数字化和智能化发展，以及新材料，新技术和新方法的开发，对提高工艺的稳定性和降低强度都非常有帮助。劳动。可以不断促进先进技术的发展，例如在航空制造企业中的精益生产和敏捷制造。
参考文献：
[1]董峻朋，于海涛.飞机工装管理与流程控制技术[J].中国新技术新产品，2019（5）：4-5.
[2]赵鹃，赖小川，耿昌，等.焊接工装夹具在制造生产中的作用探讨[J].工业技术，2018（2）：110-111.
[3]郑卫波，杨妍冰，张轲.工装全生命周期管理研究[J].工艺装备，2018（18）：256-258.
[4]张京豪.运载火箭地面测发控设备研制中的“三化”设计[J].航天标准化，2008（3）：16-18.