專利名稱：一種衛星用的精度工藝適配器及其制造方法
技術領域：
本發明涉及精度工藝適配器，特別涉及一種衛星用的精度工藝適配器。
背景技術：
傳統的衛星工藝適配器如圖1所示，是一個圓環狀的過度法蘭類零件，由鋁合金制成，高度在60mm左右，直徑依實際使用要求而定，上下圓環的圓度和同軸度一般要求優于0. 05mm,上下兩平面的平面度和平行度一般要求優于0. 05mm,粗糙度要求優于 0. 0016mm。這種適配器的優點是重量輕，耐蝕性好，制造相對比較容易，在車床上加工成型后，由人工鏟刮修正達到精度要求。缺點是容易變形，必須小心使用，仔細保護，并進行定期檢驗修正。目前基本上所有的衛星采用的工藝適配器均是此種類型或它的簡單變型。但在某些形狀特殊的衛星上，此種類型的衛星工藝適配器就不再適用。如圖2中所示的火星探測器，它的兩側太陽電池陣低于衛星的底板，因此它的適配器高度需要達到 400mm左右，傳統的工藝適配器不能滿足這一使用要求，因此有必要研制一種新型的工藝適配器，既能滿足400mm的高度要求，又能滿足精度要求，并且要兼顧到它的抗變形能力，加工性能，耐蝕性，重量等因素。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中的工藝適配器無法滿足特定衛星需求的缺陷， 從而提供一種具有較高精度、抗變形能力、耐腐蝕能力的工藝適配器。為了實現上述目的，本發明提供了一種衛星用的精度工藝適配器，包括精度修正墊片、上連接圓盤、支撐管以及下連接圓盤；其中，所述的上連接圓盤與下連接圓盤通過所述支撐管連接在一起，在所述的上連接圓盤的上表面粘貼有精度修正墊片，而在下連接圓盤的下表面粘貼有精度修正墊片；所述的上連接圓盤、下連接圓盤都是采用invar 36低膨脹合金板型材料制成的圓環；所述上連接圓盤和下連接圓盤的外圓圓度和同軸度至少優于0. 03mm ；通過所述支撐管連接后，所述上連接圓盤、下連接圓盤所形成的上下兩平面的平面度和平行度至少優于 0. 05mmo上述技術方案中，所述上連接圓盤和下連接圓盤所形成的圓環的尺寸為 Φ 720/540X 15mm。上述技術方案中，在所述上連接圓盤上安裝了四塊精度修正墊片且這些精度修正墊片在上連接圓盤上成90°均布，在所述下連接圓盤上安裝有八塊精度修正墊片，這些精度修正墊片按45°均布。上述技術方案中，所述的精度修正墊片2A12T4硬鋁合金制成。上述技術方案中，所述支撐管至少有3個，采用invar 36低膨脹合金板型材料制成。本發明還提供了一種所述的衛星用的精度工藝適配器的制造方法，包括
步驟1)、選取12塊2mm厚且厚薄均勻、表面平整的2A12T4硬鋁合金片材料，落料成型，修銼毛刺和圓角，作為精度修正墊片；步驟2、、選用invar 36低膨脹合金的板料來制作所述上連接圓盤和下連接圓盤；步驟幻、在待焊接的上連接圓盤下平面、下連接圓盤上平面與支撐管焊接的位置上，銑出3mm深的支撐管焊接用定位槽，注意與支撐管外徑的配合尺寸，并在定位槽上銑出焊接坡口 ；步驟4)、選用invar 36低膨脹合金的管材來制作支撐管，根據要求落料后，銑準兩端管口，注意管口平面與管材中心線的垂直度，并在每根支撐管上留下一個Φ2πιπι的焊接通氣孔；步驟幻、利用所述上連接圓盤、下連接圓盤上的定位槽定位焊接位置，焊接上連接圓盤、下連接圓盤、支撐管；步驟6)、在立式車床上對精度工藝適配器做半精車和精車，直到最后實測至少達到下列要求上連接圓盤和下連接圓盤的外圓圓度和同軸度優于0. 