一种新设计结构的金属变壁厚膜片、成形方法和装置与流程

本发明涉及金属膜片，尤其涉及一种新设计结构的金属变壁厚膜片、成形方法和装置。

背景技术：

1、金属膜片(以下简称膜片)是金属膜片贮箱的主要工作部件，膜片按工作要求实现正常翻转变形是保证航天器可靠工作的必要条件。膜片翻转变形失效将会导致航天器发射失败、卫星调姿失败等严重后果，因此很有必要对膜片有效翻转变形的可靠性进行研究。现有金属薄膜制造工艺存在：加工难度大、成本高、精度低、不适应特定领域需求等问题。

2、一方面，传统的金属膜片制造工艺常采用机械加工、锻压成形、热处理等多种方法，但这些方法在制造膜片时往往需要经过多次加工和复杂的工艺流程，且难以控制膜片的精度和质量；另一方面，传统金属膜片的厚度往往是渐变的，无法通过一次成型制造。因此，需要开发一种新的金属膜片制造工艺，确保膜片的加工精度和质量，同时满足特定领域的需要。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种新设计结构的金属变壁厚膜片、成形方法和装置，用以解决现有技术制备的变壁厚金属膜片的加工精度低、合格率低、易出现翻转失稳、偏心等问题。

2、第一方面，一种金属变壁厚膜片，所述的膜片为圆形，膜片的厚度从圆心向边缘平缓减小，形成中间后、边缘薄的结构，所述的膜片包括中部翻转区和边缘固定区，所述的中部翻转区为类半球形，所述的类半球形的弧形面的弧度为r10～r800，所述的膜片的直径为30～1800mm，高度为15～1200mm，中部翻转区的厚度为0.4～2mm，边缘固定区的厚度为0.2～1.2mm。

3、进一步的，所述的边缘固定区为模片边缘向下凹陷形成的翻边结构。

4、进一步的，所述的中部翻转区上设置有凸筋，所述的凸筋横截面为半圆形、长方形、正方形或梯形中的一种。

5、第二方面，本发明提供了一种所述的金属变壁厚膜片的成形方法，包括将金属膜片成型坯料放入模具中依次通过热压拉伸、热胀拉伸，成形得到金属变壁厚膜片。

6、进一步的，所述的热压拉伸是指将金属膜片成型坯料放入模具进行热压，使坯料边缘区域压型至模具边缘区域型面，形成金属变壁厚膜片的边缘固定区结构。

7、进一步的，所述热胀拉伸是指向模具中通入热胀介质，使金属膜片成型在热胀介质作用下膨胀，胀形至模具模腔型面，制成金属变壁厚膜片。

8、进一步的，热压拉伸的温度为650～850℃，压力为10～2000吨，热胀拉伸中的压力为0.2～1mpa，保压时间为30～120min。

9、第三方面，本发明提供了一种用于制备上述金属变壁厚膜片的装置，包括用于放置圆形金属膜片成型坯料的旋转台和用于磨削金属膜片成型坯料的磨辊，所述的磨辊位于所述的旋转台的上方，磨辊的轴向方向与旋转平台的径向一致，以使金属膜片成型坯料在磨辊下压时同时受到轴向和径向的磨削力，磨辊的轴向长度不小于金属膜片成型坯料的直径，磨辊下压时，金属膜片成型坯料从中间到边缘同时受到磨削力。

10、进一步的，所述的磨辊包括旋转轴，所述的磨辊围绕所述的旋转轴自转，所述的旋转轴沿旋转台径向的长度大于磨辊沿旋转台径向的长度。

11、第四方面，本发明提供了一种飞行器贮箱内置防晃吸能结构，包括采用上述的金属变壁厚膜片。

12、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

13、(1)现有技术中膜片均采用较厚板材热冲压后进行机械加工制备，板材的各向异性均会导致膜片产生明显的翻转失稳、偏心等情况。而采用本发明膜片可以很好地解决此问题，在预翻边处所变形制备形成的轮廓，可以弱化板材已有的微观织构，降低原材料的各向异性，使得变壁厚膜片可以获得平稳而无偏心的翻转效果；

14、(2)本发明的成形方法，使得膜片纬度方向上具有较均匀的性能，形成中间厚，边缘薄的结构，可以使其在加工成金属膜片时，形成变薄厚的结构，使得金属膜片变形更加均匀，可以实现高精度，提高加工效率，无需进行车削加工，该方法可以大幅提高生产的膜片的合格率；

