本發(fā)明涉及輕量化低膨脹連接環(huán)制造領(lǐng)域，尤其是一種面向3d打印的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)與制造方法。

背景技術(shù)：

1、連接環(huán)是實現(xiàn)天線罩與艙體連接的關(guān)鍵零件。為避免高溫條件下硬脆性天線罩因熱應(yīng)力對連接環(huán)產(chǎn)生破壞，連接環(huán)一般采用與天線罩材料熱膨脹匹配且具有較高強度的低膨脹合金鋼材料，如4j32、4j36、4j40等。現(xiàn)有技術(shù)中，也存在使用復(fù)合材料來制造連接環(huán)的情況，但其結(jié)構(gòu)強度與使用低膨脹合金材料制造的連接環(huán)相比，仍有一定差距，且受限于空間尺寸約束，復(fù)合材料連接環(huán)難以通過加厚提升強度，導(dǎo)致其存在強度不高、易變形等問題?，F(xiàn)有技術(shù)中，還通過結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)低膨脹合金鋼連接環(huán)的輕量化，但在機械加工時，會因結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性引起較大的加工難度與制造成本。

2、綜上，現(xiàn)有連接環(huán)一般采用煅造坯體后進行機械加工的方法實現(xiàn)制造，存在以下問題：一是連接環(huán)的結(jié)構(gòu)強度問題；二是生產(chǎn)成本高，且加工周期長，難以響應(yīng)快速研制的需求；三是受到加工手段限制，一般采用實心結(jié)構(gòu)，難以實現(xiàn)輕量化設(shè)計，制造后的連接環(huán)重量較重；四是在工作溫度超過居里點以后，低膨脹合金鋼材料熱膨脹系統(tǒng)急劇增加，存在脹裂罩體的風(fēng)險。

3、因此，本發(fā)明即是針對上述技術(shù)現(xiàn)狀，提出的一種滿足一定結(jié)構(gòu)強度、輕量化、低膨脹等綜合要求的連接環(huán)設(shè)計與制造方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種面向3d打印的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)與制造方法，通過改變連接環(huán)的生產(chǎn)制造方法、材料選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計，克服傳統(tǒng)機械加工制得的連接環(huán)存在的制造周期長、成本高、結(jié)構(gòu)強度與輕量化無法兼具、與天線罩連接后容易脹裂罩體等問題。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種面向3d打印的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，包括：

3、膠接段，用于與天線罩連接；

4、基座，與所述膠接段一體成型，且位于所述膠接段的下方，用于與艙體連接；

5、其中，所述膠接段呈中空的錐形環(huán)體；所述錐形環(huán)體的錐度為2°～5°；所述錐形環(huán)體的壁厚從遠離基座的一端到連接基座的一端逐漸變厚；

6、所述基座采用環(huán)形的蒙皮點陣結(jié)構(gòu)；所述蒙皮點陣結(jié)構(gòu)包含鏤空的點陣結(jié)構(gòu)、以及分別設(shè)置在該點陣結(jié)構(gòu)頂端和底端的兩層蒙皮。

7、可選的，所述膠接段與天線罩的連接是通過所述錐形環(huán)體的外壁與天線罩的內(nèi)壁相膠接實現(xiàn)的。

8、可選的，所述錐形環(huán)體的內(nèi)壁上設(shè)有呈菱形網(wǎng)格狀分布的內(nèi)支撐筋。

9、可選的，所述內(nèi)支撐筋包含若干個第一筋條和若干個第二筋條；相鄰第一筋條間隔一定距離平行分布；相鄰第二筋條間隔一定距離平行分布；所述第一筋條和第二筋條間交叉排布，圍成若干個規(guī)則排布的菱形。

10、可選的，所述錐形環(huán)體上開設(shè)若干緩沖孔，且所述緩沖孔的開設(shè)位置對應(yīng)于各個菱形的中心點。

11、可選的，所述蒙皮點陣結(jié)構(gòu)的外壁設(shè)有若干外減重槽；其內(nèi)壁設(shè)有若干內(nèi)減重槽。

12、可選的，所述蒙皮點陣結(jié)構(gòu)的底部設(shè)有：

13、連接螺紋孔，間隔一定角度環(huán)繞于所述蒙皮點陣結(jié)構(gòu)的底部，可通過安裝雙頭螺柱與艙體進行連接；

14、銷釘孔，對稱設(shè)置于以底部的中心為圓心的徑向上，用于對艙體的周向定位。

15、可選的，所述膠接段的高度設(shè)置為60mm～80mm；所述錐形環(huán)體的壁厚，從遠離基座的一端到連接基座的一端，從0.3mm到3mm逐漸變厚；所述緩沖孔間的距離設(shè)置為20mm～40mm。

16、可選的，所述輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)采用4j36或4j40低膨脹合金鋼材料制成。

17、本發(fā)明還提供了一種面向3d打印的輕量化低膨脹連接環(huán)的制造方法，包含以下步驟：

18、步驟s1，構(gòu)建該輕量化低膨脹連接環(huán)的理論設(shè)計模型；

19、步驟s2，基于理論設(shè)計模型，在待加工面預(yù)設(shè)加工余量，且在連接螺紋孔和銷釘孔位置進行實體填充，并在基座上預(yù)留輔助定位結(jié)構(gòu)，構(gòu)建坯體工藝模型；