03mm，上下兩平面的平面度和平行度優于0. 05mm ；步驟7)、在上、下連接圓盤的上、下平面上用高強度結構膠將步驟1)得到的精度修正墊片膠接，其中上連接圓盤的上平面膠接4塊，按90°均布；下連接圓盤的下平面膠接 8塊，按45°均布；經過M小時固化后，在精度修正墊片的上、下平面處進行精度修正，最后實測達到上、下兩連接面平面度優于0. 015mm，平行度優于0. 03mm，粗糙度為0. 0016 ；步驟8)、利用高精度加工中心，鉆準上下連接面的連接孔；步驟9)、最后進行表面處理，對上下連接面、上下連接圓盤的外圓和連接孔進行保護，其余部位噴塑處理。上述技術方案中，所述的步驟2、包括步驟2-1)、對所述invar 36低膨脹合金落料后，經過粗車和半精車形成所述上連接圓盤和下連接圓盤的基本形狀，且在外圓和厚度方向留適當余量；步驟2-2、、采用兩次高、低溫處理來消除應力，其中，所述高溫處理是將材料在溫度為215°的恒溫烘箱中處理，所述低溫處理是在溫度為-118°的低溫箱中進行處理。上述技術方案中，在所述的步驟幻中，所述焊接包括步驟5-1)、先用點焊固定所述上連接圓盤、下連接圓盤、支撐管，檢驗上下平面的平行度和同軸度；步驟5- 、待基本合格后，再將所述上連接圓盤、下連接圓盤、支撐管焊接牢固，焊縫打磨平整。上述技術方案中，在所述的步驟7)中，所述精度修正采用人工鏟刮研磨的方法進行。本發明的優點在于本發明的精度工藝適配器易加工，重量輕，制造成本低，且能滿足精度要求。


圖1為現有技術中的衛星工藝適配器的正視圖；圖2為衛星的正視圖3為本發明的精度工藝適配器在一個實施例中的立體示意圖；圖4為本發明的精度工藝適配器在一個實施例中的正視圖；圖5為本發明的精度工藝適配器在一個實施例中的俯視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明。圖3為在一個實施例中，本發明的衛星用的精度工藝適配器的三維圖，該精度工藝適配器可用于衛星上。從圖中可以看出，該適配器包括12塊精度修正墊片1、1個上連接圓盤2、4根支撐管3以及1個下連接圓盤4。其中，所述的上連接圓盤2與下連接圓盤4通過支撐管3連接在一起，在所述的上連接圓盤2的上表面粘貼有4塊精度修正墊片，而在下連接圓盤4的下表面粘貼有8塊精度修正墊片。下面對該精度工藝適配器中的各個部件做進一步說明。所述的上連接圓盤2、下連接圓盤4都是尺寸為Φ720Λ40Χ 15mm的金屬圓環。由于精度工藝適配器在衛星裝配和精測過程中是作為整星基準，為保證裝配和測量精度，上連接圓盤2和下連接圓盤4的外圓圓度和同軸度應優于0. 03mm ；通過支撐管3連接后，上連接圓盤2、下連接圓盤4所形成的上下兩平面的平面度和平行度應優于0. 05mm。上連接圓盤2、下連接圓盤4均采用invar 36低膨脹合金板型材料制成。所述的 invar 36 (因瓦合金)是一種典型的低膨脹合金，它的中文名殷鋼。它屬于鐵基高鎳合金，含有36%的Ni，60%左右的狗以及少量的S、P、C等元素。它的主要特點為膨脹系數極低，為1.8X10_8/°C，且在-80°C +100°C的溫度區間內不發生變化。