火箭发动机燃烧室壳体成形工艺设计

录

1 绪论 (1)

1.1 课题研究的意义和目的 (1)

1.1.1 技术上 (2)

1.1.2 经济上 (2)

1.2 国内的现状和发展趋势 (3)

1.2.1 国内冲压模具发展现状 (3)

1.2.2 冲压模具制造技术发展趋势 (4)

2 工艺方案设计 (7)

2.1 零件工艺性分析 (7)

2.2 工艺计算 (7)

2.2.1 计算毛坯直径D (7)

2.2.2 拉深工艺系数的确定和拉深次数的确定 (8)

2.2.3 选取各次半成品底部的圆角半径和各次拉深的高度 (8)

2.3 确定工艺方案 (9)

3 模具设计 (12)

3.1 冲裁模设计 (12)

3.1.1 冲裁模具结构形式 (12)

3.1.2 模具设计计算 (12)

3.2 首次拉深模设计 (16)

3.2.1 拉深模工作部分尺寸确定 (16)

3.2.2 计算压边力、拉深力 (17)

3.2.3 模具的总体设计 (18)

3.3 二次拉深模设计 (19)

3.3.1拉深模工作部分尺寸确定 (19)

3.3.2 计算压边力、拉深力 (19)

3.3.3 模具的总体设计 (20)

4 冲压工艺规程设计 (22)

4.1 冲压工艺规程制定步骤 (22)

4.2 该零件冲压工艺的难点 (22)

4.3 冲压工艺规程方案的确定 (23)

5 模具主要零件的工艺设计 (24)

5.1 机械制造工艺设计的一般性原则： (24)

5.1.1 零件的工艺分析：结构分析与技术要求分析 (24)

5.1.2 毛坯选择 (24)

5.1.3 基准选择 (24)

5.1.4 拟定工艺路线 (24)

5.1.5 机床和工艺装备的确定 (25)

5.1.6 工序及加工余量的确定 (25)

5.1.7 工序尺寸和公差的确定 (25)

5.1.8 切削参数的计算确定 (25)

5.1.9 工艺文件的编制 (25)

5.2 首次拉深模凹模加工工艺设计 (26)

5.2.1 零件分析 (26)

5.2.2 选择毛坯 (27)

5.2.3 工艺规程设计 (28)

5.2.4 工艺卡片的填写 (32)

6 结论 (33)

参考文献 (34)

致谢 (35)

1 绪论

1.1 课题研究的意义和目的

火箭发动机，是指由飞行器自带推进剂（燃料和氧化剂）不依赖外界空气的喷气发动机[1]。

火箭发动机主要由燃烧室、燃气发生剂、点火装置及燃气喷嘴组成。其中火箭发动机燃烧室是用来贮存固体推进剂装药并在其中燃烧的部件。由筒体壳体、两端封头壳体及绝热层组成。燃烧室是火箭发动机的重要组成部件，同时也是弹体结构的组成部分，装药在其内燃烧，将化学能转换成热能。燃烧室承受着高温高压燃气的作用，还承受飞行时复杂的外力及环境载荷[2][3]。

图1.1 固体火箭发动机

图1.2 液体火箭发动机

由于火箭发动机燃烧室工作时产生高温、高压和强振动，一些推进剂具有极低温和强腐蚀性能，因此燃烧室要求有极高的耐热、耐极低温、抗疲劳、抗腐蚀的性能和良好的机械性能（如强度、刚度等）。而冲压件刚性好、强度高、重量轻、表面质量好。冲压加工过程中，材料表面不易遭受破坏，且通过塑性变形还可以使制件的机械性能有所提高[4]。故用冲压模具来制造该零件。

模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，是最重要的工业生产手段和工艺发展方向，一个国家工业水平的高低在很大程度上取决于模具工业的发展水平，模具工业的发展水平是一个国家工业水平的重要的标志之一。

模具工业称作“黄金工业”[5]。冲压模具作为模具种类之一有以下的优点[6]：1.1.1 技术上

（1）在材料消耗不大的前提下，制造出的零件重量轻、刚度好、精度高。由于在冲压过程中材料的表面不受破坏，使得制件的表面质量较好，外观光滑美观。

并且经过塑性变形后，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高。

（2）在压力机的简单冲击作用下，一次工序即可完成由其他加工方法所不能或难以制造完成的较复杂形状零件加工。

（3）制件的精度较高，且能保证零件尺寸的均一性和互换性。不需要进一步的机械加工即可满足一般的装配和实验要求。

1.1.2 经济上

（1）原材料是冶金厂大量生产的价廉的轧制板或带料。

（2）采用适当的工艺后，可大量节约金属材料，可以实现少切屑和无切屑的加工方法。材料利用率可达75%—85%，因而制件的成本相应地比较低。

（3）节省能源。冲压时不需要加热，也不象切削加工那样将金属切成碎屑而需要消耗很大的能量。

（4）生产率高。每分钟一台冲压设备可生产零件从几件到几十件。目前的高速冲床生产率则每分钟高达数百件甚至上千件。

（5）操作简单，便于组织生产。在大批量的生产中，易于实现机械化和自动化，进一步提高劳动生产率。

（6）对操作人员的技术要求不高。当生产需要时，用短期培训的方法既可解决操作人员不足的问题。

由于冲压模具有以上的优点和发展前景和火箭发动机燃烧室壳体严格的质

量要求，因此，利用冲压模具来制造火箭发动机热燃烧室壳体工艺设计具有重要意义。所以本课题的目的就是要制定合理的设计制造工艺（包括模具设计）。

1.2 国内的现状和发展趋势

1.2.1 国内冲压模具发展现状

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。

随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家发展水来的标志。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、