20、步驟s3，采用選擇性激光熔化技術(shù)對上述坯體工藝模型進行3d打印；

21、步驟s4，去除打印支撐后，對3d打印后的初步成型的連接環(huán)在空氣中進行去應(yīng)力熱處理；

22、步驟s5，將連接環(huán)放置在銑削工裝上，對基座底平面及連接螺紋孔、銷釘孔進行精加工；

23、步驟s6，將步驟s5得到的連接環(huán)放到車削工裝上，再對連接環(huán)的外型面進行精加工；

24、步驟s7，將步驟s6得到的連接環(huán)放于真空或氮氣保護環(huán)境下進行時效處理。

25、綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

26、1、本發(fā)明提供的一種面向3d打印的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，在滿足力學(xué)強度、低膨脹、膠接要求等條件的基礎(chǔ)上，與面向機械加工的常規(guī)連接環(huán)結(jié)構(gòu)相比，整體重量減輕30％以上，對連接環(huán)的輕量化具有重要的意義。

27、2、本發(fā)明提供的一種面向3d打印的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置的緩沖槽減緩在高溫下因熱膨脹系數(shù)不匹配引起的應(yīng)力和應(yīng)變；在采用4j36或4j40材料時，整體工作溫度可達到300℃以上，同時緩沖槽還可提高連接環(huán)與天線罩的膠接可靠性。

28、3、本發(fā)明提供的一種面向3d打印的輕量化低膨脹連接環(huán)的制造方法，不僅便于坯體的3d打印，同時也易于實現(xiàn)坯體的精加工，制造難度與制造成本較低，與常規(guī)機械加工方法相比，制造周期可縮短50％以上，制造成本可降低10％～20％。

技術(shù)特征：

1.一種面向3d打印的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含：

2.如權(quán)利要求1所述的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述膠接段(11)與天線罩(2)的連接是通過所述錐形環(huán)體(11a)的外壁與天線罩(2)的內(nèi)壁相膠接實現(xiàn)的。

3.如權(quán)利要求1所述的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述錐形環(huán)體(11a)的內(nèi)壁上設(shè)有呈菱形網(wǎng)格狀分布的內(nèi)支撐筋(11b)。

4.如權(quán)利要求3所述的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)支撐筋(11b)包含若干個第一筋條(11b1)和若干個第二筋條(11b2)；相鄰第一筋條(11b1)間隔一定距離平行分布；相鄰第二筋條(11b2)間隔一定距離平行分布；所述第一筋條(11b1)和第二筋條(11b2)間交叉排布，圍成若干個規(guī)則排布的菱形。

5.如權(quán)利要求4所述的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述錐形環(huán)體(11a)上開設(shè)若干緩沖孔(11c)，且所述緩沖孔(11c)的開設(shè)位置對應(yīng)于各個菱形的中心點。

6.如權(quán)利要求1所述的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蒙皮點陣結(jié)構(gòu)(12c)的外壁設(shè)有若干外減重槽(12b)；其內(nèi)壁設(shè)有若干內(nèi)減重槽(12a)。

7.如權(quán)利要求1所述的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蒙皮點陣結(jié)構(gòu)(12c)的底部設(shè)有：

8.如權(quán)利要求4所述的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述膠接段(11)的高度設(shè)置為60mm～80mm；所述錐形環(huán)體(11a)的壁厚，從遠離基座的一端到連接基座的一端，從0.3mm到3mm逐漸變厚；所述緩沖孔(11c)間的距離設(shè)置為20mm～40mm。

9.如權(quán)利要求1所述的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用4j36或4j40低膨脹合金鋼材料制成。

10.一種面向3d打印的輕量化低膨脹連接環(huán)的制造方法，采用如權(quán)利要求1～9中任一項所述的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，其特征在于，包含以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種面向3D打印的輕量化低膨脹連接環(huán)結(jié)構(gòu)與制造方法，包含：膠接段，用于與天線罩連接；基座，與所述膠接段一體成型，且位于所述膠接段的下方，用于與艙體連接；其中，所述膠接段呈中空的錐形環(huán)體；所述錐形環(huán)體的錐度為2°～5°；所述錐形環(huán)體的壁厚從遠離基座的一端到連接基座的一端逐漸變厚；所述基座采用環(huán)形的蒙皮點陣結(jié)構(gòu)；所述蒙皮點陣結(jié)構(gòu)包含鏤空的點陣結(jié)構(gòu)、以及分別設(shè)置在該點陣結(jié)構(gòu)頂端和底端的兩層蒙皮。本發(fā)明通過改變連接環(huán)的生產(chǎn)制造方法、材料選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計，獲得了兼具輕量化、低膨脹、易制造等綜合性能的連接環(huán)。

技術(shù)研發(fā)人員：曾照勇,樊鳴鳴,宋佳杰,彭思平,李鳴
受保護的技術(shù)使用者：上海無線電設(shè)備研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30