此外它有較高的耐蝕性、耐磨性；強度、硬度不高，抗拉強度在517MI^左右，屈服強度在276MI^左右，維氏硬度在 160左右，能夠滿足衛星研制生產的要求，并且可以通過冷變形來提高強度，此外還具有導熱系數低；塑性、韌性高；切削加工性差，必須使用高性能的硬質合金涂層刀具等特點。上連接圓盤2、下連接圓盤4采用invar 36合金能夠保證精度工藝適配器的精度穩定性能和使用性能。所述的支撐管3采用規格為Φ40/3的invar 36低膨脹合金的管材制成，支撐管高370mm，如圖4所示，各個支撐管的高度應當一致，以保證前文所提到的上連接圓盤2、下連接圓盤4所形成的上下兩平面的平行度至少為0. 05mm。在本實施例中，所述支撐管3的數目為4個，但在其他實施例中，支撐管的數目可根據需要加以改變，如可以是3個、5個，但至少為3個，以保證精度工藝適配器的穩定性。但也不應太多，與傳統的適配器結構相比， 本發明的具有較少支撐管的工藝適配器的整個側面基本無遮擋，操作空間開闊，便于進行衛星底部電纜插頭插拔、熱控多層包覆等操作。所述的精度修正墊片1選用2A12T4硬鋁合金制成，它的厚度在2mm左右，安裝到精度工藝適配器上后，工作人員可根據需要對精度修正墊片采用鏟刮研磨等方式進行組合加工，以保證上、下連接圓盤的平面度。在本實施例中，由于火星探測器底板上的連接面為四個圓盤狀的小凸臺，且90°均布在底板的四個側邊上，因此如圖5所示，在上連接圓盤2 上安裝了四塊精度修正墊片且這些精度修正墊片在上連接圓盤2上成90°均布，以與衛星上的四個小凸臺連接，這樣既方便了生產，又保證了精度。由于下連接圓盤4與探測器的其余部分以面接觸的方式，因此在下連接圓盤上安裝有八塊精度修正墊片，這些精度修正墊片按45°均布。在其他實施例中，精度修正墊片的數量、厚度、安裝位置等均可根據需要加以調整。下面對本發明的精度工藝適配器的制造方法進行說明。步驟1、選取12塊2mm厚且厚薄均勻、表面平整的2A12T4硬鋁合金片材料，落料成型，修銼毛刺和圓角后，放在一邊備用。步驟2、選用invar 36低膨脹合金的板料來制作上連接圓盤2和下連接圓盤4。落料后，經過粗車和半精車形成上連接圓盤2和下連接圓盤4的基本形狀，但在外圓和厚度方向留適當余量。為確保精度，在加工時還要采用兩次高、低溫處理來消除應力。高溫處理是將材料在溫度為215°的恒溫烘箱中處理，低溫是在溫度為-118°的低溫箱中進行處理， 經過兩次高、低溫處理后能夠消除加工殘余應力。步驟3、在待焊接的上連接圓盤2下平面、下連接圓盤4上平面與支撐管3焊接的位置上，銑出3mm深的支撐管焊接用定位槽，注意與支撐管外徑的配合尺寸；并在定位槽上銑出焊接坡口。步驟4、選用invar 36低膨脹合金的管材來制作支撐管3，根據要求落料后，銑準兩端管口，注意管口平面與管材中心線的垂直度，并在每根支撐管上留下一個Φ2πιπι的焊接通氣孔。步驟5、利用上下連接圓盤2上的定位槽定位焊接位置，焊接上連接圓盤2、下連接圓盤4、支撐管3。為了保證組裝的精度，在焊接過程中，可以先用點焊固定三個零件，檢驗上下平面的平行度和同軸度，待基本合格后，再將三個零件焊接牢固，焊縫打磨平整。步驟6、在立式車床上對精度工藝適配器做半精車和精車，直到最后實測至少達到下列要求上連接圓盤2和下連接圓盤4的外圓圓度和同軸度優于0. 03mm,上下兩平面的平面度和平行度優于0. 05mm。步驟7、在上、下連接圓盤的上、下平面上用高強度結構膠將精度修正墊片1膠接， 其中上連接圓盤2的上平面膠接4塊，按90°均布；下連接圓盤4的下平面膠接8塊，按 45°均布。