15、(3)本发明的制备金属膜片坯料的装置具备通用性强，单台装置可以制备不同膜片渐变程度，而且具有柔性化、可调性强。相比于现有技术，是将去除工作前移，避免了后续机加变形带来的尺寸误差、产品损坏等问题，而且可以无/低应力的去除材料，从而获得较为精确的板材坯料厚度。而且在超声辅助振动时降低材料内部应力，使得材料在磨削后，变形量低，精度高等优点；

16、(4)本发明的防晃吸能组合结构通过膜片塑性变形实现能量的消耗，表现出较强的塑性耗能效果，网格阵列的镂空结构设计使得整体结构件重量降低，同时，膜片的交叉组合设计能实现方向互异的液体冲击能的耗散，达到较好的冲击吸能效果。因此，本发明的防晃吸能结构具有重量小、冲击吸收能域高、可拆卸、重复使用的特点。

17、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种金属变壁厚膜片，其特征在于，所述的膜片为圆形，膜片的厚度从圆心向边缘平缓减小，形成中间后、边缘薄的结构，所述的膜片包括中部翻转区和边缘固定区，所述的中部翻转区为类半球形，所述的类半球形的弧形面的弧度为r10～r800，所述的膜片的直径为30～1800mm，高度为15～1200mm，中部翻转区的厚度为0.4～2mm，边缘固定区的厚度为0.2～1.2mm。

2.根据权利要求1所述的金属变壁厚膜片，其特征在于，所述的边缘固定区为模片边缘向下凹陷形成的翻边结构。

3.根据权利要求1所述的金属变壁厚膜片，其特征在于，所述的中部翻转区上设置有凸筋，所述的凸筋横截面为半圆形、长方形、正方形或梯形中的一种。

4.一种权利要求1-3任一项所述的金属变壁厚膜片的成形方法，其特征在于，包括将金属膜片成型坯料放入模具中依次通过热压拉伸、热胀拉伸，成形得到金属变壁厚膜片。

5.根据权利要求4所述的成形方法，其特征在于，所述的热压拉伸是指将金属膜片成型坯料放入模具进行热压，使坯料边缘区域压型至模具边缘区域型面，形成金属变壁厚膜片的边缘固定区结构。

6.根据权利要求4所述的成形方法，其特征在于，所述热胀拉伸是指向模具中通入热胀介质，使金属膜片成型坯料在热胀介质作用下膨胀，胀形至模具模腔型面，制成金属变壁厚膜片。

7.根据权利要求4所述的成形方法，其特征在于，热压拉伸的温度为650～850℃，压力为10～2000吨，热胀拉伸中的压力为0.2～1mpa，保压时间为30～120min。

8.一种用于制备权利要求1-3任一项所述的金属变壁厚膜片的装置，其特征在于，包括用于放置圆形金属膜片成型坯料的旋转台和用于磨削金属膜片成型坯料的磨辊，所述的磨辊位于所述的旋转台的上方，磨辊的轴向方向与旋转平台的径向一致，以使金属膜片成型坯料在磨辊下压时同时受到轴向和径向的磨削力，磨辊的轴向长度不小于金属膜片成型坯料的直径，磨辊下压时，金属膜片成型坯料从中间到边缘同时受到磨削力。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的磨辊包括旋转轴，所述的磨辊围绕所述的旋转轴自转，所述的旋转轴沿旋转台径向的长度大于磨辊沿旋转台径向的长度。

10.一种飞行器贮箱内置防晃吸能结构，其特征在于，包括采用权利要求1-3任一项所述的金属变壁厚膜片。

技术总结
本发明涉及一种新设计结构的金属变壁厚膜片、成形方法和装置，属于金属膜片技术领域，用以解决现有技术制备的变壁厚金属膜片的加工精度低、合格率低、易出现翻转失稳、偏心等问题。本发明膜片可以很好地解决此问题，在预翻边处所变形制备形成的轮廓，可以弱化板材已有的微观织构，降低原材料的各向异性，使得变壁厚膜片可以获得平稳而无偏心的翻转效果。

技术研发人员：李建伟,韩维群,秦中环,李保永,肖瑞,周小京
受保护的技术使用者：北京航星机器制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29