經過M小時固化后，在精度修正墊片1的上、下平面處進行精度修正，所述精度修正采用人工鏟刮研磨的方法進行。最后實測達到上、下兩連接面平面度優于0. 015mm，平行度優于0. 03mm，粗糙度為0. 0016。步驟8、利用高精度加工中心，鉆準上下連接面的連接孔。步驟9、最后進行表面處理。對上下連接面、上下連接圓盤的外圓和連接孔進行保護，其余部位噴塑處理。通過上述制造方法可得到本發明的精度工藝適配器。本發明具有以下優點1、本發明的精度工藝適配器采用了焊接結構，由上下連接圓盤和四根圓管焊接成型，再通過組合加工，達到精度要求。這樣的結構比較容易加工，并且重量輕，制造成本低， 配合invar 36合金的應用，在保證適配器剛度和精度的情況下，滿足了 400mm的高度要求。2、本發明的精度工藝適配器在上下連接盤之間只有4根立柱，與傳統的適配器結構相比，整個側面基本無遮擋，操作空間開闊，便于進行衛星底部電纜插頭插拔、熱控多層包覆等操作。3、本發明的精度工藝適配器采用精度修正墊片作為工藝適配器的連接面，這一方式減少了連接面的接觸面積，減少了生產的工作量，降低了生產難度，提高了產品質量，降低了成本，而且便于將來進行精度修正。4、本發明的精度工藝適配器的主體部分采用inVar36低膨脹合金材料制成，該材料具有極高的耐蝕性與耐磨性，具有較高的強度與硬度，有力地保證了精度穩定性能和使用性能，大大提高了新型精度工藝適配器的抗變形能力。本發明的精度工藝適配器可用于衛星的精度測量、整星裝配、組合加工及各類衛星地面試驗。
權利要求
1.一種衛星用的精度工藝適配器，其特征在于，包括精度修正墊片(1)、上連接圓盤 O)、支撐管(3)以及下連接圓盤⑷；其中，所述的上連接圓盤( 與下連接圓盤(4)通過所述支撐管C3)連接在一起，在所述的上連接圓盤O)的上表面粘貼有精度修正墊片，而在下連接圓盤的下表面粘貼有精度修正墊片；所述的上連接圓盤O)、下連接圓盤(4)都是采用invar 36低膨脹合金板型材料制成的圓環；所述上連接圓盤( 和下連接圓盤的外圓圓度和同軸度至少優于0.03mm;通過所述支撐管C3)連接后，所述上連接圓盤O)、下連接圓盤(4)所形成的上下兩平面的平面度和平行度至少優于0. 05mm。
2.根據權利要求1所述的衛星用的精度工藝適配器，其特征在于，所述上連接圓盤(2) 和下連接圓盤(4)所形成的圓環的尺寸為Φ720/540X 15mm。
3.根據權利要求1所述的衛星用的精度工藝適配器，其特征在于，在所述上連接圓盤 (2)上安裝了四塊精度修正墊片且這些精度修正墊片在上連接圓盤( 上成90°均布，在所述下連接圓盤(4)上安裝有八塊精度修正墊片，這些精度修正墊片按45°均布。
4.根據權利要求2所述的衛星用的精度工藝適配器，其特征在于，所述的精度修正墊片(1)2A12T4硬鋁合金制成。
5.根據權利要求1所述的衛星用的精度工藝適配器，其特征在于，所述支撐管(3)至少有3個，采用invar 36低膨脹合金板型材料制成。
6.一種權利要求1-5之一所述的衛星用的精度工藝適配器的制造方法，包括步驟1)、選取12塊2mm厚且厚薄均勻、表面平整的2A12T4硬鋁合金片材料，落料成型， 修銼毛刺和圓角，作為精度修正墊片(1)；步驟幻、選用invar 36低膨脹合金的板料來制作所述上連接圓盤( 和下連接圓盤⑷；步驟幻、在待焊接的上連接圓盤( 下平面、下連接圓盤(4)上平面與支撐管C3)焊接的位置上，銑出3mm深的支撐管焊接用定位槽，注意與支撐管外徑的配合尺寸，并在定位槽上銑出焊接坡口；步驟4)、選用invar 36低膨脹合金的管材來制作支撐管( ，根據要求落料后，銑準兩端管口，注意管口平面與管材中心線的垂直度，并在每根支撐管上留下一個Φ2πιπι的焊接通氣孔；步驟5)、利用所述上連接圓盤O)、下連接圓盤(4)上的定位槽定位焊接位置，焊接上連接圓盤O)、下連接圓盤G)、支撐管⑶；步驟6)、在立式車床上對精度工藝適配器做半精車和精車，直到最后實測至少達到下列要求上連接圓盤( 和下連接圓盤的外圓圓度和同軸度優于0.03mm，上下兩平面的平面度和平行度優于0. 05mm ；步驟7)、在上、下連接圓盤的上、下平面上用高強度結構膠將步驟1)得到的精度修正墊片(1)膠接，其中上連接圓盤O)的上平面膠接4塊，按90°均布；下連接圓盤的下平面膠接8塊，按45°均布；經過M小時固化后，在精度修正墊片(1)的上、下平面處進行精度修正，最后實測達到上、下兩連接面平面度優于0. 015mm，平行度優于0. 03mm，粗糙度為 0. 0016 ；步驟8)、利用高精度加工中心，鉆準上下連接面的連接孔；步驟9)、最后進行表面處理，對上下連接面、上下連接圓盤的外圓和連接孔進行保護， 其余部位噴塑處理。
7.根據權利要求6所述的衛星用的精度工藝適配器的制造方法，其特征在于，所述的步驟2、包括步驟2-1)、對所述invar 36低膨脹合金落料后，經過粗車和半精車形成所述上連接圓盤(2)和下連接圓盤的基本形狀，且在外圓和厚度方向留適當余量；步驟2- 、采用兩次高、低溫處理來消除應力，其中，所述高溫處理是將材料在溫度為 215°C的恒溫烘箱中處理，所述低溫處理是在溫度為_118°C的低溫箱中進行處理。
8.根據權利要求6所述的衛星用的精度工藝適配器的制造方法，其特征在于，在所述的步驟幻中，所述焊接包括步驟5-1)、先用點焊固定所述上連接圓盤O)、下連接圓盤G)、支撐管(3)，檢驗上下平面的平行度和同軸度；步驟5- 、待基本合格后，再將所述上連接圓盤O)、下連接圓盤G)、支撐管C3)焊接牢固，焊縫打磨平整。
9.根據權利要求6所述的衛星用的精度工藝適配器的制造方法，其特征在于，在所述的步驟7)中，所述精度修正采用人工鏟刮研磨的方法進行。
全文摘要
本發明公開了一種衛星用的精度工藝適配器，包括精度修正墊片、上連接圓盤、支撐管以及下連接圓盤；其中，上連接圓盤與下連接圓盤通過所述支撐管連接在一起，在所述的上連接圓盤的上表面粘貼有精度修正墊片，而在下連接圓盤的下表面粘貼有精度修正墊片；上連接圓盤、下連接圓盤都是采用invar 36低膨脹合金板型材料制成的圓環；所述上連接圓盤和下連接圓盤的外圓圓度和同軸度至少優于0.03mm；通過所述支撐管連接后，所述上連接圓盤、下連接圓盤所形成的上下兩平面的平面度和平行度至少優于0.05mm。本發明的精度工藝適配器易加工，重量輕，制造成本低，且能滿足精度要求。
文檔編號B64G1/66GK102556370SQ20111036246
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者侯鵬, 張則梅, 徐水涌, 袁佳晶 申請人:上海衛星工程研究所